The Spectrum of Dystrophin Gene Deletions and Duplications in a cohort of Patients with Duchenne/Becker Muscular Dystrophy in Türkiye

Öz

Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is the most prevalent muscle disease in children, and unfortunately, currently there are no effective treatments for either DMD or Becker Muscular Dystrophy (BMD). Nevertheless, targeted gene therapy treatments have recently emerged, and genetic diagnoses is now the basis of treatment. In addition, genetic and prenatal diagnosis have significantly reduced the incidence rates of these diseases. The aim of this study was to identify the most common deletion and duplication regions in the Turkish population using the Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) method, as well as to determine the suitability of patients for current treatments and identify new treatment target regions based on the findings. In clinical practice, data from 103 patients with Duchenne and Becker muscular dystrophy who have been identified with the deletion/duplication using the Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA) method, as well as 35 participants carrying the deletion/duplication for these diseases, were analyzed. The aim was to detect the most common deletion/duplication regions of the Dystrophin gene in the Turkish population. The majority of patients had deletions (89.9% in males and 75% in females), while a smaller percentage had duplications. The most common deletions occurred in exons 50 and 49, while the most common duplication was in exon 7. The deletions in exons 45-52 accounted for over half of all deletions, and most deletions involved 5 or less exons. The longest deletions involved 30 exons and were found in 2 patients. The findings of this research have provided valuable insights into the prevalence of deletions and duplications in the dystrophin gene among individuals in our population. The results indicate that a significant proportion of patients may be eligible for treatments that are not yet widely available. This study highlights the critical role of population-specific data in advancing the field of dystrophin gene-based therapies.

Anahtar Kelimeler

• Duchenne muscular dystrophy
• Becker muscular dystrophy
• MLPA
• deletion/duplication
• exon skipping

Türkiye'de Duchenne/Becker Musküler Distrofisi Kohortunda Distrofin Gen Delesyonları ve Duplikasyonlarının Dağılımı

Öz

Duchenne Musküler Distrofi(DMD) ve Becker Musküler Distrofi(BMD), çocuklarda en sık görülen kas hastalıklarıdır. DMD ve BMD için kesin bir tedavi bulunmamakla birlikte, son zamanlarda hedefe yönelik gen tedavileri ortaya çıkmış ve bu tedavilerin temeli genetik tanıya dayanmaktadır. Genetik testlerin yaygın olarak kullanımı ve özellikle prenatal dönemde yapılan genetik testler hastalıkların insidanslarını önemli ölçüde azaltmaktadır. Bu çalışmada uygun maliyetli ve verimli tanı yöntemi olan multiplex ligasyona bağımlı prob amplifikasyon teknolojisi (MLPA) kullanılarak Türk popülasyonunda en sık görülen delesyon ve duplikasyon bölgelerinin tespit edilmesinin yanı sıra hastaların mevcut tedavilere uygunluğunun belirlenmesi ve buna göre yeni tedavi hedef bölgelerinin belirlenmesi amaçlamıştır. Klinik olarak Duchenne ve Becker muskuler distrofisi olan ve Multipleks Ligaz bağımlı Prob Amplifikasyonu (MLPA) yöntemi ile delesyon/duplikasyon tespit edilmiş olan 103 hasta ve bu hastalıklar için delesyon/duplikasyon taşıyıcısı olan 35 katılımcının verileri analiz edildi. Türkiye populasyonunda en sık görülen Distrofin gen delesyon/duplikasyon bölgelerinin tespit edilmesi amaçlandı. Hastaların çoğunda delesyon (erkeklerde %89,9 ve kadınlarda %75), daha küçük bir oranda ise duplikasyon saptandı. En yaygın delesyonlar ekzon 50 ve 49'da olurken, en yaygın duplikasyon 7. ekzonda görüldü. Ekzon 45-52'yi içeren delesyonlar, tüm delesyonların yarısından fazlasını oluşturuyordu ve çoğu delesyon 5 veya daha az ekzon içeriyordu. En uzun delesyonlar 30 ekzon içeriyordu ve 2 hastada bulundu. Bu araştırma ile Türk popülasyonunda bireyler arasında distrofin genindeki delesyonların ve duplikasyonların yaygınlığına ilişkin değerli bilgiler elde edilmiştir. Sonuçlar, hastaların önemli bir bölümünün henüz yaygın olarak uygulanmayan tedaviler için uygun olabileceğini göstermektedir. Bu çalışmada, popülasyona özgü spesifik mutasyon tiplerini belirlemenin, distrofinopatiler için geliştirilen genetik temelli tedavilerin ilerlemesindeki kritik rolü vurgulanmaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Duchenne musküler distrofi
• Becker musküler distrofi
• MLPA
• delesyon/duplikasyon
• ekzon atlama

Kaynakça

1. 1. Mah, J. K., Korngut L., Dykeman, J., Day, L., Pringsheim, T., Jette, N., A systematic review and meta-analysis on the epidemiology of Duchenne and Becker muscular dystrophy. Neuromuscul Disord. 2014;24(4):482-91.
2. 2. Moat, S. J., Bradley, D.M., Salmon, R., Clarke, A., Hartley, L., Newborn bloodspot screening for Duchenne muscular dystrophy: 21 years experience in Wales (UK). Eur J Hum Genet. 2013;21(10):1049-53.
3. 3. Bladen, C.L., Salgado, D., Monges, S., et al., The TREAT-NMD DMD Global Database: analysis of more than 7,000 Duchenne muscular dystrophy mutations. Hum Mutat. 2015;36(4):395-402.
4. 4. Falzarano, M. S., Scotton, C., Passarelli, C., Ferlini, A., Duchenne Muscular Dystrophy: From Diagnosis to Therapy. Molecules. 2015;20(10):18168-18184.
5. 5. Sheikh, O., Yokota, T., Developing DMD therapeutics: a review of the effectiveness of small molecules, stop-codon readthrough, dystrophin gene replacement, and exon-skipping therapies. Expert Opin Investig Drugs. 2021;30(2):167-176.
6. 6. Barthelemy, F., Woods, J. D., Nieves-Rodriguez S, et al. A well-tolerated core needle muscle biopsy process suitable for children and adults. Muscle Nerve. 2020;62(4):688-698. doi:10.1002/mus.27041
7. 7. Okubo, M., Minami, N., Goto, K., et al. Genetic diagnosis of Duchenne/Becker muscular dystrophy using next-generation sequencing: validation analysis of DMD mutations [published correction appears in J Hum Genet. 2017 Oct;62(10 ):931-933]. J Hum Genet. 2016;61(4):483-489.
8. 8. White, S. J., Aartsma-Rus, A., Flanigan, K. M., et al., Duplications in the DMD gene. Hum Mutat. 2006;27(9):938-945.

9. 9. Aartsma-Rus, A., Van Deutekom, J. C., Fokkema, I. F., Van Ommen, G. J., Den Dunnen, J.T., Entries in the Leiden Duchenne muscular dystrophy mutation database: an overview of mutation types and paradoxical cases that confirm the reading-frame rule. Muscle Nerve. 2006;34(2):135-144.
10. 10. Yang, J., Li, S.Y., Li, Y.Q., et al., MLPA-based genotype-phenotype analysis in 1053 Chinese patients with DMD/BMD. BMC Med Genet. 2013;14:29.
11. 11. Onengüt, S., Kavaslar, G. N., Battaloğlu, E., et al., Deletion pattern in the dystrophin gene in Turks and a comparison with Europeans and Indians. Ann Hum Genet. 2000;64(Pt 1):33-40.
12. 12. Dama, T., Chheda, P., Limaye, S., Pande, S., Vinarkar, S., Evaluation of Single Exon Deletions in DMD/BMD: Technical and Analytical Concerns. Neurol India. 2022;70(4):1615-1617.
13. 13. Kim, M. J., Cho, S. I., Chae, J. H., et al., Pitfalls of Multiple Ligation-Dependent Probe Amplifications in Detecting DMD Exon Deletions or Duplications. J Mol Diagn. 2016;18(2):253-259.
14. 14. Bektaş, G. , Başkent, G. , Ulak Özkan, M. , Pembegül Yıldız, E. , Aydınlı, N. , Çalışkan, M., et al., The Genotype-Phenotype Correlation in Children with Duchenne Muscular Dystrophy: Single Center Experience. Turkish Journal of Pediatric Disease. 2020;14: 518-521.
15. 15. Çavdarlı, B., Köken, Ö., Ceylan, A. C., Semerci, C. N., Topaloğlu, H., Genetic Landscape of Dystrofin Gene Deletions and Duplications From Turkey: A Single Center Experience. Turkish Journal of Pediatric Disease. 15(4): 319-324.
16. 16. Yang, J., Li, S. Y., Li, Y. Q., et al., MLPA-based genotype-phenotype analysis in 1053 Chinese patients with DMD/BMD. BMC Med Genet. 2013;14:29. Published 2013 Mar 1.
17. 17. van Ommen, G. J., van Deutekom, J., Aartsma-Rus, A., The therapeutic potential of antisense-mediated exon skipping. Curr Opin Mol Ther. 2008;10(2):140-149.
18. 18. Filonova, G., Aartsma-Rus, A., Next steps for the optimization of exon therapy for Duchenne muscular dystrophy. Expert Opin Biol Ther. 2023;23(2):133-143.
19. 19. Wang, L., Xu, M., Li, H., et al., Genotypes and Phenotypes of DMD Small Mutations in Chinese Patients With Dystrophinopathies. Front Genet. 2019;10:114. Published 2019 Feb 18.
20. 20. Toksoy, G,. Durmus, H., Aghayev, A., et al., Mutation spectrum of 260 dystrophinopathy patients from Turkey and important highlights for genetic counseling. Neuromuscul Disord. 2019;29(8):601-613.