De genetica van autismespectrumstoornis: familie gebaseerd translationeel onderzoek op zeldzame varianten

Ondanks de grote vooruitgang in de afgelopen jaren, zijn er nog steeds veel hiaten in de kennis van de genetische etiologie van autismespectrumstoornis (ASS) en counseling voor ASS is een van de grootste uitdagingen in de klinische genetica geworden. Gezien de ontdekking van vele nieuwe varianten zal translationeel genetisch onderzoek nodig zijn om een link te maken tussen de ontdekking van ASS varianten en de werkelijke klinische relevantie voor patiënten en families. Daarom focust dit project voornamelijk op familie gebaseerde onderzoeksstrategieën om nieuwe genen te vinden die betrokken zijn in de etiologie van ASS, om genetische profielen voor ASS te bestuderen en om de klinische relevantie van genetische risicovarianten voor ASS te bepalen.

Om te beginnen zijn unieke chromosomale afwijkingen die de novo en in combinatie met een uitgesproken ASS fenotype optreden, interessant. Hoewel deze zeer zeldzaam zijn, kunnen ze de kennis van de genetische etiologie van ASS uitbreiden door de identificatie van nieuwe genen mogelijk te maken. Bijgevolg omvatte de huidige studie de analyse van een individu met een syndromische vorm van ASS en een unieke de novo translocatie. De exacte breekpunten werden bepaald via een combinatie van positionele kloneringstechnieken en ‘next generation sequencing’, inclusief de implementatie van ‘targeted locus amplification’. Als resultaat konden we een rol voor ZNF462 mutaties in the etiologie van ASS identificeren.

Verder dragen kopijvariabele regio’s (Engels: copy number variants, CNVs) bij tot het ASS fenotype in ongeveer 10-15% van de patiënten, waaronder velen een syndromische vorm van ASS presenteren. Over de bijdrage van CNVs in patiënten met een niet-syndromische vorm van ASS is echter minder geweten. Daarom werd met een hoge resolutie gezocht naar CNVs in 158 goed-gekarakteriseerde families die geselecteerd waren voor probands met een uitgesproken autisme fenotype, een niet-syndromische vorm van ASS en normale intelligentie. Daartoe werd een methode voor de systematische filtering van CNVs die resulteren uit arrays met een hoge resolutie, ontwikkeld en gevalideerd. Wanneer dan de CNV profielen van individuen met ASS en niet aangetaste broers en zussen vergeleken werden, bleken individuen met ASS meer genen in duplicaties en meer overgeërfde deleties met regulatorische regio’s te bevatten. Deze statistische bevindingen werden verder geïllustreerd door de identificatie van CNVs die mogelijks bijdragen tot ASS in specifieke families, hetgeen bijkomend bewijs vormde voor een bijdrage van varianten van nog ongekende significantie tot niet-syndromische vormen van ASS. Uiteindelijk maakte een casus-specifieke analyse van 8p21.3 deleties, die in de voorgaande analyses geïdentificeerd waren als mogelijks nieuwe risicovarianten, het mogelijk om te concluderen dat deze deleties zeldzame oorzaken zijn van een niet-syndromische vorm van ASS.

Daarnaast is het belangrijk om per specifiek geval te redeneren en specifieke eigenschappen van patiënt en familie te vergelijken om de werkelijke bijdrage van een variant tot het ASS fenotype te bepalen, voornamelijk in geval van risicovarianten die vaak overgeërfd worden van een niet aangetaste ouder. Als voorbeeld en uitgangspunt voor genotype-fenotype correlatiestudies focust dit deel van het project op deleties in het neurexine 1 (NRXN1) gen. We analyseerden klinische en moleculaire data van 629 heterozygote NRXN1 deleties gerapporteerd in literatuur, inclusief deleties in controles, probands en familieleden, alsook 43 nieuwe deleties die geïdentificeerd werden in ons centrum. Deze analyses maakten het mogelijk om populatie prevalenties en penetranties te berekenen en om verschillende delen in het NRXN1 gen te onderscheiden die betrekking hebben op specifieke klinische overwegingen.

Tot slot kunnen ook mutaties in een enkel basepaar ASS veroorzaken, maar hun exacte bijdrage is misschien nog moeilijker te interpreteren. Om het inzicht in de rol van deze puntmutaties in ASS in onze populatie te verhogen, werden 1894 stalen van goed-gekarakteriseerde individuen met ASS ter beschikking gesteld voor de gerichte sequencing van 208 kandidaatgenen voor neurologische ontwikkelingsstoornissen. In een subset van families werden reeds segregatiestudies uitgevoerd om translationeel onderzoek te bevorderen, hetgeen heeft bijgedragen tot de identificatie van een aantal kandidaatgenen voor ASS zoals IQGAP3 en NFIA.