Endokrine, metaboliske, kardiovaskulære og immunologiske aspekter af kønskromosomabnormaliteter i relation til genotype (EMKISCA)

Baggrund: De mest udbredte SCA'er er Klinefelters syndrom (KS; 47, XXY), 47,XXX, 47,XYY og Turners syndrom (TS; 45,X) med en prævalens på 85-250, 84, 98 og 50 pr. 100.000 levendefødte henholdsvis drenge/piger. Størstedelen af ​​SCA'er kan lide af en række sygdomme, herunder medfødte misdannelser, stofskiftesygdomme, hypergonadotrop hypogonadisme og infertilitet, autoimmune sygdomme og psykiatriske sygdomme. Imidlertid er de genetiske mekanismer, der forårsager disse fænotyper, stort set uforklarlige. Fænotyperne er blevet foreslået at opstå fra ændringer i DNA-methylering og RNA-ekspression. Methylomet og transkriptomet i perifere blodprøver fra personer med KS, 47, XXX og TS har vist sig at være ændret i sammenligning med kontroller. Disse gener begynder nu at blive fundet ex. SHOX, der ligger i den pseudo-autosomale region af X- og Y-kromosomet, undslipper X-inaktivering og svarer derfor til antallet af kønskromosomer. Ændret ekspression af SHOX i SCA'er er blevet forbundet med den ændrede højde set hos disse patienter.

Hypoteser:

1. Methylomet og transkriptomet af SCAs er ændret sammenlignet med karyotypiske normale kvinder og mænd, og en unik methyleringsprofil og RNA-ekspressionsprofil ses for de forskellige SCAs undergrupper.
2. Methyleringsprofilen og RNA-ekspressionsprofilen viser tidsmæssige ændringer.
3. DNA-methyleringsprofilen og RNA-ekspressionsprofilen er vævsspecifikke.

3. Fænotypen og den øgede risiko for sygdomme set hos patienter med SCA er forbundet med den ændrede RNA-ekspression og DNA-methyleringsprofil.

Materialer: Blod, fedt, muskler, hud, bukkale swaps, urin, vil blive indsamlet fra 60 Klinefelter, 60 Turner syndrompatienter, 20:47, XXX og 20:47, XYY og 80 mandlige og kvindelige kontroller.

Metoder:

Analyse af DNA-methylering ved hjælp af Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS). Genomisk DNA vil blive bisulfit-konverteret og sekventeret på et Illumina Novaseq System. Sekvensdataforbehandlere af softwarepipeline MethylStar. Analyseret ved hjælp af R.

Genekspressionsanalyse (RNA) RNA vil blive renset og sekventeret med en sekvensdybde på 30 millioner aflæsninger. Behandling af sekvensdata ved hjælp af FastQC (kvalitetskontrol), HISAT2 (mapping) og featureCounts (gen-ekspression). Forskelle i gen-ekspression vil blive analyseret i R.

De ekstraherede biopsier vil blive dissocieret til enkeltceller. RNA fra disse enkeltceller vil blive sekventeret individuelt. Til miRNA-analyse vil vi isolere små ikke-kodende RNA'er og analysere disse ved næste generations sekventering. Chromatin re-modellering kan analyseres gennem "fodspor" efterladt af histoner på DNA-strengen. Kortlægning af fodspor langs hele X-kromosomet udføres ved hjælp af et enkelt assay med kromatin-immunpræcipitation (CHIP) i kombination med dyb sekventering (chIPseq).

Genotype-fænotype associationsanalyse med vægtet korrelationsnetværksanalyse (WGCNA) vi vil afdække de mønstre, som generne opfører sig i og opdele dem i moduler, hvor generne reagerer afhængigt af hinanden. Disse moduler vil efterfølgende blive associeret med de kliniske data, hvilket muliggør identifikation af "hub"-gener med de stærkeste associationer til fænotypen.

Disse gen-moduler og selve genekspressionsdataene kan endvidere indgå i "deep-phenotyping" ved brug af kunstig intelligens Perspektiver En karakterisering af methylomet og transkriptomet fra forskellige målvæv fra patienter med SCA'er ville ikke kun være af betydning for disse patienter men kunne føre til en større forståelse af lignende sygdomme hos patienter uden SCA. Brug af SCA'er som sygdomsmodeller og identifikation af ændringer i DNA-methylering og RNA-ekspression relateret til co-morbiditet såsom metabolisk syndrom, medfødt hjertesygdom eller psykiatriske sygdomme kan øge forståelsen af ​​disse sygdomme generelt og potentielt forbedre behandlingen i andre patientgrupper med lignende sygdomme.

Derudover vil dataindsamlingen udvide vores biobank og muliggøre fremtidige forskningsprojekter om SCA'er.