Molekulární diagnostika dědičných onemocnění se zaměřením na epilepsie

Mgr. Martina Hujňáková, Ph.D.

Doctoral thesis

Molecular diagnostics of hereditary disorders with a focus on epilepsies

Abstract:

Epilepsie představují po cévních mozkových příhodách druhé nejrozšířenější neurologické onemocnění, které na celém světě postihuje přibližně 51 milionu lidí. Zatímco u části pacientů je příčina epileptických záchvatů získaná (např. po úrazu, infekci nebo cévní příhodě), u významného podílu se jedná o geneticky podmíněné epilepsie, často v rámci syndromů s komplexním neurovývojovým postižením. Genetické epilepsie jsou fenotypově i geneticky mimořádně heterogenní skupinou onemocnění. V současnosti již bylo popsáno několik set genů, jejichž patogenní varianty jsou spojeny s epileptickými projevy. Včasná a přesná molekulárně genetická diagnostika má zásadní význam nejen pro stanovení etiologie a prognózy, ale také pro prediktivní a prenatální testování. Nové poznatky zároveň otevírají cestu k vývoji cílených terapií a potenciálně i k časné intervenci v procesu epileptogeneze. Současné diagnostické metody se opírají především o techniky sekvenování nové generace (NGS, Next Generation Sequencing), které umožňují rychlé a cenově příznivé generování velkého množství sekvenačních dat. Cílovými úseky DNA pro přípravu sekvenační knihovny může být soubor genů (většinou jejich exony a přilehlé intronové oblasti), exom nebo genom. Tato disertační práce se zabývá cíleným sekvenováním souboru genů spojených s epilepsií u kohorty 424 probandů doplněné o 572 rodinných příslušníků. Patogenní nebo pravděpodobně patogenní varianty byly identifikovány u 174 probandů (41 %), zahrnovaly jak varianty malého rozsahu (154 typů), tak i rozsáhlé delece (13 typů) a duplikace (3 typy). Bylo identifikováno 90 nových variant, které dosud nebyly popsány v databázi HGMD (Human Gene Mutation Database). U celkem 62 probandů byly identifikovány patogenní/pravděpodobně patogenní varianty v genech pro napěťově řízené iontové kanály, z toho u 32 probandů se jednalo o varianty v genu SCN1A. Výsledky této práce stejně jako recentní studie potvrzují dominantní vliv iontových kanálů v patogenezi epilepsie, a to jak iontových kanálů řízených napěťově tak i iontových kanálů řízených ligandem.

Abstract:

Epilepsy is the second most common neurological disorder after stroke, affecting approximately 51 million people worldwide. While some patients develop epileptic seizures as a result of acquired causes (e.g., injury, infection, or stroke), a significant proportion have genetically determined forms of epilepsy, often occurring within syndromes characterized by complex neurodevelopmental impairment. Genetic epilepsies represent a highly heterogeneous group of disorders, both phenotypically and genetically. Hundreds of genes have been described in which pathogenic variants are associated with epileptic manifestations. Early and accurate molecular genetic diagnosis is crucial not only for determining etiology and prognosis, but also for enabling predictive and prenatal testing. Moreover, novel findings are paving the way for the development of targeted therapies and the potential for early intervention in the process of epileptogenesis. Current diagnostic approaches rely primarily on next generation sequencing (NGS) technologies, which enable the rapid and cost-effective generation of large volumes of sequencing data. Target regions for sequencing library preparation may include gene panels (typically consisting of exons and flanking intronic regions), the exome, or the entire genome. This dissertation focuses on the targeted sequencing of a panel of genes associated with epilepsy in a cohort of 424 probands, supplemented by 572 family members. Pathogenic or likely pathogenic variants were identified in 174 probands (41 %), including both single nucleotide variants (154 types) and large deletions (13 types) or duplications (3 types). Ninety novel variants were identified, none of which have so far been reported in the Human Gene Mutation Database (HGMD). In total, pathogenic/likely pathogenic variants in genes encoding voltage-gated ion channels were identified in 62 probands, including 32 with variants in the SCN1A gene. The findings of this study, consistent with recent research, confirm the dominant role of ion channels, including both voltage-gated and ligand-gated types, in the pathogenesis of epilepsy.

Keywords

epilepsie, NGS, SCN1A, SCN2A, KCNQ2, syndrom Dravetové, vývojová a epileptická encefalopatie, generalizovaná epilepsie s febrilními záchvaty epilepsy, Dravet syndrome, developmental and epileptic encephalopathy, generalized epilepsy with febrile seizures plus

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 9. 2025

Thesis defence

• Date of defence: 16. 10. 2025
• Supervisor: doc. RNDr. Lenka Fajkusová, CSc.
• Reader: doc. MUDr. Pavlína Plevová, Ph.D., doc. MUDr. Jana Petřková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

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