Diyafragma gelişim defektlerinden  sorumlu genlerin yeni nesil dizileme teknolojileri ile araştırılması
Investigation of genes responsible for diaphragmatic developmental defects with next generation sequencing technologies
Yazar: SOMAYYEH HEIDARGHOLIZADEH
Danışman: PROF. DR. BİRSEN KARAMAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞRI GÜLEÇ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Genetik Ana Bilim Dalı / Genetik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: Diyafram = Diaphragm ; Dizi analizi = Sequence analysis ; Ekzom dizileme = Exome sequencing ; Genler = Genes ; Herniler = Hernia ; Konjenital anomaliler = Congenital abnormalities ; Tretinoin = Tretinoin

Özet:
Diyafragma, karın boşluğu ile göğüs boşluğu arasında bulunan ve solunum işlevinin devamlılığı için gerekli, kas yapısında bir oluşumdur. Diyafragmanın gelişimindeki kusurlar sonucu oluşan konjenital diyafragma hernisi (KDH) mortalitesi yüksek, ağır bir anomali olarak kabul edilmektedir. İzole veya sendromik olarak ortaya çıkan ve abdominal içeriğin torakal boşluğa herniasyonu ile karakterize olan KDH, pulmoner hipoplazi veya pulmoner hipertansiyon ile sonuçlanabilmektedir. Etiyolojisinde genetik ve çevresel faktörlerin rol oynadığı düşünülen KDH tablosunda, birçok kromozomal anomali, kopya sayısı değişiklikleri (CNV'ler) ve gen dizi varyantının rolü olduğu gösterilmiş, ancak bu değişimler KDH olgularının tümünün etiyolojisini açıklamakta yetersiz kalmıştır. KDH etiyolojisinde bilinenden daha fazla gen ve faktörün rol oynadığı düşünülmekte ve bu amaca yönelik yapılan çalışmalar özellikle retinoik asit (RA) sinyal yolağı ve ilişkili genlerin önemini göstermiştir. Ancak, diyafragma gelişiminde görev alan hücre göçü, hücre iskelet organizayonu ve miyogenez gibi diğer birçok süreç nedeniyle, patojenik varyantları KDH'den sorumlu olabilecek genler, RA sinyal yolağı genleri ile sınırlı değildir. Etiyolojisinde çok sayıda genin rol oynadığı düşünülen KDH'nin genetik etiyolojisinin araştırılmasında YND temelli tüm ekzom dizileme (TED) gibi yöntemlerin kullanımının etkili olması beklenmektedir.
KDH'den sorumlu yeni aday genleri tanımlamak amacıyla bu proje kapsamında, KDH bulgusu saptanan ve kromozom analizi ve a-CGH çalışması ile CNV'lerinin dışlandığı sekiz olgu ve ebeveynlerinde trio-TED, on olgu ise solo-TED analizi gerçekleştirilmiştir. Bioinformatik analizler sonucunda daha önce KDH ile ilişkisi doğrudan gösterilen genlerde (NR2F2, ZFPM2, ARID1A, CREBBP, PLAT, POGZ ve RARB) ve işlevlerine, veri tabanlarına ve literatür verilerine dayanarak KDH ile ilişkilendirilecek yeni aday genlerde (CDKL4, STAB2, NEIL2, SETD5, TAF4, ZBTB38, ZNF423, COL11A1, PCSK5 ve RBM8A) patojenik varyantlar tespit edilmiştir. 
Özetle, proje çalışmasının sonuçları, KDH olgularının çoğundan tek bir gen veya varyantın sorumlu olmadığı düşüncesini desteklemektedir. Olgularımızın farklı genlerinde saptadığımız yeni varyantların fonksiyonel etkisinin ve klinik bulgularla ilişkisinin ise fonksiyonel veya hayvan modeli çalışmaları ile desteklenmesi gerekmektedir. Bununla birlikte, tez çalışmamızdan elde ettiğimiz bulgular, ileride yapılacak benzer çalışmalar için kaynak oluşturma ve böylece KDH etiyolojisinde rol oynayan genlerin ve bu genlerdeki varyantların literatüre kazandırılmasına katkı sağlama potansiyeli taşımaktadır.

Abstract:
A thin skeletal muscle located between the abdominal and the thoracic cavity, the diaphragm, is necessary for the continuity of respiratory function. Congenital Diaphragmatic Hernias (CDH) that occur as a result of defects in the development of the diaphragm is identified as a severe anomaly with high mortality and requiring surgical intervention. CDH, could be as an isolated or syndromic types and is characterized by herniation of abdominal contents into the thoracic cavity that may result in pulmonary hypoplasia or pulmonary hypertension.
CDH, where genetic and environmental factors play a role in its etiology, has been shown to be associated with numerous chromosomal anomalies, copy number variations (CNVs) and gene sequence variants, although these changes were insufficient to explain the etiology of all CDH cases. It is thought that more genes and factors play a role in the etiology of CDH and studies conducted for this purpose have shown the importance of retinoic acid (RA) signaling pathway and related genes in particular. However, because of many other processes such as cell migration, cytoskeleton organization, and myogenesis involved in diaphragmatic development, genes with pathogenic variants responsible for CDH are not limited to RA signaling pathway genes. It is expected that the use of methods such as NGS-based whole-exome sequencing (WES) will be effective in investigation of the genetic basis of CDH, in which many genes are thought to play a role in its etiology.
In order to identify new candidate genes responsible for CDH, within the scope of this project, trio-WES analysis was performed in eight fetuses and their parents, and solo-WES analysis was performed in ten fetus with excluded CNVs by chromosome analysis and a-CGH study. As a result of the bioinformatics analysis, pathogenic variants have been identified in the genes that were directly associated with CDH (NR2F2, ZFPM2, ARID1A, CREBBP, PLAT, POGZ and RARB) and in candidate genes that their association with CDH may be found based on their functions, databases and literature data (CDKL4, STAB2, NEIL2, SETD5, TAF4, ZBTB38, ZNF423, COL11A1, PCSK5 and RBM8A). 
In summary, the results of the project study support the notion that a single gene or variant is not responsible for the majority of CDH cases. The functional effects of the new variants detected in different genes in our cases and their clinical relevance should be supported by functional or animal model studies. However, the findings of our study have the potential to become a resource for similar studies in the future and thus contribute to the literature on the genes and the variants that play a role in the etiology of CDH.