Beyinde demir birikimi ile nörodejenerasyon hastalığından sorumlu yeni gen varyantlarının araştırılması
Investigation of new gene variants responsible for neurodegeneration with brain iron accumulation
Yazar: NİHAN HANDE AKÇAKAYA
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL AYLİN UĞUR İŞERİ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Genetik = Genetics ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Beyin = Brain ; Demir = Iron ; Genetik varyasyon = Genetic variation ; Genler = Genes ; Hareket bozuklukları = Movement disorders ; Nörodejeneratif hastalıklar = Neurodegenerative diseases ; Nöropsikiyatri = Neuropsychiatry

Özet:
Beyinde demir birikimi ile nörodejenerasyon (NBIA), basal ganglialarda demir birikimi nedeniyle ilerleyici distoni, spastisite, parkinsonizm, nöropsikiyatrik değişiklikler ve optik atrofi veya retinal dejenerasyon ile seyreden nadir görülen bir grup kalıtımsal hastalık grubunun ortak adıdır. Hastalığın başlangıç yaşı infant dönemden geç erişkinlik dönemine kadar değişkenlik gösterir. Klinik ve genetik olarak heterojen bu hastalık grubunda her gene ait fenotipin tanımlanmış belirgin özellikleri olmakla birlikte çoğu zaman klinik olarak birbirinden ayırt etmek güçtür. Klinik bulgular doğrultusunda moleküler genetik test ile özgül hastalık alt türünün tanısını koymak mümkündür.

Bu çalışma hastalık ile ilişkili genlerde klasik ve yeni nesil moleküler yöntemler kullanılarak dizi analizi ile patojenik varyasyonların tespiti yapmak hedeflenmiştir. Bu amaçla klinik olarak iyi karakterize hasta gruplarında uygun aday genler taranmıştır. Aday genlerde hastalık ile ilişkili varyasyon tespit edilemeyen seçilmiş olgularda aday genlerin sayısının çokluğundan dolayı ekzom dizileme yöntemi uygulanmıştır. Tüm genleri bir arada daha hızlı ve yüksek çıktılı olarak ekzom dizileme yöntemi ile incelenmesiyle hastalıkla birebir ilişkili patojenik varyasyon tespit edilirken, hem de fenotipi etkileyici özelliğe sahip diğer varyasyonların araştırılması hedeflenmiştir.

Çalışma sonucunda 21 hastada PANK2, 9 hastada C19orf12, birer hastada ise WDR45, PLA2G6, FBXO7 ve HEXB varyasyonları saptanmıştır. Bunlardan 8 tanesi daha önce klinik ile ilişkisi bilinmeyen yeni patojen varyantlardır. Bu çalışmada genetik tanı ve fenotipik yeni tanımlamaların yanı sıra bir erkek hastada X kromozomunda yer alan WDR45 genine ait yeni de novo mozaik bir varyasyonun erkeklerde ekzom datasında X kromozomuna ait heterozigot birçok varyantla birlikte oluşu dikkatimizi çekmiştir. Yeni nesil dizileme verisinde X kromozom heterozigotluğu olarak adlandırılan bu durum tarafımızdan ilk defa yeni bir amaç doğrultusunda kullanılarak, cinsiyet kromozomu mozaiklik tespitini veri güdümlü olarak gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Neurodegeneration with brain iron deposition accumulation (NBIA), is a rare group of hereditary diseases which is characterized by progressive dystonia, spasticity, parkinsonism, neuropsychiatric changes and optic atrophy or retinal degeneration due to iron accumulation in basal ganglias. The age of onset varies from infancy to late adulthood. Although, there may be some distinct phenotypic features associated with these genetically heterogeneous diseases, it is often difficult to distinguish each phenotype solely on clinical findings. Molecular genetic testing has been a useful method to diagnose specific disease sub-type in the light of clinical findings.

This study has aimed to determine pathogenic variations associated with NIBA subtypes by utilizing classical and new generation molecular methods. For this purpose, appropriate candidate genes were screened in clinically well-characterized patient groups. Due to the high number of candidate genes, whole exome sequencing (WES) method was applied in selected cases. WES is a fast and high-throughput method to screen for all variations in exonic regions that may have a direct effect on phenotype.

As a result of the study pathogenic variations in PANK2 for 21 patients, C19orf12 in 9 patients have been detected. Additionally, variations in WDR45, PLA2G6, FBXO7 and HEXB were also detected in individual families with rare subtypes of NIBA. Of these, 8 were new pathogenic variants, which have not been related to the NBIA phenotype before. Along with variations and new phenotypic definitions, a novel de novo mosaic variation in WDR45 gene has attracted our attention due to other heterozygous variants on X chromosome in male exome data. This phenomenon known as X chromosome heterozygosity level in next generation sequencing data was used by our group for the first time to detect data-driven analysis of sex chromosome mosaicity.