Gene Mutation and Rescue in Human Congenital Diaphragmatic Hernia (CDH)

Congenital diaphragmatic hernia (CDH) is a common and severe birth defect characterized by structural defects of the diaphragm and by pulmonary hypoplasia. Congenital diaphragmatic hernia patient may present either as an isolated phenotype or together with other congenital anomalies in a complex phenotype. Despite the clinical significance of CDH, the underlying genetic and developmental pathways are incompletely understood. In order to establish a catalog of human genetic variation for this condition, we performed whole exome sequencing (WES) on 275 carefully phenotyped individuals with CDH in the Pediatric Surgical Research Laboratories at the Massachusetts General Hospital (Boston, MA, USA) and Boston Children's Hospital (Boston, MA, USA). The exome data generated are valuable for comparison of candidate genes derived from WES of other CDH cohorts or affected kindreds, and to provide ideal candidates for further functional studies with the ultimate goal of enhancing our understanding of the heterogeneous and, possibly, oligogenic molecular etiology of CDH. While familial clustering has been reported in rare kindreds, the majority of probands with CDH have no family history of CDH leading to the hypothesis that de novo variants are an important and relatively frequent etiological mechanism. In the second version of the study, we performed WES analysis on 87 trios, to assess the contribution of de novo mutations in the etiology of diaphragmatic and pulmonary defects and to identify previously unknown candidate genes. This dbGaP submission includes WES data on: (a) 20 new probands, (b) 9 probands also reported in the previous version (dbGaP accession no. phs000783.v1.p1), (c) 174 unaffected parents, including the parents of 67 previously reported probands. Combined analysis with other available cohorts of congenital diaphragmatic hernia revealed a genome-wide enrichment of likely gene-disrupting de novo variants (i.e., nonsense, frameshift or splice site), and missense de novo variants predicted in silico to be damaging.]]>
Inclusion: Individuals who have been diagnosed with congenital diaphragmatic hernia, and their family members. Exclusion: Individuals with a known pathogenic or likely pathogenic chromosomal or genetic defect. Variants of uncertain function were not considered exclusion criteria. Parents are not clinically affected with CDH.]]>
Sample collection and phenotyping (start): August 2001 (ongoing) Sporadic patients' WES data analysis: August-December 2013 Manuscript 1 drafted: December 2013 Manuscript 1 accepted: April 2014 Manuscript 2 drafted: January-June 2014 Manuscript 2 accepted: July 2014 Approval of RS&G application r223: December 2014 Batch 1: January/February 2015 Partial data release: April 2015 Batch 2: April 2015 Batch 3: May 2015 Batch 4: June 2015 Final data release: August 2015 Trio WES data analysis completed: February 2016 Manuscript 3 drafted: April-May 2016 Manuscript 3 accepted: June 2016 Manuscript 4 drafted: May-November 2016 Manuscript 4 accepted: February 2017 ]]>

先天性膈疝（Congenital diaphragmatic hernia, CDH）是一种常见且严重的出生缺陷，以膈肌结构缺损与肺发育不全为特征。CDH患者可表现为孤立性表型，或伴随其他先天性异常的复杂性表型。尽管该疾病具有重要的临床意义，但其潜在的遗传与发育通路仍未得到完全阐明。
为构建该疾病的人类遗传变异目录，我们于美国马萨诸塞州总医院（马萨诸塞州波士顿）与波士顿儿童医院的儿科外科研究实验室中，对275例经过严格表型分型的CDH患者开展了全外显子组测序（whole exome sequencing, WES）。本研究产生的外显子组数据，可用于比对其他CDH队列或受累家系的WES筛选所得的候选基因，同时可为后续功能研究提供理想的候选靶点，最终目标是加深对CDH异质性乃至潜在寡基因分子病因学的理解。
既往在罕见家系中曾报道过CDH的家族聚集现象，但绝大多数CDH先证者无CDH家族病史，这一现象提示新生变异是一类重要且相对常见的致病机制。在本研究的第二版中，我们对87个三人家系开展了WES分析，以评估新生突变在膈与肺发育缺陷病因学中的贡献，并鉴定此前未被发现的候选基因。
本次数据库基因组与表型档案（Database of Genotypes and Phenotypes, dbGaP）提交的数据包含以下WES数据：(a) 20例新增先证者；(b) 9例此前版本（dbGaP登录号phs000783.v1.p1）中已报道的先证者；(c) 174名未受累的父母，其中包括67例此前已报道先证者的父母。结合其他现有CDH队列的联合分析显示，全基因组范围内可能的基因破坏性新生变异（即无义突变、移码突变或剪接位点变异），以及经计算机预测具有致病性的错义新生变异均存在富集现象。
入组标准：经临床确诊的先天性膈疝患者及其家庭成员。
排除标准：携带已知致病性或可能致病性染色体或遗传缺陷的个体。功能未明确的变异不纳入排除标准。父母无CDH临床受累表现。
样本采集与表型分型（启动时间）：2001年8月（进行中）
散发性患者WES数据分析：2013年8月—12月
第一篇研究稿件撰写：2013年12月
第一篇研究稿件录用：2014年4月
第二篇研究稿件撰写：2014年1月—6月
第二篇研究稿件录用：2014年7月
RS&G申请r223获批：2014年12月
批次1数据发布：2015年1月/2月
部分数据发布：2015年4月
批次2数据发布：2015年4月
批次3数据发布：2015年5月
批次4数据发布：2015年6月
最终数据发布：2015年8月
三人家系WES数据分析完成：2016年2月
第三篇研究稿件撰写：2016年4月—5月
第三篇研究稿件录用：2016年6月
第四篇研究稿件撰写：2016年5月—11月
第四篇研究稿件录用：2017年2月