Current genetic methodologies in the identification of disaster victims and in forensic analysis

This review presents the basic problems and currently available molecular techniques used for genetic profiling in disaster victim identification (DVI). The environmental conditions of a mass disaster often result in severe fragmentation, decomposition and intermixing of the remains of victims. In such cases, traditional identification based on the anthropological and physical characteristics of the victims is frequently inconclusive. This is the reason why DNA profiling became the gold standard for victim identification in mass-casualty incidents (MCIs) or any forensic cases where human remains are highly fragmented and/or degraded beyond recognition. The review provides general information about the sources of genetic material for DNA profiling, the genetic markers routinely used during genetic profiling (STR markers, mtDNA and single-nucleotide polymorphisms [SNP]) and the basic statistical approaches used in DNA-based disaster victim identification. Automated technological platforms that allow the simultaneous analysis of a multitude of genetic markers used in genetic identification (oligonucleotide microarray techniques and next-generation sequencing) are also presented. Forensic and population databases containing information on human variability, routinely used for statistical analyses, are discussed. The final part of this review is focused on recent developments, which offer particularly promising tools for forensic applications (mRNA analysis, transcriptome variation in individuals/populations and genetic profiling of specific cells separated from mixtures)

Klasyfikacja molekularna gruczolaków przysadki: w poszukiwaniu kryteriów przydatnych do badań wysokoprzepustowych

  Introduction: The mechanism of pathogenesis of pituitary adenomas is still unknown, and it shows differences in pituitary cells of different origin. The aim of our study was to analyse the gene expression profile of pituitary hormones and their precursor genes: PRL, GH, POMC, TSHb, LHb, FSHb, and CGA by QPCR in particular types of pituitary adenomas, and to evaluate the results in the context of sample selection for microarray studies. Material and methods: Analysis of the gene expression profile was performed in 84 samples of pituitary adenomas, by real-time quantitative PCR (QPCR). Results: As expected, expression of GH gene was significantly higher in somatotropinomas than in prolactinomas (p < 0.05). For POMC gene we noticed lower expression in all pituitary adenomas, except adrenocorticotropinomas (p < 0.05). In the case of PRL gene, the highest expression was observed; PRL+ adenomas were in third place. LHb and FSHb genes showed the highest expression, respectively, in LH-producing and FSH-producing pituitary adenomas; however, our analysis did not show statistically significant differences between LH-producing and FSH-producing adenomas. Conclusions: Our study showed that GH is a characteristic gene for somatotropinomas. We drew a similar conclusion for POMC gene and adrenocorticotropinomas. However, the results that we obtained for PRL, TSHb, LHb, FSHb, and CGA genes indicate that evaluation of gene expression is not sufficient for classification of particular subtypes of pituitary adenomas. (Endokrynol Pol 2016; 67 (2): 148–156)    Wstęp: Mechanizm odpowiedzialny za patogenezę gruczolaków przysadki nie został jeszcze w pełni wyjaśniony i wykazuje różnice w różnych typach komórek przysadki. Celem badania była analiza profilu ekspresji genów kodujących hormony przysadkowe i ich prekursory: PRL, GH, POMC, TSHb, LHb, FSHb, CGA w poszczególnych typach gruczolaków przysadki oraz ocena uzyskanych wyników w kontekście wyboru próbek do badań mikromacierzowych. Materiał i metody: Analizę ekspresji genów przeprowadzono za pomocą ilościowej reakcji PCR w czasie rzeczywistym (QPCR) na materiale 84 gruczolaków przysadki. Wyniki: Ekspresja genu GH była znamiennie wyższa w gruczolakach somatotropinowych (GH+) w porównaniu z prolaktynowymi (PRL+). Zaobserwowano również wzrost ekspresji tego genu w guzach GH+ w stosunku do gruczolaków immunohistochemicznych ujemnych. Dla genu POMC wykazano niską ekspresję we wszystkich badanych grupach gruczolaków, z wyjątkiem gruczolaków kortykotropinowych (ACTH+). Najwyższą ekspresję genu PRL zaobserwowano w gruczolakach somatotropinowych; gruczolaki prolaktynowe były na trzecim miejscu. Dla genów LHb i FSHb nie zaobserwowano statystycznie znamiennych różnic pomiędzy gruczolakami LH+ i FSH+. Wnioski: W niniejszym badaniu potwierdzono, że gen GH jest charakterystyczny dla gruczolaków somatotropinowych, podobnie jak gen POMC dla gruczolaków kortykotropinowych. Jednakże, wyniki uzyskane dla genów PRL, TSHb, LHb, FSHb i CGA wskazują, że ocena ekspresji genów nie jest wystarczająca dla prawidłowej klasyfikacji poszczególnych podtypów gruczolaków przysadki. (Endokrynol Pol 2016; 67 (2): 148–156)

Unsupervised analysis of follicular thyroid tumours transcriptome by oligonucleotide microarray gene expression profiling

Wstęp: Rak pęcherzykowy tarczycy (FTC) jest nowotworem którego podłoże molekularne jest mało zbadane. W podjętej analizie transkryptomuoceniono możliwość dyskryminacji raka i gruczolaka pęcherzykowego tarczycy (FTA) na podstawie badań profilu ekspresjigenów metodą tzw. nienadzorowaną (tzn. na podstawie dominujących źródeł zmienności). Analizę tę prowadzono by sprawdzić czyzłośliwość guza jest rzeczywiście czynnikiem dominującym dla profilu ekspresji genów w nowotworach pęcherzykowych.Materiał i metody: Podstawowy zbiór guzów pęcherzykowych obejmował 52 próbki (27 FTC i 25 FTA), z których wyizolowano całkowityRNA i poddano badaniu na mikromacierzach HG-U133 Plus 2.0. Otrzymany zbiór normalizowano za pomocą RMA i GC-RMA. Identyfikacjigłównych źródeł zmienności dokonano metodą analizy głównych składowych (PCA).Wyniki: Analizę funkcji biologicznej genów przeprowadzono dla pierwszych 6 składowych głównych. Geny skorelowane z pierwsząskładową pozwalały wyodrębnić 2 klastry próbek: jeden złożony głównie z gruczolaków, z wysoką ekspresją między innymi transkryptówtarczycowo-swoistych, drugi zaś, zawierający większość raków, wykazywał zwiększoną, ale heterogenną ekspresję genów związanychz odpowiedzią immunologiczną, a obniżoną ekspresję genów tarczycowych. Geny odpowiedzi immunologicznej stwierdzono wśród transkryptów skorelowanych przebiegiem pierwszej, trzeciej i szóstej głównej składowej; w istotny sposób wpływały one na rozróżnieniemiędzy FTC i FTA.Wnioski: W analizie nienadzorowanej stwierdzono, że złośliwość (inwazyjność) nowotworu pęcherzykowego może być jednymz głównych źródeł zmienności w transkryptomie tych guzów. Jednak, genomiczna odległość między grupami FTC i FTA jest niewielka,a wyodrębnione w analizie nienadzorowanej klastry nakładają się, stąd sama analiza nienadzorowana nie jest wystarczającym narzędziemdo celów klasyfikacji tych guzów.(Endokrynol Pol 2013; 64 (5): 329–334)Introduction: Mechanisms driving the invasiveness of follicular thyroid cancer (FTC) are not fully understood. In our study, we undertookan unsupervised analysis of the set of follicular thyroid tumours (adenomas (FTA) and carcinomas) to verify whether the malignantphenotype influences major sources of variability in our dataset.Material and methods: The core set of samples consisted of 52 tumours (27 FTC, 25 FTA). Total RNA was analysed by oligonucleotidemicroarray (HG-U133 Plus 2.0). Principal Component Analysis (PCA) was applied as a main method of unsupervised analysis.Results: An analysis of biological character of genes correlated to the first six PCs was performed. When genes correlated to the first PCwere used to cluster FTC and FTA, they appeared in two branches; one, relatively enriched in adenomas, with homogenous expressionof subset of genes, and the other containing mainly carcinomas, with down-regulation of these genes and heterogeneous up-regulationin a smaller cluster of transcripts. Genes highly up-regulated in adenomas included some thyroid-specific transcripts. The second clusterof genes, up-regulated in carcinomas, contained mainly immunity-related transcripts. Immune response genes were found in the first,third and sixth principal components, improving the discrimination between carcinomas and adenomas.Conclusions: Our unsupervised analysis indicates that invasiveness of follicular tumours might be considered as the major source of variabilityin transcriptome analysis. However, the distance between both groups is small and the clusters are overlapping, thus, unsupervisedanalysis is not sufficient to properly classify them. (Endokrynol Pol 2013; 64 (5): 328–334

Wiek zachorowania i płeć jako czynniki modyfikujące związek polimorfizmów zlokalizowanych na chromosomie 9q22 i 14q13 z rakiem brodawkowatym tarczycy

Introduction: Papillary thyroid cancer (PTC) shows familial occurrence, and some susceptibility single nucleotide polymorphisms (SNPs) have been identified in FOXE1 and near the NKX2-1 locus. The aim of our study was to analyse the association of PTC risk with SNPs in FOXE1 (rs965513, rs1867277, rs1443434) and near the NKX2-1 locus (rs944289) in a Polish population, and, in the second step, the interac­tion between SNPs and patient-related factors (age at diagnosis and gender). Material and methods: A total of 2243 DNA samples from PTC patients and 1160 controls were included in the study. The SNP analysis was performed with the allelic discrimination technique. Results: There were significant associations of all SNPs with PTC (rs965513 odds ratio [OR] = 1.72, p = 8 × 10-7; rs1867277 OR = 1.59, p = 1 × 10-6; rs1443434 OR = 1.53, p = 1 × 10-5; rs944289 OR = 1.52, p = 4 × 10-5). Logistic regression analysis revealed an increased PTC risk in the interaction of rs944289 with age at diagnosis (OR = 1.01 per year, p = 6 × 10-4) and a decreased PTC risk in the interaction of male gender with the GGT FOXE1 protective haplotype (OR = 0.69, p = 0.01). Conclusions: the association between PTC and all analysed SNPs was confirmed. It was also shown that patient-related factors modify the predisposition to PTC by increasing the risk for rs944289 per year of age, and by enhancing the protective effect of the FOXE1 GGT haplotype in men.Wstęp: Brodawkowaty rak tarczycy należy do grupy nowotworów litych, w których uwarunkowanie genetyczne ogrywa istotną rolę. Geny odpowiedzialne za predyspozycje do raka brodawkowatego nie są dobrze znane, choć polimorfizmy rs965513 i rs944289 obecnie są uznanymi czynnikami ryzyka. Celem pracy była analiza związku polimorfizmów znajdujących się w 9q22 w locus genu FOXE1 (rs965513, rs1867277, rs1443434) oraz w 14q13 w pobliżu genu NKX2-1 (rs944289) z rakiem brodawkowatym tarczycy oraz ocena wpływu czynników zależnych od pacjenta (wieku zachorowania i płci). Materiał i metody. Materiał obejmował 2243 próbek DNA izolowanych z limfocytów krwi obwodowej pacjentów z rakiem brodawkowatym i 1160 próbek DNA pochodzących od osób zdrowych, stanowiących grupę kontrolną (liczba analizowanych próbek różniła się w zależności od polimorfizmu). Badania wykonano w aparacie 7900HT Fast Real-Time PCR System firmy Applied Biosystems techniką dyskryminacji alleli. Wyniki. Znamienny związek z rakiem brodawkowatym wykazywały wszystkie analizowane polimorfizmy (dla rs965513 wartość OR wynosiła 1,72, p = 8 × 10-7; dla rs1867277 OR = 1,58, p = 1 × 10-6; dla rs1443434 OR = 1,53, p = 1 × 10-5; rs944289 OR = 1,52, p = 4 × 10-5). Analiza regresji logistycznej wykazała wzrost ryzyka raka brodawkowatego wraz z wiekiem dla polimorfizmu rs944289 (OR = 1.01 na rok, p = 6 × 10-4) oraz obniżenie ryzyka zachorowania dla haplotypu GGT genu FOXE1 u mężczyzn (OR = 0,69, p = 0,01). Wnioski. Potwierdzony został związek badanych polimorfizmów z rakiem brodawkowatym tarczycy w populacji polskiej. Wykazano modyfikujący wpływ wieku zachorowania i płci męskiej na ryzyko zachorowania uwarunkowane genetycznie

The frequency of polymorphic variants of filaggrin gene and clinical atopic dermatitis

Introduction: As far as pathogenesis of the atopic dermatitis (AD) is concerned, the roles of an impaired epidermal barrier and cornified cell envelope are widely emphasized. Aim : The assessment of mutations of the filaggrin gene and their connection with the clinical picture of AD as well as selected allergological and environmental indicators. Material and methods: 105 patients with diagnosed AD on the basis of diagnostic criteria were included. For every patient of the examined group, quantitative determination of the total concentration of IgE and the concentration of IgE antibodies to selected allergens were examined. For all patients, studies were performed by means of analysis of two genomic gene variants of profilaggrin (FLG) – R501X and 2282del4. Results : Loss-of-function mutations in the filaggrin gene were shown in 12 (11.4%) patients in the examined group. All patients in the study group who developed one of the tested loss-of-function mutations in the filaggrin gene demonstrated an extrinsic, allergic form of atopic dermatitis. A significant association (p = 0.0002) between the presence of one of the tested loss-of-function mutations in the filaggrin gene and elevated levels of total concentration of immunoglobulin E was shown. Conclusions : Patients with AD of null mutations in the filaggrin gene demonstrate a relationship with the total and specific concentration of immunoglobulin E, specifically higher concentrations of IgE against aeroallergens and alimentary allergens as well as elevated levels of total immunoglobulin E