Identifikace a interpretace genetických variant u pacientů s neuromuskulárním onemocněním

Mgr. Johana Kopčilová, Ph.D.

Doctoral thesis

Identification and Interpretation of Genetic Variants in Patients with Neuromuscular Disorders

Abstract:

Neuromuskulární onemocnění (NMD) představují rozsáhlou a geneticky heterogenní skupinu dědičných chorob postihujících kosterní svalstvo, periferní nervy a nervosvalovou ploténku a jsou souhrnně asociována s více než 700 geny. Molekulárně genetická diagnostika NMD je náročná vzhledem k širokému fenotypovému překryvu mezi jednotlivými chorobami, neustálému růstu počtu genů spojených s onemocněním a různorodosti typů variant, které je třeba zohlednit, včetně jednonukleotidových variant, malých inzercí a delecí, variant počtu kopií a expanzí repetitivních sekvencí. Tato dizertační práce prezentuje výsledky molekulárně genetické diagnostiky NMD prováděné v Centru molekulární biologie a genetiky Fakultní nemocnice Brno a je založena na třech původních publikacích. První studie popisuje tři pacienty s bialelickými patogenními variantami v genu TRAPPC11, přičemž každý z nich je složeným heterozygotem pro missense variantu a velkou multiexonovou deleci. Druhá studie přináší komplexní molekulární charakteristiku 79 nepříbuzných českých pacientů s geneticky potvrzenou kongenitální myopatií diagnostikovaných v letech 2012–2024. Třetí studie charakterizuje 226 nepříbuzných českých pacientů s pletencovou svalovou dystrofií diagnostikovaných v letech 2002–2022. U všech probandů byly identifikovány patogenní nebo pravděpodobně patogenní varianty, přičemž více než 100 variant nebylo dosud popsáno mimo českou populaci pacientů. Ve všech třech studiích se analýza variant počtu kopií prováděná v rámci analýzy NGS dat ukázala jako nezbytná pro určení molekulární diagnózy u klinicky významného podílu pacientů, což podporuje její rutinní zařazení do diagnostiky NMD. Zároveň omezení metod založených na krátkých čteních, zejména nemožnost spolehlivě detekovat velké inverze, hluboké intronové varianty a repetitivní expanze, poukazují na potřebu postupného zavádění komplementárních technologií, jako je sekvenování dlouhých čtení a RNA sekvenování, s cílem dále zvýšit diagnostickou výtěžnost u pacientů s NMD.

Abstract:

Neuromuscular disorders (NMDs) are a large and genetically heterogeneous group of inherited diseases affecting skeletal muscle, peripheral nerves, and the neuromuscular junction, and are collectively associated with more than 700 genes. Molecular genetic diagnosis of NMDs is challenging due to the broad phenotypic overlap between individual disease entities, the continuous expansion of the number of disease-associated genes, and the wide spectrum of variant types that must be considered, including single nucleotide variants, small insertions and deletions, copy number variants, and repeat expansions. This thesis presents the results of molecular genetic diagnostics of NMDs performed at the Centre of Molecular Biology and Genetics, University Hospital Brno, and is based on three original publications. The first study describes three patients with biallelic pathogenic variants in the TRAPPC11 gene, each carrying a combination of a missense variant and a large multiexon deletion. The second study presents a comprehensive molecular characterisation of 79 unrelated Czech patients with genetically confirmed congenital myopathy diagnosed between 2012 and 2024. The third study characterises 226 unrelated Czech patients with limb girdle muscular dystrophy diagnosed between 2002 and 2022. Pathogenic or likely pathogenic variants were identified in all probands, with more than 100 variants not previously reported outside the Czech patient population. Across all three studies, copy number variant analysis performed within the NGS data analysis proved essential for achieving a molecular diagnosis in a clinically significant proportion of patients, supporting its routine inclusion in NMD diagnostics. At the same time, the limitations of short-read sequencing approaches, particularly in detecting large inversions, deep intronic variants, and repeat expansions, highlight the need for the gradual incorporation of complementary technologies, such as long-read sequencing and RNA sequencing, to further improve diagnostic yield in patients with NMDs.

Keywords

Neuromuskulární onemocnění, Molekulární diagnostika, Kongenitální myopatie, Pletencové svalové dystrofie, Neuromuscular disorders, Molecular diagnostics, Congenital myopathies, Limb girdle muscular dystrophies, TRAPPC11

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 6. 2026

Thesis defence

• Date of defence: 13. 8. 2026
• Supervisor: doc. RNDr. Lenka Fajkusová, CSc.
• Reader: RNDr. Lenka Dvořáková, CSc., doc. RNDr. Radek Vrtěl, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Genomics and Proteomics / Genomics and Proteomics