Identifizierung kausaler Gene für nicht-syndromale orofaziale Spalten mittels exomweiter Sequenzierung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. Tim Becker; Professorin Dr. Kerstin Ludwig; Privatdozentin Dr. Elisabeth Mangold
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik ; Epidemiologie und Medizinische Biometrie/Statistik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267241232

Orofaziale Spalten (orofacial clefting, OFC) zählen zu den häufigsten angeborenen Fehlbildungen. Besteht kein Zugang zu einer adäquaten operativen Versorgung, wird eine hohe Sterblichkeitsrate der Betroffenen berichtet. Formalgenetische / epidemiologische Studien zeigen, dass die beiden häufigsten Formen der OFC, die nicht-syndromale Lippen-Kiefer-Gaumenspalte (cleft lip with or without cleft palate, nsCL/P) und Gaumenspalte (cleft palate only, nsCPO) multifaktoriell bedingt sind: genetische Faktoren und Umwelteinflüsse tragen zur Spaltbildung bei. Die Heritabilität für nsCL/P wird auf über 90% geschätzt. Genomweite Assoziationsstudien (GWAS) haben maßgeblich zur Entschlüsselung der genetischen Ätiologie der nsCL/P beigetragen: 15 Suszeptibilitätsloci für nsCL/P konnten identifiziert werden. Diese erklären jedoch nur einen kleineren Teil der o.g. Heritabilität. Hinsichtlich der nsCPO waren GWAS bislang wenig erfolgreich. Die Beobachtung, dass beide nsOFC-Formen häufig sporadisch auftreten, und die angesichts der hohen Säuglingssterblichkeit niedrige Reproduktionsrate legen nahe, dass ein erheblicher Teil durch private und seltene de novo Varianten verursacht wird. Ziel dieser Studie ist die Identifizierung von ursächlichen de novo Mutationen, Risikogenen und funktionellen Pathways für nsOFC mittels exomweiter Sequenzierung. Dafür sollen aus unserem umfangreichen nsOFC-Kollektiv 50 Trios mit nsCL/P und 50 Trios mit nsCPO als discovery cohort ausgewählt werden, die mittels der Illumina HiSeq2500 Plattform unter Verwendung der paired-end Technologie exomweit sequenziert werden. Die Anreicherung des Exoms erfolgt mittels des Agilent SureSelectv5+UTR Kits, welches 74 Mb des menschlichen Genoms abbildet. Strenge Parameter für Read-Alignment, Mapping und Variant-calling werden angewandt. Varianten werden dahingehend gefiltert, dass sie nicht von einem Elternteil vererbt worden sind. Wir erwarten, dass auf diese Weise etwa 150 de novo Kandidaten-Varianten/-Gene identifiziert werden. Um die aussichtsreichsten Kandidaten für das Follow-up (priority candidate genes) zu identifizieren, sollen die Varianten mittels verschiedener statistischer Methoden (z.B. burden- und pathway-Analysen, lokus-spezifische Mutationsraten, detrimental scores) evaluiert werden. Die priority candidate genes (geschätzte Zahl 50-60) werden dann mittels des Illumina MiSeq Systems in einer großen unabhängigen Kohorte (confirmation cohort, 300 Personen mit nsCL/P und 300 mit nsCPO) resequenziert. Die Datensätze stellen die Grundlage für weitere Analysen dar, z.B. ist eine Kombination mit exomweiten Sequenzierdaten einer anderen Arbeitsgruppe geplant. Außerdem sollen die Kandidaten-Gene in unserem nsCL/P GWAS-Datensatz auf Assoziation und Subphänotyp-spezifische Effekte geprüft werden. Wir gehen davon aus, dass die geplante Studie unsere Kenntnis der genetischen Ursachen der nsOFC maßgeblich erweitert, und zu einem besseren Verständnis der kraniofazialen Entwicklung beiträgt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen