Yenidoğan ve çocuk yoğun bakım ünıtesinde hızla kötüleşen kritik yenidoğan ve süt çocuklarında hızlı yeni nesil dizileme ile genetik tanı
Genetic diagnosis through rapid next generation sequencing for acutely deteriorating critically ill newborn and infant patients in neonatal and pediatric intensive care units
Yazar: BENGİSU GÜNER YILMAZ
Danışman: PROF. DR. YASEMİN ALANAY
Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases

Özet:
Amaç: Nadir genetik durumlar kritik çocuk hastaların yoğun bakım ünitesinde (YBÜ)
yatışı sırasında sıklıkla şüphelenilen ancak çoğunlukla tanımlanamayan; çocukluk çağı
morbidite ve mortalitesinin önemli nedenleridir. Bu durumları aydınlatmak ve etkili hasta
yönetimi sağlamak amacıyla, hızlı yeni nesil dizileme (hızlı-YND) testlerinin YBÜ'ndeki kritik
hastalarda kullanımı dünya çapında son yıllarda yaygınlaşmış hatta bazı ulusal sağlık
sistemlerine entegre edilmiştir. Bu ön çalışmada, Türkiye'de ilk kez YBÜ'nde hızla kötüleşen,
kritik yenidoğan ve süt çocuklarında hızlı-YND'nin kullanılabilirliğinin, tanısal gücünün,
uygulanma süresinin ve klinik faydasının değerlendirilmesi amaçlanmıştır.

Gereç ve Yöntem: Bu çalışma, Acıbadem Üniversietesi Tıp Fakültesi Çocuk Sağlığı ve
Hastalık Anabilim Dalı Çocuk Genetik Hastalıkları Bilim Dalı bünyesinde Tıpta Uzmanlık Tezi
olarak tasarlanmıştır. Acıbadem Üniversitesi Tanısız ve Nadir Hastalıklar ve Yetim İlaçlar
Merkezi (ACURARE) ortaklığı ile, Ekim 2022 – Haziran 2023 tarihleri arasında Acıbadem
Üniversitesi Atakent Hastanesi, Acıbadem Üniversitesi Maslak (afiliye) Hastanesi ve Acıbadem
Hastanesinde yenidoğan ve çocuk YBÜ'nde prospektif olarak yürütülmüştür. Çalışmaya, 1 yaş
altı tanısı konulamamış kritik hastalar prospektif olarak dahil edilmiştir. Hastalar ve
ebeveynlerinden alınan kan ile üçlü hızlı-TGD (hızlı tüm genom dizileme, rapid Whole Genome
Sequencing; rapid-WGS) yapılmıştır. Çalışma; hastayı takip eden klinisyenler, konsültan
hekimler, genetik ve biyoinformatik uzmanları tarafından oluşturulan multidisipliner ekip
tarafından yürütülmüştür. Laboratuvarımızda geliştirilen biyoinformatik analiz hattı
(bioinformatic pipeline) ile yapılan veri analizinde, klinik ve laboratuvar bilgiler, fenotipleme
ve pedigri analizi ile varyant önceliklendirmesi yapılmıştır.

Bulgular: Çalışmada 10 aylık süre içerisinde sekiz hastaya anne ve babaları ile birlikte
üçlü tüm genom dizileme ve 2 hastaya ikiz kardeşleri de dahil edilerek dörtlü tüm genom
dizileme olmak üzere toplam 32 bireye genom dizileme yapıldı. Çalışmaya dahil edilen
hastaların %60'ı kız, ortalama yaşları 4,1 ay (Aralık: 2 gün-11 ay), 3'ünün yaşı 1 ay altı ve %50'si YYBÜ'nden çalışmaya dahil edildi. Hastaların 3'ünün anne ve babası arasında akrabalık
bulunmaktadır. Çalışmaya dahil edilen hastalarda en sık görülen klinik özellikler sırasıyla çoklu
doğuştan anomaliler (%40), solunum sistemi bulguları (%40), nörolojik bulgular (%30),
metabolik/mitokondriyal bulgular (%30), immünolojik bulgular (%30) ve iskelet sistemi
bulgularıydı (%10). Hızlı-TGD sürecinde örnek alımından sonuç raporuna kadar geçen
ortalama süre 169 saatti. (124-240 saat). Hızlı-TGD uygulanan 10 hastanın 3'üne (%30) kesin
tanı konuldu. Bu hastalarda IDH3A, SCO1 ve FBN1 genlerinde mutasyon tespit edildi. HızlıTGD sonucu 8 (%80) hastanın tanı belirsizliğinin ortadan kaldırılmasına katkı sağladı, 5 (%50)
hastanın klinik takip ve tedavi planında değişikliğe gidildi.

Sonuç: Hızlı yeni nesil dizileme testlerinin YBÜ'lerinde kullanımı kritik hastaların tanı
yolculuğunda ve klinik karar verme süreçlerinde güçlü bir araçtır. Bu pilot çalışmada, hızlıYND'nin yararlılığı ve etkinliğinin yanı sıra multidisipliner yaklaşımla Türkiye'de
uygulanabilirliği de ilk kez gösterilmiştir. Yaygınlaştırılması ve sağlık sistemine entegrasyonu
için daha kapsamlı çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Hızlı yeni nesil dizileme, Tüm genom dizileme, Hızla kötüleşen
kritik hasta, YYBÜ, ÇYBÜ

Abstract:
Objectives: Rare genetic conditions, frequently suspected but often unidentified during
intensive care admissions, are major contributors to pediatric mortality and morbidity. While
rapid genomic testing in critical care has been adopted globally, this pilot study represents the
inaugural effort to evaluate the feasibility and utility of rWGS within the Turkish healthcare
context.

Materials and Methods: This study was designed as a residency thesis within the
Department of Pediatric Genetic Diseases, Department of Pediatrics, Acıbadem University
Faculty of Medicine. It was conducted prospectively in the neonatal and pediatric ICUs of
Acıbadem University Atakent Hospital, Acıbadem University Maslak (affiliate) Hospital and
Acıbadem Hospital between October 2022 and June 2023, in partnership with Acıbadem
University Undiagnosed and Rare Diseases and Orphan Drugs Center (ACURARE).
Undiagnosed critically ill patients under the age of 1 were prospectively included in the study.
Trio rapid-WGS (rapid Whole Genome Sequencing; rapid-WGS) was performed with blood
taken from the patients and their parents. A multidisciplinary team, consisting of primary care
providers, specialists, genetics and bioinformatics experts, was assembled. An in-house pipeline
was tailored to focus on phenotype-driven variants in recognized disease-causing genes while
considering pedigree information.

Results: In this study, rapid-WGS was conducted on a cohort comprising 32 individuals
within a span of 10 months. The sequencing encompassed triple whole genome sequencing for
eight patients with their respective parents, as well as quadruple whole genome sequencing for
two patients, each with their twin siblings. Of the patients, 60% were female, with an average
age of 4.1 months (Range: 2 days-11 months), three individuals were less than 1 month old, and
half of the participants were recruited from the Neonatal Intensive Care Unit (NICU).
Consanguinity was identified among the parents of three patients. The predominant clinical
manifestations observed in the studied cohort included multiple congenital anomalies (40%),
respiratory system findings (40%), neurological findings (30%), metabolic/mitochondrial
findings (30%), immunological findings (30%), and skeletal findings (10%), respectively. The
average turnaround from sample collection to report was 169 hours (range: 124-240 hours). Of
the 10 infants subjected to Trio WGS, 3 (30%) received a definitive diagnosis. We identified
mutations in the IDH3A, SCO1, and FBN1 genes. rWGS concluded the diagnostic journey for
8 (80%) patients and directly influenced the clinical care of 5 (50%).

Conclusion: WGS emerges as a promising diagnostic tool for critically ill children,
crucial for both diagnosis and clinical decision-making. This inaugural study underscores the
potential and feasibility of rapid genomics in Türkiye, achieved through a collaborative approach.
However, its broader integration into the national healthcare system warrants further
exploration.

Keywords: Rapid next generation sequencing, Whole genome sequencing, Acutely
deteriorating critically ill patient, PICU, NICU