Nörogenetik hastalıklarda genetik ve fonksiyonel analizler
Genetic and functional analyses in neurogenetic diseases
Yazar: SEDA SÜSGÜN
Danışman: PROF. DR. SİBEL AYLİN UĞUR İŞERİ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Genetik Ana Bilim Dalı / Genetik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Nadir hastalıklar (NH), küresel çapta toplumun önemli bölümünü etkileyen bir halk sağlığı önceliğidir. NH'lerin %80'i genetik kökenlidir ve yarısından fazlasında nörolojik tutulum gözlenir. Yeni nesil dizileme teknolojilerindeki devrimler günümüzde NH çalışmalarına hız kazandırmıştır. Ancak, NH'lerin tanısı hâlâ büyük zorluklar içermektedir. İlk zorluk, hastalıkla ilişkili varyantın belirlenmesidir. Bu kapsamda, tüm ekzom dizileme analizi, genomun %1-2'sine odaklanmasına rağmen Mendel tipi hastalıklarla ilişkili varyantların %85'ini belirleyebilme kapasitesi sayesinde ilk basamak olarak tercih edilmektedir. Birden fazla bireyin etkilendiği ailesel olgularda ise tüm ekzom dizilemeye ek olarak yapılacak SNP-temelli bağlantı analizi hastalıkla ilişkili lokusların belirlenmesine yardımcı olabilir. Genetik yaklaşımlarla belirlenen aday varyantların yorumlanmasında ise ACMG/AMP olarak bilinen kılavuz yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kılavuz; genetik bulgular, popülasyonlardaki sıklıkları, aile segregasyon bilgisi gibi çeşitli kanıtları bir araya getirerek varyantların sınıflandırılmasını sağlar. Bu kılavuzdaki güçlü kanıtlardan biri de in vitro veya in vivo çalışmaların zarar verici etkiyi desteklemesidir, bu tür çalışmalar fonksiyonel genomik olarak adlandırılır. Bu tez çalışması kapsamında nörogenetik hastalıklarda ACMG/AMP kılavuzluğunda hedefe yönelik genomik ve fonksiyonel genomik araştırmalar yapılmıştır. Genomik çalışmalar; WDR45 geninde hemizigot mozaik yeni bir çerçeve kayması varyantı ile FOLR1 geninde bi-alelik terminasyon varyantını tespit etmiştir. Fonksiyonel çalışmalarda ise daha önce nörogenetik hastalıklarla ilişkilendirilmiş aday genlere odaklanılmıştır. In vitro araştırmalar NALCN genindeki çerçeve kayması varyantının anlamsız mRNA bozunması yoluyla fonksiyon kaybını gösterirken, in vivo çalışmalar DUS1L'de bi-alelik fonksiyon kaybınının zebra balığında azalmış anksiyete ve bozulmuş grup davranışına neden olduğunu belirlemiştir. NH'lerde yapılacak kapsayıcı çalışmalar olası tedavi hedeflerinin belirlenmesini sağlayacaktır.

Abstract:
Rare diseases (RDs) collectively affect a substantial portion of society, thus RDs have emerged as a public health priority. Eighty percent of RDs have a genetic basis, with the majority presenting neurological manifestations. Revolutions in next-generation sequencing technologies have recently accelerated RD research. Yet, solving genetic background of RDs still poses challenges. The first challenge is identifying disease-causing variants. In this context, whole-exome sequencing (WES), since despite focusing on 1-2% of the genome it reveals 85% of variants related to Mendelian disorders is preferred as the first-tier test. The parallel implementation of  SNP-based linkage analysis with WES can help identify disease-associated loci. To interpret candidate variants the guideline known as ACMG/AMP is commonly used. This guideline gathers several pieces of evidence such as genetic findings, population frequencies, and family segregation. One of the strong pieces of evidence is 'in vitro or in vivo studies support damaging effect of the gene/variant', which are referred to functional genomics. In the present study, genomics and functional genomics research were conducted in neurogenetic diseases following ACMG/AMP guideline. Genomics studies have revealed a novel hemizygous mosaic frameshift variant in WDR45 and homozygous stop-gain variant in FOLR1. Functional studies have focused on candidate genes previously associated with neurogenetic diseases. In vitro studies have shown that NALCN frameshift variant results in loss-of-function through nonsense-mediated mRNA decay, while in vivo studies have determined that bi-allelic loss-of-function of DUS1L leads to decreased anxiety and impaired shoaling behavior in zebrafish. Comprehensive studies in RDs will help identify potential therapeutic targets.