DNA methylation profiling by bisulfite sequencing in facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD)

Fasiyoskapulohumeral Kas Distrofisi (FSHD), normalde somatik hücrelerde epigenetik olarak susturulmuş olan DUX4 geninin anormal ekspresyonu sonucu ortaya çıkan ilerleyici bir nöromüsküler hastalıktır. Bu anormal ekspresyon, hastalık patogenezinde kritik bir rol oynayan ve önemli bir epigenetik değişiklik olan, kromozom 4q35'teki D4Z4 makrosatelit tekrar bölgesinin hipometilasyonu ile doğrudan ilişkilidir. FSHD iki alt tipe ayrılır: FSHD1, D4Z4 dizisinin 11-150 tekrar biriminden 1-10 tekrar birimine kısalması sonucu oluşur; FSHD2 ise SMCHD1, DNMT3B ve LRIF1 gibi epigenetik düzenleyicilerdeki patojenik varyantlarla ilişkilidir. Genetik kökenleri farklı olsa da, her iki form da D4Z4 bölgesinde belirgin bir DNA metilasyon kaybı gösterir ve bu durum DUX4'ün aktifleşmesine ve kas dejenerasyonuna yol açar. Bu çalışma, sitozin metilasyon paternlerini değerlendirmek için yüksek çözünürlüklü ve tek baz duyarlılığına sahip bir yöntem olan PCR tabanlı bisülfit dizileme metodunu uygulamak ve optimize etmek, böylece FSHD hastalarında D4Z4 metilasyon profillerini karakterize etmek, tanısal doğruluğu artırmak ve CpG profil analizini hastalık şiddetinin bir biyobelirteci olarak değerlendirmeyi amaçlamıştır. 112 bireyden oluşan daha geniş bir kohorttan seçilen 33 hasta, D4Z4 tekrar uzunluğu ve klinik alt tipe göre gruplandırılarak ayrıntılı metilasyon analizine dahil edilmiştir. Altı sağlıklı birey de kontrol grubu olarak çalışmaya alınmıştır. Metilasyon durumu DR1 ve DR2 bölgelerinde değerlendirilmiş, özellikle CpG yoğunluğu ve klinik ile genetik arka planla ilişkisi üzerinde durulmuştur. Elde ettiğimiz bulgular, 17 FSHD1 ve 6 FSHD2 hastasının kontrollerle karşılaştırıldığında anlamlı derecede azalmış metilasyon seviyelerine sahip olduğunu göstermiştir. Diğer yandan, 10 hasta ise sınırda veya normal metilasyon düzeylerine sahipti. Bu sonuçlar, metilasyon profil analizinin FSHD alt tiplerinin ayrımında ve genetik olarak belirsiz olguların netleştirilmesinde değerli bir araç olduğunu desteklemektedir. Ayrıca, seçilmiş hasta grubuna ait yeni nesil dizileme (NGS) verilerinin entegrasyonu, potansiyel genetik değiştirici (modifier) faktörlerin araştırılmasını da mümkün kılmıştır. FSHD'de metilasyon analizi oldukça kritiktir; çünkü bu analiz, anormal DUX4 ekspresyonuna neden olan epigenetik değişiklikleri ortaya koyarak, FSHD alt tipleri arasında hassas ayrım yapılmasına ve tanının daha doğru konulmasına olanak sağlar. Çalışmamız, bisülfit dizilemenin yalnızca tanısal hassasiyeti artıran bir yöntem olmakla kalmayıp, aynı zamanda FSHD'nin epigenetik yapısını daha iyi anlamaya katkı sağlayarak, hasta yönetimini yönlendiren ve potansiyel tedavi stratejilerine ışık tutan tamamlayıcı bir klinik ve araştırma aracı olduğunu vurgulamaktadır.