Bestimmen die Wahrscheinlichkeit einer Variante Pathogenität mit Aminosäure-Niveau Signal-Rausch-Analyse genetischer Variation

Die schnelle Verbesserung der genetische Sequenzierung Plattformen hat die Zugänglichkeit und die Rolle der Genetik in der Medizin revolutioniert. Sobald auf ein einzelnes Gen oder eine Handvoll Genen beschränkt, ist die Reduzierung der Kosten und Erhöhung der Geschwindigkeit der nächsten Generation genetische Sequenzierung dazu, dass routinemäßige Sequenzierung des gesamten Genoms geführt hat Sequenz (ganze Exome Sequenzierung, WES) Codierung und das gesamte Genom ( kompletten Genoms, WGS) in der klinischen Einstellung. WES und WGS wurden häufig verwendet in der Umgebung von kritisch kranken Neugeborenen und Kindern mit Besorgnis für genetisches Syndrom wo ist es eine bewährte Diagnosetool, das Klinikmanagement^1,2ändern kann. Während dies zu erhöhten Identifikation von wahrscheinlich pathogenen Mutationen im Zusammenhang mit genetischen Syndromen geführt hat, stieg es auch drastisch die Anzahl der im übrigen gefundenen genetischen Varianten oder unerwartete positive Ergebnisse von unbekannten Diagnose- Bedeutung (VUS). Während einige dieser Varianten sind außer acht gelassen und nicht gemeldet, Varianten zu lokalisieren sind Gene verbunden mit potenziell tödlichen oder sehr morbide Erkrankungen häufig berichtet. Aktuelle Leitlinien empfehlen Berichterstattung über anfallende Varianten gefunden in bestimmte Gene, die möglicherweise von medizinischen Nutzen für den Patienten, einschließlich der Gene, die im Zusammenhang mit der Entwicklung von plötzlichen kardialen Tod prädisponierende Erkrankungen wie Kardiomyopathien und Channelopathien³. Obwohl diese Empfehlung entwickelt wurde, um Personen in Gefahr einer SCD prädisponierende Erkrankung erfassen, übertrifft die Nachweisempfindlichkeit Variante Spezifität. Dies spiegelt sich in einer wachsenden Zahl von VUSs und übrigens unklar Diagnoseprogramm, die weit über die Häufigkeit der jeweiligen Krankheiten in einer gegebenen Population⁴Varianten zugeordnet. Eine solche Krankheit, lange QT-Syndrom (LQTS), ist eine kanonische kardiale Channelopathie verursacht durch Mutationen, die Lokalisierung von Genen die kardiale Ionenkanäle codieren oder Kanal-Proteine, wodurch Interaktion verzögert kardiale Repolarisation⁵. Diese verzögerte Repolarisation, gesehen von einem verlängertem QT-Intervall im Ruhe-EKG, führt zu einem elektrischen Prädisposition für potenziell tödliche ventrikuläre Arrhythmien wie Torsades de Pointes. Während eine Reihe von Genen für die Entwicklung dieser Krankheit, Mutationen im KCNQ1verknüpft wurden-kodiert ich_Ks Kalium Kanal (KCNQ1, Kv7.1) ist die Ursache des LQTS Typ 1 und ist als ein Beispiel unter⁶genutzt. Zur Veranschaulichung der Komplexität in der Variante Interpretation, wurde die Anwesenheit von seltenen Varianten in LQTS-assoziierten Genen, so genannte “Hintergrund genetische Variation” beschriebenen^7,8.

Neben großen Kompendium-Stil Datenbanken der bekannten pathogenen Varianten existieren mehrere Strategien für die Vorhersage, dass die Wirkung verschiedener Varianten produzieren. Einige basieren auf Algorithmen, wie z. B. SIFT und Polyphen 2, die große Anzahl von Roman nicht gleichbedeutend Varianten vorherzusagen Verderblichkeit^9,10filtern können. Trotz breiten Einsatz dieser Werkzeuge begrenzt geringe Spezifität ihrer Anwendbarkeit, wenn es darum geht, “calling” klinische VUSs¹¹. “Signal-Rausch-” Analyse ist ein Werkzeug, das die Wahrscheinlichkeit einer Variante mit Krankheit bezogen auf die Frequenz des bekannten pathologische Variation bei den fraglichen Loci normalisiert gegen seltene genetische Variation aus einer Population identifiziert. Lokalisierung von genetischen Loci Varianten wo gibt es eine hohe Prävalenz von krankheitsassoziierten Mutationen im Vergleich zur Bevölkerung basierende Variante, einen hohen Signal-Rausch-, sind eher krankheitsassoziierten selbst zu sein. Weitere, seltene Varianten fand übrigens auf ein Gen mit einer hohen Frequenz von seltenen Bevölkerung Varianten Lokalisierung im Vergleich zu krankheitsassoziierten Frequenz, eine geringe Signal-Rausch-, möglicherweise seltener Krankheiten. Der diagnostische Nutzen des Signal-Rausch-Analyse hat in den neuesten Leitlinien für Gentests für Kardiomyopathien und Channelopathien illustriert; Es ist jedoch nur auf ganze gen oder domänenspezifische Level¹²beschäftigt. Vor kurzem gegeben erhöhte Verfügbarkeit der pathologische Varianten (Krankheit Datenbanken, Kohortenstudien in der Literatur) und bevölkerungsbezogenen Kontrolle Varianten (Exome Aggregation Konsortium, ExAC und Genom-Aggregation-Datenbank, GnomAD¹³), die einzelne Aminosäure-Positionen innerhalb der primären Sequenz eines Proteins zugewiesen wurden. Aminosäure-Niveau Signal-Rausch-Analyse hat bei der Kategorisierung übrigens identifizierter Varianten in Genen verbunden mit LQTS als wahrscheinlich “Hintergrund” genetische Variation, anstatt krankheitsassoziierten bewährt. Unter den drei wichtigen Genen verbunden mit LQTS, einschließlich KCNQ1fehlte diese übrigens identifizierten Varianten eine erhebliche Signal-Rausch-Verhältnis, darauf hindeutet, dass die Häufigkeit dieser Varianten an einzelne Aminosäure-Positionen selten reflektieren Bevölkerungsanstieg anstatt krankheitsassoziierten Mutationen. Darüber hinaus wurde als Protein-spezifische Domänentopologie gegen Gebiete der hohen Signal-Rausch, pathologischer Mutation “Hotspots” auf wichtige Funktionsbereiche der Proteine¹⁴lokalisiert überlagert. Diese Methode verspricht bei der Bestimmung, dass (1) die Wahrscheinlichkeit, dass eine Variante krankheitsassoziierten oder Bevölkerung ist und (2) Ermittlung der Roman kritische Funktionsbereiche eines Proteins mit der menschlichen Krankheit verbunden.