Kalıtsal karaciğer hastalıklarına sebep olan gen mutasyonlarının tüm ekzom sekanslama yöntemi ile araştırılması
Investigation of gene mutations causing hereditary liver diseases by whole exome sequencing method
Yazar: SERAY BOZKURT
Danışman: PROF. DR. AHMET OKAY ÇAĞLAYAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Tıbbi Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2023
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: Ekzom dizileme = Exome sequencing

Özet:
Kronik karaciğer hastalığı, karaciğer fonksiyonlarının ilerleyici bir şekilde bozulması ile ortaya çıkan önemli bir sağlık sorunudur. Amerika Birleşik Devletleri'nde yılda 40.000'den fazla ölüme yol açan ve nüfusun %1,8'ini etkileyen kronik karaciğer hastalığı, en sık ölüm nedenleri arasında 11. sırada yer almaktadır. Günümüzde önemli sayıda kronik karaciğer hastalığına sahip hastada, yapılan klinik araştırmalar ve hedefli gen panelleri sonucu hastalığın moleküler patogenezi ve etiyolojisi açıklanamamakta ve hastalar idiyopatik karaciğer hastalığı olarak takip edilmektedir.
Bu çalışmada, rutin yöntemlerle tanısı konulamayan ve idiyopatik karaciğer hastalığı olarak takip edilen, aynı aileden olmayan 10 hasta tüm ekzom dizileme yöntemi ile değerlendirildi, 2 olgunun klinik ekzom dizileme sonuçları tekrar değerlendirildi. Yapılan çalışma ile idiyopatik karaciğer hastalığı olgularında tek gen hastalıklarının etiyolojide oynadığı rolün aydınlatılması ve aday genlerin tanımlanması amaçlandı.
Analiz sonucu tespit edilen varyantlar birinci basamakta protein üzerindeki etkileri ve minör allel frekansları dikkate alınarak filtrelendikten sonra güncel kılavuzlara göre sınıflandırıldı. Tanısal varyant tespit edilemeyen olgulardaki varyantlar, ikinci basamakta STRING, DAVID, VariEd veri tabanları ve in-silico patojenisite skorları kullanılarak aday gen ve yolakların tanımlanabilmesi için değerlendirildi. 
Tüm ekzom dizileme sonucu her bir olguda saptanan ortalama 34.977 varyant, klinik ekzom dizileme sonucu ortalama 8.927 varyant analiz edildi. Birinci basamak analizi sonucunda, dört olguda muhtemel patojenik ve patojenik genetik varyantlar tespit edildi. Bunlar ABCB4 geninde homozigot c.181_182del, ATP7B geninde heterozigot c.3688A>G ve heterozigot c.2138A>G, SLC10A1 geninde homozigot c.568-1G>A ve FOCAD geninde homozigot c.187C>T değişimleridir. Tanısal varyant tespit edilemeyen sekiz olguya yapılan 'in-silico' fonksiyonel analizlerle toplam 211 aday varyant belirlendi. Ek olarak dört olguda potansiyel klinik önemi olan değişimler saptandı. Bunlar MYH9 geninde heterozigot c.2519_2536del, GALK1 geninde homozigot c.552C>G, SLC25A20 geninde heterozigot c.417+1G>A, MVK geninde heterozigot c.1129G>A değişimleridir.
Tanısal varyant tespit edilemeyen olgularda yapılan varyant yükü analizlerinde ortak hücresel yolak gözlemlenmedi. Olgular tek başlarına incelendiğinde tat iletimi ve koku iletimi yolaklarında anlamlı artmış varyant yükü saptandı.
Yapılan çalışma ile klinik araştırmalar ve hedefli gen panelleri sonucunda tanı konulamayan kalıtsal karaciğer hastalığı vakalarında tüm ekzom dizileme yönteminin faydalı olabileceği gösterilmiştir. Çalışmada dört olguda tanısal varyant tespit edilmiş, dört olguda kliniği açıklayabilecek potansiyel varyant saptanmıştır. Tanısal varyant tespit edilemeyen olgularda yapılan 'in-silico' analizler ile kalıtsal karaciğer hastalığı kliniği ile ilişkili aday genler ve varyantlar belirlenmiştir. Bu varyantların etkilerinin kesinleştirilebilmesi için aile taramasına, ileri moleküler incelemelere ve bulunan varyantların etkisini öngörebilmek açısından fonksiyonel çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Kalıtsal karaciğer hastalığı etiyolojisi hakkındaki bilgilerin artması ile bu olgularda tanı, tedavi ve izlem için yeni algoritmalar geliştirilebilecektir.

Abstract:
Chronic liver disease is a major health concern that results from progressive liver function impairment. It affects 1.8% of the US population and is the 11th leading cause of death, resulting in over 40,000 deaths annually. Despite extensive clinical research and targeted gene panels, the molecular pathogenesis and etiology of chronic liver disease remain unexplained in a significant number of patients, who are diagnosed as idiopathic liver disease.
This study aimed to investigate the role of single-gene diseases in idiopathic liver disease and identify candidate genes. Whole exome sequencing was performed on 10 cases with idiopathic liver disease, and the clinical exome sequencing results of two patients were re-evaluated. Variants detected were filtered and classified according to current guidelines, and in cases where no diagnostic variant was found, variants were evaluated in the second step using STRING, DAVID, VariEd databases, and in-silico pathogenicity scores.
In total, 34,977 variants were detected per person in whole exome sequencing, and 8,927 variants in clinical exome sequencing were analyzed. Likely pathogenic and pathogenic genetic variants were identified in four cases. Homozygous c.181_182del in the ABCB4 gene, heterozygous c.3688A>G and heterozygous c.2138A>G in the ATP7B gene, homozygous c.568-1G>A in the SLC10A1 gene, and homozygous c.187C>T in the FOCAD gene were the changes identified. In eight cases where diagnostic variants could not be detected, 211 candidate variants were identified through in-silico functional analysis, and four cases were found to have a clinically significant potential variant. These changes were heterozygous c.2519_2536del in the MYH9 gene, homozygous c.552C>G in the GALK1 gene, heterozygous c.417+1G>A in the SLC25A20 gene, and heterozygous c.1129G>A in the MVK gene.
In cases where diagnostic variants could not be detected, no common cellular pathways were observed in variant burden analysis. However, individual case analysis showed a significant variant burden in taste and olfactory transmission pathways.
The study has demonstrated the potential usefulness of whole exome sequencing in cases of inherited liver disease where diagnosis is challenging.
The study has shown that whole exome sequencing may be useful in cases of inherited liver disease where diagnosis could not be established through clinical investigations and targeted gene panels. In the study, diagnostic variants were detected in four cases, and potential variants that could explain the clinical presentation were found in four other cases. In cases where diagnostic variants could not be identified, candidate genes and variants associated with inherited liver disease were identified through in-silico analyses. To confirm the effects of these variants, further molecular investigations, functional studies, and family screenings are required. As our understanding of the etiology of inherited liver diseases continues to improve, new algorithms for diagnosis, treatment, and monitoring of these cases could be developed.