Lokaverkefni: "Search for influential genomic changes in breast cancer families" | Skemman
Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/23035
Search for influential genomic changes in breast cancer families
Leit að áhrifabreytingum í erfðaefni fjölskyldna með háa tíðni brjóstakrabbameins
Anna Marzellíusardóttir 1990-
Rósa Björk Barkardóttir 1958-
Aðalgeir Arason 1957-
Laufey Þóra Ámundadóttir 1962-
Brjóstakrabbamein (BK) er algengasta dánarorsök vegna krabbameins meðal kvenna og annað algengasta krabbamein í heiminum. Áætlað er að um 5-10% BK tilfella séu ættgeng með sterk áhrif erfðaþátta. Þó tekist hafi að útskýra stóran hluta slíkra tilfella með stökkbreytingum í BK genum líkt og BRCA1 og BRCA2 er rúmlega helmingur BK fjölskyldna ekki skýrður af þekktum erfðaþáttum. Í þessu verkefni voru gögn úr háhraðaraðgreiningu á öllu erfðamengi (e. WGS: Whole Genome Sequencing) þrettán einstaklinga úr fjórum íslenskum BK fjölskyldum skoðuð með það markmið að bera kennsl á stökkbreytingar sem auka hættu á BK. Í verkefninu voru tvær aðferðir notaðar. Í fyrri hluta verkefnisins voru gögn úr einni fjölskyldu greind og var markmiðið að finna stökkbreytingu sem bæri með sér mikla áhættuaukningu og gæti skýrt háa tíðni BK í fjölskyldunni. Í seinni hluta verkefnisins var háhraðaraðgreiningargögnum úr þremur fjölskyldum til viðbótar bætt við. Þessar þrjár fjölskyldur höfðu áður verið rannsakaðar án þess að niðurstöður bentu til þess að í þeim fyndust stökkbreytingar tengdar mikilli áhættuaukningu. Af þeim sökum var markmið seinni hluta verkefnisins að finna stökkbreytingar sem hver fyrir sig bera með sér meðal áhættuaukningu á BK, en samanlögð áhrif stökkbreytinganna gætu valdið þeirri miklu áhættuaukningu sem sjá má í fjölskyldunum.
Við úrvinnslu gagnanna var notast við forritið Ingenuity® Variant AnalysisTM (IVA) þar sem gögnin voru síuð með tilliti til gæða raðgreiningarinnar, tíðni breytinga, hversu skaðlegar þær voru taldar, hvernig þær erfðust og líffræðilegs samhengis. Í fyrri hluta verkefnisins voru teknar fyrir breytingar sem spáð var að leiddu til taps á virkni gens eða hefðu eyðileggjandi áhrif á bindingu miRNA sameindar við gen og breyttu þannig tjáningu þess. Tuttugu og fjórar slíkar breytingar fundust og eftir staðfestingarferli og frekara mat á breytingunum var ákveðið að skima fyrir fimm þeirra í hópi óvalinna BK sjúklinga og í viðmiðunarhópi. Engin breytinganna reyndist vera í marktækt hærri tíðni í hópi óvalinna BK sjúklinga. Þrátt fyrir það er ekki hægt að útiloka að ein þeirra, TRMT44 c.1928-2_1929delAGAG, sé tengd áhættuaukningu á BK. Í seinni hluta verkefnisins voru teknar fyrir breytingar í próteinkóðandi svæðum (útröðum) DNA-viðgerðargena sem metnar voru skaðlegar af spáforritum sem meta líkleg áhrif stökkbreytinga á próteinafurð. Skimað var fyrir 13 slíkum breytingum í hópi óvalinna BK sjúklinga. Breytingarnar voru allar með þekkta tíðni milli 1-5% í AGES-Reykjavík sýnahópi Hjartaverndar. Niðurstöður skimunarinnar bentu ekki til þess að nein breytinganna væri í marktækt hærri tíðni í hópi BK sjúklinga en í viðmiðunarhópi.
Út frá niðurstöðunum má álykta að há tíðni BK í fjölskyldunni sem skoðuð var í fyrri hluta verkefnisins skýrist trúlega ekki af stakri stökkbreytingu sem ber með sér mikla áhættuaukningu. Líklegra er að um fjölgena erfðir sé að ræða, þar sem sameiginleg áhrif tveggja eða fleiri breytinga leiða til mikillar áhættuaukningar. TRMT44 c.1928-2_1929delAGAG gæti verið ein slík breyting. Enn fremur má álykta að þær skorður sem settar voru seinni hluta verkefnisins með því að nýta tíðniupplýsingar frá Hjartavernd (sem aðeins eru til staðar fyrir þekktar einsbasabreytingar í útröðum gena) og spáforrit sem meta aðeins áhrif skiptibreytinga (e. missense variants) hafi mögulega komið í veg fyrir að borin væru kennsl á áhættuaukandi breytingar. Næstu skref fela í sér skoðun á áhugaverðum breytingum sem ekki eru til tíðniupplýsingar fyrir hjá Hjartavernd eða eru ekki metnar af spáforritunum.
Breast cancer (BC) is the leading cause of cancer deaths in women and the second most common cancer in the world. An estimated 5-10% of BC has an autosomal dominant inheritance pattern and is considered hereditary BC (HBC). Although a considerable proportion of HBC families can be explained by mutations in BC susceptibility genes such as BRCA1 and BRCA2, over half of HBC remains unexplained. In this project, WGS (Whole Genome Sequencing) data from four Icelandic HBC families were analyzed with the aim of identifying mutations which confer an increased risk of BC. Two different approaches were applied. In the first part of the project, WGS data from one family were analyzed with the aim of identifying a high-risk mutation explaining the BC clustering within the family. In the second part of the project, WGS data from three additional families were added to the analysis. These three families had been analyzed in previous studies without preliminary data revealing evidence of a high-risk mutation, and therefore the aim was to identify moderate-risk variants that contribute to the increase in BC risk in the families in a polygenic fashion.
Initial analysis of the WGS data was performed using Ingenuity® Variant AnalysisTM (IVA), in which identified variants were filtered according to quality, frequency, predicted deleteriousness, mode of inheritance and biological context. In each part of the project, the filtering process in IVA was adjusted according to the aim. In the first part of the project, the focus was on identifying variants predicted to cause loss-of-function (LOF) of a gene or to disrupt the binding of a miRNA to the 3’ UTR of a gene and thereby altering its expression. Twenty-four such variants were identified and following a validation process and further assessment of the variants, five were screened for in a series of unselected BC cases and controls. This revealed that none of the variants confer a significantly increased risk of BC, although it cannot be ruled out that one of them, TRMT44 c.1928-2_1929delAGAG, is a very rare moderate-risk variant. In the second part of the project, variants located in the coding regions of DNA repair genes, predicted deleterious by online function-prediction tools, were the focus of the study. This analysis resulted in thirteen variants, with control frequencies between 1-5% in the Icelandic Heart Association’s (IHA) AGES-Reykjavik cohort, being screened for in a group of BC cases. The frequencies of the variants were compared to their control frequencies from AGES-Reykjavik, revealing that none of them are likely to increase the risk of BC.
From the results of the first part of this project, it can be concluded that the familial aggregation of BC in the family is probably not explained by a single high-risk mutation but rather by two or more variants that each has low to moderate effects on BC risk. TRMT44 c.1928-2_1929delAGAG is possibly one such variant. Furthermore, it can be concluded that the limits placed on the study by using control frequencies from the IHA, which are only available for recorded exonic SNPs, and using online prediction tools, which only assess missense variants, possibly prevented us from identifying predisposing variants. Next immediate steps include studying candidate variants for which control frequency was not available or were not assessed by function-prediction tools.
http://hdl.handle.net/1946/23035
MSc_AnnaMarzelliusardottir.pdf 3.31 MB Opinn Heildartexti PDF Skoða/Opna