Exome sequencing as an effective tool for the detection of intragenic copy-number variations in paediatric patients with neurodevelopmental disorders

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00216224%3A14310%2F22%3A00126819" target="_blank" >RIV/00216224:14310/22:00126819 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

slovinština

Název v původním jazyce

Exómové sekvenovanie ako účinný nástroj pre detekciu intragénových variantov v počte kópií u detských pacientov s neurovývojovými ochoreniami

Popis výsledku v původním jazyce

Varianty v počte kópií DNA (CNVs) sú dôležitým zdrojom genetickej variability a hrajú významnú úlohu v patogenéze neurovývojových ochorení (NDDs). Veľká časť kauzálnych CNVs však zostáva neidentifikovaná. Prvolíniovým testom pre ich detekciu je v súčasnosti array-CGH, avšak možnosti rozlíšenia tejto techniky neumožňujú zachytenie intragénových CNVs, ktoré tiež môžu stáť za vznikom ochorenia. S rozvojom moderných sekvenačných technológií sa otvárajú nové možnosti komplexnej analýzy genómu. Do popredia sa dostáva exómové sekvenovanie, ktoré prekonáva technické limitácie array-CGH a výrazne zvyšuje diagnostický záchyt patogénnych CNVs u detských pacientov s NDDs. Naším cieľom je posúdiť možnosti využitia exómového sekvenovania pre identifikáciu kauzálnych intragénových CNVs v diagnostike NDDs. Predstavujeme naše skúsenosti s analýzou dát z exómového sekvenovania v diagnostike detských pacientov s NDDs pomocou komerčného kitu Human Core Exome (Twist Bioscience) s využitím sekvenačnej platformy Illumina NovaSeq 6000. Dáta boli spracované pomocou dvoch rôznych bioinformatických prístupov a varianty boli následne filtrované podľa in-house zavedeného postupu. Pre klasifikáciu CNVs boli použité štandardy American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG), relevantná literatúra a klinické dáta pacientov. CNVs boli následne vizualizované pomocou Integrative Genomics Viewer (IGV). Pre väčšiu informatívnosť a presnosť výsledkov bol zvolený prístup analýz v triách (analýza pacientov s NDDs spolu s ich rodičmi). Pomocou exómového sekvenovania bolo v našej štúdii vyšetrených celkovo 59 pacientov s príznakmi NDDs, u ktorých analýzou karyotypu ani array-CGH neboli identifikované zmeny, ktoré by vysvetľovali ich fenotyp. Kauzálne intragénové varianty boli nájdené u 3 pacientov (5,1%). Identifikovaná bola delécia jedného exónu v géne GRIN2A u dvoch súrodencov spojená so získanou epileptickou afáziou. Delécia bola zdedená od otca, u ktorého sa prejavovali kvôli variabilnej expresivite ochorenia len minimálne príznaky. Ďalej bola detegovaná de novo delécia troch exónov v géne ZC4H2 spôsobujúca u probandky vzácny X-viazaný Wieacker-Wolff syndróm. U dvoch nepríbuzných osôb bola ako vedľajší nález identifikovaná homozygotná delécia exónu 2 v géne KLK15, ktorá sa podľa súčasných poznatkov nepovažuje za patogénnu, zaujímavá je však jej pravdepodobným vznikom ešte pred migráciou ľudstva z Afriky pred 70 000 rokmi. Varianty boli overené pomocou kvantitatívnej real-time PCR a interpretované na základe informácií z genomických databáz, relevantnej literatúry a anamnézy pacientov. Naše výstupy analýz ukázali, že exómové sekvenovanie je účinným nástrojom pre detekciu intragénových CNVs. Jeho využitie v rutinnej diagnostike NDDs by zvýšilo podiel diagnostikovaných pacientov a zefektívnilo samotný diagnostický postup aj vďaka možnosti detekcie klinicky významných CNVs a sekvenčných zmien v jednej analýze. Podporené grantmi AZV MZ ČR NU20-07-00145, MUNI/A/1522/2020, MUNI/A/1325/2021.

Název v anglickém jazyce

Exome sequencing as an effective tool for the detection of intragenic copy-number variations in paediatric patients with neurodevelopmental disorders

Popis výsledku anglicky

Copy-number variations (CNVs) represent a fundamental source of genetic variability and play an imporant role in the pathogenesis of neurodevelopmental disorders (NDDs). A large portion of causative CNVs remain unidentified. Array-CGH is still a first-line test for their detection but its resolution routinely does not allow to detect intragenic CNVs which may be responsible for the manifestation of pathological phenotype. Novel sequencing techniques open new options for complex genome analysis. Exome sequencing (ES) overcomes technical limitations of array-CGH and significantly improves diagnostic yield of causative CNVs in paediatric patients with NDDs. Our aim is to review the technical parameters of ES for the detection of intragenic CNVs in the molecular diagnostics of NDDs. We present our experience with ES data analysis in the diagnostics of paediatric NDDs using commercial kit Human Core Exome (Twist Bioscience) and Illumina NovaSeq 600 sequencing platform. The data were processed using two different bioinformatics pipelines and CNVs were then filtered using in-house-developed approach. CNVs were classified using ACMG standards, relevant scientific literature and clinical data. They were visualized using the Integrative Genomics Viewer (IGV). Trio-based analysis (patients and their parents) was selected for higher effectivity and reliability. Our study included 59 patients with NDDs, which were previously examined by array-CGH without the findings of clinically relevant CNVs. Using ES, causative CNVs were detected in three patients (5.1%). Single-exon deletion of the GRIN2A gene was revealed in two affected siblings with epileptic aphasia as it was inherited from slightly affected father. Secondly, we identified de novo deletion of three exons in the ZC4H2 gene in a girl with a rare C-linked Wieacker-Wolff syndrome. In two unrelated individuals we identified non-pathogenic homozygous deletion of exon 2 in the KLK15 gene. Its origin is dated before the migration from Africa 70 000 years ago. CNVs were verified using qPCR and interpreted using the information from genomic databases, relevant scientific literature and individual's anamnesis. Our results suggest the ES as an effective tool for the detection of intragenic CNVs. Its implementation to the routine molecular diagnostics would improve the diagnostic yield and simplified the diagnostics algorithm due to the simultaneous detection of sequence variants and CNVs. Supported by Ministry of Health of the Czech Republic, grant nr. NU20-07-00145 and by projects of Faculty of Science of Masaryk University MUNI/A/1522/2020, MUNI/A/1325/2021.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

10603 - Genetics and heredity (medical genetics to be 3)

Projekt

<a href="/cs/project/NU20-07-00145" target="_blank" >NU20-07-00145: Úloha patogenních genetických variant detekovaných pomocí exomového sekvenování v etiologii dětských neurovývojových onemocnění</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů