بررسی عامل ارثی صرع غیر سندرمی اتوزومی مغلوب در یک خانواده‌ی ایرانی به روش توالی‌یابی کامل اگزوم

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه ژنتیک پزشکی، دانشکده‌ی علوم پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 استادیار، گروه ژنتیک پزشکی، دانشکده‌ی علوم پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانشیار، مرکز تحقیقات ژنتیک، دانشگاه علوم پزشکی بقیه‌اله الاعظم (عج)، تهران، ایران

چکیده

مقدمه: علت بیشتر موارد صرع ناشناخته است و عوامل ارثی می‌تواند در بروز آن نقش داشته باشد. امروزه، تحقیقات وسیعی در زمینه‌ی علل ایجاد صرع در حال انجام است. هدف از انجام این مطالعه، شناسایی ژن‌(های) عامل صرع غیر سندرمی با الگوی توارث اتوزومی مغلوب در یک خانواده‌ی ایرانی به روش توالی‌یابی کامل اگزوم بود.روش‌ها: مطالعه‌ی حاضر، از نوع تجربی بود. DNA ژنومی از خون سه فرد مبتلا و یکی از افراد سالم خانواده، استخراج و توالی‌یابی اگزوم با پلت‌فورم Illumina HiSeq 2000 انجام شد. ابتدا، دسته‌بندی واریانت‌ها از نظر نوع، جایگاه جهش و فراوانی آللی و سپس، اولویت‌بندی آن‌ها با دو رویکرد انجام شد. توالی‌یابی سنگر برای تأیید واریانت NM_207111.3(RNF216): (g.5780794G>A), (c.854C>T) ژن RNF216 انجام شد.یافته‌ها: از 130855 واریانت، حدود 85 درصد از نوع تغییرات تک نوکلئوتیدی و 15 درصد از نوع indels بودند. یک سوم تغییرات در نواحی بین ژنی و اینترونی، یک سوم در 3’,5’UTR و یک سوم در نواحی اگزونی و جایگاه پیرایش بودند. از نظر فراوانی آللی در پایگاه داده‌ی ExAC و 1000 ژنوم، به ترتیب 8/3 درصد و 4/3 درصد واریانت‌ها، فراوانی آللی کمتر از 01/0 داشتند. با اعمال هر دو رویکرد، واریانت NM_207111.3(RNF216): (g.5780794G>A), (c.854C>T) ژن RNF216 به عنوان کاندیدا شناسایی شد، اما ارتباط این واریانت در همه‌ی اعضای خانواده تأیید نگردید.نتیجه‌گیری: توالی‌یابی اگزوم به ابزاری جهت مطالعه‌ی عوامل ژنتیکی بیماری‌های مندلی تبدیل شد، اما با محدودیت‌هایی نیز همراه بود. در صورت قرار گرفتن واریانت در نواحی غیر کد شونده‌ی ژنوم، هتروژنی کلینیکی، تشخیص نادرست بیماری، فنوکپی، محدودیت‌های تکنیکی و آنالیز واریانتی، می‌توانند موانعی برای شناسایی واریانت عامل بیماری محسوب شوند که باعث عدم موفقیت در شناسایی ژن عامل بیماری در این خانواده شده‌اند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of Inherited Causes of Autosomal Recessive Non-syndromic Epilepsy in an Iranian Family Using Whole Exome Sequencing Method

نویسندگان [English]

  • Raziyeh Khalesi 1
  • Masoud Garshasbi 2
  • Mahmood Tavallaei 3
1 PhD Student, Department of Medical Genetics, School of Medical Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Medical Genetics, School of Medical Sciences, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Genetic Research Center, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background: The cause of epilepsy in most of cases is unknown but inherited causes can play a role in its incidence. Recently, many researches have been conducted in the field of epilepsy. The aim of this study was to identify gene(s) responsible in an Iranian family with autosomal recessive non-syndromic epilepsy using whole exome sequencing (WES) method.Methods: In this experimental study, genomic DNA was extracted from whole blood belonging to three affected persons and a healthy individual and whole exome sequencing was performed using Illumina Hiseq2000 platform. At first, variants classification were carried out based on mutation types, position of the mutation and their allele frequencies and then, prioritization was performed via two approaches. Sanger sequencing was carried out for RNF216 confirming the variant [NM_207111.3 (RNF216): (g.5780794G > A), (c.854C > T)].Findings: From 130855 variants, 85% were single nucleotide variants and 15% were indels. One third of them located in intergenic and intronic regions, one third located in 3’and 5’ UTRs and one third located in exonic and splice site regions. 3.8% and 3.4% of variants had allele frequencies below 0.01 in ExAC and 1000 genome project databases, respectively. By using the two prioritization approaches, a variant in RNF216 gene [NM_207111.3 (RNF216): (g.5780794G > A), (c.854C > T)] was selected as a prior candidate. However, this variant did not co-segregate with the disease in all of the members of this family.Conclusion: Exome sequencing has been considered as a tool for studying genetic causes of Mendelian disorders; but it has some limitations. Mutation in the non-coding regions of the genome, clinical heterogeneity of disease, wrong clinical diagnosis, phenocopy, and technical and analytical limitations can be considered as a reason that we could not find gene(s) responsible for the disease in this family.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Epileptic seizures
  • DNA sequencing
  • Candidate gene identification

مراجع

  1. Seyfried TN, Glaser GH. A review of mouse mutants as genetic models of epilepsy. Epilepsia 1985; 26(2): 143-50.
  2. Neligan A, Sander JW. The incidence and prevalence of epilepsy. In: Sander JW, Rugg-Gunn FJ, Smalls JE, editors. Epilepsy 2009: from benchside to bedside. A practical guide to epilepsy. Lecture notes from the Twelfth Epilepsy Teaching Weekend, 18-20 September 2009, St. Anne's College, Oxford. West Hartford, CT: International League Against Epilepsy (UK Chapter) and National Society for Epilepsy. p. 15-21.
  3. Niedermeyer E. The Epilepsies. diagnosis and management. Baltimore-Munich, Germany: Urban and Schwarzenberg, 1990.
  4. Goetz C. Textbook of Clinical neurology. 3rd ed. Philadelphia, PA: Saunders; 2007.
  5. Rowland LP, Pedley TA. Merritt's neurology. 12th ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams and Wilkins; 2009.
  6. Ropper A, Samuels M, Klein J. Adams and Victor's principles of neurology. 10th ed. New York, NY: Mc Graw-Hil; 2014.
  7. Manford M. Assessment and investigation of possible epileptic seizures. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2001; 70(Suppl 2): II3-II8.
  8. Parton M, Cockerell OC. Epilepsy-the etiology and pathogenesis. The Pharmaceutical Journal 2009, [Online]. Available from: URL: http://www.pharmaceutical-journal.com/learning/learning-article/epilepsy-the-aetiology-and-pathogenesis/10976755.article.
  9. Johnson MR. The genetic contribution to epilepsy: the known and missing heritability. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 2011.
  10. Alasvand ZM, Mirnajafi-Zadeh J, Fathollahi Y, Palizvan MR. Anticonvulsant effect of bilateral injection of N6-cyclohexyladenosine into the CA1 region of the hippocampus in amygdala-kindled rats. Epilepsy Res 2001; 47(1-2): 141-9.
  11. Palizvan MR, Fathollahi Y, Semnanian S. Epileptogenic insult causes a shift in the form of long-term potentiation expression. Neuroscience 2005; 134(2): 415-23.
  12. Koboldt DC, Larson DE, Sullivan LS, Bowne SJ, Steinberg KM, Churchill JD, et al. Exome-based mapping and variant prioritization for inherited Mendelian disorders. Am J Hum Genet 2014; 94(3): 373-84.
  13. Majewski J, Schwartzentruber J, Lalonde E, Montpetit A, Jabado N. What can exome sequencing do for you? J Med Genet 2011; 48(9): 580-9.
  14. Stitziel NO, Kiezun A, Sunyaev S. Computational and statistical approaches to analyzing variants identified by exome sequencing. Genome Biol 2011; 12(9): 227.
  15. Lewis KD, Bear BJ. Manual of School Health: A handbook for school nurses, educators, and health professional. 3rd ed. Philadelphia, PA: Saunders; 2008.
  16. Rodenburg R, Meijer AM, Dekovic M, Aldenkamp AP. Family factors and psychopathology in children with epilepsy: a literature review. Epilepsy Behav 2005; 6(4): 488-503.
  17. Arruda WO. Etiology of epilepsy a prospective study of 210 cases. Arq Neuropsiquiatr 1991; 49(3): 251-4.
  18. Leppert MF, Singh NA. Nonsyndromic seizure disorders: epilepsy and the use of the internet to advance research. Annu Rev Genomics Hum Genet 2003; 4: 437-57.
  19. Gilissen C, Hoischen A, Brunner HG, Veltman JA. Unlocking Mendelian disease using exome sequencing. Genome Biol 2011; 12(9): 228.
  20. Heinzen EL, Depondt C, Cavalleri GL, Ruzzo EK, Walley NM, Need AC, et al. Exome sequencing followed by large-scale genotyping fails to identify single rare variants of large effect in idiopathic generalized epilepsy. Am J Hum Genet 2012; 91(2): 293-302.
  21. Teer JK, Mullikin JC. Exome sequencing: the sweet spot before whole genomes. Hum Mol Genet 2010; 19(R2): R145-R151.
  22. Ng SB, Buckingham KJ, Lee C, Bigham AW, Tabor HK, Dent KM, et al. Exome sequencing identifies the cause of a Mendelian disorder. Nat Genet 2010; 42(1): 30-5.
  23. Ng SB, Bigham AW, Buckingham KJ, Hannibal MC, McMillin MJ, Gildersleeve HI, et al. Exome sequencing identifies MLL2 mutations as a cause of Kabuki syndrome. Nat Genet 2010; 42(9): 790-3.
  24. Bamshad MJ, Ng SB, Bigham AW, Tabor HK, Emond MJ, Nickerson DA, et al. Exome sequencing as a tool for Mendelian disease gene discovery. Nat Rev Genet 2011; 12(11): 745-55.
  25. ENCODE Project Consortium. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome. Nature 2012; 489(7414): 57-74.
  26. Gilissen C, Hoischen A, Brunner HG, Veltman JA. Disease gene identification strategies for exome sequencing. Eur J Hum Genet 2012; 20(5): 490-7.
  27. Lee S, Abecasis GR, Boehnke M, Lin X. Rare-variant association analysis: study designs and statistical tests. Am J Hum Genet 2014; 95(1): 5-23.
  28. Dibbens LM, Heron SE, Mulley JC. A polygenic heterogeneity model for common epilepsies with complex genetics. Genes Brain Behav 2007; 6(7): 593-7.
  29. Mulley JC, Scheffer IE, Harkin LA, Berkovic SF, Dibbens LM. Susceptibility genes for complex epilepsy. Hum Mol Genet 2005; 14(Spec No. 2): R243-R249.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 34، شماره 407 - شماره پیاپی 407
آذر و دی 1395
صفحه 1362-1368

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 05 مرداد 1395
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار