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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Mariana Ferreira de Assis Funari
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Jorge, Alexander Augusto de Lima (President)
Gomes, Larissa Garcia
Cavalcanti, Denise Pontes
Kochi, Cristiane
Title in Portuguese
Investigação genético-molecular da baixa estatura isolada através de sequenciamento paralelo em larga escala
Keywords in Portuguese
Biologia molecular/métodos
Insuficiência de crescimento/genética
Lâmina de crescimento/crescimento e desenvolvimento
Mutação/genética
Sequenciamento de nucleotídeos em larga escala
SHOX
Abstract in Portuguese
O crescimento é um processo complexo influenciado por múltiplos fatores, entre eles fatores genéticos e ambientais. Os defeitos do gene SHOX têm sido descritos como uma das principais causas monogênicas da baixa estatura (BE), sendo responsáveis por 1,1 a 22,2% dos casos de BE idiopática. Estudos recentes têm demonstrado que defeitos em outros genes (que codificam proteínas importantes para a fisiologia da cartilagem de crescimento) têm sido apontados como causas de BE. A estratégia atual para o estudo molecular da BE isolada envolve metodologias que investigam a presença de mutações ou deleções no próprio SHOX e suas regiões regulatórias, assim como mutações em outros genes, como o NPR2 e o FGFR3. Em muitos casos, entretanto, nenhuma variante alélica que justifique o fenótipo dos pacientes é detectada e eles permanecem sem diagnóstico molecular. Baseado nesse contexto, o objetivo principal deste projeto foi tentar identificar uma possível etiologia molecular para BE desses pacientes, estudando vários genes simultaneamente. Para isso, foi desenvolvido um painel customizado de sequenciamento paralelo em larga escala, incluindo toda a região genômica do SHOX, suas regiões regulatórias e outros genes relacionados ao crescimento. Este painel foi testado para o estudo dos defeitos do SHOX a partir da análise de 15 pacientes com alterações previamente conhecidas nesse gene. Em seguida, 77 pacientes com BE isolada foram avaliados. O painel apresentou boa eficiência para o estudo do SHOX, sendo capaz de identificar todas as alterações conhecidas através da análise de mutações de ponto e de variantes de número de cópias, esta última realizada pela inspeção visual do sequenciamento e a utilização do programa CONTRA. Em relação aos casos sem diagnóstico, o painel identificou 15 variantes com potencial patogênico, sendo capaz de definir a etiologia da BE em 14 (14/77; 18%) pacientes. Entre os pacientes que permaneceram sem diagnóstico, foram selecionados nove casos para o estudo do exoma. Essa análise, porém, não identificou variantes candidatas. Sendo assim, concluímos que o painel desenvolvido apresentou bom desempenho para o diagnóstico molecular da baixa estatura isolada, inclusive para a identificação das alterações do SHOX, tão comuns nesse grupo de pacientes, podendo ser utilizado na análise molecular inicial desses indivíduos. Além do diagnóstico, abordagem de sequenciamento simultâneo de vários genes possibilitou a ampliação do espectro fenotípico associado a alguns genes já conhecidos, aumentando também o nosso conhecimento em relação às vias de regulação do crescimento
Title in English
Molecular investigation of isolated short stature using targeted massive parallel sequencing
Keywords in English
Failure to thrive/genetics
Growth plate/growth and development
High-throughput nucleotide sequencing
Molecular biology/methods
Mutation/genetics
SHOX
Abstract in English
Growth is a complex process influenced by multiple factors, including genetic and environmental factors. SHOX defects have been described as one of the main monogenic causes of short stature (SS), accounting for 1.1 to 22.2% of cases of idiopathic short stature. Recent studies have shown that defects in other genes also associated with the growth plate development have been pointed as causes of SS. The current approach for the molecular study of isolated short stature involves methodologies that investigate mutations or deletions in SHOX itself and its regulatory regions, as well as mutations in some other genes like NPR2 and FGFR3. In many cases, however, no allelic variant is identified and these patients remain undiagnosed. Based on this context, the aim of this project is to identify a molecular etiology for the short stature of these patients, investigating several genes simultaneously. A customized panel of targeted massive parallel sequencing was developed, including the entire genomic region of SHOX, as well as its regulatory regions and other genes related to the growth process. We evaluated 15 patients with previously known SHOX defects, including point mutations and copy number variants, to assess the panel efficiency in detecting mutations in this gene. Other 77 patients with isolated SS were submitted to the panel. Our panel demonstrated a good efficiency for the study of SHOX gene. It was able to identify all known defects with CONTRA analysis and visual inspection of sequencing coverage. Regarding the cases without diagnosis, the panel identified 15 variants with pathogenic potential, being able to define the etiology of the isolated SS in 14 (14/77; 18%) patients. As expected, most patients presented variants in genes associated with the growth plate physiology. Among the patients who remained undiagnosed, nine were selected to the exoma analysis. This study generated a broad list of genes for each family, but it did not identify any interesting candidate gene for any of them. Therefore, we conclude that the developed panel presented a good performance for the molecular diagnosis of the short stature of unknown cause, including the identification of SHOX defects, which are so common in this group of patients. It can be used in the initial molecular analysis of these individuals. In addition to the diagnosis, the simultaneous sequencing approach of several genes allowed the expansion of the phenotypic spectrum associated with some known genes, also increasing our knowledge about the pathways which regulate growth
 
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Publishing Date
2019-10-16
 
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