(A) retrospective study of the transverse mandibular asymmetry correction by transverse rotation of posterior nasal spine

치의학과/석사악교정 수술 후 발생할 수 있는 가장 흔한 비대칭은 이부 비대칭은 없으나 하악의 수평 비대칭이 존재하는 경우였으며 이는 통상적인 수술법으로는 하악의 수평비대칭을 효과적으로 개선하지 못한다는 것을 나타낸다. 추가적인 수술없이 악교정 수술 시 동시에 적용할 수 있는 가장 효과적인 방법으로 후비극의 수평회전(Yaw rotation)을 고려할 수 있다. 후비극의 수평회전을 통해 상악골의 수평회전뿐만 아니라 대합되는 하악골 우각부의 수평회전을 유도할 수 있으며 이에 따라 하악 우각부의 비대칭을 효과적으로 해소할 수 있다. 하지만 후비극의 수평회전을 통한 안면비대칭의 교정은 증례보고만 있을 뿐 일관된 진단과 분류, 동일한 surgical protocol이 적용된 환자에서 통계적 분석을 동반하여 연구된 바는 없는 실정이다.이에 저자는 하악골 전돌증을 동반한 안면 비대칭 환자 중 동일한 술자에 의해 후비극의 수평이동을 포함한 악교정 수술을 시행받은 환자 30명(남자 13명, 여자 17명)을 대상으로 TML-분류에 준해 술 후의 심미적 변화양상을 확인하고 후비극의 수평회전이 하악 수평 비대칭의 개선에 어떠한 영항을 미치는지 후향적으로 분석하고 연구한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 수술 후 환자에 대한 분석 결과 이상적인 대칭을 이루었다고 볼 수 있는 T0로 분류된 환자는 전체의 80%로 대부분 대칭성을 회복하였다. 후비극의 이동을 고려하지 않은 선행연구에 비해 수평 비대칭이 해소된 환자의 비율이 더 높았다. 2. 경조직 이부 변위량(menton deviation), 상악 교합평면 기울기량(maxillary cant), 경조직 하악 수평비대칭량(transverse asymmetry)은 수술 후 모두 개선되었고 통계적으로 유의하였으며 연조직 이부 변위량과 연조직 하악 수평비대칭량 역시 수술 후 모두 감소하였고 통계적으로 유의하였다(P<0.01). 후비극의 평균회전량은 1.64mm 였다.3. 경조직과 연조직에서 이부 변위량(menton deviation)의 변화량은 상관계수가 0.915(P<0.01)로 매우 높은 상관관계를 보였으나 하악 수평 비대칭량의 변화량의 경우 상관관계는 0.511(P<0.01)로 경조직의 변화가 연조직에 반영되기는 하지만 이부 변위량만큼 높은 비율로 재현되지 않았다. 4. 경조직 하악 수평 비대칭에 대한 단일 회귀분석 결과 후비극 회전량은 설명력이 매우 낮으며(R2=0.031) 통계적으로도 의미가 없었지만 다중 회귀 분석에서는 후비극의 회전량이 포함되었을 때 단일 회귀분석 결과보다도 높은 설명력 (R2=0.620)을 가졌다. 5. 연조직 하악 수평 비대칭에 대한 단일 회귀분석 결과 후비극 회전량은 설명력이 매우 낮으며(R2=0.097) 통계적으로도 의미가 없었지만 다중 회귀 분석에서는 후비극의 회전량이 포함되었을 때 단일 회귀분석 결과보다도 높은 설명력 (R2=0.331)을 가졌다. 6. 후비극의 회전을 고려했더라도 수평 비대칭이 잔존하는 환자가 있었으며 이는 추가적인 연조직에 대한 분석이 필요함을 시사한다. 추후에는 3D-CT 상에서 저작근의 부피 변화를 계측항목으로 추가하여 술 후 우각부 변화에 연조직이 미치는 영향에 대해 경조직과 함께 분석한다면 술 후 잔존하는 수평 비대칭의 원인에 대해 더 명확히 알 수 있을 것이다. 이상의 결과, 후비극의 수평회전은 하악 수평 비대칭의 교정에 효과적이므로 안면 비대칭의 교정을 위해서 반드시 고려해야 하는 요소이며 비대칭 환자를 치료하는데 적용한다면 치료결과 향상에 도움이 될 것이다.ope

Somatic Mutations in TSC1 and TSC2 Cause Focal Cortical Dysplasia

Focal cortical dysplasia (FCD) is a major cause of the sporadic form of intractable focal epilepsies that require surgical treatment. It has recently been reported that brain somatic mutations in MTOR account for 15%–25% of FCD type II (FCDII), characterized by cortical dyslamination and dysmorphic neurons. However, the genetic etiologies of FCDII-affected individuals who lack the MTOR mutation remain unclear. Here, we performed deep hybrid capture and amplicon sequencing (read depth of 100×–20,012×) of five important mTOR pathway genes—PIK3CA, PIK3R2, AKT3, TSC1, and TSC2—by using paired brain and saliva samples from 40 FCDII individuals negative for MTOR mutations. We found that 5 of 40 individuals (12.5%) had brain somatic mutations in TSC1 (c.64C>T [p.Arg22Trp] and c.610C>T [p.Arg204Cys]) and TSC2 (c.4639G>A [p.Val1547Ile]), and these results were reproducible on two different sequencing platforms. All identified mutations induced hyperactivation of the mTOR pathway by disrupting the formation or function of the TSC1-TSC2 complex. Furthermore, in utero CRISPR-Cas9-mediated genome editing of Tsc1 or Tsc2 induced the development of spontaneous behavioral seizures, as well as cytomegalic neurons and cortical dyslamination. These results show that brain somatic mutations in TSC1 and TSC2 cause FCD and that in utero application of the CRISPR-Cas9 system is useful for generating neurodevelopmental disease models of somatic mutations in the brain

Brain somatic mutations associated to epilepsy and uses thereof

본 발명은 대뇌피질 발달기형에 의한 난치성 뇌전증과 관련하여, 뇌전증을 유발하는 뇌 체성 유전 변이 및 이의 이용에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 염기서열의 변이가 일어난 mTOR(Mammalian target of rapamycin) 유전자 또는 염기서열의 변이로 인해 아미노산 서열의 변이가 일어난 mTOR 단백질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 유전자 또는 단백질을 이용한 대뇌피질 발달기형에 의한 난치성 뇌전증의 진단 기술에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유전자 또는 단백질을 이용한 대뇌피질 발달기형에 의한 난치성 뇌전증의 유도 기술에 관한 것이다

Biomaker for diagnosing epilepsy

본 발명은 뇌전증을 진단하기 위한 바이오마커 및 이의 이용에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 염기서열의 변이가 일어난 mTOR(Mammalian target of rapamycin) 유전자 또는 염기서열의 변이로 인해 아미노산 서열의 변이가 일어난 mTOR 단백질에 관한 것이다. 또한, 상기 유전자 또는 단백질을 검출할 수 있는 제제를 포함하는 뇌전증 진단용 조성물 및 키트에 관한 것이다. 또한, 뇌전증 진단에 필요한 정보를 제공하기 위하여, 환자의 시료로부터 뇌전증 진단용 바이오마커인 상기 유전자 및 단백질을 검출하는 방법에 관한 것이다

난치성 뇌전증을 유발하는 국소 대뇌 피질 이형성증의 분자 유전학적 원인 규명

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 의과학대학원, 2016.2 ,[viii, 102 p. :]Part I. Brain somatic mutations of MTOR cause focal cortical dysplasia type II leading to intractable focal epilepsy in human and mouse. Focal cortical dysplasia type II (FCDII) is a developmental malformation of cerebral cortex and an important cause of medically refractory epilepsy. FCDII sporadically occurs, and this condition is characterized by dysmorphic neurons and disrupted cortical lamination in affected cortical regions. It has been hypothesized that FCD is caused by somatic mutations in affected regions. However, no such mutations have been identified. Here, I report de no-vo somatic mutations of MTOR in the affected brains of FCDII patients. Deep whole exome sequencing (read depth, 412-668×) validated with the use of site-specific amplicon se-quencing (read depth, 100-347,499×) in paired brain-blood DNA from 4 FCDII patients revealed a brain somatic mutation, MTOR c.7280T&amp;gt;C (p.Leu2427Pro) in 2 patients. I then performed deep sequencing of MTOR gene in additional 73 FCDII patients using two dif-ferent sequencing platforms such as hybrid capture (read depth, 100-17,700×) and PCR amplicon sequencing (read depth, 100-20,210×). In total, I identified 9 different somatic missense mutations of MTOR in 12 FCDII patients, which were reproducibly reported in both sequencing platforms and in multi-samples from the brain tissue block of each patient. Identified mutations accounted for 15.6% of all FCDII participants (12 of 77). The preva-lence of the mutant allele in affected brain tissues ranged from 1.26% to 12.6%. The identi-fied mutations induced the constitutive activation of mTOR kinase and cytomegalic neu-rons in affected brains carrying these mutations. In addition, the focal cortical expression of MTOR mutant in in utero electroporated mice was sufficient to interfere with proper neu-ronal migration and cause spontaneous seizures with epileptic discharge and cytomegalic neurons. Furthermore, rapamycin, an inhibitor of mTOR, suppressed cytomegalic neurons and epileptic seizures. Therefore, this study provides the first evidence that brain somatic activating mutations in MTOR cause FCD as well as the potential drug target for intractable epilepsy in FCD patients. Keywords: focal cortical dysplasia, somatic mutation, mechanistic target of rapamycin (MTOR) Part II. Brain somatic mutations in TSC1 and TSC2 lead to FCDII patients negative for mTOR mutations and in utero somatic genome editing with CRISPR/Cas9 system recapitulates TSC1 and TSC2 mutations in mouse models. Together with my finding in Part I, it was recently reported that the brain somatic mutations in MTOR accounted for 15-25% of FCD type II (FCDII) characterized by cortical dyslami-nation and dysmorphic neurons. However, molecular genetic etiologies of remaining FCDII patients negative for MTOR mutation remain unclear. Here, I performed deep hybrid-capture and amplicon sequencing (100 - 20012X, read depth) of five important mTOR pathway genes including PIK3CA, PIK3R2, AKT3, TSC1, and TSC2 in paired brain-blood (or saliva) tissues from 47 FCDII patients negative for MTOR mutations. I found that 5 out of 47 patients (10.2%) have brain somatic mutations in TSC1 and TSC2 genes such as TSC1 c.64C&amp;gt;T (p.Arg22Trp), TSC1 c.610C&amp;gt;T (p.Arg204Cys), and TSC2 c.4639C&amp;gt;T (p.Val1547Ile) reproducibly reported in two different sequencing platforms. Especially, TSC1 c.64C&amp;gt;T (p.Arg22Trp) was recurrently found in 3 patients. Their mutational burdens ranged 1.0 to 2.8% in affected brains. All identified mutations induced the hyperactivation of mTOR pathway by disrupting the formation or function of TSC1/TSC2 complex. Fur-thermore, to recapitulate low-level somatic alterations in TSC1 or TSC2 in vivo, I estab-lished the one-step generation of brain somatic alterations in mouse using in utero electro-poration of CRISPR/Cas9 system (in utero CRISPR/Cas9 system). In utero CRISPR/Cas9 system mediated disruptions of TSC1 or TSC2 gene in focal cortical regions were sufficient to induce all pathological and symptomatic FCDII phenotypes, such as severe spontaneous seizures, cytomegalic neurons, and cortical dyslamination. This study shows that that brain somatic mutation in TSC1 and TSC2 cause FCDII and in utero CRISPR/Cas9 system is use-ful for generating faithful animal models of neurodevelopmental disorders with brain so-matic mutations. Keywords: mTOR pathway, tuberous sclerosis complex, CRISPR/Cas9 system, mouse model한국과학기술원 :의과학대학원

Brain somatic mutations associated to epilepsy and uses thereof

본 발명은 대뇌피질 발달기형에 의한 난치성 뇌전증과 관련하여, 뇌전증을 유발하는 뇌 체성 유전 변이 및 이의 이용에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 염기서열의 변이가 일어난 mTOR(Mammalian target of rapamycin) 유전자 또는 염기서열의 변이로 인해 아미노산 서열의 변이가 일어난 mTOR 단백질에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 유전자 또는 단백질을 이용한 대뇌피질 발달기형에 의한 난치성 뇌전증의 진단 기술에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유전자 또는 단백질을 이용한 대뇌피질 발달기형에 의한 난치성 뇌전증의 유도 기술에 관한 것이다

Vecuum: identification and filtration of false somatic variants caused by recombinant vector contamination

Motivation: Advances in sequencing technologies have remarkably lowered the detection limit of somatic variants to a low frequency. However, calling mutations at this range is still confounded by many factors including environmental contamination. Vector contamination is a continuously occurring issue and is especially problematic since vector inserts are hardly distinguishable from the sample sequences. Such inserts, which may harbor polymorphisms and engineered functional mutations, can result in calling false variants at corresponding sites. Numerous vector-screening methods have been developed, but none could handle contamination from inserts because they are focusing on vector backbone sequences alone.Results: We developed a novel method—Vecuum—that identifies vector-originated reads and re- sultant false variants. Since vector inserts are generally constructed from intron-less cDNAs, Vecuum identifies vector-originated reads by inspecting the clipping patterns at exon junctions. False variant calls are further detected based on the biased distribution of mutant alleles to vector- originated reads. Tests on simulated and spike-in experimental data validated that Vecuum could detect 93% of vector contaminants and could remove up to 87% of variant-like false calls with 100% precision. Application to public sequence datasets demonstrated the utility of Vecuum in de- tecting false variants resulting from various types of external contamination