Spesific Array-CGH Design and Application in Skeletal Dysplasia

Abstract

Skeletal dysplasia (SD) and associated disorders classified 42 groups and 436 defined diseases. Totally 364 genes are associated with SD. The design of high-resolution array-CGH allows research to be done with advanced technology in the genetic diseases that still unknown etiology and molecular basis.

The aim of this study was to design a new high-resolution arrayCGH microchip for skeletal dysplasias.

To work; Eight patients who were admitted to Cerrahpaşa Medical Faculty, Medical Genetics Department, and diagnosed as skeletal dysplasia but had no known chromosomal abnormalities, any change that can be detected by routine molecular techniques or no metabolic cause were included.

We designed a microarray slight containing 14127 probes for the intronic and exonic regions of the 226 SD genes and also the 44K Array-CGH probe group that is standardized by ISCA. Data obtained from these designed array-CGH slides were evaluated with the CytoGenomics program. The investigation by this method achieved 85% success in patients. We detected copy number changes in 7 out of 8 patients. The detected changes have the possibility of being candidate genes for related syndromes. We think that the designed microarray slight will be useful for re-identifying the criteria of SD and new subgroups and also describing the candidate genes of SD with unknown etiology.

Keywords

• Skeletal Dysplasia,Array-CGH,Design of Microarray

İskelet Displazilerine Özgü Array-CGH Dizaynı ve Uygulaması

Abstract

İskelet displazileri 42 ana gruba ayrılan 436 hastalıktan oluşmaktadır. Bu hastalıklar yaklaşık 364 genin bir veya birkaçı ile ilişkilendirilmektedir. Yüksek rezolüsyonlu array-CGH dizaynı, etiyolojisi ve moleküler temelleri iyi bilinmeyen genetik hastalıklarda, ileri teknolojik araştırmaların yapılmasına olanak sağlamaktadır. Bu çalışma için iskelet displazilerine özgü yüksek rezolüsyonlu yeni bir arrayCGH mikroçip tasarlanması amaçlandı. Çalışmaya; Cerrahpaşa Tıp Fakültesi, Tıbbi Genetik Anabilim Dalı’na başvuran ve iskelet displazisi tanısı alan, ancak etiyolojisinde bilinen herhangi bir kromozomal anomali, rutin moleküler tekniklerle tespit edilebilen bir değişim veya metabolik bir neden bulunamayan 8 hasta dahil edildi. Tüm genom incelemesi için ISCA tarafından tasarlanan 44K array-CGH prob grubuna ilave olarak iskelet displazilerinde tanımlanan 226 gen bölgesine özgü, ekzonik ve intronik alanları da kapsayacak şekilde 14127 adet prob kullanarak yeni bir mikroçip dizayn edildi. Tasarlanan bu array-CGH slaytlarından elde edilen veriler CytoGenomics programıyla değerlendirildi. Hazırlanan mikroçiplerle incelenen hastalarda %85 oranında başarı sağlandı. Analiz edilen 8 hastanın 7’sinde anlamlı kopya sayısı değişikliği saptandı. Belirlenen bu değişikliklerin ilişkili sendromlar için aday genler olabileceği, bu tasarımın modifiye şekilleriyle iskelet displazisi tanı kriterlerinin yeniden belirlenebileceği, yeni alt tiplendirmelere yol gösterebileceği ve etiyolojisi bilinmeyen displazilerin moleküler temellerinin açıklanmasına imkan sağlayabileceği düşünülmektedir.

Keywords

• İskelet Displazisi,Array-CGH,Mikroarray Dizaynı

References

1. 1. Urist M.R., Fundamental and Clinical Bone Physiology, Philadephia: J.B. Lippincott, 1980.
2. 2. Rasmussen S.A., Bieber F.R., et al., Epidemiology of osteochondrodysplasias: changing trends due to advances in prenatal diagnosis. Am J Med Genet. 1996; 61: 49–58.
3. 3. Doray B., Favre R., et al. Prenatal sonographic diagnosis of skeletal dysplasia: A report of 47 cases. Ann Genet. 2000; 43: 163–169.
4. 4. K. A. Geister and S. A. Camper, “Advances in skeletal dysplasia genetics,” Annual Review of Genomics and Human Genetics 2015; vol. 16, pp. 199–227.
5. 5. Savarirayan R., Best Practice & Research Clinical Endocrinology and Metabolism, 2002; 16 (3): 547–560.
6. 6. Lupski J.R., Stankiewicz P., Genomic Disorders, The Genomic Basis of Disease. Humana Press, 2006; Part 27: 389-400.
7. 7. Jao-Shwann L., Shimojima K., Yamamoto T., Application of Array-based Comparative Genome Hybridization in Children with Developmental Delay or Mental Retardation. Pediatr Neonatol., 2008; 49 (6): 213−217.
8. 8. Sung Yoon Cho, Dong-Kyu Jin. Guidelines for genetic skeletal dysplasias for pediatricians. Ann Pediatr Endocrinol Metab 2015;20:187-191.

9. 9. Francomano C.A., Achondroplasia. In: Pagon RA, Bird TD, Dolan CR, Stephens K, editors. GeneReviews [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993-1998 Oct 12 [updated 2006 Jan 09].
10. 10. Kannu P., Oei P., Slater H.R., Khammy O., Aftimos S., Epiphyseal dysplasia and other skeletal anomalies in a patient with the 6p25 microdeletion syndrome. Am J Med Genet Part A 2006; 140A: 1955–1959.
11. 11. Stevenson R.E., Hall J.G., Skeletal Dysplasia. In: Human Malformations and Related Anomalies., 2nd Eds, Chapter 22, 2006; 997-1020.
12. 12. El-Gharbawy A.H., Peeden J.N., Lachman R.S., Graham J.M., Moore S.R., Rimoin D.L., Severe cleidocranial dysplasia and hypophosphatasia in a child with microdeletion of the C-terminal region of RUNX2. Am J Med Genet A. 2010 Jan; 152A (1): 169-74.