Kombination von Exom- und Transkriptomdaten zur Enträtselung der genetischen Basis der Lissenzephalie

Wie bereits erwähnt, haben Lissenzephalien im Gegensatz zu anderen Hirnfehlbildungen eine starke monogenetische Basis. Ungefähr 80 % der Lissenzephalien können durch Standard-WES oder WGS genetisch diagnostiziert werden.1 In den verbleibenden 20 % der ungelösten Fälle könnte die quantitative RNA-Sequenzierung einen erheblichen Unterschied machen. Durch die Identifizierung von RNA-Expressionsmustern bei Lissenzephalie werden wir versuchen, ungelöste Lissenzephalie-Fälle mit einer genetischen Diagnose zu versehen. Eine genetische Diagnose ist wichtig für die Vorhersage der damit verbundenen Probleme, die Nachsorge, die Prognose und in einigen Fällen für die Familienplanung (z. Gentests vor der Implantation). Diese Studie wird auch den zusätzlichen diagnostischen Ertrag der RNA-Sequenzierung bei Lissenzephalien und damit im MCD-Spektrum untersuchen. Und, falls angegeben, die Machbarkeit der Implementierung der RNA-Sequenzierung in die Standarddiagnostik.

Aufgrund der starken monogenen Basis ist eine hohe Effizienz bei der Identifizierung neuer pathogener Varianten und neuartiger Genannotationen zu erwarten. Diese neuartigen Varianten und Genannotationen sind für ein besseres Verständnis des Ursprungs und der Pathophysiologie des Lissenzephalie-Spektrums und der neuronalen Migration unerlässlich.

Die funktionelle Bedeutung neu entdeckter Gene kann durch die innovative CRISPR-Cas9-Methode weiter untersucht werden. Diese Gen-Editing-Technik ermöglicht es Forschern, Knock-out- oder sogar Knock-in-Gene zu erstellen, um neue annotierte Gene und ihre funktionellen Konsequenzen zu untersuchen. Obwohl es den Rahmen dieser Studie sprengen würde, ist es ein interessanter Punkt für zukünftige gemeinsame Forschungsprojekte innerhalb unserer Forschungsgruppe oder in Zusammenarbeit mit anderen. Während dieser Studie werden auch genetisch diagnostizierte Lissenzephalie-Fälle einer RNA-Sequenzierung unterzogen. Die aktuelle Klassifikation von Lissenzephalien basiert auf pathogenen Varianten und biologischen Signalwegen. Veränderungen im RNA-Expressionsmuster könnten möglicherweise ein neues Licht auf diese Klassifizierung werfen.

Diese Studie wird auch bewerten, welche Gewebeproben für die RNA-Extraktion und -Sequenzierung am besten geeignet sind. Zu berücksichtigen sind die angestrebte Qualität der extrahierten RNA und Unterschiede in der gewebespezifischen Genexpression. Mund-Swaps sind zwar nicht-invasiv, aber aufgrund der natürlichen Mundflora mit mehreren Viren und Bakterien (exogenes genetisches Material) nicht für die RNA-Extraktion geeignet. Von Fibroblasten stammende RNA gilt als von guter Qualität, aber eine Hautbiopsie ist erforderlich und wird als relativ invasiv angesehen. Vollblut wird durch minimalinvasive Techniken gewonnen, aber die Genexpression kann im Vergleich zu Fibroblasten von schlechterer Qualität sein.

Der erste Teil der Studie wird in einem diagnostischen Setting bei ungelösten Lissenzephalie-Fällen durchgeführt. Fibroblasten werden durch Hautbiopsie (Stanze) gewonnen. RNA-Seq-Daten werden aus Fibroblasten und Blut extrahiert. Diese RNA-Seq-Daten werden auf der Suche nach neuen pathogenen Varianten analysiert. Wenn neue pathogene Varianten in den RNA-Seq-Daten identifiziert werden, werden bestehende WES-Daten erneut analysiert. Gegebenenfalls werden nachfolgende WGS durchgeführt. Wenn eine genetische Diagnose erhalten wird, werden RNA-Seq- und WES/WGS-Daten in den Forschungsteil der Studie übertragen.

Ein zweiter Teil der Studie wird in einem Forschungssetting durchgeführt. Lissenzephalie-Patienten mit einer genetischen Diagnose wird vorgeschlagen, eine Hautbiopsie zu spenden und . RNA-Seq-Daten werden wie in der diagnostischen Spur aus Fibroblasten und Blut extrahiert. In den RNA-Seq-Daten werden zwei Punkte beobachtet. Erstens, haben aus Fibroblasten extrahierte RNA-Seq-Daten einen großen Vorteil gegenüber aus Blut extrahierten RNA-Seq-Daten in Bezug auf die Erkennung von Varianten? Zweitens, können RNA-Muster in gemeinsam betroffenen Signalwegen identifiziert werden?