Identification of Effective Micrornas in the Evaluation of Genotype-Phenotype Relationship in Nonketotic Hyperglycinemia Patients

Abstract

Nonketotik hiperglisinemi (NKH), glisin ensefalopatisi olarak bilinen otozomal resesif (OR) geçişli bir amino asit metabolizma bozukluğudur. Glisin parçalayıcı enzim kompleksindeki bozukluktan dolayı glisin vücutta birikir. Tanı beyin omurilik sıvısı (BOS) ve plazma glisin seviyelerindeki artış ile tespit edilir. NKH'de BOS/plazma glisin oranı genellikle 0,08-0.25 µmol/L'dir. BOS glisin seviyesindeki artış NKH'nin önemli bir göstergesidir ancak NKH için en güvenilir tanı yöntemi genetik analizdir. NKH'de ilk bulgular genellikle doğumda ya da ilk haftalarda meydana gelir. Glisin yüksekliği ketotik hiperglisinemi olarak adlandırılan propiyonik asidemi, metilmalonik asidemi ve beta ketothiolaz enzim eksikliğinde de görülebilmektedir. Bu hastalarda glisin yüksekliği ile ciddi asidoz ve ketozis bir aradadır. Bu duruma ketotik hiperglisinemi denilir. Ketozis, ketotik hiperglisinemide erken müdahale için uyarıcıdır. Literatürde NKH'nin ketotik hiperglisinemiden yaklaşık iki kat daha sık görüldüğü bildirilmiştir. BOS'da glisin artışı yapan bu durumlar BOS/plazma glisin oranında da yüksekliğe sebep olmaktadır. Bu durum NKH'de tanı için BOS/plazma glisin oranın yeterli bir kriter olmadığını göstermektedir ve NKH için daha spesifik bir tanı yönteminin varlığının önemini vurgulamaktadır. NKH'ye neden olan glisin parçalayıcı enzimdeki dört proteinden herhangi birindeki değişikliklerden kaynaklanan biyokimyasal patoloji iyi anlaşılmıştır ancak literatürde henüz genotip-fenotip ilişkisi bulunmamaktadır. MikroRNA'lar (miRNA) gen ifadesinin transkripsiyon ve transkripsiyon sonrası düzenleyicileri olarak fonksiyon gösteren, küçük kodlanmayan RNA'lardır. Düzenleyici rolleri nedeniyle hastalıklarda tanı ve tedavi bakımından yeni bakış açıları sağlayabilirler. Hastalıkla ilişkili miRNA'ları ve ilgili hedeflerini belirlemek, hastalığa yeni moleküler bakış açısı sağlayarak yeni terapötik stratejilerin tasarlanmasını sağlar. miRNA'lar vücut sıvılarında stabil formda bulunurlar, bu da onları rutin klinik işleme ve analize uygun hale getirir ve yeni hastalık biyobelirteçleri olarak kullanımlarının ve tedaviye yanıtın değerlendirilmesinde kullanılır. NKH gibi metabolik blok sonucu toksik madde birikimi ile giden kalıtsal metabolik hastalıklarda erken tanı hayati önem taşımaktadır. Dolayısıyla kalıtsal metabolik hastalıklarda erken tanı için alternatif metotların geliştirilmesi önemlidir. miRNA'ların NKH gibi kalıtsal metabolik hastalıkların erken tanı için daha spesifik ve daha hızlı bir biyobelirteç olarak kullanılabileceğini düşünmekteyiz. Dolaşımdaki miRNA'ların biyobelirteç olarak kullanımları sayesinde; hızlı müdahale için bir hastalığın erken evrelerini tespit etmek, böylece hastalığı önlemek, iyileştirmek veya yavaşlatmak, benzer etiyolojilere sahip patolojileri ayırt etmek, prognozu tahmin etmek ve tedaviye yanıtın izlenmesinde faydalı olacağı düşünülmektedir. Literatürde pek çok kalıtsal metabolik hastalık miRNA çalışması yapılmış olmasına rağmen daha önce NKH miRNA ilişkisini inceleyen bir araştırma bulunmamaktadır. Bu çalışmasında NKH hastalığı ve miRNA'lar ile ilgili daha önce elde ettiğimiz bilgi birikimizi kullanarak NKH'daki miRNA'ların rolünü araştırmayı amaçlıyoruz. Çalışmada NKH hastaları ve sağlıklı bireylerden oluşan kontrol grubuna ait kan, idrar ve BOS sıvılarından izole edilen miRNA'lar karşılaştırılıp büyük ölçekli miRNA profillemesi gerçekleştirilecektir. Elde edilen miRNA'ların ifadesi analiz edilecek ve elde edilen sonuçlara göre kontrol ve hasta grubu arasında ifadesi önemli derecede farklılık gösteren miRNA'lar seçilerek qRT-PCR analizi ile doğrulanacaktır. Son olarak aday miRNA'nın NKH'de fenotipe olan etkisine bakılacaktır. Çalışmamız NKH miRNA ilişkisini inceleyen ilk çalışma olacaktır.

Nonketotic hyperglycinemia (NKH), glycine encephalopathy is an autosomal recessive (OR) amino acid metabolism disorder. Glycine accumulates in the body due to the defect in the glycine-cleavage enzyme complex. Diagnosis; determined by an increase in cerebrospinal fluid (CSF) and plasma glycine levels. The CSF/plasma glycine ratio in NKH is usually 0.08-0.25 µmol/L. The increase in CSF glycine level is an important indicator for NKH, but the most reliable diagnostic method in NKH is genetic analysis. The first findings in NKH usually occur at birth or in the first weeks. There is no suitable treatment method yet to change the prognosis of NKH, current treatments are aimed at preventing and removing glycine accumulation in the body. Elevated glycine can also be seen in propionic acidemia called ketotic hyperglycinemia, methylmalonic acidemia and beta ketothiolase enzyme deficiency. In these patients, high glycine levels are accompanied by severe acidosis and ketosis. This condition is called ketotic hyperglycinemia. Ketosis is the stimulus for early intervention in ketotic hyperglycinemia. It has been reported in the literature that NKH is seen approximately twice as frequently as ketotic hyperglycinemia. These conditions, which increase glycine in CSF, also cause a high CSF/plasma glycine ratio. This situation states that the CSF/plasma glycine ratio is not an adequate criterion for diagnosis in NKH and highlights the importance of the existence of a more specific diagnostic method for NKH. The biochemical pathology resulting from changes in any of the four proteins in the glycine-cleavage enzyme that causes NKH is well understood, but there is no genotype-phenotype relationship yet in the literature. MicroRNAs (miRNA) are small non-coding RNAs that function as transcriptional and post-transcriptional regulators of gene expression. Due to their regulatory role, they can provide new perspectives in terms of diagnosis and treatment of diseases. Identifying disease-associated miRNAs and their respective targets provides new molecular perspectives on disease, enabling the design of new therapeutic strategies. miRNAs are found in stable form in body fluids, making them suitable for routine clinical processing and analysis, and are used as novel disease biomarkers and for evaluation of treatment response. Early diagnosis is very important in hereditary metabolic diseases such as NKH, which lead to accumulation of toxic substances as a result of metabolic block. Therefore, it is necessary to develop alternative methods for early diagnosis of inherited metabolic diseases. We think that miRNAs can be used as a more specific and faster biomarker for early diagnosis of inherited metabolic diseases such as NKH. The use of circulating miRNAs as biomarkers; It is thought that it will be useful to detect the early stages of a disease, prevent, cure or slow the disease, distinguish pathologies, predict the prognosis and monitor the response to treatment. Although many inherited metabolic disease miRNA studies have been carried out in the literature, there is no previous study examining the relationship of NKH miRNA. In this project study, we aim to investigate the role of miRNAs in NKH using our previous knowledge about NKH disease and miRNAs. The aim of the study was to compare the expression of miRNAs in NKH between the patient and control group. In the study, large-scale miRNA profiling will be performed by comparing the miRNAs isolated from the blood, urine and CSF fluids of the control group consisting of NKH patients and healthy individuals. miRNAs will be analyzed and confirmed by qRT-PCR analysis by selecting miRNAs whose expression differs significantly between the control and patient group according to the results obtained. Finally, the effect of candidate miRNA on phenotype in NKH will be examined. Our study will be the first to examine the NKH miRNA relationship.