てんかん診断のための全ゲノムシークエンシングの段階的解析

Tiered analysis of whole-exome sequencing for epilepsy diagnosis.

• Paul J Dunn
• Bridget H Maher
• Cassie L Albury
• Shani Stuart
• Heidi G Sutherland
• Neven Maksemous
• Miles C Benton
• Robert A Smith
• Larisa M Haupt
• Lyn R Griffiths

抄録

表現型の発現は非常に変化に富んでいるにもかかわらず、すべてのてんかん症例の70～80％は1つ以上の遺伝子変異によって引き起こされていると考えられています。全エクソームシークエンシング（WES）などの次世代シークエンシング技術は、患者やその家族の予後に重大な影響を及ぼす可能性のある遺伝子変異を同定するために、診断や研究の場で使用することができる。本研究では、てんかんまたは再発性発作に関連する 398 の遺伝子を、遺伝子型とフェノタイプの一致、組織遺伝子発現、突然変異を有する患者の頻度、および機能的研究や家族研究からの証拠に基づいて層別化した。WESは、てんかんと診断された14人のDNAサンプル（SCN1Aに既知の変異を持つ2人と既知の変異を持たない12人）を対象に、Ion AmpliSeq法を用いて行った。WESにより2検体でSCN1Aの変異が陽性であることが確認された。n=5/12のサンプル（S-3～-14）では、5つの異なる遺伝子にまたがる潜在的な原因となる変異を同定した。S-5はCCM2に新規なミスセンス変異を持つことが確認され、S-6はADGRV1に新規なフレームシフト変異を持つことが確認され、S-10はPCDH19に病原性のある変異を持つことが報告されており、S-12はPCDH19に新規なミスセンス変異を持つことが確認され、S-13はKCNA2とNPRL3に個別のミスセンス変異を持つことが確認された。WESの適用に続いて、ターゲットを絞ったバリアント優先順位付けアプローチを行った結果、以前に診断されていなかったてんかん患者のコホートにおいて、原因となる可能性のある突然変異を発見することができました。

It is thought that despite highly variable phenotypic expression, 70-80% of all epileptic cases are caused by one or more genetic mutations. Next generation sequencing technologies, such as whole exome sequencing (WES), can be used in a diagnostic or research setting to identify genetic mutations which may have significant prognostic implications for patients and their families. In this study, 398 genes associated with epilepsy or recurrent seizures were stratified into tiers based on genotype-phenotype concordance, tissue gene expression, frequency of affected individuals with mutations and evidence from functional and family studies. WES was completed on 14 DNA samples (2 with known mutations in SCN1A and 12 with no known mutations) from individuals diagnosed with epilepsy using an Ion AmpliSeq approach. WES confirmed positive SCN1A mutations in two samples. In n = 5/12 samples (S-3 to -14) we identified potentially causative mutations across five different genes. S-5 was identified to have a novel missense mutation in CCM2; S-6 a novel frameshift mutation identified in ADGRV1; S-10 had a previously reported pathogenic mutation in PCDH19, whilst a novel missense mutation in PCDH19 was shown in S-12; and S-13 identified to have separate missense mutations in KCNA2 and NPRL3. The application of WES followed by a targeted variant prioritization approach allowed for the discovery of potentially causative mutations in our cohort of previously undiagnosed epilepsy patients.