Different types of disease‐causing noncoding variants revealed by genomic and gene expression analyses in families with X‐linked intellectual disability

Abstract

The pioneering discovery research of X‐linked intellectual disability (XLID) genes has benefitted thousands of individuals worldwide; however, approximately 30% of XLID families still remain unresolved. We postulated that noncoding variants that affect gene regulation or splicing may account for the lack of a genetic diagnosis in some cases. Detecting pathogenic, gene‐regulatory variants with the same sensitivity and specificity as structural and coding variants is a major challenge for Mendelian disorders. Here, we describe three pedigrees with suggestive XLID where distinctive phenotypes associated with known genes guided the identification of three different noncoding variants. We used comprehensive structural, single‐nucleotide, and repeat expansion analyses of genome sequencing. RNA‐Seq from patient‐derived cell lines, reverse‐transcription polymerase chain reactions, Western blots, and reporter gene assays were used to confirm the functional effect of three fundamentally different classes of pathogenic noncoding variants: a retrotransposon insertion, a novel intronic splice donor, and a canonical splice variant of an untranslated exon. In one family, we excluded a rare coding variant in ARX, a known XLID gene, in favor of a regulatory noncoding variant in OFD1 that correlated with the clinical phenotype. Our results underscore the value of genomic research on unresolved XLID families to aid novel, pathogenic noncoding variant discovery.

Diagnóstico de deficiência intelectual sindrômica por sequenciamento de nova geração em famílias consanguíneas

“…Em particular, a etiologia genética das DI vem sendo investigada em diversos estudos em populações que apresentam alta frequência de casamentos consanguíneos, onde 50 a 70% dos pacientes com DI sindrômica e/ou não sindrômica apresentam variantes causais em homozigose para genes já conhecidos e genes candidatos para DI (Najmabadi et al, 2011;Alazami et al, 2015;Harripaul R et al, 2017;Reuter et al, 2017;Riazuddin et al, 2017;Hu et al, 2018). Estudos de genômica clínica relatam taxa de diagnóstico molecular de doenças monogênicas entre 40% e 60% dos casos (Field et al, 2021). Recentes estudos confirmam essa taxa de diagnóstico molecular, através de análise de exoma, obtidos para casos de DI em famílias consanguíneas (Rasheed et al, 2021;Taşkıran et al, 2021).…”

“…Alterações cromossômicas, microscópicas e submicroscópicas são uma causa possível (Milani et al, 2021), previamente excluídas nessa coorte. Causas não identificáveis pelo sequenciamento do exoma incluem variantes não codificantes que afetam a regulação ou splicing gênico (Field et al, 2021), expansão de repetições curtas em tandem (short tandem repeats -STRs) (Malik et al, 2021), mecanismos epigenéticos (Tseng et al, 2021), entre outros mecanismos que podem explicar a falta de um diagnóstico genético. O risco de ocorrência da prole de um casal consanguíneo ser afetada por alguma condição genética é estimada em 6% (Bittles, 2013); quando uma variante já foi identificada na família, há que considerar mais o risco de recorrência da variante identificada e adicional de 3% de risco de ocorrência de duas ou mais condições recessivas que podem ser transmitidas.…”