Tüberküloz Hastalarının Yeni Nesil Dizileme ile Genetik İncelemesi

Amaç: Tüberküloz (TB), Mycobacterium tuberculosis’in neden olduğu hayatı tehdit eden bulaşıcı bir hastalıktır. Enfekte bireylerin sadece küçük bir kısmı aktif TB geliştirir ve hastalığın farklı tutulumları olabilir. Ancak TB’ye yatkınlığın altında yatan insan genetik faktörleri büyük ölçüde bilinmemektedir. Bu nedenle, bu çalışmada aksi halde sağlıklı bireylerde TB’nin insan genetik temelinin incelenmesi amaçlandı.

Gereç ve Yöntemler: Aktif TB tanısı konulan toplam 10 hasta incelendi. Hastaların periferik kanından izole edilen genomik DNA kullanılarak tüm ekzom dizilemesi yapıldı. Derinlemesine varyant filtreleme adımlarını takiben mutasyona uğramış genler üzerinde aşırı temsil ve gen ontolojisi analizleri yapıldı.

Bulgular: Medyan yaşı 12,5 yıl, altısı kadın, dördü erkek olan hastaların altısı miliyer, ikisi akciğer ve ikisi yumuşak doku TB hastası idi. Hastaların hiçbirinde, interlökin (IL)-12/interferon (IFN)-γ ekseninde yer alan genlerde veya immünitenin doğuştan gelen bozuklukları ile ilişkili genlerde alel frekansı <%1 olan potansiyel fonksiyon kaybı veya yanlış anlamlı mutasyonlar tespit edilmedi. On hastada toplam 36 gende 36 farklı nadir görülen homozigot veya hemizigot potansiyel fonksiyon kaybı veya bilgisayar ortamında hasar verici olduğu tahmin edilen yanlış anlamlı varyasyonlar belirlendi. Bu mutasyona uğramış genlerin arasında iyon nakli, Wnt sinyalinin düzenlenmesi, cGMP/PKG sinyalizasyonu, G alfa (12/13) sinyalizasyonu, DNA replikasyon ve transkripsiyonu, golgiye ulaşım, hücre morfolojisi ve hareketi, sert dokuların gelişimi ve dolaşım sistemindeki vasküler süreçler gibi çeşitli biyolojik süreçlerde ve yolaklarda yer alan genlerin istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde (p<0,05) aşırı temsil edildiği bulundu.

Sonuç: IL-12/IFN-γ ekseni dışındaki biyolojik yolaklarda bulunan genetik kusurlar, en azından bazı olgularda, TB’ye duyarlılıkta ve hastalığın şiddetinde bireyler arası farklılığı açıklayabilir.

Genetic Investigation of Patients with Tuberculosis by Next Generation Sequencing

Objective: Tuberculosis (TB) is a life-threatening infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis. Only a small proportion of infected individuals develops active disease with a variety of clinical manifestations. However, human genetic factors underlying susceptibility to TB are largely unknown. This study therefore aimed to dissect the human genetic basis of TB in otherwise healthy individuals.

Material and Methods: Total of 10 patients diagnosed with active TB were studied. Whole exome sequencing was done using genomic DNA isolated from peripheral blood of patients. Over-representation and gene ontology analyses were performed on mutated genes following in-depth variant filtering steps.

Results: There were six miliary, two pulmonary, and two soft-tissue TB patients, with a median age of 12.5 and female to male ratio of 6/4. None of the patients carried potential loss of function or missense mutations with allele frequency (AF) <1% in genes involved in the IL-12/IFN-γ signaling axis or genes associated with inborn error of immunity. We identified total 36 rare homozygous or hemizygous potential loss of function or in silico predicted to be damaging missense variations in 36 genes in 10 patients. We found statistically significant (p<0.05) enrichment of mutated genes involved in various biological processes and pathways, such as ion transport, regulation of Wnt signaling, cGMP/PKG signaling, G alpha (12/13) signaling, DNA replication and transcription, transport to Golgi, cell morphology and movement, development of hard tissues, and vascular processes in circulatory system, in patients.

Conclusion: Genetic defects in biological pathways other than the IL-12//IFN-γ axis may account for inter-individual variation in susceptibility to and severity of TB, at least in some cases.