Edsgard, Stefan Daniel

De senaste decennierna har uppvisat en negativ trand vad gäller reproduktiv hälsa hos män i Norden, och Danmark är särskilt drabbat. Testikelcancer är den mest fatala formen bland manliga reproduktionssjukdomar, och trots en hög grad av remissionär den ofta medföljd av infertilitet. Huvudämnet för denna doktorsavhandling är identifieringen av de molekylära faktorer som ligger bakom reproduktionsrelaterade sjukdomar hos män. För detta ändamål karaktäriserades kliniska prover med avseende på genetisk transkription och genetisk variation genom mikroarraybaserade teknologier, och molekylära faktorer identifierades med hjälp av avancerad datoranalys av sådan data, samt samman med publikt tillgänglig data. Denna avhandling framlägger en introduktion till sjukdomsgenetik och molekylär systembiology, följt av fyra studier som ger detaljerade ledtrådar till ovan nämnda sjukdomars etiologi. Slutligen presenteras en femte studie vilken illustrerar användandet av massiv parallelsekvensering för analys av genexpression.Artikel I undersöker likheten mellan celler från carcinoma in situ och celler från testikel under embryonal utveckling. Nära likhet med gonocyter observerades, vilket bidrar med ytterligare indikationer på att icke-spermatocytisk testikelcancer uppstår på grund av störningar under tidig testikelutveckling. Artikel II analyserar kopietalsförändringar i nedärvt DNA från fyra familier med testikeltumörer. Givet det låga antalet individer, sökte vi förbättra tillförlitligheten genom att integregra funna kopietalsvariationer i proteinnätverk överlagrat av fenotypisk information. En kopietalsvariation återfanns vid ett lokus kodande för peptidhormoner kallade relaxiner, vilket indikerar deras potentiella roll i testikelfunktion. Artikel III presenterar en genomvid associationsstudie. Vi bekräftade KITLG's betydelse i testikelcancer, och fann två risk-associerade loci involverade i TGF ß-signalering, TGFBR3 samt BMP7, genom tillämpning av en systembiologisk metod. I artikel IV undersöktes den genomvida datan med avseende på kopietalsvariation och det påvisas att den samlade påverkan av sällsynta varianter kan influera risken för testikelcancer. Artikel V exemplifierar användandet av massiv sekvenserings teknologi, genom genexpressionsanalys av en osekvenserad växt, Craterostigma plantagineum, känd för sin extrema tolerans mot dehydrering. Vi tillhandahåller de förste hela transkriptomen för denna planta och pekar på flera signalvägar involverade i tolerans mot torka.Sammantaget bidrar denna avhandling till förståelsen av testikulära funktionsstörningar och tolerans mot dehydrering i C. plantagineum, samt utvecklar och belyser nyttan av nya systembiologiska analysemetoder.During the last decades a decline in male reproductive health has been observed in Nordic countries, and particularly in Denmark. Testicular cancer is the most fatal form of male reproductive disorders, and despite high remission rates it is typically accompanied with infertility. The main topic of this thesis is the identification of the molecular basis of male reproductive disorders, with a special focus on testicular cancer. To this end, clinical samples were characterized by microarraybased transcription and genomic variation assays and molecular entities were identified by computational analysis of such data in conjunction with data from publicly available repositories. This thesis presents an introduction to disease genetics and molecular systems biology, followed by four studies that each provide detailed clues to the etiology of male reproductive disorders. Finally, a fifth study illustrates the use of massively parallel nucleotide sequencing for gene expression analysis.In paper I the similarity of testicular carcinoma in situ cells from the developing testis was investigated. We observed a close similarity to gonocytes, contributing further indications that non-spermatocytic testicular cancer arise due to disturbances in early testicular development. In paper II we analysed copy number variations (CNV) in germline DNA from four families with testicular germ cell tumors. Given the low number of samples, we aimed to improve the confidence by placing CNVs in a protein network context superimposed with established phenomic information. We thereby identified a recurrent CNV at a locus with genes encoding for the relaxin peptide hormones, indicating their potential role in testis function. Paper III presents a genome-wide assocation study on testicular dysgenesis syndrome. We confirmed the importance of KITLG in testicular cancer, and identified two risk loci related to the TGF ß-signaling pathway, TGFBR3 and BMP7, by using a systems biology approach that was guided by the developmental disease hypothesis, and a pathway analysis based approach, respectively. Paper IV investigate the genome-wide association data with respect to copy number variation and show that the aggregated effect of rare variants can influence the risk for testicular cancer. Paper V provides an example of the application of RNA-Seq for expression analysis of a species with an unsequenced genome. We analysed the plant Craterostigma plantagineum, which is known for its astonishing drought tolerance, and thereby provided the first transcriptomes of this species. Comparisons of unstressed to desiccated conditions indicated several pathways of interest.In conclusion, this thesis contributes to the molecular understanding of testicular malfunction and desiccation tolerance in C. plantagineum, as well as develops and highlights the usefulness of novel systems biology methodologies

Online Research Database In Technology

Integrative data analysis of male reproductive disorders

http://orbit.dtu.dk/ws/files/74190551/Daniel_Edsg_rd_2c_PhD_thesis..PDF

Integrative data analysis of male reproductive disorders

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology