İmmün olmayan hidrops fetalis olgularında tüm ekzom dizileme ile aday genlerin tespiti
Candidate gene investigation of non-immune hydrops fetalis with whole exome sequencing
Yazar: ARDA KEKİLLİ
Danışman: PROF. DR. AYFER ÜLGENALP
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2021
Konu: Genetik = Genetics ; Kadın Hastalıkları ve Doğum = Obstetrics and Gynecology ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine
Dizin: Ekzom dizileme = Exome sequencing ; Hidrops fetalis = Hidrops fetalis ; Kromozomlar = Chromosomes ; Prenatal teşhis = Prenatal diagnosis

Özet:
İmmün-olmayan hidrops fetalis gebelik takiplerinde tespit edilen, sıklıkla letal seyreden önemli prenatal anomalilerden biridir. Ultrasonografik olarak tanı alan bu olguların etiyolojisinde birçok farklı genetik hastalık yer almaktadır. Rutin klinik uygulamalarında kullanılan prenatal karyotipleme ve kromozomal mikrodizileme yöntemleri ile olguların ortalama %25'ine tanı koyulabilmekte fakat etiyolojide yer aldığı bilinen tek gen hastalıklarının tespiti mümkün olmamaktadır.
Bu çalışmada rutin takiplerinde fetal asit, plevral veya perikardiyal efüzyon, cilt ödemi, kistik higroma, artmış ense kalınlığı bulgularından bir veya daha fazlasına sahip açıklanamayan altı fetal örnek trio olarak tüm ekzom dizileme ile incelendi. Tespit edilen varyantlar birinci basamakta minör allel frekansları ve protein üzerindeki etkileri dikkate alınarak filtrelendi ve güncel ACMG kılavuzu kriterleri kullanılarak sınıflandırıldı. Tanısal varyant tespit edilemeyen olgulardaki varyantlar STRING, DAVID veri tabanları ve in-silico patojenisite skorları kullanılarak aday gen ve yolakların tanımlanması için incelendi. Yapılan çalışma ile immün-olmayan hidrops fetalis olgularında tek gen hastalıklarının etiyolojide oynadığı rolün aydınlatılması ve aday genlerin tanımlanması amaçlandı.
Tüm ekzom dizileme sonucunda olgu başına ortalama 42.468 varyant analiz edildi. Birinci basamak filtreleme sonucunda iki olguda RIT1: c.297T>G ve RIT1: c.321G>C tanısal varyantları tespit edildi. Tanısal varyant tespit edilmeyen dört olguya yapılan in-silico fonksiyonel analizlerde toplam 66 aday varyant önerildi ek olarak iki olguda tanısal potansiyele sahip COL2A1: c.1300C>T ve SMARCC2: c.3128del genetik varyantları saptandı. Tanısal varyant tespit edilemeyen olgularda yapılan varyant yükü analizlerinde ortak hücresel yolak gözlemlenmedi. Olgular tek başlarına incelendiğinde pantotenat ve koenzim A biyosentez, tiroid hormon sentez yolaklarında anlamlı artmış varyant yükü saptandı.
Yapılan çalışma ile kromozom analizleri normal tespit edilmiş immün-olmayan hidrops fetalis olgularında tüm ekzom dizilemenin klinik olarak fayda sağlayabileceği gösterilmiştir. Çalışma sonucunda iki olguda tanısal varyant tespit edilmiş ve iki olguda ise kliniği açıklayabilecek potansiyel varyant saptanmıştır. Tanısal varyant tespit edilemeyen olgularda yapılan in-silico analizler ile immün-olmayan hidrops fetalis kliniği ile ilişkili aday genler ve varyantlar belirlenmiştir. Bu varyantların fizyopatolojik etkilerinin kesinleştirilebilmesi için ek çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. İmmün olmayan hidrops fetalis etiyolojisi hakkındaki bilgilerin artması ile bu olgularda tanı, tedavi, izlem ve önlem için yeni algoritmaların geliştirilmesi mümkün hale gelecektir.

Abstract:
Non-immune hydrops fetalis is one of the important prenatal anomalies with lethal course detected during routine pregnancy follow-up. It is a shared presentation of many genetic disorders. Standard routine genetic testing with prenatal karyotyping or chromosomal microarray analysis can diagnose only 25% of cases and cannot detect single gene disorders known to be involved in the etiology. Although the role of single gene diseases in the etiology of non-immune hydrops fetalis cases is not clear, it is thought to be significant. An accurate diagnosis makes it possible for focused prenatal management, early directed neonatal care. It also enables to apply prenatal and preimplantation genetic diagnosis for the consecutive pregnancies of the index case and accurate risk calculation for the other family members.
In this study six unexplained non-immune hydrops fetalis cases that were defined by the presence of fetal ascites, pleural or pericardial effusions, skin edema, cystic hygroma, increased nuchal translucency, or a combination of these conditions were evaluated by trio whole exome sequencing. In the first step the detected variants were filtered according to their minor allele frequencies, their effects on the protein and classified based on the current ACMG guideline criteria. The cases that could not be diagnosed at the end the first step were examined using STRING, DAVID databases and in-silico pathogenicity scores to identify candidate genes and pathways. The aim of this study was to elucidate the role of single gene diseases in the etiology of non-immune hydrops fetalis cases and to define candidate genes by in-silico functional analysis.
The average of 42,468 variants detected per case as a result of whole exome sequencing. Diagnostic variants of RIT1: c.297T> G and RIT1: c.321G>C were detected in two cases after the first step filtering. As a result of second step in-silico functional analysis performed on four cases whose diagnostic variant could not be detected at the end of first step filtering, a total of 66 candidate variants and COL2A1: c.1300C> T, SMARCC2: c.3128del potentially diagnostic variants were detected. No common cellular pathway was detected in the variant load analysis. When the cases were examined alone a significantly increased variant burden in pantothenate and coenzyme-A biosynthesis, and thyroid hormone synthesis pathways were found.
The study shows that whole exome sequencing can be clinically beneficial in non-immune hydrops fetalis cases whose chromosome analyzes are detected normal. At the end of study, two diagnostic variant and two clinically relevant variant was found. Candidate variants and candidate genes associated with the non-immune hydrops fetalis were also pointed by in-silico analysis in cases where a diagnostic variant could not be detected but additional studies are needed to confirm the pathophysiological effects of these variants. By increasing knowledge about the etiology of non-immune hydrops fetalis accurate and fast diagnosis, treatment, follow-up and prevention algorithms may be developed in the future.