Prenatal dönemde holoprozensefali saptanan olgularda genetik etiyopatogenezin yeni nesil dizileme yöntemi ile araştırılması /
Yazar: ÖZGE HACER DEMİRBİLEK
Danışman: PROF. DR. GÖZDE YEŞİL SAYIN
İstanbul Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Genetik Ana Bilim Dalı / Tıbbi Genetik Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Giriş: Holoprozensefali (HPE), sıklığı yaklaşık olarak 16.000 canlı doğumda ve 250 gebelikte bir olarak bildirilen, üçüncü ve dördüncü gestasyon haftalarında ön beynin başarısız veya tam olmayan bölünmesi ile meydana gelen, insanlarda ön beynin en yaygın malformasyonudur. HPE heterojen bir etiyolojiye sahip olup genetik ve çevresel faktörler etiyolojide yer alır. Genetik etiyolojide HPE'li bireylerin yaklaşık %25-50'sinde kromozom anormallileri, %10'unda patojenik kopya sayısı değişiklikleri, %18-25'inde tek bir gende patojenik bir varyant ile ilişkili en az 25 farklı antite ile ilişkilendirilmiş sendromik HPE yer alır. Genetik etiyolojide yer alan diğer grup, nonsendromik-izole HPE'lerdir. Bu grup genellikle eksik penetrans ve değişken ekspresivite gösterir ve çoğunlukla otozomal dominant kalıtım paternine sahiptir. Nonsendromik HPE ile ilişkilendirilmiş en iyi bilinen 4 gen SHH, ZIC2, SIX3 ve TGIF olmakla beraber literatürde çok sayıda HPE ile ilişkisi tanımlanmış gen mevcuttur, bu genler genellikle erken embriyonik dönemde ön beyin gelişiminde etkili olan SHH, Nodal, TGF-β, BMP, FGF ve Retinoid sinyal yolaklarındadırlar. Bu yolaklardaki genler başta olmak üzere etiyolojiyi açıklamak için araştırılan aday genler de mevcuttur. Son veriler aynı zamanda bu grubun multigenik ve multi-hit (ilave ya da ek genetik mutasyonlar) bir kökeni olduğuna da işaret etmektedir. Teknolojik gelişmeler ve yeni nesil dizileme yöntemleri ile moleküler çalışmalar HPE olgularında yoğunlaşmış olup, aday genler ve bu genlerin klinik korelasyonu araştırılmaktadır ancak halen ailevi HPE olguları da dahil moleküler tanı konulamayan olgular mevcuttur. Moleküler teşhis etiyopatogenezin netleştirilmesi, özgün genetik danışmanın verilebilmesi ve tedavi seçeneklerinin belirlenmesi açısından büyük önem taşımaktadır.
Yöntemler: Bu çalışmada, 2011-2021 yılları arasında prenatal dönemde HPE saptanarak intrauterin mort fetus (IUMF) veya tıbbi tahliye ile kalp atımı kaybolan ve İstanbul Tıp Fakültesi Tıbbi Genetik Anabilim Dalı polikliniğinde postmortem değerlendirilen; daha önce Tıbbi Genetik AD polikliniğinde hazırlanmış klinik dosyalarının değerlendirilmesi ve saklanmış DNA örnekleri ile yürütüldü. Tez kapsamında 10 olgu çalışmaya dahil edilerek tüm ekzom dizileme (TED) yöntemi ile solo analiz gerçekleştirilmiş; beklenen kalıtım modeline ve yolak genlerine uygun biyoinformatik yaklaşımlarla genetik etiyoloji araştırılmıştır.
Sonuçlar: TED analizi ACMG kriterleri baz alınarak değerlendirilen olgularımızda 6 farklı olguda 8 farklı gende hastalık ilişkili veya ilişkili olduğu düşünülen 10 adet varyant saptandı. Bu varyantlardan 6'sı yanlış anlamlı, 2'si anlamsız, 2'si ise çerçeve kayması tipinde idi. Bu varyantlar Sanger dizi analizi ile doğrulandı ve mümkün olan ailelerde segregasyon analizleri yapıldı. 
Tartışma: Bu çalışmada; prenatal dönemde HPE saptanan olgularda mevcut kliniğe neden olabilecek genlerin ve genlerdeki varyantların TED yöntemi ile araştırılarak belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmamızdan elde edilen verilerin etiyopatogenezin netleştirilmesi ile prenatal/preimplantasyon genetik tanı olanaklarına, genotip-fenotip korelasyonunun detaylandırılmasına ve tedavi seçeneklerinin geliştirilmesine katkı sağlaması beklenmektedir.

Abstract:
ABSTRACT
Introduction: HPE is the most common malformation of the forebrain in humans, occurring with failed or incomplete division of the forebrain during the third and fourth weeks of gestation, with a frequency of approximately 1 in 16,000 live births and 250 pregnancies. HPE has a heterogeneous etiology, and genetic and environmental factors are involved. Approximately 25-50% of individuals with HPE have chromosomal abnormalities, 10% have pathogenic copy number variation and 18-25% have syndromic HPE associated with at least 25 different entities associated with a pathogenic variant in a single gene. The other group with genetic etiology was non-syndromic-isolated HPEs. This group usually shows incomplete penetrance and variable expressivity, and mostly has an autosomal dominant inheritance pattern. Although the four best-known genes associated with non-syndromic HPE are SHH, ZIC2, SIX3, and TGIF, there are many genes in the literature that have been associated with HPE. These genes are usually involved in the SHH, Nodal, TGF-β, BMP, FGF and Retinoid signalling pathways that are effective in forebrain development during the early embryonic period. Many candidate genes have been investigated to explain the etiology, especially those involved in these pathways. Recent data have also indicated that this group has a multigenic and multihit origin. Technological developments, next-generation sequencing methods, and molecular studies have focused on HPE cases, and candidate genes and clinical correlations of these genes are being investigated, but there are still cases where no molecular diagnosis can be made, including familial HPE cases. Molecular diagnosis is of great importance in terms of clarifying etiopathogenesis, providing specific genetic counselling, and determining treatment options.
Methods: In this study, we evaluated the clinical files of patients with HPE detected during the prenatal period between 2011 and 2021, whose heartbeat was lost by IUMF or medical evacuation, and who were evaluated postmortem in the outpatient clinic of the Department of Medical Genetics, Istanbul Medical Faculty, and evaluated their clinical files previously prepared in the outpatient clinic of the Department of Medical Genetics and preserved DNA samples. Within the scope of this thesis, 10 cases were included in the study and a solo analysis was performed with the whole exome sequencing (WES) method; genetic etiology was investigated using bioinformatic approaches appropriate to the expected inheritance model and pathway genes.
Results: In our cases evaluated on the basis of WES analysis ACMG criteria, 10 variants were detected in eight different genes in six different cases, which were associated or thought to be associated with the disease. Of these variants, 6 were missense, 2 were nonsense, and 2 were frameshift types. These variants were confirmed by Sanger sequencing, and segregation analyses were performed on possible families.
Discussion: In this study, it was aimed to determine the genes and variants in the genes that may cause the current clinic in cases with holoprosencephaly detected in the prenatal period by investigating them by WES method. It is expected that the data obtained from our study will contribute to the clarification of the etiopathogenesis, possibilities of prenatal/preimplantation genetic diagnosis, elaboration of the genotype-phenotype correlation, and development of treatment options.