Molekulární charakterizace mikroduplikací u pacientů s mentální retardací a vrozenými vadami

Bc. Denisa Veselá

Master's thesis

Molecular characterisation of microduplications in patients with mental retardation and congenital anomalies

Abstract:

Zavedení metody komparativní genomové hybridizace na mikročipu pro vyšetřování pacientů s mentální retardací (MR) a vrozenými vývojovými vadami (VVV) umožňuje odhalit potenciálně patologické varianty počtu kopií (CNV z anglického copy-number variation), které nebylo možné detekovat dříve používanými metodami. Tato metoda tak přispívá k objasnění příčiny vzniku MR a VVV. V první části práce bylo metodou komparativní genomové hybridizace na mikročipu vyšetřeno 30 dětských pacientů. V rámci tohoto souboru byl patologický fenotyp vysvětlen přítomností kauzálních CNV u 23,33 % (7/30) pacientů, přičemž u 6,67 % (2/30) se jednalo o mikroduplikaci. V rámci tohoto vyšetření byl prokázán jeden mikroduplikační syndrom 22q11 a 3 syndromy mikrodeleční. V druhé části práce je ověřována lokalizace 8 mikroduplikací pomocí metody FISH s využitím BAC lokus specifických sond za účelem objasnění patologického fenotypového projevu. Ve většině případů jsou mikroduplikace uspořádány tandemově, přes to bylo v této práci jedno přemístění, a to u mikroduplikace Xq28 na krátké raménko pohlavního chromozomu Y, prokázáno. Patologický vliv přemístění mikroduplikace však nebylo možné prokázat z důvodu přítomnosti více CNV a především z důvodu nemožnosti vyšetření otce pacienta. Hlavní částí této práce je analýza mikroduplikací detekovaných metodou aCGH u souboru 395 pacientů s MR a VVV vyšetřených na Oddělení lékařské genetiky Fakultní nemocnice Brno v letech 2007 – 2017. Patologický fenotyp byl na základě přítomnosti kauzální CNV vysvětlen u 14,68 % (58/395) pacientů, přičemž u 5,57 % (22/395) pacientů se jednalo o mikroduplikace. V případě kauzálních CNV byl zaznamenán signifikantně vyšší počet mikrodelecí než mikroduplikací. V rámci mikroduplikací se pak nejčastěji jednalo o tzv. 22q11 mikroduplikační syndrom (4 případy) a tzv. 15q11–q13 duplikační syndrom (3 případy). Dále bylo zjištěno, že z 62 kauzálních CVN bylo pouze 6 CNV menších než 500 kb, přičemž se jednalo o 2 mikroduplikace a 4 mikrodelece. Z hlediska původu bylo zjištěno, že pravděpodobně benigní CNV byly ve všech určených případech zděděny a kauzální CNV vznikaly častěji de novo. Dále bylo prokázáno, že medián velikosti kauzálních mikroduplikací je vyšší než medián velikosti kauzálních mikrodelecí, a s rostoucí velikostí CNV se zvyšuje i pravděpodobnost patogenního významu. Na základě provedených analýz CNV bylo potvrzeno, že mikrodelece jsou z hlediska MR a VVV potencionálně více patogenní než mikroduplikace.

Abstract:

Introducing the array comparative genomic hybridization for examining patients with mental retardation (MR) and congenital anomalies enables to discover potentially pathological copy number variations (CNV) which were previously undetectable. This method helps to investigate the cause of MR and congenital anomalies. In the first part of this thesis 30 children were examined using the array comparative genomic hybridization (aCGH). The pathological phenotype was explained in 23,33 % (7/30) patients, where in 6,67 % (2/30) patients was detected a microduplication. In the research, consisting of a sample size of 30 patients, 22q11 microduplication syndrome and 3 microdeletion syndromes were detected. In the second part of this thesis, the localization of 8 microduplicatons were proven using BAC locus specific DNA probes for the purpose of explaining pathological phenotype. The majority of microduplications are in tandem it was established one translocation of microduplication Xq28 to the short arm of the Y chromosome. The pathological phenotype could not be established because there were detected the next CNVs in patient´s genome and it was not possible to examine the patient´s father. The main aim of this thesis is to analyse microduplications detected by aCGH in research sample of 395 children with MR and congenital anomalies, who were examined at Department of Medical Genetics at University Hospital Brno in the years 2007 – 2017. On the ground of causal CNV was pathological phenotype investigated in 14,68 % (58/395) patients, where microduplications was causal of pathogenic phenotype in 5,57 % (22/395) patients. It was detected there was a significant higher number of causal microdeletions than causal microduplications. The mostly detected microduplicatins syndromes were 2q11 microduplication syndrome (4 cases) and 15q11-q13 duplication syndrome (3 cases). It was investigated that from 62 causal CNV have only 6 CNV smaller size than 500 kb, where it was found that there were 2 microduplications and 4 microdeletions. It was established that likely benign CNV were in all cases inherited and causal CNV were established frequently de novo. It was recognized that median of size causal microduplications is higher than median of microdeletions and increasing size correlates with higher pathogenicity of CNV. On the ground of these analyses, it was confirmed that microdeletions are more pathogenic than microduplications in patients with MR and congenital anomalies.

Keywords

mikroduplikace, array-CGH, mentální retardace, fluorescenční in situ hybridizace, qPCR, genotypově-fenotypová korelace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 19. 6. 2017
• Supervisor: doc. RNDr. Petr Kuglík, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Medical Genetics and Molecular Diagnostics