Search

Tiivistelmä Uusien molekyylibiologisten menetelmien kehityksellä ja laajamittaisella hyödyntämisellä on avainasema eri sairauksien taustalla vaikuttavan geneettisen vaihtelun tutkimisessa. Uuden sukupolven sekvensointimenetelmät ovat mahdollistaneet lukuisien tautigeenien tunnistamisen, ja kustannustehokkuutensa ansioista ne ovat tulleet tärkeäksi osaksi myös kliinistä rutiinidiagnostiikkaa. On silti tärkeää tiedostaa näiden menetelmien puutteet erityisesti genomin rakenteellisten muutosten havaitsemisessa, jossa hyödynnetään edelleen pääasiassa tavanomaisia sytogeneettisiä menetelmiä. Viimeaikaisen teknologisen kehityksen myötä uudet long-read-menetelmät voivat mahdollistaa entistä tarkemman ja kattavamman genomitiedon muodostamisen sekä korvata nykyisiä tutkimusmenetelmiä tulevaisuudessa.

Objective: Cardiac hypertrophy with varying degrees of myocardial fibrosis is commonly associated with coronary artery disease (CAD) related sudden cardiac death (SCD), especially in young victims among whom patterns of coronary artery lesions do not entirely appear to explain the cause of SCD. Our aim was to study the genetic background of hypertrophy, with or without fibrosis, among ischemic SCD victims with single vessel CAD. Methods: The study population was derived from the Fingesture study, consisting of all autopsy-verified SCDs in Northern Finland between the years 1998 and 2017 (n = 5,869). We carried out targeted next-generation sequencing using a panel of 174 genes associated with myocardial structure and ion channel function in 95 ischemic-SCD victims (mean age 63.6 ± 10.3 years; 88.4% males) with single-vessel CAD in the absence of previously diagnosed CAD and cardiac hypertrophy with or without myocardial fibrosis at autopsy. Results: A total of 42 rare variants were detected in 43 subjects (45.3% of the study subjects). Five variants in eight subjects (8.4%) were classified as pathogenic or likely pathogenic. We observed 37 variants of uncertain significance in 39 subjects (40.6%). Variants were detected in myocardial structure protein coding genes, associated with arrhythmogenic right ventricular, dilated, hypertrophic and left ventricular non-compaction cardiomyopathies. Also, variants were detected in ryanodine receptor 2 (RYR2), a gene associated with both cardiomyopathies and catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardias. Conclusions: Rare variants associated with cardiomyopathies, in the absence of anatomic evidence of the specific inherited cardiomyopathies, were common findings among CAD-related SCD victims with single vessel disease and myocardial hypertrophy found at autopsies, suggesting that these variants may modulate the risk for fatal arrhythmias and SCD in ischemic disease.

ATM is generally described as a moderate-risk breast cancer susceptibility gene. However, some of ATM variants might encounter higher risk. ATM c.7570G>C, p.Ala2524Pro, (rs769142993) is a pathogenic Finnish founder variant causative for recessively inherited ataxia-telangiectasia. At cellular level, it has been reported to have a dominant-negative effect. ATM c.7570G>C has recurrently been described in Finnish breast cancer families and unselected case cohorts collected from different parts of the country, but the rarity of the allele (MAF 0.0002772 in Finns) and lack of confirming segregation analyses have prevented any conclusive risk estimates. Here, we describe seven families from genetic counseling units with ATM c.7570G>C variant showing co-segregation with breast cancer. Further analysis of the unselected breast cancer cohort from Northern Finland (n = 1822), a geographical region previously indicated to have enrichment of the variant, demonstrated that c.7570G>C significantly associates with breast cancer, and the risk is estimated as high (odds ratio [OR] = 8.5, 95% confidence interval [CI] = 1.04-62.46, P = .018). Altogether, these results place ATM c.7570G>C variant among the high-risk alleles for breast cancer, which should be taken into consideration in genetic counseling.

Autosomal genetic analyses of blood lipids have yielded key insights for coronary heart disease (CHD). However, X chromosome genetic variation is understudied for blood lipids in large sample sizes. We now analyze genetic and blood lipid data in a high-coverage whole X chromosome sequencing study of 65,322 multi-ancestry participants and perform replication among 456,893 European participants. Common alleles on chromosome Xq23 are strongly associated with reduced total cholesterol, LDL cholesterol, and triglycerides (min P = 8.5 × 10−72), with similar effects for males and females. Chromosome Xq23 lipid-lowering alleles are associated with reduced odds for CHD among 42,545 cases and 591,247 controls (P = 1.7 × 10−4), and reduced odds for diabetes mellitus type 2 among 54,095 cases and 573,885 controls (P = 1.4 × 10−5). Although we observe an association with increased BMI, waist-to-hip ratio adjusted for BMI is reduced, bioimpedance analyses indicate increased gluteofemoral fat, and abdominal MRI analyses indicate reduced visceral adiposity. Co-localization analyses strongly correlate increased CHRDL1 gene expression, particularly in adipose tissue, with reduced concentrations of blood lipids.

Background: Epidemiological studies provide strong evidence for a role of endogenous sex hormones in the aetiology of breast cancer. The aim of this analysis was to identify genetic variants that are associated with urinary sex-hormone levels and breast cancer risk. Methods: We carried out a genome-wide association study of urinary oestrone-3-glucuronide and pregnanediol-3-glucuronide levels in 560 premenopausal women, with additional analysis of progesterone levels in 298 premenopausal women. To test for the association with breast cancer risk, we carried out follow-up genotyping in 90,916 cases and 89,893 controls from the Breast Cancer Association Consortium. All women were of European ancestry. Results: For pregnanediol-3-glucuronide, there were no genome-wide significant associations; for oestrone-3-glucuronide, we identified a single peak mapping to the CYP3A locus, annotated by rs45446698. The minor rs45446698-C allele was associated with lower oestrone-3-glucuronide (−49.2%, 95% CI −56.1% to −41.1%, P = 3.1 × 10⁻¹⁸); in follow-up analyses, rs45446698-C was also associated with lower progesterone (−26.7%, 95% CI −39.4% to −11.6%, P = 0.001) and reduced risk of oestrogen and progesterone receptor-positive breast cancer (OR = 0.86, 95% CI 0.82–0.91, P = 6.9 × 10⁻¹⁸). Conclusions: The CYP3A7*1C allele is associated with reduced risk of hormone receptor-positive breast cancer possibly mediated via an effect on the metabolism of endogenous sex hormones in premenopausal women.

Purpose: Next-generation sequencing (NGS) has made genetic testing of patients with epileptic encephalopathies easier — novel variants are discovered and new phenotypes described. Variants in the same gene — even the same variant — can cause different types of epilepsy and neurodevelopmental disorders. Our aim was to identify the genetic causes of epileptic encephalopathies in paediatric patients with complex phenotypes. Methods: NGS was carried out for three patients with epileptic encephalopathies. Detailed clinical features, brain magnetic resonance imaging and electroencephalography were analysed. We searched the Human Gene Mutation Database for the published GABRG2 variants with clinical description of patients and composed a summary of the variants and their phenotypic features. Results: We identified two novel de novo GABRG2 variants, p.P282T and p.S306F, with new phenotypes including neuroradiological evidence of neurodegeneration and epilepsy of infancy with migrating focal seizures (EIMFS). One patient carried previously reported p.P83S variant with autism spectrum disorder (ASD) phenotype that has not yet been described related to GABRG2 disorders and a more severe epilepsy phenotype than reported earlier. In all, the literature search yielded twenty-two articles describing 27 different variants that were divided into two categories: those with self-limiting epilepsies and febrile seizures and those with more severe drug-resistant epileptic encephalopathies. Conclusion: This study further expands the genotypic and phenotypic spectrum of epilepsies associated with GABRG2 variants. More knowledge is still needed about the influence of the environment, genetic background and other epilepsy susceptibility genes on the phenotype of the specific GABRG2 variants.

Several known breast cancer susceptibility genes with moderate‐to‐high risk alleles encode proteins involved in DNA damage response (DDR). As these explain less than half of the hereditary breast cancer cases, additional predisposing alleles are likely to be discovered. Many of the previous studies utilizing massive parallel sequencing have focused on the protein‐truncating variants, and the role of rare missense mutations has remained poorly addressed. To identify novel susceptibility factors, we have systematically analyzed the data from our parallel sequencing of 796 DDR genes in 189 Northern Finnish hereditary breast cancer patients for rare missense variants, predicted as deleterious. Thirty‐five variants were studied here for the disease association using Finnish breast cancer case (n = 492–2,035) and control (n = 277–1,539) cohorts. As a result, two missense variants in genes involved in DNA replication, RECQL p.I156M and POLG p.L392V, the former involving genomic and the latter mitochondrial DNA replication, showed significant association with risk of breast cancer. Rare RECQL p.I156M allele was observed in breast cancer cases only (6/1,946, 0.3%, p = 0.043), whereas POLG p.L392V was two times more frequent in breast cancer cases (53/2,238, 2.4%) compared to controls (18/1,539, 1.2%, OR = 2.1, 95% CI 1.2–3.5, p = 0.010). Based on the current genetic data, both RECQL p.I156M and POLG p.L392V represent novel breast cancer predisposing alleles.

Background: The rarity of mutations in PALB2, CHEK2 and ATM make it difficult to estimate precisely associated cancer risks. Population-based family studies have provided evidence that at least some of these mutations are associated with breast cancer risk as high as those associated with rare BRCA2 mutations. We aimed to estimate the relative risks associated with specific rare variants in PALB2, CHEK2 and ATM via a multicentre case-control study. Methods: We genotyped 10 rare mutations using the custom iCOGS array: PALB2 c.1592delT, c.2816T>G and c.3113G>A, CHEK2 c.349A>G, c.538C>T, c.715G>A, c.1036C>T, c.1312G>T, and c.1343T>G and ATM c.7271T>G. We assessed associations with breast cancer risk (42 671 cases and 42 164 controls), as well as prostate (22 301 cases and 22 320 controls) and ovarian (14 542 cases and 23 491 controls) cancer risk, for each variant. Results: For European women, strong evidence of association with breast cancer risk was observed for PALB2 c.1592delT OR 3.44 (95% CI 1.39 to 8.52, p = 7.1 × 10⁻⁵), PALB2 c.3113G>A OR 4.21 (95% CI 1.84 to 9.60, p = 6.9 × 10⁻⁸) and ATM c.7271T>G OR 11.0 (95% CI 1.42 to 85.7, p = 0.0012). We also found evidence of association with breast cancer risk for three variants in CHEK2, c.349A>G OR 2.26 (95% CI 1.29 to 3.95), c.1036C>T OR 5.06 (95% CI 1.09 to 23.5) and c.538C>T OR 1.33 (95% CI 1.05 to 1.67) (p ≤ 0.017). Evidence for prostate cancer risk was observed for CHEK2 c.1343T>G OR 3.03 (95% CI 1.53 to 6.03, p = 0.0006) for African men and CHEK2 c.1312G>T OR 2.21 (95% CI 1.06 to 4.63, p = 0.030) for European men. No evidence of association with ovarian cancer was found for any of these variants. Conclusions: This report adds to accumulating evidence that at least some variants in these genes are associated with an increased risk of breast cancer that is clinically important.

Mutations in BRCA1 and BRCA2 explain only about 20% of familial aggregation of breast cancer, suggesting involvement of additional susceptibility genes. In this study five DNA damage response genes, ATM, ATR, MRE11, NBS1 and RAD50, were considered as putative candidates to explain some of the remaining familial breast cancer risk, and were screened for germline mutations in families displaying genetic predisposition. Analysis of ATM indicated that clearly pathogenic mutations seem to be restricted to those reported in ataxia-telangiectasia (A-T). However, a cancer risk modifying effect was suggested for a combination of two ATM polymorphisms, 5557G>A and IVS38-8T>C, as this allele seemed to associate with bilateral breast cancer (OR 10.2, 95% CI 3.1–33.8, p = 0.001). The relevance of ATM mutations, originally identified in Finnish A-T patients, in breast cancer susceptibility was evaluated by a large case-control study. Two such alleles, 6903insA and 7570G>C, in addition to 8734A>G previously associated with breast cancer susceptibility, were observed. The overall mutation frequency in unselected cases (7/1124) was higher than in controls (1/1107), but a significantly elevated frequency was observed only in familial cases (6/541, p = 0.006, OR 12.4, 95% CI 1.5–103.3). These three mutations showed founder effects in their geographical occurrence, and had different functional consequences at protein level. In ATR no disease-related mutations were observed, suggesting that it is not a breast cancer susceptibility gene. The mutation screening of the Mre11 complex genes, MRE11, NBS1 and RAD50, revealed two novel potentially breast cancer associated alleles: NBS1 Leu150Phe and RAD50 687delT were observed in 2.0% (3/151) of the studied families. The subsequent study of newly diagnosed, unselected breast cancer cases indicated that RAD50 687delT is a relatively common low-penetrance susceptibility allele in Northern Finland (cases 8/317 vs. controls 6/1000, OR 4.3, 95% CI 1.5–12.5, p = 0.008). NBS1 Leu150Phe (2/317) together with a novel RAD50 IVS3-1G>A mutation (1/317) was also observed, both being absent from controls. Loss of the wild-type allele was not observed in the tumors of the studied mutation carriers, but they all showed an increase in chromosomal instability of peripheral T-lymphocytes. This suggests an effect for RAD50 and NBS1 haploinsufficiency on genomic integrity and susceptibility to cancer.

Breast cancer is the most common malignancy among women, and the risk of developing the disease is strongly influenced by inherited predisposing mutations. Genes such as BRCA1, BRCA2 and PALB2 harbor variants that confer a high breast cancer risk, but despite extensive research, only about half of the hereditary component of the disease has been uncovered. The identification of novel predisposing alleles is imperative, as it enables better genetic counseling for the mutation carrier families and earlier cancer diagnosis. The first aim of this study was to find rare, deleterious breast cancer predisposing mutations using whole-exome sequencing of 98 Northern Finnish breast cancer cases with indication of inherited disease susceptibility. The second aim was to analyze the whole-exome sequencing data for ultra-rare protein truncating variants in shelterin complex genes and to assess their role in inherited breast cancer susceptibility. The third aim was to evaluate the prevalence and significance of CHEK2 p.Asp438Tyr, a rare missense mutation enriched in North Ostrobothnia and classified as a variant of unknown significance. Whole-exome sequencing revealed a recurrent splice acceptor mutation SERPINA3 c.918‐1G>C, which showed association with breast cancer in both hereditary and unselected cohorts (p = 0.006, OR = 5.1 and p = 0.009, OR = 2.8, respectively). The mutation was also enriched among medullary breast cancer cases, which is a rare tumor subtype (p = 0.000014, OR = 42.9). These results suggested that SERPINA3 c.918‐1G>C is a moderate-risk breast cancer allele. One protein truncating variant, p.Tyr312Ter, was discovered in shelterin complex gene TINF2. It had a 4-fold frequency in cases (0.24%, 5/2095) compared to controls (0.06%, 8/12 517) (p = 0.029, OR = 3.74). The results indicated that TINF2 p.Tyr312Ter is at most a moderate-risk breast cancer allele, even though similar mutations in TINF2 have been reported to result in high cancer risk and severe phenotypes. Genotyping of breast cancer cohorts for CHEK2 p.Asp438Tyr mutation revealed that the prevalence was 0.6% (14/2284) in cases, which was nearly equal to geographically matched controls (0.8%, 10/1299). The results suggested that CHEK2 p.Asp438Tyr is unlikely to predispose to breast cancer and thus the mutation’s classification can be changed from variant of unknown significance to likely benign. Tiivistelmä Rintasyöpä on naisten yleisin syöpä ja sairastumisriskiin vaikuttavat erityisesti perinnölliset alttiustekijät. Esimerkiksi BRCA1, BRCA2 ja PALB2-geeneissä tunnetaan korkean rintasyöpäriskin aiheuttavia mutaatioita. Mittavista tutkimuksista huolimatta vain noin puolet perinnöllisistä altistavista tekijöistä on löydetty. Uusien rintasyövälle altistavien mutaatioiden tunnistaminen on tärkeää, sillä se mahdollistaa paremman perinnöllisyysneuvonnan ja taudin varhaisemman diagnosoinnin. Tämän tutkimuksen ensimmäisenä tavoitteena oli löytää uusia rintasyövälle altistavia harvinaisia mutaatioita sekvensoimalla genomin koodaava alue, eksomi, 98 pohjoissuomalaiselta rintasyövän sairastaneelta potilaalta, joilla on viitteitä perinnöllisestä rintasyöpäalttiudesta. Toisena päämääränä oli etsiä eksomisekvensointidatan avulla shelterin-kompleksin geeneistä erittäin harvinaisia proteiinitrunkaatioita ja arvioida niiden merkitystä rintasyöpäalttiudessa. Kolmantena tavoitteena oli tutkia harvinaista CHEK2 p.Asp438Tyr missense-mutaatiota, joka on rikastunut Pohjois-Pohjanmaalla ja luokitellaan merkitykseltään epävarmaksi variantiksi. Eksomisekvensoinnin avulla löytyi aineistossa toistuva silmukointialueen mutaatio SERPINA3 c.918‐1G>C, joka oli yleisempi sekä perinnöllisessä että valikoimattomassa rintasyöpäaineistossa (p = 0.006, OR = 5.1 ja p = 0.009, OR = 2.8) verrattuna kontrolleihin. Tämä mutaatio oli myös rikastunut harvinaisen medullaarisen rintasyövän alatyypin tapauksissa (p = 0.000014, OR = 42.9). Tulosten perusteella SERPINA3 c.918‐1G>C vaikuttaa kohtalaisen riskin rintasyöpäalttiusalleelilta. Shelterin-kompleksin geeneistä löytyi yksi proteiinitrunkaatio, TINF2 p.Tyr312Ter. Sen esiintyvyys oli nelinkertainen rintasyöpäaineistossa (0,24 %, 5/2095) verrattuna kontrolleihin (0,06 %, 8/12 517) (p = 0.029, OR = 3.74). Tulosten mukaan p.Tyr312Ter on korkeintaan kohtalaisen riskin tekijä, vaikka aikaisemmin raportoidut samankaltaiset TINF2-mutaatiot aiheuttavat korkeaa syöpäriskiä ja vakavasti poikkeavia fenotyyppejä. CHEK2 p.Asp438Tyr -mutaation genotyypitys rintasyöpäaineistosta osoitti, että sen esiintyvyys on samanlainen potilaissa (0,6 %, 14/2284) ja kontrolleissa (0,8 %, 10/1299). Tulosten perusteella p.Asp438Tyr ei todennäköisesti altista rintasyövälle, ja näin ollen sen luokittelu voidaan muuttaa merkitykseltään epävarmasta variantista todennäköisesti harmittomaksi.

Breast cancer is the most common cancer among women, and inherited predisposition is one of the major recognized causes of increased breast cancer risk. Only about half of the hereditary cases are explained by mutations in the known susceptibility genes, including the DNA damage response genes BRCA1, BRCA2 and PALB2, leaving the majority still uncovered. Identification of the missing genetic predisposing factors is important for more effective diagnostics and counseling of the risk families, and also for better understanding of the etiology and cellular characteristics of breast cancer. The first aim of this study was to investigate the cancer associations of six rare germline copy number variant (CNV) deletions, which were previously identified in breast cancer patients by a genome-wide microarray approach. The second aim was to identify novel susceptibility alleles, both protein-truncating variants and missense mutations, by next-generation sequencing (NGS) of nearly 800 DNA damage response genes in 189 hereditary breast cancer patients. The cancer-associations of all selected candidate alleles (6 CNVs, 39 protein-truncating variants and 35 missense mutations) were studied by case-control approach using DNA samples from several hundred breast cancer patients and healthy controls. The prevalence of the studied CNVs did not significantly differ between the cases and controls, but when studying the associations with specific clinical parameters, deletion in the CYP2C19 gene showed enrichment in the breast cancer patients with hormonally triple-negative tumors (p=0.021). As CYP2C19 functions in estrogen metabolism, the results indicate that disturbance of hormonal balance due to enzyme defects may predispose specifically to the estrogen receptor-negative subtype of breast cancer. Two protein truncating-variants, TEX15 c.7253dupT and FANCD2 c.2715+1G>A showed significant breast cancer association in the Northern Finnish cohort (p=0.018 and p=0.036, respectively). Similarly, two of the studied missense variants, RECQL p.Ile156Met (p=0.043) and POLG p.Leu392Val (p=0.010), were enriched in the breast cancer cases. Thus, this study provided novel connections between increased breast cancer risk and inherited mutations in TEX15, FANCD2 and POLG genes, and further supported the recently established role of RECQL as a breast cancer susceptibility gene. Tiivistelmä Rintasyöpä on naisten yleisin syöpä, ja perinnöllinen alttius on yksi merkittävimmistä sairastumisriskiin vaikuttavista tekijöistä. Tunnetuimpia alttiustekijöitä ovat mutaatiot BRCA1-, BRCA2- ja PALB2-DNA-vauriovastegeeneissä, mutta ne yhdessä muiden altistavien geenimutaatioiden kanssa selittävät kuitenkin vain noin puolet perinnöllisistä rintasyöpätapauksista. Uusien alttiusgeenien löytäminen mahdollistaa tehokkaamman diagnostiikan ja korkeassa syöpäriskissä olevien sukujen perinnöllisyysneuvonnan, sekä auttaa ymmärtämään syvemmin rintasyövän etiologiaa ja syntymekanismeja solutasolla. Tämän väitöskirjan ensimmäisenä päämääränä oli tutkia tarkemmin aiemmin genominlaajuisella mikrosirumenetelmällä rintasyöpäpotilailta tunnistettujen harvinaisten perinnöllisten DNA-kopiolukuvariaatioiden (CNV) yhteyttä rintasyöpäriskiin. Toisena tavoitteena oli tunnistaa uusia rintasyöpäalttiusalleeleja, sekä proteiinitrunkaatioita että missense-mutaatioita, hyödyntämällä uuden sukupolven sekvensointitekniikkaa, jonka avulla tutkittiin mutaatioita lähes 800 DNA-vauriovastegeenistä 189 pohjoissuomalaiselta rintasyöpäpotilaalta. Valittujen kandidaattialleelien (6 deleetion aiheuttavaa CNV:tä, 39 proteiinitrunkaatiota ja 35 missense-mutaatiota) yhteyttä rintasyöpään tutkittiin tapaus-verrokkimenetelmällä käyttäen DNA-näytteitä usealta sadalta rintasyöpäpotilaalta ja terveeltä kontrollihenkilöltä. Tutkittujen CNV:iden esiintyvyydessä ei ollut merkitseviä eroja potilaiden ja kontrollien välillä, mutta tarkasteltaessa yhteyttä potilaiden kasvaimista saatuihin kliinisiin parametreihin, deleetio CYP2C19-geenissä oli yleisempi hormonaalisesti kolmoisnegatiivisissa rintatuumoreissa kuin muissa tuumorityypeissä (p=0.021). Koska CYP2C19 on estrogeenimetaboliaan osallistuva entsyymi, sen viallinen toiminta voi mahdollisesti altistaa erityisesti estrogeenireseptorinegatiiviselle rintasyövälle. Kaksi tutkituista proteiinitrunkaatioista, TEX15 c.7253dupT ja FANCD2 c.2715+1G>A, olivat rikastuneet perinnöllisessä rintasyöpäpotilasaineistossa verrattuna kontrolleihin (p=0.018 ja p=0.036). Myös kaksi missense-alleelia, RECQL p.Ile156Met (p=0.043) ja POLG p.Leu392Val (p=0.010), olivat yleisempiä rintasyöpäpotilailla. Tulokset osoittivat uuden yhteyden kohonneen rintasyöpäriskin ja perinnöllisten muutosten TEX15-, FANCD2- ja POLG-geenien välillä, sekä tukivat aiempia tutkimustuloksia, joiden mukaan RECQL on kohtalaisen riskin rintasyöpäalttiusgeeni.

Breast cancer is the most common malignancy in women and it is strongly influenced by hereditary risk factors. So far, most of the breast cancer-associated genes, including BRCA1/2, have been identified among those that encode proteins involved in DNA damage response (DDR) pathways. However, known genetic risk factors explain less than half of the familial risk of breast cancer. Identification of novel genes and mutations that predispose to breast cancer is important for the understanding of the mechanisms that contribute to the disease development and also for the identification of those individuals who are at high risk. The first aim of this study was to resolve the complementation groups of Finnish patients with Fanconi anemia (FA), which is a rare genetic disease caused by defects in a specific DDR pathway, and to study the role of the causative gene mutations in breast cancer predisposition. The second aim of this study was to identify novel breast cancer susceptibility genes and alleles by targeted next-generation sequencing (NGS) of multiple (~800) DDR related genes. In both approaches, the identified gene mutations were subjected to case-control association analysis utilizing DNA samples of over 1,000 breast cancer cases and 1,000 healthy controls. Investigation of the Finnish FA patients revealed six different disease-causing mutations in three different genes (FANCA, FANCG and FANCI). All of the studied mutations were recurrent in the Finnish population but did not associate with breast cancer. Targeted NGS identified three novel potential breast cancer susceptibility genes. A significant enrichment of TEX15 c.7253dupT and FANCD2 c.2715+1G>A mutations was observed among the hereditary breast cancer cases (P = 0.018 and P = 0.036, respectively). The strongest evidence was found for a Finnish founder mutation in MCPH1 (c.904_916del), which associated with breast cancer susceptibility both in familial (P = 0.003, OR 8.3) and unselected (P = 0.016, OR 3.3) patient cohorts. The tumor suppressive function of MCPH1 was indicated by the loss of the wild-type allele of MCPH1 in 40% of the studied carrier tumors. Furthermore, carriers exhibited a significant increase in genomic instability measured by spontaneous chromosomal rearrangements in peripheral blood lymphocytes. Tiivistelmä Rintasyöpä on naisten yleisin syöpä. Sairastumisriskiin vaikuttavat voimakkaasti perinnölliset alttiustekijät, ja suurin osa tähän asti tunnistetuista rintasyöpäalttiusgeeneistä, kuten BRCA1/2, koodaa DNA-vauriovasteessa (DDR) toimivia proteiineja. Tunnistetut tekijät selittävät yhä kuitenkin vain alle puolet rintasyövän perinnöllisestä alttiudesta. Uusien alttiusgeenien tunnistaminen on tärkeää rintasyövän patomekanismien ymmärtämiseksi sekä korkean rintasyöpäriskin omaavien henkilöiden tunnistamiseksi. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli määrittää viallisesta DDR-signaalinsiirtoreitistä johtuvan Fanconin anemian (FA) komplementaatioryhmät suomalaisilta FA-potilailta sekä tutkia sairauden taustalla olevien geenimutaatioden yhteyttä rintasyöpäriskiin. Uusia alttiusgeenejä etsittiin myös kohdennetulla uuden sukupolven sekvensointimenetelmällä, jonka avulla tutkittiin yhtäaikaisesti n. 800 DDR-geeniä. Molemmilla lähestymistavoilla tunnistettujen geenimuutosten yhteyttä rintasyöpään selvitettiin tapaus-verrokkitutkimuksen avulla, jossa tutkittiin DNA-näytteitä yli tuhannelta rintasyöpäpotilaalta sekä yli tuhannelta terveeltä henkilöltä. Suomalaisten FA-potilaiden geenimuutoksia selvittävässä tutkimuksessa tunnistettiin yhteensä kuusi mutaatiota kolmessa eri geenissä (FANCA, FANCG ja FANCI). Kaikki tutkimuksessa tunnistetut mutaatiot olivat toistuvia suomalaisessa väestössä, mutta merkitsevää assosiaatiota näiden mutaatioiden ja rintasyöpäalttiuden välillä ei havaittu. DDR-geenien sekvensoinnin avulla tunnistettiin kolme uutta mahdollista rintasyöpäalttiusgeeniä. Tutkimuksessa havaittiin TEX15 c.7253dupT ja FANCD2 c.2715+1G>A mutaatioiden rikastuminen perinnöllisessä rintasyöpäaineistossa (P = 0.018 ja P = 0.036). Merkittävin yhteys rintasyöpäalttiuden kanssa todettiin MCPH1-geenin perustajamutaatiolle (c.904_916del). Tämä mutaatio assosioitui rintasyöpäalttiuden kanssa sekä perinnöllisessä (P = 0.003, OR 8.3) että valikoimattomassa potilasaineistossa (P = 0.016, OR 3.3). Useissa mutaatiokantajien tuumoreissa (40 %) normaali MCPH1 vastinalleeli oli hävinnyt, mikä viittaisi siihen, että MCPH1 toimii tuumorisuppressorina. Mutaatiokantajilla todettiin myös kohonnut määrä kromosomaalisia muutoksia veren periferaalisissa lymfosyyteissä, mahdollisesti kohonneeseen genomiseen epävakauteen liittyen.

Around 5−10% of all breast cancer cases are estimated to result from a strong hereditary predisposition to the disease. However, mutations in the currently known breast cancer susceptibility genes account for only 20−30% of all familial cases. Additional factors contributing to the pathogenesis of breast cancer, therefore, await discovery. Aims of this study were to evaluate variations of the AATF and MRG15 genes as novel potential candidates for breast cancer susceptibility, to further examine the prevalence of the cancer-related PALB2 c.1592delT mutation among BRCA-negative high-risk breast cancer families counselled at the Department of Clinical Genetics, Oulu University Hospital, to identify Finnish Fanconi anaemia patients complementation groups as well as causative mutations, and to evaluate the potential role of these mutations in breast cancer susceptibility. The analysis of 121 familial breast cancer cases revealed altogether seven different sequence changes in the AATF gene. However, none of them were considered pathogenic, suggesting that germline mutations in AATF are rare or absent in breast cancer patients. Investigation of the MRG15 gene among familial breast cancer cases revealed seven previously unreported variants, but in silico analyses revealed that none of these variants appeared to modify the function of MRG15. The results suggest that MRG15 alterations are unlikely to be significant breast cancer susceptibility alleles. A previously identified pathogenic PALB2 mutation, c.1592delT, was identified in three patients from a cohort of 62 high-risk BRCA1/2-negative breast cancer patients from the Department of Clinical Genetics. PALB2 c.1592delT mutation testing should thus be a routine part of the genetic counselling protocol, particularly for BRCA1/2-negative high-risk breast cancer patients. Investigation of the complementation groups of Finnish Fanconi anaemia patients revealed a total of six different causative mutations. These mutations were examined further by analysing their prevalence in large cohorts of breast (n=1840) and prostate (n=565) cancers. However, no significant association emerged between cancer predisposition and these FA mutations. Tiivistelmä Arviolta 5−10 prosenttia kaikista rintasyöpätapauksista aiheutuu merkittävästä perinnöllisestä alttiudesta sairauteen. Tällä hetkellä tiedossa olevien rintasyövälle altistavien geenivirheiden ajatellaan kuitenkin selittävän vain noin 20−30 prosenttia kaikista perinnöllisistä tapauksista. On todennäköistä, että uusia tekijöitä, jotka osallistuvat rintasyövän patomekanismiin, on vielä löytymättä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida AATF- ja MRG15-geeneissä esiintyvien muutosten mahdollista vaikutusta rintasyöpäalttiuteen, tutkia tarkemmin PALB2 c.1592delT -mutaation esiintymistä BRCA-mutaationegatiivisten korkean rintasyöpäriskin potilaiden joukossa (perinnöllisyyspoliklinikka, Oulun yliopistollinen sairaala) ja määrittää suomalaisten Fanconi-anemiapotilaiden komplementaatioryhmät, sairauden taustalla olevat mutaatiot sekä tutkia näihin mutaatioihin mahdollisesti liittyvää rintasyöpäriskiä. 121 familiaalisen rintasyöpätapauksen analyysissä löytyi yhteensä seitsemän erilaista sekvenssimuutosta AATF-geenissä. Näistä yksikään ei kuitenkaan ollut selvästi patogeeninen. Tuloksen perusteella perinnölliset rintasyövälle altistavat muutokset AATF-geenissä ovat joko erittäin harvinaisia tai niitä ei esiinny lainkaan. MRG15-geenin mutaatioanalyysissä havaittiin seitsemän aikaisemmin raportoimatonta muutosta, mutta in silico -analyysien perusteella millään muutoksista ei ole vaikutusta MRG15-proteiinin toimintaan. Tulosten perusteella on epätodennäköistä, että MRG15-geenin muutokset olisivat merkittäviä rintasyövälle altistavia muutoksia. Jo aiemmin patogeeniseksi todettu PALB2 c.1592delT -mutaatio löydettiin kolmelta niistä perinnöllisyyspoliklinikan korkean syöpäriskin 62 potilaasta, jotka olivat BRCA1/2-geenitestauksessa saaneet normaalin tuloksen. Tulostemme perusteella PALB2 c.1592delT -mutaatiotestaus tulisi Suomessa ottaa osaksi perinnöllisyyspoliklinikoiden tarjomaa tutkimusprotokollaa. Suomalaisten Fanconi-anemiapotilaiden komplementaatioryhmiä selvittävässä tutkimuksessa identifioitiin yhteensä kuusi erilaista tautia aiheuttavaa mutaatiota. Näiden muutosten esiintymistä tutkittiin myös laajoissa rinta- (n=1840) ja eturauhassyöpäaineistoissa (n=565). Tilastollisesti merkittävää assosiaatiota ei kuitenkaan todettu suomalaisten FA-mutaatioiden ja syöpäalttiuden välillä.

Mutations in the currently known breast cancer susceptibility genes account for only 25–30% of all familial cases. Novel susceptibility genes can be identified by several methods, including candidate gene re-sequencing and genome-wide microarrays. We have applied microarrays for the detection of a new genomic variation class, copy number variants (CNVs), which potentially could disrupt genes in multiple pathways related to breast cancer susceptibility. The aim of the current study was to evaluate the role of the RNF8, UBC13, MMS2 and RAD51C DNA damage response genes in breast cancer susceptibility as well as to study if rare CNVs are associated with the predisposition to this disease. The analysis of 123 familial breast cancer cases revealed altogether nine different changes in the RNF8 and UBC13 candidate genes. However, none of the observed alterations were considered pathogenic. No alterations were observed in MMS2. The obtained results suggest that breast cancer predisposing alterations in RNF8, UBC13 and MMS2 are rare, or even absent. The RAD51C mutation screening of 147 familial breast cancer cases and 232 unselected ovarian cancer cases revealed two deleterious mutations: c.-13_14del27 was observed in a breast cancer case with familial history of ovarian cancer and c.774delT in an ovarian cancer case. Both mutations were absent in the control cohort. The results of the study support the hypothesis that rare variants of RAD51C predispose predominantly to ovarian cancer. A genome-wide scan of CNVs was performed for 103 familial breast cancer cases and 128 controls. The biological networks of the genes disrupted by CNVs were different between the two groups. In familial breast cancer cases, the observed mutations disrupted genes, which were significantly overrepresented in cellular functions related to maintenance of genomic integrity (P=0.0211). Biological network analysis showed that the disrupted genes were closely related to estrogen signaling and TP53-centered tumor suppressor network, and this result was confirmed by the analysis of an independent young breast cancer cohort of 75 cases. These results suggest that rare CNVs represent an alternative source of genetic variation contributing to hereditary risk for breast cancer. Tiivistelmä Tunnetut rintasyöpäalttiusgeenien mutaatiot selittävät vain 25–30 prosenttia kaikista perinnöllisistä rintasyöpätapauksista. Uusia alttiusgeenejä voidaan tunnistaa useilla eri menetelmillä, kuten kandidaattigeenien mutaatiokartoituksella ja genomin-laajuisilla mikrosirutekniikoilla. Tässä tutkimuksessa sovelsimme mikrosirutekniikkaa uuden geneettisen variaatioluokan, kopiolukuvariaation (CNV), tutkimiseen. CNV:t voivat vaurioittaa lukuisia rintasyöpäalttiuteen liittyviä biokemiallisia reittejä. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli arvioida RNF8-, UBC13-, MMS2- ja RAD51C -DNA- vauriovastegeenien sekä harvinaisten CNV:iden yhteyttä rintasyöpä-alttiuteen. 123 familiaalisen rintasyöpätapauksen analyysissä löytyi yhteensä yhdeksän muutosta RNF8- ja UBC13-geeneistä, joista yksikään ei osoittautunut patogeeniseksi. MMS2-geenissä ei havaittu muutoksia. Tulosten perusteella rintasyövälle altistavat muutokset RNF8-, UBC13- ja MMS2- geeneissä ovat joko erittäin harvinaisia tai niitä ei esiinny lainkaan. RAD51C-geenin mutaatiokartoitus 147 familiaalisesta rintasyöpätapauksesta sekä 232 valikoimattomasta munasarjasyöpätapauksesta paljasti kaksi haitallista mutaatiota. c.-13_14del27 havaittiin rintasyöpäpotilaalla, jonka suvussa esiintyi munasarjasyöpää, ja c.774delT todettiin munasarjasyöpäpotilaalta. Kumpaakaan mutaatiota ei havaittu verrokkiaineistossa. Tulokset vahvistavat hypoteesia RAD51C-geenin harvinaisten varianttien yhteydestä pääasiassa munasarjasyöpäriskiin. CNV:iden genomin-laajuinen skannaaminen suoritettiin 103 familiaaliselle rintasyöpätapaukselle ja 128 verrokille. CNV:iden häiritsemien geenien muodostamat biologiset verkostot olivat erilaiset näiden kahden ryhmän välillä. Familiaalisilla rintasyöpätapauksilla havaitut CNV:t vaikuttivat geeneihin, jotka olivat voimakkaasti korostuneita genomin eheyttä ylläpitävissä tehtävissä (P=0.0211). Biologisten verkostojen analyysi paljasti, että CNV:iden vahingoittamat geenit liittyivät läheisesti estrogeenisignalointiin sekä TP53-tuumorisupressoriverkostoon, ja tämä tulos vahvistettiin analysoimalla riippumatonta nuorista rintasyöpäpotilaista koostuvaa kohorttia (N=75). Tutkimuksen tulosten mukaan harvinaiset CNV:t ovat vaihtoehtoinen geneettisen variaation lähde perinnölliseen rintasyöpäalttiuteen.

Two major genes are involved in hereditary predisposition to breast and ovarian cancer — BRCA1 and BRCA2. However, germline mutations in these tumor suppressors account for a maximum 20% of the familial breast cancer cases. A significant portion of the genes predisposing to this disease is unknown and therefore needs to be discovered. The aim of this study was to identify novel breast cancer susceptibility genes from the interweaving BRCA/Fanconi anemia (FA) pathway. Five candidate genes — MERIT40, ABRAXAS, BRIP1, CHK1, and FANCA — were screened for mutations by utilizing conformation-sensitive gel electrophoresis and sequencing, or with multiplex ligation-dependent probe amplification in blood DNA samples of Finnish familial breast cancer patients. Investigation of the MERIT40 gene revealed novel nucleotide changes, being the first report on mutation screening of this gene. None of the observed alterations, however, appeared to be disease related, suggesting that germline mutations in MERIT40 are rare or absent in breast cancer patients. A missense alteration (c.1082G>A, leading to Arg361Gln) was identified in ABRAXAS in 3 out of 125 Northern Finnish breast cancer families (2.4%), but not in any of the 867 healthy controls. The prevalence of the mutation between familial and control cases was statistically significantly different (p=0.002). ABRAXAS c.1082G>A appears to have pathological significance based on its exclusive occurrence in cancer cases, evolutionary conservation, disruption of a putative nuclear localization signal, reduced nuclear localization of the protein, and defective accumulation at DNA damage sites. The BRIP1 (FANCJ) and CHK1 genes were screened for large genomic rearrangements, but no abnormalities were detected, ruling out a significant contribution to breast cancer susceptibility in the Northern Finnish population. A novel large heterozygous deletion was identified in the FANCA gene in one out of 100 breast cancer families, removing the promoter and the first 12 exons. The deletion allele was not present in the tested controls, suggesting that it might contribute to breast cancer susceptibility. This is the first report on the association of a large-size germline deletion in a gene acting in the upstream part of the FA signaling pathway with familial breast cancer. Tiivistelmä BRCA1 ja BRCA2 ovat kaksi tärkeintä perinnöllisen rinta- ja munasarjasyövän alttiusgeeniä. Niissä esiintyvät ituradan muutokset selittävät kuitenkin vain noin 20 % familiaalisista rintasyöpätapauksista. Suurin osa alttiusgeeneistä on edelleen tunnistamatta ja näitä tekijöitä etsitään aktiivisesti. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on ollut tunnistaa uusia alttiustekijöitä toisiinsa läheisesti liittyviltä BRCA/Fanconin anemia (FA) signaalinsiirtoreiteiltä. Viisi kandidaattigeeniä — MERIT40, ABRAXAS, BRIP1, CHK1 ja FANCA — kartoitettiin mutaatioiden suhteen suomalaisissa rintasyöpäperheissä käyttämällä konformaatiosensitiivistä geelielektroforeesia ja sekvensointia, tai multiplex ligation-dependent probe amplification -menetelmää. MERIT40-geenissä havaittiin useita aikaisemmin raportoimattomia nukleotidimuutoksia, mutta yhdenkään niistä ei havaittu liittyvän rintasyöpäalttiuteen. MERIT40-geenimuutosten mahdollista yhteyttä rintasyöpäalttiuteen ei ole tutkittu aikaisemmin. ABRAXAS-geenissä havaittiin missense-mutaatio (c.1082G>A, joka johtaa Arg361Gln aminohappokorvautumiseen) kolmessa pohjoissuomalaisessa rintasyöpäperheessä (3/125, 2.4 %). Muutosta ei havaittu terveissä kontrolleissa (N=867), ja ero mutaation esiintyvyydessä familiaalisten rintasyöpätapausten ja terveiden kontrollien välillä oli tilastollisesti merkitsevä (p=0.002). ABRAXAS c.1082G>A-muutos on todennäköisesti patogeeninen, sillä kyseinen aminohappopaikka on evolutiivisesti konservoitunut ja sijaitsee todennäköisellä tumaanohjaussignaalialueella. Funktionaaliset kokeet osoittivat, että mutatoitunut proteiinituote lokalisoitui villityypin proteiinia heikommin tumaan ja sen ohjautuminen DNA-vaurioalueille oli puutteellista. BRIP1- (FANCJ) ja CHK1-geeneistä etsittiin laajoja genomisia uudelleenjärjestelyjä, mutta niitä ei havaittu. Näin ollen kyseisillä muutoksilla ei ole merkittävää roolia perinnöllisessä rintasyöpäalttiudessa suomalaisessa väestössä. FANCA-geenissä havaittiin laaja heterotsygoottinen deleetio yhdessä tutkitusta 100 rintasyöpäperheestä. Deleetio poistaa geenin promoottorialueen lisäksi sen 12 ensimmäistä eksonia. Deleetioalleelia ei havaittu terveissä kontrolleissa, joten se mahdollisesti liittyy perinnölliseen rintasyöpäalttiuteen. Tutkimus on ensimmäinen, jossa raportoidaan laaja genominen deleetio FA-signaalinsiirtoreitin ylävirran geenissä familiaalisessa rintasyövässä.