The Molecular basis of beta-thalassemia in Turkey

Abstract

vııı ÖZET Otozomal resesiv bir kalıtsal hastalık olan £-talasemi klinik açıdan büyük farklılıklar gösterir. Ağır anemiye neden olan 0-talaseminin majör dediğimiz şeklinde hastaların yaşamlarını devam ettirebilmek için düzenli aralıklarla kan transfüzyonuna gereksinimleri vardır. 0-talasemi diğer Akdeniz ülkelerinde olduğu gibi Türkiye'de de önemli bir sağlık sorunu oluşturmaktadır. Hastalık geninin Türkiye genelinde görülme sıklığı yüzde iki olarak saptanmış olmakla birlikte, bu oran bazı bölgelerde daha da yüksektir. Türkiye'de hafif seyreden 0-talasemi intermedia ile ağır seyreden 0-talasemi majör arasında çok geniş bir klinik çeşitlilik görülmektedir. Hastalığın en önemli nedenini halen yüzden fazlası belirlenmiş olan nokta mutasyonları oluşturmaktadır. Günümüzde /3-talasemiye yol açan nokta mutasyonlarını tanımlamak için kullanılan en modern ve duyarlı yöntem, genomik DNA'nın DNA polimeraz enzimi ile yaklaşık bir milyon defa çoğaltılmasını kapsar. Polimeraz zincirleme reaksiyonu (PCR) adı verilen bu yöntem dot blot hibridizasyonu ve DNA dizi analizi ile birlikte çeşitli etnik gruplardaki p- talasemi mutasyonlarınm tanımlanmasında etkin olarak kullanılmaktadır.IX Bu tezin amacı, adı geçen laboratuvar tekniklerini Boğaziçi üniversitesi Biyoloji Bölümünde kurmak ve Türkiye'de görülen /3-talasemi nokta mutasyonlarını moleküler düzeyde inceleyerek Türk toplumunu detaylı bir şekilde tanımlamaktır. Toplam 230 /3-talasemi kromozomunu kapsayan çalışma çerçevesinde 15 değişik nokta mutasyonu bulunmuş ve Türk toplumunun 0-talasemi açısından çok heterojen bir yapıya sahib olduğu gözlenmiştir. Bulgularımıza göre, Türkiye'de p- talasemi, diğer Akdeniz ülkelerinin aksine sadece bir kaç mutasyonla sınırlı değildir. Türkiye'de görülen moleküler defeklerde ilk dört sırayı alan IVS-I-110, IVS-I-6, FSC-8 ve IVS-I-1 alellerinin toplam görülme sıklığı yaklaşık yüzde 70' tir; bu oran ilk on alel ele alındığı zaman yüzde 86.5'e erişmektedir. Yirmialtı değişik mutasyon için taranan hastaların yalnız yüzde 90'inm tanımlanabilmiş olması, Türk toplumunda daha önceden belirlenmemiş bazı mutasyonların olası varlığını göstermektedir. Çalışmaya dahil edilen hastaların hiçbir ön seleksiyona tabi edilmeden seçilmiş olması, elde edilen sonuçların Türkiye'deki mutasyon dağılımını gerçeğe yakın olarak yansıttığı varsayılabilir. Bu tez çerçevesinde kurulan ve rutin olarak uygulanan yöntemler ve elde edilen sonuçlar, Türkiye'de DNA analizine dayalı bir doğum öncesi tanı merkezinin kurulması yolunda atılmış önemli bir adımdır.

vx ABSTRACT ^-thalassemia syndromes are one of the most common autosomal recessive genetic disorders which clinically manifest themselves as anemia of varying degrees and, in the homozygote, frequent dependence on blood transfusion to sustain life. As in many Mediterranean countries, ^-thalassemia is a major public health concern in Turkey. The average gene frequency is estimated to be two per cent, and several regions with higher figures are known to exist. Heterogeneity of ^-thalassemia in Turkey is reflected by a wide spectrum of clinical syndromes ranging from mild /3-thalassemia intermedia to severe, transfusion dependent ^-thalassemia major. The most important forms of the disease result from point mutations, and at present about 100 of these point mutations have been described worldwide. An improved method of detecting ^-thalassemia point mutations involves the polymerase chain reaction (PCR) where specific DNA sequences can be artificially amplified by Taq DNA polymerase about a million-fold. The PCR method combined with oligonucleotide hybridization and genomic sequencing has recently become an important tool in the identification of point mutations and is successfully being applied to screening ^-thalassemia mutations in different ethnic groups.vıı The present Ph. D thesis reports the establishment of these techniques in the Biology Department of Boğaziçi University in Turkey and their application to a large number of Turkish patients in order to define the molecular basis of this disorder in the Turkish population, which has not been extensively described previously. Analysis of ^-thalassemia defects in a total of 230 /3- thalassemia chromosomes has revealed great molecular heterogeneity with 15 different mutations observed. Unlike in some other Mediterranean populations, ^-thalassemia in Turkey does not seem to be associated with a few predominant mutations. According to our results, the four most common alleles (IVS-I-110, IVS-I-6, FSC-8 and IVS-I-1) account for approximately 70 per cent of the disease genes whereas the first 10 lesions, add up to 86.5 per cent of the 230 0- thalassemia chromosomes studied. All 26 mutations, assayed for, add up to about 90 per cent indicating the possible presence of previously undescribed mutations in the Turkish population. Considering the fact that the patients involved in this study were chosen at random, this distribution is expected to reflect the unbiased frequencies of ^-thalassemia mutations in Turkey. The methodology introduced and the data presented in this thesis will facilitate the intended establishment in Turkey of a prenatal diagnosis center based on DNA analysis..