Osteogenezis imperfekta hastalarında yeni nesil dizileme teknolojisi ile ilişkili genlerin taranması ve bilinmeyen genlerin araştırılması
Screening of genes associated with osteogenesis imperfecta by next-generation sequencing technology and investigation of unknown genes
Yazar: LEYLA ELKANOVA
Danışman: PROF. DR. BEYHAN TÜYSÜZ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Genetik Ana Bilim Dalı / Genetik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: DNA mutasyon analizi = DNA mutational analysis ; Dizi analizi = Sequence analysis ; Genler = Genes ; Kırıklar-kemik = Fractures-bone ; Moleküler genetik = Molecular genetic ; Osteogenez-imperfekta = Osteogenesis-imperfecta

Özet:
Osteogenezis imperfekta (Oİ) tekrarlayan kemik kırıkları ile karakterize kemiğin sık görülen kalıtsal hastalığıdır. Klinik ve genetik olarak oldukça heterojendir. Tip-1 kollajeni kodlayan genlerdeki heterozigot mutasyonlar sonucu oluşan klasik dört tipin yanı sıra, son yıllarda çoğunluğu otozomal resesif olarak kalıtılan yeni tipleri tanımlanmıştır. Bu çalışmanın amacı Oİ hastalarında yeni nesil dizileme teknolojisi ile COL1A1/COL1A2 ve otozomal resesif genlerin incelenmesi ve bilinmeyen genlerin tüm ekzom dizileme (TED) yöntemi ile araştırılmasıdır. Oİ tanılı 79 hasta çalışmamıza dahil edildi. Hastalarımızın 47'si erkek ve 32'si kadın idi. Öncelikle COL1A1/COL1A2 genleri dizilendi ve COL1A1 genindeki del/dup'lar MLPA yöntemleri ile incelendi. Oİ ile ilişkili genlere özgün tasarlanmış bir Panel-gen analizi yapıldı. Biyoinformatik analizler sonucunda hastalıkla ilişkilendirilen değişiklikler ve segregasyon analizleri sanger yöntemi ile konfirme edildi. Hastalığa neden olan gen bulunamayan 10 hastada TED yapıldı. Akraba evliliği ailelerin %40,5'inde mevcuttu. Hastaların %57'de COL1A1/COL1A2 genlerinde heterozigot mutasyon, %22,8'inde otozomal resesif kalıtımla ilişkili genlerde (P3H1, FKBP10, CRTAP, SPARC, SERPINF1) biallelik  homozigot mutasyon bulundu, %20,2'sinde ise mutasyon bulunamadı. COL1A1/COL1A2 genlerde mutasyon oranı (%75.5'i COL1A1, %24.5'i  COL1A2) literatüre göre düşüktü. Bunun nedeni otozomal resesif tiplerin daha fazla olmasıydı. COL1A1/COL1A2 genlerinde bilinen mutasyon oranı %71, yeni mutasyon oranı %29 idi. Bu genlerdeki protein sentezini durduran mutasyonların (%18)  hafif fenotipe (tip 1), glisin serin dönüştüren missense mutasyonların (%20) ağır fenotipe yol açtığı gözlendi. Otozomal resesif kalıtım gösteren hastalarda ise orta/ağır klinik mevcuttu. Bu çalışma sonucunda ülkemizde Oİ'ya neden olan genlerin sıklığının, mutasyon tiplerinin ve fenotiple ilişkisinin belirlenmesi, hastalığa özgü genetik tanı algoritmasının oluşturulabilmesinde ve hastalara doğru genetik danışma verilmesinde önemli katkılar sağlamıştır.

Abstract:
Osteogenesis imperfecta (OI) is the most common genetic bone disorder characterized by recurrent bone fractures and low bone mass. It is a clinically and genetically heterogeneous disorder. The aim of this study is the screening of mutations in COL1A1/COL1A2 genes; identifying other OI related mutations with OI-specific targeted panel-gene testing. It is also aimed to discover novel genes with whole-exome sequencing (WES) in patients who do not have any mutations in known OI genes. 79 patients diagnosed with OI were included in our study. Mutations and large deletion-duplications in COL1A1/COL1A2 genes were investigated with NGS and MLPA methods, respectively. Targeted panel-gene sequencing specific to OI related genes was performed. To discover novel genes, WES was performed in 10 patients. 47 patients were male and 32 were female. The consanguinity rate was 40,7%. We identified heterozygous mutations in COL1A1/COL1A2 genes in 57% patients and homozygous mutations in recessively inherited genes in 22.8% patients and no mutations were found in 20.2%. In our study, the mutation rate in COL1A1/COL1A2 genes was lower than previously reported patients due to the high ratio of consanguinity and recessively inherited types of disease in our patient group. The variants that truncate COL1A1/COL1A2 protein synthesis (18%) resulted in milder phenotype whereas missense mutations that convert glycine to serin resulted in severe phenotype (20%). Patients with recessive form had severe or moderate phenotype. In conclusion, this study revealed mutation rates among OI patients in our country and has made significant contributions to the algorithm of molecular diagnosis of disease.