Published March 23, 2022 | Version v1
Publication Open

Uncovering Essential Tremor Genetics: The Promise of Long-Read Sequencing

  • 1. University of Cincinnati
  • 2. Hospital Ramos Mejía

Description

Long-read sequencing (LRS) technologies have been recently introduced to overcome intrinsic limitations of widely-used next-generation sequencing (NGS) technologies, namely the sequencing limited to short-read fragments (150-300 base pairs). Since its introduction, LRS has permitted many successes in unraveling hidden mutational mechanisms. One area in clinical neurology in need of rethinking as it applies to genetic mechanisms is essential tremor (ET). This disorder, among the most common in neurology, is a syndrome often exhibiting an autosomal dominant pattern of inheritance whose large phenotypic spectrum suggest a multitude of genetic etiologies. Exome sequencing has revealed the genetic etiology only in rare ET families (FUS, SORT1, SCN4A, NOS3, KCNS2, HAPLN4/BRAL2, and USP46). We hypothesize that a reason for this shortcoming may be non-classical genetic mechanism(s) underpinning ET, among them trinucleotide, tetranucleotide, or pentanucleotide repeat disorders. In support of this hypothesis, trinucleotide (e.g., GGC repeats in NOTCH2NLC) and pentanucleotide repeat disorders (e.g., ATTTC repeats in STARD7) have been revealed as pathogenic in patients with a past history of what has come to be referred to as "ET plus," bilateral hand tremor associated with epilepsy and/or leukoencephalopathy. A systematic review of LRS in neurodegenerative disorders showed that 10 of the 22 (45%) genetic etiologies ascertained by LRS include tremor in their phenotypic spectrum, suggesting that future clinical applications of LRS for tremor disorders may uncover genetic subtypes of familial ET that have eluded NGS, particularly those with associated leukoencephalopathy or family history of epilepsy. LRS provides a pathway for potentially uncovering novel genes and genetic mechanisms, helping narrow the large proportion of "idiopathic" ET.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم إدخال تقنيات التسلسل طويل المدى (LRS) مؤخرًا للتغلب على القيود الجوهرية لتقنيات التسلسل من الجيل التالي (NGS) المستخدمة على نطاق واسع، وهي التسلسل الذي يقتصر على الشظايا قصيرة المدى (150-300 زوج قاعدي). منذ طرحها، سمحت LRS بالعديد من النجاحات في الكشف عن آليات الطفرات الخفية. أحد المجالات في علم الأعصاب السريري التي تحتاج إلى إعادة التفكير لأنها تنطبق على الآليات الوراثية هو الرعاش الأساسي (ET). هذا الاضطراب، من بين أكثر الاضطرابات شيوعًا في علم الأعصاب، هو متلازمة غالبًا ما تظهر نمطًا جسديًا سائدًا من الميراث يشير طيفه الظاهري الكبير إلى العديد من المسببات الوراثية. كشف تسلسل الإكسوم عن المسببات الوراثية فقط في عائلات المخلوقات الفضائية النادرة (FUS و SORT1 و SCN4A و NOS3 و KCNS2 و HAPLN4/BRAL2 و USP46). نفترض أن سبب هذا القصور قد يكون آلية(آليات) وراثية غير كلاسيكية تدعم المخلوقات الفضائية، من بينها اضطرابات تكرار ثلاثي النوكليوتيد أو رباعي النوكليوتيد أو خماسي النوكليوتيد. لدعم هذه الفرضية، تم الكشف عن ثلاثي النوكليوتيد (على سبيل المثال، تكرار GGC في NOTCH2NLC) واضطرابات تكرار الخماسي النوكليوتيد (على سبيل المثال، تكرار ATTTC في STARD7) على أنها مسببة للأمراض في المرضى الذين لديهم تاريخ سابق لما أصبح يشار إليه باسم "ET PLUS"، رعاش اليد الثنائي المرتبط بالصرع و/أو اعتلال الدماغ الأبيض. أظهرت مراجعة منهجية لـ LRS في الاضطرابات التنكسية العصبية أن 10 من أصل 22 (45 ٪) من المسببات الوراثية التي أكدتها LRS تشمل الرعاش في طيفها الظاهري، مما يشير إلى أن التطبيقات السريرية المستقبلية لـ LRS لاضطرابات الرعاش قد تكشف عن أنواع فرعية وراثية من المخلوقات الفضائية العائلية التي استعصت على NGS، لا سيما تلك المرتبطة باعتلال بيضاء الدماغ أو تاريخ عائلي من الصرع. يوفر LRS مسارًا للكشف المحتمل عن جينات جديدة وآليات وراثية، مما يساعد على تضييق النسبة الكبيرة من المخلوقات الفضائية "مجهولة السبب".

Translated Description (French)

Les technologies de séquençage à longue lecture (LRS) ont récemment été introduites pour surmonter les limites intrinsèques des technologies de séquençage de nouvelle génération (NGS) largement utilisées, à savoir le séquençage limité aux fragments à lecture courte (150-300 paires de bases). Depuis son introduction, le LRS a permis de nombreux succès pour démêler les mécanismes mutationnels cachés. Un domaine de la neurologie clinique qui doit être repensé en ce qui concerne les mécanismes génétiques est le tremblement essentiel (ET). Ce trouble, parmi les plus fréquents en neurologie, est un syndrome présentant souvent un schéma héréditaire autosomique dominant dont le large spectre phénotypique suggère une multitude d'étiologies génétiques. Le séquençage des exomes n'a révélé l'étiologie génétique que dans les familles rares d'ET (fus, SORT1, SCN4A, nos3, KCNS2, HAPLN4/BRAL2 et USP46). Nous émettons l'hypothèse que l'une des raisons de cette lacune pourrait être le ou les mécanismes génétiques non classiques qui sous-tendent l'ET, parmi lesquels les troubles de répétition des trinucléotides, des tétranucléotides ou des pentanucléotides. À l'appui de cette hypothèse, le trinucléotide (par exemple, les répétitions de GGC dans NOTCH2NLC) et les troubles de répétition de pentanucléotide (par exemple, les répétitions d'ATTTC dans STARD7) ont été révélés comme pathogènes chez les patients ayant des antécédents de ce qui est appelé « ET plus », tremblement bilatéral de la main associé à l'épilepsie et/ou à la leucoencéphalopathie. Une revue systématique du LRS dans les troubles neurodégénératifs a montré que 10 des 22 étiologies génétiques (45 %) déterminées par le LRS incluent le tremblement dans leur spectre phénotypique, suggérant que les futures applications cliniques du LRS pour les troubles du tremblement pourraient découvrir des sous-types génétiques d'ET familiaux qui ont échappé au NGS, en particulier ceux avec une leucoencéphalopathie associée ou des antécédents familiaux d'épilepsie. Le LRS fournit une voie pour potentiellement découvrir de nouveaux gènes et mécanismes génétiques, aidant à réduire la grande proportion d'ET « idiopathiques ».

Translated Description (Spanish)

Las tecnologías de secuenciación de lectura larga (LRS) se han introducido recientemente para superar las limitaciones intrínsecas de las tecnologías de secuenciación de próxima generación (NGS) ampliamente utilizadas, a saber, la secuenciación limitada a fragmentos de lectura corta (150-300 pares de bases). Desde su introducción, LRS ha permitido muchos éxitos en desentrañar mecanismos mutacionales ocultos. Un área de la neurología clínica que necesita repensarse en lo que respecta a los mecanismos genéticos es el temblor esencial (TE). Este trastorno, entre los más comunes en neurología, es un síndrome que a menudo exhibe un patrón de herencia autosómico dominante cuyo amplio espectro fenotípico sugiere una multitud de etiologías genéticas. La secuenciación del exoma ha revelado la etiología genética solo en familias ET raras (FUS, SORT1, SCN4A, nos3, KCNS2, HAPLN4/BRAL2 y USP46). Planteamos la hipótesis de que una razón de esta deficiencia puede ser uno o más mecanismos genéticos no clásicos que sustentan la ET, entre ellos los trastornos de repetición de trinucleótidos, tetranucleótidos o pentanucleótidos. En apoyo de esta hipótesis, los trastornos de repetición de trinucleótidos (por ejemplo, repeticiones de GGC en NOTCH2NLC) y pentanucleótidos (por ejemplo, repeticiones de ATTTC en STARD7) se han revelado como patógenos en pacientes con antecedentes de lo que se conoce como "ET plus", temblor bilateral de la mano asociado con epilepsia y/o leucoencefalopatía. Una revisión sistemática de LRS en trastornos neurodegenerativos mostró que 10 de las 22 (45%) etiologías genéticas determinadas por LRS incluyen temblor en su espectro fenotípico, lo que sugiere que las futuras aplicaciones clínicas de LRS para trastornos de temblor pueden descubrir subtipos genéticos de ET familiar que han eludido NGS, particularmente aquellos con leucoencefalopatía asociada o antecedentes familiares de epilepsia. LRS proporciona una vía para descubrir potencialmente nuevos genes y mecanismos genéticos, ayudando a reducir la gran proporción de ET "idiopática".

Files

pdf.pdf

Files (600.8 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2baf72d9be5581ff43773c6dd83f50c7
600.8 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الكشف عن علم الوراثة الرعشي الأساسي: الوعد بالتسلسل طويل الأمد
Translated title (French)
Découvrir la génétique des tremblements essentiels : la promesse d'un séquençage à lecture longue
Translated title (Spanish)
Descubriendo la genética esencial del temblor: la promesa de la secuenciación de larga lectura

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4221129224
DOI
10.3389/fneur.2022.821189

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W121074421
  • https://openalex.org/W1606920356
  • https://openalex.org/W1955667810
  • https://openalex.org/W1964136912
  • https://openalex.org/W1977627907
  • https://openalex.org/W1985923029
  • https://openalex.org/W1993137517
  • https://openalex.org/W2003161103
  • https://openalex.org/W2003618511
  • https://openalex.org/W2013266571
  • https://openalex.org/W2041282356
  • https://openalex.org/W2046137036
  • https://openalex.org/W2063685191
  • https://openalex.org/W2065219073
  • https://openalex.org/W2072562829
  • https://openalex.org/W2083870688
  • https://openalex.org/W2085755265
  • https://openalex.org/W2090476855
  • https://openalex.org/W2113969505
  • https://openalex.org/W2121642311
  • https://openalex.org/W2125073277
  • https://openalex.org/W2127407003
  • https://openalex.org/W2132341951
  • https://openalex.org/W2154945114
  • https://openalex.org/W2159772205
  • https://openalex.org/W2168115380
  • https://openalex.org/W2169267594
  • https://openalex.org/W2255469197
  • https://openalex.org/W2300163041
  • https://openalex.org/W2311557010
  • https://openalex.org/W2397956000
  • https://openalex.org/W2409345994
  • https://openalex.org/W2503273054
  • https://openalex.org/W2510798868
  • https://openalex.org/W2576899661
  • https://openalex.org/W2580197744
  • https://openalex.org/W2626923045
  • https://openalex.org/W2734811703
  • https://openalex.org/W2750953375
  • https://openalex.org/W2751810028
  • https://openalex.org/W2763906239
  • https://openalex.org/W2766406066
  • https://openalex.org/W2773390988
  • https://openalex.org/W2780709995
  • https://openalex.org/W2790182135
  • https://openalex.org/W2804794672
  • https://openalex.org/W2809659377
  • https://openalex.org/W2810377318
  • https://openalex.org/W2810979552
  • https://openalex.org/W2888134302
  • https://openalex.org/W2888172003
  • https://openalex.org/W2891816579
  • https://openalex.org/W2900461855
  • https://openalex.org/W2900700686
  • https://openalex.org/W2903772983
  • https://openalex.org/W2903941750
  • https://openalex.org/W2904971241
  • https://openalex.org/W2909662798
  • https://openalex.org/W2910619319
  • https://openalex.org/W2913560513
  • https://openalex.org/W2921105624
  • https://openalex.org/W2941052365
  • https://openalex.org/W2944720959
  • https://openalex.org/W2948429012
  • https://openalex.org/W2950214184
  • https://openalex.org/W2950369258
  • https://openalex.org/W2962748610
  • https://openalex.org/W2963665804
  • https://openalex.org/W2968065315
  • https://openalex.org/W2968499116
  • https://openalex.org/W2969669852
  • https://openalex.org/W2971372383
  • https://openalex.org/W2974156653
  • https://openalex.org/W2982458090
  • https://openalex.org/W2982631241
  • https://openalex.org/W2989606213
  • https://openalex.org/W2995687459
  • https://openalex.org/W3002728796
  • https://openalex.org/W3006112859
  • https://openalex.org/W3010967733
  • https://openalex.org/W3015087222
  • https://openalex.org/W3019597618
  • https://openalex.org/W3022124953
  • https://openalex.org/W3024576561
  • https://openalex.org/W3025951452
  • https://openalex.org/W3038585130
  • https://openalex.org/W3080885238
  • https://openalex.org/W3086831265
  • https://openalex.org/W3087300939
  • https://openalex.org/W3088004803
  • https://openalex.org/W3088723767
  • https://openalex.org/W3091790184
  • https://openalex.org/W3092192273
  • https://openalex.org/W3094585526
  • https://openalex.org/W3109378976
  • https://openalex.org/W3115602238
  • https://openalex.org/W3119188679
  • https://openalex.org/W3124466221
  • https://openalex.org/W3129742293
  • https://openalex.org/W3133499372
  • https://openalex.org/W3134807602
  • https://openalex.org/W3146443519
  • https://openalex.org/W3156843407
  • https://openalex.org/W3158722497
  • https://openalex.org/W3159854064
  • https://openalex.org/W3162917414
  • https://openalex.org/W3164211868
  • https://openalex.org/W3175842380
  • https://openalex.org/W3176490561
  • https://openalex.org/W3181171219
  • https://openalex.org/W3187569042
  • https://openalex.org/W3189211482
  • https://openalex.org/W3198016106
  • https://openalex.org/W3210783785
  • https://openalex.org/W4211222744
  • https://openalex.org/W4237839515