Genomic profiling of pediatric patients with primary ciliary dyskinesia: genotype-phenotype correlation and functional characterization of novel genetic variants

Primarna cilijarna diskinezija (PCD) predstavlja retku bolest koja se nasleđuje na autozomno recesivan način ili je nasleđivanje vezano za hromozom X, i predominantno utiče na funkcionisanje pluća, reproduktivnih organa i na lateralnost unutrašnjih organa. PCD je klinički i genetički veoma heterogen poremećaj koji se javlja odmah po rođenju, a karakteriše se promenama na motornim cilijama koje su posledica patogenih varijanti u genima koji kodiraju za proteine koji su neophodni za pravilnu strukturu i funkciju ovih organela. Do sada je opisano 38 gena uzročnika bolesti koje su odgovorne za nastanak PCD-a, a smatra se da je taj broj mnogo veći s obzirom da 2500 proteina učestvuje u izgradnji i pravilnom funkcionisanju cilija. Velika raznolikost kliničke slike PCD pacijenata često dovodi do odloženog uspostavljanja precizne dijagnoze ove bolesti, a nije retkost i da pacijenti sa drugim bolestima pluća budu okarakterisani kao PCD pacijenti. Genetički profil ove bolesti kod pacijenata sa teritorije Srbije do sada nije utvrđen, pa je identifikacija gena uzročnika neophodna. Stoga je u okviru ove teze urađeno genomsko profilisanje pacijenata sa primarnom cilijarnom diskinezijom u cilju razvoja genetičkog algoritma koji bi, osim opisanih patogenih genetičkih varijanti i gena uzročnika, obuhvatio i novootkrivene varijante u kodirajućim regionima gena uzročnika PCD-a i gena kandidata za PCD. Sve ovo omogućava razvoj strategije za diferencijalnu dijagnozu PCD-a i drugih bolesti pluća suspektnih na ciliopatije koji se klinički manifestuju kao PCD. Takođe, pristupljeno je funkcionalnoj karakterizaciji novootkrivenih patogenih varijanti u već poznatim genima koji su odgovorni za razvoj PCD-a i/ili u genima koji do sada nisu asocirani sa PCD-om, a koji bi mogli da dovedu do karakterističnog fenotipa kod pacijenta. Jedna od glavnih odlika PCD pacijenata je strukturna i/ili funkcionalna promena na cilijama, pa su one nepokretne, slabo pokretne, promenjen im je obrazac kretanja ili odsustvuju...Primary ciliary dyskinesia (PCD) is a rare disease that is inherited in autosomal recessive manner or the inheritance is X-linked, and predominantly affects the functioning of the lungs, reproductive organs and the laterality of the internal organs. PCD is clinically and genetically very heterogeneous disorder that occurs immediately after birth, and is characterized by alterations in motor cilia due to pathogenic variants in genes encoding proteins that are necessary for the proper structure and function of these organelles. So far, there have been described 38 PCD-causative genes, and this number is considered to be much higher given that 2500 proteins participate in the formation and functioning of the cilia. Clinical heterogeneity of PCD patients often leads to the delayed establishment of a precise diagnosis of the disease, and it is not unusual that patients with other lung diseases are classified as PCD patients. The genetic background of the disease in patients with Serbian descent has not been established so far, so the mutational profile involved in the pathogenesis of PCD is necessary. Therefore, within this thesis, genomic profiling of patients with primary ciliary dyskinesia was performed in order to develop a genetic algorithm that, in addition to the described disease-causing pathogenic genetic variants and genes, would include novel variants in the coding regions of PCD-causative and candidate genes. This approach allows the establishment of a strategy for the differential diagnosis of PCD and other lung diseases suspected to ciliopathies that are clinically manifested as PCD. Functional characterization of a novel potentially pathogenic variant in PCD disease-causing genes and genes that have not been associated with PCD so far, but could be associated with the characteristic phenotype of PCD, was performed. One of the main features of PCD is ultrastructural defects of cilia leading to ciliary immotility, abnormal motility, or their absence..