Endocriene, metabole, cardiovasculaire en immunologische aspecten van geslachtschromosoomafwijkingen in relatie tot genotype (EMKISCA)

Achtergrond: De meest voorkomende SCA's zijn het syndroom van Klinefelter (KS; 47, XXY), 47,XXX, 47,XYY en het syndroom van Turner (TS; 45,X) met een prevalentie van 85-250, 84, 98 en 50 per 100.000 levendgeborenen respectievelijk jongens/meisjes. De meeste SCA's kunnen lijden aan een reeks ziekten, waaronder aangeboren afwijkingen, stofwisselingsziekten, hypergonadotroop hypogonadisme en onvruchtbaarheid, auto-immuunziekten en psychiatrische aandoeningen. De genetische mechanismen die deze fenotypes veroorzaken, zijn echter grotendeels onverklaard. Er is gesuggereerd dat de fenotypes voortkomen uit veranderingen in DNA-methylatie en RNA-expressie. Het methyloom en transcriptoom in perifere bloedmonsters van personen met KS, 47, XXX en TS bleken te zijn veranderd in vergelijking met controles. Deze genen beginnen nu ex te worden gevonden. SHOX, gelokaliseerd in het pseudo-autosomale gebied van het X- en Y-chromosoom, ontsnapt aan X-inactivatie en is daarom gelijk aan het aantal geslachtschromosomen. Veranderde expressie van SHOX in SCA's is in verband gebracht met de veranderde lengte die bij deze patiënten wordt gezien.

Hypothesen:

1. Het methyloom en transcriptoom van SCA's is veranderd in vergelijking met karyotypische normale vrouwen en mannen, en er wordt een uniek methyleringsprofiel en RNA-expressieprofiel gezien voor de verschillende subgroepen van SCA's.
2. Het methyleringsprofiel en het RNA-expressieprofiel vertonen veranderingen in de tijd.
3. Het DNA-methyleringsprofiel en het RNA-expressieprofiel zijn weefselspecifiek.

3. Het fenotype en het verhoogde risico op ziekten bij patiënten met SCA's worden in verband gebracht met de veranderde RNA-expressie en het DNA-methylatieprofiel.

Materialen: Bloed, vet, spieren, huid, buccale swaps, urine worden verzameld van 60 klinefelter, 60 Turner-syndroompatiënt, 20: 47, XXX en 20: 47, XYY en 80 mannelijke en vrouwelijke gematchte controles.

methoden:

Analyse van DNA-methylatie met behulp van Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS). Genomisch DNA zal in bisulfiet worden omgezet en de sequentie wordt bepaald op een Illumina Novaseq-systeem. Sequence data pre-processors van softwarepijplijn MethylStar. Geanalyseerd met behulp van R.

Genexpressie-analyse (RNA) RNA wordt opgeschoond en gesequenced met een sequentiediepte van 30 miljoen reads. Verwerking van sequentiegegevens met behulp van FastQC (kwaliteitscontrole), HISAT2 (mapping) en featureCounts (genexpressie). Verschillen in genexpressie zullen worden geanalyseerd in R.

De geëxtraheerde biopsieën zullen worden gedissocieerd tot enkelvoudige cellen. Het RNA van deze enkelvoudige cellen zal afzonderlijk worden gesequenced. Voor miRNA-analyse zullen we kleine niet-coderende RNA's isoleren en deze analyseren door middel van next generation sequencing. Chromatine hermodellering kan worden geanalyseerd door middel van "voetafdrukken" achtergelaten door histonen op de DNA-streng. Het in kaart brengen van voetafdrukken langs het gehele X-chromosoom wordt gedaan met behulp van een enkele assay met chromatine-immunoprecipitatie (CHIP) in combinatie met diepe sequencing (chIPseq).

Genotype-fenotype-associatie-analyse met gewogen correlatienetwerkanalyse (WGCNA) zullen we de patronen ontdekken waarin genen zich gedragen en deze verdelen in modules waar genen afhankelijk van elkaar reageren. Deze modules zullen daarna worden gekoppeld aan de klinische gegevens, waardoor identificatie van de "hub"-genen met de sterkste associaties met het fenotype mogelijk wordt.

Deze genmodules, en de genexpressiegegevens zelf, kunnen bovendien worden opgenomen in "diepe fenotypering" met behulp van kunstmatige intelligentie. Perspectieven Een karakterisering van het methyloom en transcriptoom uit ander doelweefsel van patiënten met SCA's zou niet alleen van belang zijn voor deze patiënten maar zou kunnen leiden tot een beter begrip van vergelijkbare ziekten bij patiënten zonder SCA's. Het gebruik van SCA's als ziektemodellen en het identificeren van veranderingen in DNA-methylatie en RNA-expressie gerelateerd aan comorbiditeit zoals het metabool syndroom, aangeboren hartafwijkingen of psychiatrische aandoeningen, zou het begrip van deze ziekten in het algemeen kunnen vergroten en mogelijk de behandeling van andere patiëntengroepen met soortgelijke ziekten.

Bovendien zal de gegevensverzameling onze biobank uitbreiden en toekomstige onderzoeksprojecten over SCA's mogelijk maken.