Endokrina, metabola, kardiovaskulära och immunologiska aspekter av könskromosomavvikelser i relation till genotyp (EMKISCA)

Bakgrund: De vanligaste SCA är Klinefelters syndrom (KS; 47, XXY), 47,XXX, 47,XYY och Turners syndrom (TS; 45,X) med en prevalens på 85-250, 84, 98 och 50 per 100 000 levande födda pojkar/flickor, respektive. Majoriteten av SCA kan lida av en rad sjukdomar inklusive medfödda missbildningar, metabola sjukdomar, hypergonadotrop hypogonadism och infertilitet, autoimmuna sjukdomar och psykiatriska sjukdomar. Men de genetiska mekanismerna som orsakar dessa fenotyper är till stor del oförklarade. Fenotyperna har föreslagits härröra från förändringar i DNA-metylering och RNA-uttryck. Metylom och transkriptom i perifera blodprover från personer med KS, 47, XXX och TS har visat sig vara förändrade i jämförelse med kontroller. Dessa gener börjar nu hittas ex. SHOX, som ligger i den pseudo-autosomala regionen av X- och Y-kromosomen, slipper X-inaktivering och är därför ekvivalent med antalet könskromosomer. Förändrat uttryck av SHOX i SCAs har associerats med den förändrade höjden som ses hos dessa patienter.

Hypoteser:

1. SCAs metylom och transkriptom förändras jämfört med karyotypiska normala kvinnor och män, och en unik metyleringsprofil och RNA-expressionsprofil ses för de olika SCA-undergrupperna.
2. Metyleringsprofilen och RNA-expressionsprofilen visar tidsmässiga förändringar.
3. DNA-metyleringsprofilen och RNA-expressionsprofilen är vävnadsspecifika.

3. Fenotypen och den ökade risken för sjukdomar som ses hos patienter med SCA är associerade med det förändrade RNA-uttrycket och DNA-metyleringsprofilen.

Material: Blod, fett, muskler, hud, buckal swaps, urin, kommer att samlas in från 60 Klinefelter, 60 Turners syndrompatienter, 20:47, XXX och 20:47, XYY och 80 matchade manliga och kvinnliga kontroller.

Metoder:

Analys av DNA-metylering med hjälp av Whole Genome Bisulfite Sequencing (WGBS). Genomiskt DNA kommer att bisulfitkonverteras och sekvenseras på ett Illumina Novaseq System. Sekvensdataförbehandlare av mjukvarupipeline MethylStar. Analyserad med R.

Genuttrycksanalys (RNA) RNA kommer att rengöras och sekvenseras med ett sekvensdjup på 30 miljoner avläsningar. Bearbetning av sekvensdata med hjälp av FastQC (kvalitetskontroll), HISAT2 (mappning) och featureCounts (genuttryck). Skillnader i genuttryck kommer att analyseras i R.

De extraherade biopsierna kommer att dissocieras till singulära celler. RNA från dessa singulära celler kommer att sekvenseras individuellt. För miRNA-analys kommer vi att isolera små icke-kodande RNA och analysera dessa genom nästa generations sekvensering. Ommodellering av kromatin kan analyseras genom "fotspår" som histoner lämnar på DNA-strängen. Kartläggning av fotspår längs hela X-kromosomen görs med en enda analys med kromatin-immunutfällning (CHIP) i kombination med djupsekvensering (chIPseq).

Genotyp-fenotyp associationsanalys med viktad korrelationsnätverksanalys (WGCNA) vi kommer att avslöja de mönster i vilka gener uppför sig och dela upp dem i moduler där gener reagerar beroende av varandra. Dessa moduler kommer efteråt att associeras med kliniska data, vilket möjliggör identifiering av "hub"-gener med de starkaste associationerna till fenotypen.

Dessa genmoduler och själva genuttrycksdata kan dessutom inkluderas i "djupfenotypning" med hjälp av artificiell intelligens Perspektiv En karakterisering av metylomen och transkriptomet från olika målvävnader från patienter med SCA skulle inte bara vara av betydelse för dessa patienter men skulle kunna leda till en större förståelse för liknande sjukdomar hos patienter utan SCA. Att använda SCAs som sjukdomsmodeller och identifiera förändringar i DNA-metylering och RNA-uttryck relaterat till samsjuklighet såsom det metabola syndromet, medfödd hjärtsjukdom eller psykiatriska sjukdomar kan öka förståelsen för dessa sjukdomar i allmänhet och potentiellt förbättra behandlingen hos andra patientgrupper med liknande sjukdomar.

Dessutom kommer datainsamlingen att utöka vår biobank och möjliggöra framtida forskningsprojekt om SCA.