GBA gene - Frequency of possibly pathogenic variants in Finnish population

Abstract

The aim of this thesis was to investigate the frequency of possibly pathogenic variants in the GBA gene in the Finnish population. The main interest was in variants causing Gaucher disease. Gaucher disease is the most prevalent lysosomal storage disorder worldwide. It is an autosomal, recessively inherited disease. The disease is caused by a deficiency of a lysosomal enzyme called glucocerebrosidase which causes the accumulation of a substrate, glucocerebroside into lymphoid organs resulting in a wide variety of phenotypes and symptoms. There are over 200 mutations in the GBA gene known to cause Gaucher disease. GBA has also a highly homologous, nearby pseudogene, GBAP1. The homology and close physical location of GBAP1 also causes difficulties when studying GBA as the pseudogene gets easily amplified with the functional gene.

The thesis was carried out in the Institute for Molecular Medicine Finland (FIMM) and con-ducted as a part of a project of setting up a next-generation sequencing (NGS) panel for candidate genes behind various cytopenias. The basis of the study was existing NGS exome data from three different clinical projects, also conducted at FIMM. The NGS data was analyzed regarding the variants found in the GBA gene, the interest being mainly on known pathogenic variants and also possible novel variants. The findings were then validated by use of Sanger sequencing to find out if the variants were actually located in the functional GBA gene or its pseudogene, GBAP1. In addition, Sequencing Initiative Suomi (SiSu) project data was analyzed for known pathogenic variants.

The results from the validations showed that the presence of the pseudogene affects the NGS exome data and can cause false results when analyzing variants in the GBA gene if the analysis is made merely based on NGS data. Therefore, GBA specific amplification and sequencing is needed in order to verify the true variants in GBA.

Työn tarkoituksena oli tutkia GBA-geenin mahdollisten patogeenisten varianttien yleisyyttä suomalaisessa väestössä. Pääkiinnostuksen kohteena oli Gaucherin tautia aiheuttavat variantit. Gaucherin tauti on yleisin lysosomaalinen kertymäsairaus maailmanlaajuisesti. Tauti periytyy autosomeissa peittyvästi. Gaucherin taudin aiheuttaa lysosomaalisen entsyymin, glukoserebrosidaasin puutos, joka johtaa substraatin, glukoserebrosidin kerääntymiseen imukudoksen elimiin aiheuttaen laajan kirjon erilaisia oireita. GBA-geenistä on tiedossa yli 200 mutaatiota, joiden tiedetään aiheuttavan Gaucherin tautia. GBA-geenin lähistöllä sijaitsee erittäin homologinen pseudogeeni, GBAP1. Pseudogeenin samankaltaisuus sekä läheinen sijainti aiheuttavat ongelmia tutkittaessa GBA-geeniä, koska pseudogeeni monistuu helposti sen yhteydessä.

Tämä opinnäytetyö suoritettiin Suomen molekyylilääketieteen instituutissa (FIMM) ja tehtiin osana projektia, jonka tarkoituksena oli pystyttää uuden sukupolven sekvensointipaneeli (next-generation sequencing, NGS) erilaisia sytopenioita aiheuttaville geeneille. Työn lähtömateriaalina käytettiin olemassa olevaa NGS-eksomidataa kolmesta eri kliinisestä projektista, jotka on tuotettu FIMM:ssä. NGS-data tutkittiin GBA-geenin varianttien suhteen, joista kiinnostuksenkohteena olivat jo tunnetut patogeeniset sekä mahdolliset uudet variantit. Löydökset validoitiin Sanger-sekvensointimenetelmällä, jotta saatiin selville, sijaitsivatko variantit toimivassa GBA-geenissä vai sen pseudogeenissä, GBAP1:ssa. Lisäksi Sequencing Initiative Suomi (SiSu) -projektin data analysoitiin tunnettujen patogeenisten varianttien osalta.

Validoinnin tuloksista huomattiin, että pseudogeenin läsnäolo vaikuttaa NGS-exomidataan ja voi aiheuttaa vääriä tuloksia analysoitaessa GBA-geeniä, jos analyysi tehdään ainoastaan NGS-datan perusteella. Tämän vuoksi GBA-geenin varianttien varmistamiseen on käytettävä GBA-spesifistä monistusta sekä sekvensointia.