scholarly journals A.01 Targeted analysis of whole exome sequencing and genotype-phenotype correlation in epileptic encephalopathies

Author(s):  
SE Buerki ◽  
EB Toyota ◽  
I Guella ◽  
M McKenzie ◽  
D Evans ◽  
...  

Background: Epileptic encephalopathy (EE) is a severe condition in which epileptic activity itself may contribute to severe cognitive and behavioural impairments above and beyond what might be expected from the underlying pathology alone. Next generation sequencing technologies such as whole exome sequencing (WES) can detect underlying genetic causes of in EE. Methods: This report describes genotype-phenotype correlation of 29 subjects with unexplained epileptic encephalopathy, in whom WES, targeting a list of 557 epilepsy-associated genes was performed. Epilepsy phenotyping was done according to current ILAE recommendations. Results: Median age at seizure onset was 14 months (range 1-48). Electroclinical syndromes were applicable for 16/29, 8/16 had a definite/likely diagnosis. 6/8 subjects with West syndrome had variants in ALG13, STXBP1, PAFAH1B1, SLC35A2, CDKL5 and ADSL. 2 patients with Dravet syndrome had variants in SCN1A and PCDH19 respectively. 4/29 had unspecified EE and definite/likely diagnosis due to STXBP1, POLG, and KCNQ2 (2) variants. 4/29 had a possible diagnosis involving GABRB3, ARHGEF9, PCDH19 and SCN3A variants. Conclusions: The high diagnostic yield (definite/likely diagnosis in 11/29 = 38%), involving a broad variety of epilepsy-associated genes in different electroclinical syndromes justifies the diagnostic approach of early onset EE by next generation sequencing.

2014 ◽  
Vol 2014 ◽  
pp. 1-6 ◽  
Author(s):  
Juan Wu ◽  
Lijia Chen ◽  
Oi Sin Tam ◽  
Xiu-Feng Huang ◽  
Chi-Pui Pang ◽  
...  

Next-generation sequencing has become more widely used to reveal genetic defect in monogenic disorders. Retinitis pigmentosa (RP), the leading cause of hereditary blindness worldwide, has been attributed to more than 67 disease-causing genes. Due to the extreme genetic heterogeneity, using general molecular screening alone is inadequate for identifying genetic predispositions in susceptible individuals. In order to identify underlying mutation rapidly, we utilized next-generation sequencing in a four-generation Chinese family with RP. Two affected patients and an unaffected sibling were subjected to whole exome sequencing. Through bioinformatics analysis and direct sequencing confirmation, we identified p.R135W transition in the rhodopsin gene. The mutation was subsequently confirmed to cosegregate with the disease in the family. In this study, our results suggest that whole exome sequencing is a robust method in diagnosing familial hereditary disease.


2021 ◽  
Author(s):  
Henry O Ebili ◽  
Adedeji OJ Agboola ◽  
Emad Rakha

Aim: To demonstrate that MSI-WES is an accurate testing method for microsatellite instability (MSI). Materials & methods: Microsatellite-based indels were counted in the variant call-formatted whole exome sequencing (WES) data of 441 gastric cancer cases using Unix-based algorithms, and the counts expressed as a fraction of the genome sequenced to obtain next-generation sequencing-based MSI indices. Results: The next-generation sequencing-based MSI indices showed a near-perfect concordance with PCR-based MSI status, and moderate to good correlations with the molecular targets of MSI index, MLH1 expression and MLH1 methylation status, at a level comparable to the strengths of correlation between PCR-based MSI status and molecular targets of MSI index/ MLH1 expression and methylation. Conclusion: MSI-WES is a valid, adequate and sensitive approach for testing MSI in cancer.


2017 ◽  
Vol 102 (5) ◽  
pp. 1529-1537 ◽  
Author(s):  
David R. Murdock ◽  
Frank X. Donovan ◽  
Settara C. Chandrasekharappa ◽  
Nicole Banks ◽  
Carolyn Bondy ◽  
...  

Abstract Context: Turner syndrome (TS) is due to a complete or partial loss of an X chromosome in female patients and is not currently part of newborn screening (NBS). Diagnosis is often delayed, resulting in missed crucial diagnostic and therapeutic opportunities. Objectives: This study sought to determine if whole-exome sequencing (WES) as part of a potential NBS program could be used to diagnose TS. Design, Setting, Patients: Karyotype, chromosomal microarray, and WES were performed on blood samples from women with TS (n = 27) enrolled in the Personalized Genomic Research study at the National Institutes of Health. Female control subjects (n = 37) and male subjects (n = 27) also underwent WES. Copy number variation was evaluated using EXCAVATOR2 and B allele frequency was calculated from informative single nucleotide polymorphisms. Simulated WES data were generated for detection of low-level mosaicism and complex structural chromosome abnormalities. Results: We detected monosomy for chromosome X in all 27 TS samples, including 1 mosaic for 45,X/46,XX and another with previously unreported material on chromosome Y. Sensitivity and specificity were both 100% for the diagnosis of TS with no false-positive or false-negative results. Using simulated WES data, we detected isochromosome Xq and low-level mosaicism as low as 5%. Conclusion: We present an accurate method of diagnosing TS using WES, including cases with low-level mosaicism, isochromosome Xq, and cryptic Y-chromosome material. Given the potential use of next-generation sequencing for NBS in many different diseases and syndromes, we propose WES can be used as a screening test for TS in newborns.


2018 ◽  
Vol 4 (5) ◽  
pp. e265 ◽  
Author(s):  
Dawn Cordeiro ◽  
Garrett Bullivant ◽  
Komudi Siriwardena ◽  
Andrea Evans ◽  
Jeff Kobayashi ◽  
...  

ObjectiveTo identify underlying genetic causes in patients with pediatric movement disorders by genetic investigations.MethodsAll patients with a movement disorder seen in a single Pediatric Genetic Movement Disorder Clinic were included in this retrospective cohort study. We reviewed electronic patient charts for clinical, neuroimaging, biochemical, and molecular genetic features. DNA samples were used for targeted direct sequencing, targeted next-generation sequencing, or whole exome sequencing.ResultsThere were 51 patients in the Pediatric Genetic Movement Disorder Clinic. Twenty-five patients had dystonia, 27 patients had ataxia, 7 patients had chorea-athetosis, 8 patients had tremor, and 7 patients had hyperkinetic movements. A genetic diagnosis was confirmed in 26 patients, including in 20 patients with ataxia and 6 patients with dystonia. Targeted next-generation sequencing panels confirmed a genetic diagnosis in 9 patients, and whole exome sequencing identified a genetic diagnosis in 14 patients.ConclusionsWe report a genetic diagnosis in 26 (51%) patients with pediatric movement disorders seen in a single Pediatric Genetic Movement Disorder Clinic. A genetic diagnosis provided either disease-specific treatment or effected management in 10 patients with a genetic diagnosis, highlighting the importance of early and specific diagnosis.


Author(s):  
Emil E. Vorsteveld ◽  
Alexander Hoischen ◽  
Caspar I. van der Made

AbstractPrimary immunodeficiencies comprise a group of inborn errors of immunity that display significant clinical and genetic heterogeneity. Next-generation sequencing techniques and predominantly whole exome sequencing have revolutionized the understanding of the genetic and molecular basis of genetic diseases, thereby also leading to a sharp increase in the discovery of new genes associated with primary immunodeficiencies. In this review, we discuss the current diagnostic yield of this generic diagnostic approach by evaluating the studies that have employed next-generation sequencing techniques in cohorts of patients with primary immunodeficiencies. The average diagnostic yield for primary immunodeficiencies is determined to be 29% (range 10–79%) and 38% specifically for whole-exome sequencing (range 15–70%). The significant variation between studies is mainly the result of differences in clinical characteristics of the studied cohorts but is also influenced by varying sequencing approaches and (in silico) gene panel selection. We further discuss other factors contributing to the relatively low yield, including the inherent limitations of whole-exome sequencing, challenges in the interpretation of novel candidate genetic variants, and promises of exploring the non-coding part of the genome. We propose strategies to improve the diagnostic yield leading the way towards expanded personalized treatment in PIDs.


2019 ◽  
Vol 8 (5) ◽  
pp. 468-480 ◽  
Author(s):  
M I Stamou ◽  
P Varnavas ◽  
L Plummer ◽  
V Koika ◽  
N A Georgopoulos

Isolated gonadotropin-releasing hormone (GnRH) deficiency (IGD) is a rare disease with a wide spectrum of reproductive and non-reproductive clinical characteristics. Apart from the phenotypic heterogeneity, IGD is also highly genetically heterogeneous with >35 genes implicated in the disease. Despite this genetic heterogeneity, genetic enrichment in specific subpopulations has been described. We have previously described low prevalence of genetic variation in the Greek IGD cohort discovered with utilization of Sanger sequencing in 14 known IGD genes. Here, we describe the expansion of genetic screening in the largest IGD Greek cohort that has ever been studied with the usage of whole-exome sequencing, searching for rare sequencing variants (RSVs) in 37 known IGD genes. Even though Sanger sequencing detected genetic variation in 21/81 IGD patients in 7/14 IGD genes without any evidence of oligogenicity, whole exome sequencing (WES) revealed that 27/87 IGD patients carried a rare genetic change in a total of 15 genes with 4 IGD cases being oligogenic. Our findings suggest that next-generation sequencing (NGS) techniques can discover previously undetected variation, making them the standardized method for screening patients with rare and/or more common disorders.


2020 ◽  
Author(s):  
Ελισάβετ-Βαρβάρα Τάτση

Εισαγωγή: Μεγάλος αριθμός ενδοκρινολογικών νοσημάτων έχει γενετική αιτιολογία. Η εφαρμογή των μέχρι σήμερα ευρέως χρησιμοποιούμενων συμβατικών τεχνικών της Μοριακής Βιολογίας (π.χ. αλληλούχηση κατά Sanger) αδυνατεί να αποσαφηνίσει σε πολλές περιπτώσεις την γενετική διαταραχή. Την αδυναμία αυτή καλύπτει η αλληλούχηση επόμενης γενιάς (Next Generation Sequencing, NGS), η οποία επιτρέπει την παράλληλη και μαζική αλληλούχηση πολλών γονιδίων σε πολλούς ασθενείς ταυτόχρονα σε μια μόνο δοκιμασία. Χαρακτηριστικά παραδείγματα ενδοκρινολογικών νοσημάτων, των οποίων η αναγνώριση της μοριακής διαταραχής δεν είναι πάντα εφικτή με τις συμβατικές μεθόδους, αποτελούν ο Μονογονιδιακός Σακχαρώδης Διαβήτης (ΜΣΔ) MODY, ο Συγγενής Υπερινσουλινισμός (ΣΥ), η Πολλαπλή Υποφυσιακή Ανεπάρκεια (ΠΥΑ) και οι Διαταραχές Διαφοροποίησης του Φύλου (ΔΔΦ). Ασθενείς με ΜΣΔ MODY και ΣΥ παρουσιάζουν διαταραχές στην έκκριση της ινσουλίνης από τα β-κύτταρα των νησιδίων Langerhans του παγκρέατος. Συγκεκριμένα, ασθενείς με ΜΣΔ MODY παρουσιάζουν μειωμένη έκκριση ινσουλίνης και κατά συνέπεια υπεργλυκαιμία, ενώ ασθενείς με ΣΥ παρουσιάζουν αυξημένη έκκριση ινσουλίνης, δυσανάλογη προς τα κυκλοφορούντα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα, και κατά συνέπεια υπογλυκαιμία. Ασθενείς με ΠΥΑ μπορεί να παρουσιάζουν ανατομικές ανωμαλίες της υπόφυσης και δυσμορφίες του προσώπου, καθώς και ανεπάρκεια τουλάχιστον δύο ορμονών της υπόφυσης, ενώ ασθενείς με ΔΔΦ παρουσιάζουν διαταραχές στον εμβρυολογικό καθορισμό και στην διαφοροποίηση του χρωμοσωμικού, γοναδικού και ανατομικού φύλου, με αποτέλεσμα την γέννηση νεογνών με αμφίβολα ή ασαφή έξω γεννητικά όργανα. Η μοριακή ταυτοποίηση της διαταραχής είναι θεμελιώδους σημασίας, όχι μόνο για την αναγνώριση των παθολογικών παραλλαγών των γονιδίων, τα οποία ευθύνονται για τα παραπάνω νοσήματα, αλλά και για τον συσχετισμό φαινότυπου-γονότυπου, για τη θεραπεία, την πρόγνωση και την αναγνώριση συνοδών χαρακτηριστικών της νόσου καθώς και για την παροχή γενετικής συμβουλευτικής στον ασθενή και στην οικογένεια του. Επιπλέον, προϋπόθεση για την ορθολογική αντιμετώπιση του νεογνού με ΔΔΦ αποτελεί η ταυτοποίηση της μοριακής βλάβης, η οποία μπορεί να καθορίσει την απόφαση για το φύλο του παιδιού, απόφαση με σημαντικές συνέπειες στην ψυχοκοινωνική προσαρμογή και τη μελλοντική ποιότητα της ζωής του. Σκοπός: Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η αποσαφήνιση της μοριακής διαταραχής, ασθενών με γενετικά ενδοκρινολογικά νοσήματα, στους οποίους οι μέχρι σήμερα χρησιμοποιούμενες τεχνικές μοριακής ανάλυσης απέτυχαν να εντοπίσουν την μοριακή βλάβη, με την εφαρμογή μεθοδολογιών αλληλούχησης επόμενης γενιάς (Next Generation Sequencing Targeted Gene Panel, NGS TGP και Whole Exome Sequencing, WES). Συγκεκριμένα, διερευνήθηκε η γενετική αιτία 50 ασθενών με MODY, 17 ασθενών με ΣΥ, 2 ασθενών με ΠΥΑ και 2 ασθενών με ΔΔΦ. Ασθενείς και Μέθοδοι: Πενήντα ασθενείς με MODY ελέγχθηκαν για την παρουσία παθολογικών παραλλαγών σε μια ομάδα 7 γονιδίων (GCK, HNF1A, HNF4A, HNF1B, INS, ABCC8 και KCNJ11), τα οποία είναι γνωστό ότι συνδέονται με τον ΜΣΔ MODY. Δεκαεπτά ασθενείς με ΣΥ ελέγχθηκαν για την παρουσία παθολογικών παραλλαγών στην παραπάνω ομάδα γονιδίων, πολλά από τα οποία έχουν συνδεθεί με το ΣΥ αλλά και σε ακόμα 5 γονίδια (GLUD1, HADH, INSR, SLC16A1, TRMT10A), τα οποία επίσης σχετίζονται με τον ΣΥ. Οι ασθενείς με MODY ή ΣΥ, στους οποίους δεν ανιχνεύθηκε παθολογική παραλλαγή με την μεθοδολογία του NGS, ελέγχθηκαν για απαλείψεις και διπλασιασμούς των γονιδίων GCK, HNF1A, HNF4A, HNF1B και ABCC8 με την μέθοδο του MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification). Επιπλέον, οι ασθενείς με ΣΥ στους οποίους δεν ανιχνεύθηκε παθολογική παραλλαγή με την μεθοδολογία του NGS, ελέγχθηκαν και για την παρουσία των παθολογικών ιντρονικών παραλλαγών c.1333-1013A>G του γονιδίου ABCC8 και c.636+471G>T του γονιδίου HADH με την αλληλούχηση κατά Sanger. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, ακόμη, διερευνήθηκε η συχνότητα της παραλλαγής p.S385C του γονιδίου KCNJ11 στον Ελληνικό πληθυσμό. Με τη μέθοδο WES ελέγχθηκαν 2 ασθενείς με ΠΥΑ και 2 ασθενείς με ΔΔΦ, με σκοπό την ανίχνευση παθολογικών παραλλαγών που ευθύνονται για το φαινότυπό τους. Όλες οι παθολογικές παραλλαγές που ανιχνεύθηκαν με την μεθοδολογία του NGS, επιβεβαιώθηκαν με την αλληλούχηση κατά Sanger. Αποτελέσματα: Στο 28% (14/50) των ασθενών με MODY ανιχνεύθηκαν παθολογικές παραλλαγές των γονιδίων ABCC8 (8%, 4/50), GCK (8%, 4/50), HNF1A (6%, 3/50), HNF1B (4%, 2/50) και HNF4A (2%, 1/50). Στο 6% (3/50) βρέθηκαν αβέβαιης σημασίας παραλλαγές του γονιδίου ABCC8. Καμία παθολογική παραλλαγή δεν ανιχνεύθηκε στα γονίδια KCNJ11 και INS. Πέντε νέες παθολογικές παραλλαγές ανιχνεύθηκαν: η p.C371X του γονιδίου GCK, η p.N402Y του γονιδίου HNF1A, η p.E285K του γονιδίου HNF4A, η p.M1514T και η p.S1386F του γονιδίου ABCC8. Ακόμη, 2 ασθενείς με MODY έφεραν εκ νέου απάλειψη ολόκληρου του γονιδίου HNF1Β. Στο 23.5% (4/17) των ασθενών με ΣΥ ανιχνεύθηκαν παθολογικές παραλλαγές των γονιδίων ABCC8 (11.8%, 2/17), GCK (5.9%, 1/17) και HNF4A (5.9%, 1/17), ενώ στο 11.8% (2/17) των ασθενών με ΣΥ βρέθηκαν αβέβαιης σημασίας παραλλαγές των γονιδίων KCNJ11, INSR και HNF4A. Τρεις νέες παθολογικές παραλλαγές ανιχνεύθηκαν: η p.V71A του γονιδίου GCK, η p.R333P του γονιδίου HNF4A και η p.I445Sfs*5 του γονιδίου ABCC8. Η συχνότητα της παραλλαγής p.S385C του γονιδίου KCNJ11 στον Ελληνικό πληθυσμό βρέθηκε να είναι 1.35% (>1%), δηλαδή πολυμορφισμός. Με την εφαρμογή του WES στους 2 ασθενείς με ΠΥΑ ανιχνεύθηκαν παθολογικές παραλλαγές των γονιδίων HS6ST1, IL17RD, SOX9 (νέα παραλλαγή) και ΒΜΡ4, GNRH1, SRA1 αντίστοιχα, οι οποίες πιθανώς ευθύνονται για κάποια από τα κλινικά χαρακτηριστικά που παρουσιάζουν, ενώ στους 2 ασθενείς με ΔΔΦ ανιχνεύθηκαν παθολογικές παραλλαγές των γονιδίων TACR3, WNT7A και SAMD9 (εκ νέου παραλλαγή), PMM2, ACTN4 αντίστοιχα, οι οποίες πιθανώς ευθύνονται για τα κλινικά χαρακτηριστικά που παρουσιάζουν. Συμπεράσματα: Η εφαρμογή της μεθοδολογίας του NGS προσέφερε γενετική διάγνωση στο 28% των ασθενών με MODY και στο 23.5% των ασθενών με ΣΥ, επέτρεψε την ταυτοποίηση 5 νέων παθολογικών παραλλαγών σε ασθενείς με MODY και 3 σε ασθενείς με ΣΥ και αποκάλυψε ότι οι παθολογικές παραλλαγές του γονιδίου ABCC8 στους ασθενείς με MODY ήταν ισάριθμες με τις παθολογικές παραλλαγές του γονιδίου GCK των ασθενών με MODY. Επιπλέον, με την εφαρμογή του WES στους προηγουμένως αδιάγνωστους ασθενείς με ΠΥΑ και στους ασθενείς με ΔΔΦ ανιχνεύθηκαν αρκετές παραλλαγές, οι οποίες ευθύνονται για τα κλινικά χαρακτηριστικά τους. Συμπεραίνεται ότι η εφαρμογή της μεθοδολογίας του NGS προσφέρει γρήγορα αποτελέσματα, αυξάνει την διαγνωστική ακρίβεια και είναι πιο οικονομική σε σύγκριση με την αλληλούχηση κατά Sanger. Συνεπώς, η μεθοδολογία του NGS αποτελεί ένα χρήσιμο εργαλείο για τη διάγνωση γενετικών ενδοκρινολογικών νοσημάτων.


2018 ◽  
pp. 1-13 ◽  
Author(s):  
Amelie Lier ◽  
Roland Penzel ◽  
Christoph Heining ◽  
Peter Horak ◽  
Martina Fröhlich ◽  
...  

Purpose Rapidly evolving genomics technologies, in particular comprehensive next-generation sequencing (NGS), have led to exponential growth in the understanding of cancer biology, shifting oncology toward personalized treatment strategies. However, comprehensive NGS approaches, such as whole-exome sequencing, have limitations that are related to the technology itself as well as to the input source. Hence, clinical implementation of comprehensive NGS in a quality-controlled diagnostic workflow requires both the standardization of sequencing procedures and continuous validation of sequencing results by orthogonal methods in an ongoing program to enable the determination of key test parameters and continuous improvement of NGS and bioinformatics pipelines. Patients and Methods We present validation data on 220 patients who were enrolled between 2013 and 2016 in a multi-institutional, genomics-guided precision oncology program (Molecularly Aided Stratification for Tumor Eradication Research) of the National Center for Tumor Diseases Heidelberg and the German Cancer Consortium. Results More than 90% of clinically actionable genomic alterations identified by combined whole-exome sequencing and transcriptome sequencing were successfully validated, with varying frequencies of discordant results across different types of alterations (fusions, 3.7%; single-nucleotide variants, 2.6%; amplifications, 1.1%; overexpression, 0.9%; deletions, 0.6%). The implementation of new computational methods for NGS data analysis led to a substantial improvement of gene fusion calling over time. Conclusion Collectively, these data demonstrate the value of a rigorous validation program that partners with comprehensive NGS to successfully implement and continuously improve cancer precision medicine in a clinical setting.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document