Seher Başaran İ.Ü., İstanbul Tıp Fak., Tıbbi Genetik AD

Seher Başaran İ.Ü., İstanbul Tıp Fak., Tıbbi Genetik AD

1941-1990 DNA RNA PROTEİN transkripsiyon transkripsiyon-translasyon GEN 90 000-100 000 gen olduğu düşünülüyordu. Genom Projesi ile 20,000 fonksiyonel (protein kodlayan) gen olduğu bulundu. nukleus sitoplazma Promoter Primer transkript (RNA) Ekzon1-İntron1- E2- İ2- E3- İ3- E4 Kırpılma Translasyon Olgun mrna Protein Wellcome Trust

Tüm genomun

İnsan genlerinin transkripsiyonel karmaşası p telomer q telomer 5 3 3 5 kısa RNA snorna ncrna mirna kısa RNA 5 3 3 5 kısa RNA Antisens ncrna Antisens ncrna kısa RNA

Transkripsiyonal çeşitlilik Translasyonal çeşitlilik A geni B geni Ekzonlar A1 A2 A3 A4 A proteini B1 B2 B3 B4 B proteini A1 A2 B3 B4 Translasyonda yeni bir protein

İki insanın genomu %99.9 birbirine benzer GRCh37; Genome Reference Consortium human genome (build 37) 13 isimsiz gönüllü, kan grubu O olan bireyler Yani farklarımız sadece %0.1

İnsan Genetik Varyasyonları 1) Single nucleotide polimorfizm (SNPs) (tüm varyasyonların %90 ı); Genomda 300 bp de bir nükleotid polimorfiktir. Genelde iki formda olur (A ya da G; C yada T gibi). 2) Kopya sayısı varyantları (CNVs); Referans genomla kıyaslandığında, farklı sayıda bulunan, boyutu 1 Kb veya daha fazla olan DNA segmentlerine Kopya Sayısı Varyasyonu (CNV) denir. Varyasyonlar; 1) Patojenik (Mutasyon) 2) Zararsız (benign) (toplumda >%1); a. Sık veya b. Ender görülen 3) Klinik anlamı kesin olarak bilinmeyen (Variants of uncertain significance VUS veya VOUS) değişimler olabilir!!!

GENOMUMUZ VARYASYONLARLA DOLU Her bireyin genomunda 300 patolojik varyasyon olabilir, eğer o birey sağlıklı ise bu durumunu genomundaki diğer milyonlarca varyasyona borçludur. James D. Watson 2008 de genom dizisini yayınladı. 3.3 milyon SNP 23 CNV (26 kb-1.6 Mb) 32 hastalık ilişkili mutasyon (retinitis pigmentosa, konj. nefrotik sendrom, vs). Craig Venter 2007 de genom dizisini yayınladı. 1.2 milyon SNP 317 geninde patolojik varyasyon. Zellweger hastalığına neden olan mutasyonu taşıyor. GSTM1 geninde mutasyon taşıyor (çevre toksinlerine karşı düşük direnç; ailesinde cilt kanseri yaygın). Güney Afrikalı Başpiskopos Desmond Tutu 2010 yılında genom dizisi yayınlandı. SLC24A5 genindeki varyantı fazla melanin salgılıyor. VDR genindeki homozigot varyantı kemik mineral yoğunluğunu arttırıyor. ACTN3 homozigot varyantı, kas gücünü arttırıyor. PTC varyantı tat duyusunda toksik madde ayırımı yapabiliyor.

TEK GEN Hastalıkları OMIM 22 Kasım 2017 ~10.000 tek gen hastalığı Moleküler temeli belli 6.115 fenotip İlişkili mutasyon-fenotipi belli gen 3.846 1 Fenotip ile ilişkili gen 2.632 2 Fenotip ile ilişkili gen 722 3 Fenotip ile ilişkili gen 259 >4 Fenotip ile ilişkili gen 233 OMIM 15 Mayıs 2018 ~10.000 tek gen hastalığı 6.201 fenotip 3.907 2.677 732 265 233

OMIM İstatistik Gen/Fenotip % 25 3 893 gen defektinin klinik ilişkisi biliniyor % 75 11 965 genin fenotipe yansıması bilinmiyor OMIM de tanımlı gen sayısı 15 858 10.Nisan.2018

DNA nın Nukleotid (bazlar A, G, T ve C) Dizisinin Belirlenmesi 1. «SANGER Dizileme»

Halӑ «gold standart» test Tek tek, ekzon ekzon dizileme gerekiyor, her dizilemede ~600 baz okunur Zaman alıcı Büyük genler (örn. Distrofin geni 79 ekzon) için tanı amaçlı imkansız İnsan gücü ve maliyet artar Mozaikleri (<%30), büyük del/dup, inv, ins gösteremez

TEK GEN Hastalıkları Doğumdaki prevalans ~1:100 Bazı sık görülen «Tek gen» hastalıkları ve sıklıkları Hastalık İnsidans Taşıyıcı sık. Akondroplazi 1/10.000 NF 1 1/3.500 Marfan sendromu 1/5.000 Beta Talasemi (Türkiye) 1/2.500 1/23 Kistik Fibroz 1/2.000 1/22 Fenilketonuri (Türkiye) 1/4.500 KAH 1/10.000 SMA 1/10.000 DMD (E) 1/3.000 Frajil X Sendromu 1/4.000 1/6.000 Hemofili 1/4.000 (A 1/8.000, B 1/20.000)

2. «Yeni Nesil (Next Generation) Sekanslama»

Whole Genome Sequencing (WGS) Tüm Genom Sekanslama, 6 milyar bazın dizilenmesi Tüm genomun Whole Exome Sequencing (WES) %1,5 Genomdaki ~20.000 genin sadece ekzon ve UTR bölgelerinin dizilenmesi (Mendel kalıtımı gösteren tek gen hastalıklarındaki mutasyonların %85 i ekzonlarda bulunmaktadır). Targeted Gene Panel (TGP) Belli bir fenotip ile ilişkili bilinen genlerin ekzon ve UTR lerinin dizilenmesi

Whole Genome Seq (WGS) Whole Exome Seq (WES) Targeted Seq (NGS-Panel) Hedefin büyüklüğü (bp) 3x10 9 5x10 7 500 000 Her çalışmadaki örnek sayısı 6-15 120 Gen sayısı/ büyüklüğü belirler Kapsama derinliği x30 x100 > 500 Bioinformatik analiz/örnek >48 hr 4 hr 1 hr

Which test to choose? Centogene Product Genes Depth Coverage Whole Genome Sequencing (CentoGenome ) Whole Exome Sequencing (CentoXome ) Clinical Exome Sequencing (CentoDx Plus ) NEW Information content Likelihood of detecting a specific mutation ~20.000 ~30x ~99% >10x ~3.2GB ~97.6% ~20.000 ~100x ~97% >10x ~60MB ~93.2% ~6.700 ~150x ~95% >20x ~15MB ~94.1% NGS Panel Genomic NEW ~10-1000 ~30x ~99% >10x 200-500MB ~99.1% NGS Panel Plus 10-200 ~200x 100% 20-400KB ~99.1% NGS Panel 10-1000 ~200x ~98% >20x 20-400KB ~96.1% Single Gene Sequencing (Sanger) 1 NA NA 0.2-5KB ~99.9% Hot Spot Testing 1- few NA NA Single base pair ~99.9% Likelihood of detecting a mutation: The scores depicted combine how good the target is covered and the sensitivity of the method in detecting any point mutation with the region that is targeted. Information content: amount of information captured by a given technique. It scales linearly with the size of the region that is being probed for the respective test. www.centogene.com 18

VUS=Variant of Uncertain (unknown) Significance

TIBBİ GENETİKÇİ Klinik bulgu ve kalıtım modeline göre

OLGU; 30 y [G2 A1] G1. 2017 yılında anembriyonik gebelik 27(-) hafta gebelik USG bulguları: Kalpte ARSA ve perimembranöz outlet VSD Timus hipoplazisi Solda dudak yarığı, primer sert damak intakt VSD, ARSA, timus hipoplazisi, sol dudak yarığı nedeniyle 22q11.2 mikrodelesyon sendromu diğer mikrodel-dup sendromları CHARGE sendromu Kromozom+ DGS-FISH+mikroarray; Normal ÖNERİ: Prenatal WES-Klinik ekzom (Centogene) 32 (+) haftalık gebelik USG bulguları: Kalpte ARSA ve perimembranöz outlet VSD Timus hipoplazik Solda dudak yarığı, primer sert damak intakt görünümde Sağ pelviektazi [AP çapı 9.4 mm] ölçüldü. Sağ böbrek korteksinde minimal en büyüğü 3.4 mm ölçülerinde kistik lezyonlar saptandı. 1. OD CHARGE sendromu ilişkili CHD7 geninde heterozigot c.6070c>t [p.arg2024*] 2. OD BOR sendromu ilişkili EYA1 geninde heterozigot c.229c>t[p.arg77*] Bu mutasyonların ikisi de nonsense değişiklikleri olduğundan ve HGMDE2017.3 versiyonunda sırasıyla Class I ve Class II olarak sınıflandırıldığından, patojenik özellikte oldukları söylenebilir.

OLGU; Fetus 1 (2015) 25. GH USG bulguları; lizensefali+mikrosefali+interhemisferik kist Öneri; Karyotip+aCGH - Normal, SIX3 geni (2 ekzon) Sanger dizi- Normal Fetus 2 (2017) 27. GH USG bulguları; lizensefali+mikrosefali+interhemisferik kist+ sloping alın Post mortem bulgular; geniş burun kökü+hipertelorizm+malar hipoplazi+ bil. 5. parmak klinodaktili+geniş haluks TANI: MKA/MR Kromozom+a-CGH; Normal Öneri: WES (CentoXome GOLD) SONUÇ; RTTN geninde ekzon 28 de het. c.3705c>a (p.tyr1235*) ve intron 35 de het. c.4748-19t>a CLP1 geninde ekzon 3 de het. c.419g>a (p.arg140his) Anne het. RTTN geni c.4748-19t>a ve het. CLP1 geni c.419g>a Baba het. RTTN geni c.3705c>a (p.tyr1235*) YORUM; RTTN geni c.4748-19t>a varyantı daha önce tanımlanmamış, Alamut v.2.7.1. program analizine göre transkripte kırpılma hatasına yol açıyor. c.3705c>a gen transkriptinde «dur» kodonu oluşturuyor. Mikrosefali, kısa boy, polimikrogri ve epilepsi ile karakterize bir hastalıkla ile ilişkili (MIM#614833). Fetusta, OR bileşik heterozigot formda RTTN geni fenotip ilişkili gen olarak değerlendirildi. CLP1 geni OR pontoserebellar hipoplazi tip 10 ilişkili ve c.419g>a tanımlanmış bir mutasyon. Ancak fetus ve anne heterozigot, ancak WES tüm delesyon mutasyonlarını gösteremediğinden fetusta diğer allelin incelenmesi önerilir.

Prenatal olgularda Prenatal WES-Klinik Exom Sonuçlarımız USG katarakt -terminasyon-wes- CRYBB1 geni - İzole katarakt USG multiple kontraktürler-terminasyon- WES- ASCC1 geni- konj. Fraktürlü SMA USG mikroretrognati- WES- TCOF geni- Treacher Colins send.- doğdu ve ex USG izole postaksiyel polidaktili WES- BBS10 geni Bardet Biedel send.-terminasyon USG VSD+NT+plevral eff.+hepatosistemik şant- WES- RIT1 geni-noonan send.-iumf USG hiperekojenik böbrek-wes- OD-PKD1 geni doğdu USG VSD+IUGG+hipopadias- WES- Normal- doğdu gelişimi normal USG-izole unilateral CL-WES-Normal- doğdu gelişimi iyi 4xHidrops WES- normal

Prenatal WES (Klinik Exom) Algoritması? Ağır USG Malformasyon (terminasyon endikasyonu olanlar) 1. Genetik danışma 2. Hızlı anöploidi testi Normal ise 3. Karyotip + Mikroarray 4. Aday genler Sanger dizileme (örn. Akondro/Hipokondroplazi) 5. Genetik danışma 6. Klinik Exom Gebelik sonlandırıldıktan sonra mı? Gebelik sürerken mi? Pozitif USG Bulguları (genetik tanıya göre terminasyon endikasyonu olanlar) 1. Genetik danışma 2. Hızlı anöploidi testi Normal ise 3. Karyotip + Mikroarray 4. Aday genler Sanger dizileme (örn. Noonan için) 5. Genetik danışma 6. Klinik Exom 7. Genetik danışma terminasyon kararı

ve tüm organizasyon ekibine ve tüm dinleyenlere teşekkür ederim.

OLGU; 3 aylık erkek olgu hipertrofik kardiomiyopati ve bil. katarakt bulguları ile izleniyor Anne baba 4. derece kuzen evliliği, ilk doğan erkek hipertrofik kardiomiyopati ile 4,5 aylıkken kaybedilmiş. Doğumdan 2 gün önce anne ilk çocuğundan söz etmiş ve detaylı USG de hipertrofik kardiomiyopati, ventrikülomegali, vermis hipoplazisi, pelviektazi, polihidramnios saptanmış. Doğum sonrası sepsis Dismorfik bulgular; skafosefali, bitemporal basıklık, sarı ince telli saçlar, bil. epikantus, kısa burun, kalkık üst dudak, dar damak, retrognati, gingiva hipertrofisi, bükülebilir heliks üst krus silinmiş kulak Hipoton KLİNİK TANI; MKA/MR, A/T Sengers, I-Cell. Karyotip ve mikroarray sonuçları NORMAL Öneri; WES-Klinik exom (Centogene) Sonuç; OR EPG5 geninde homozigot c.1252+1g>a mutasyonu TANI: VICI sendromu (İmmün yetmezlik+ yarık damak/dudak + katarakt + hipopigmentasyon + korpus kallozum agenezisi) Anne - baba bu mutasyon için heterozigot (taşıyıcı), tekrarlama riski %25 GD: Prenatal tanı / PGD, ailedeki diğer taşıyıcıların belirlenmesi