A targeted next-generation sequencing assay for the molecular diagnosis of genetic disorders with orodental involvement.
BACKGROUND
Orodental diseases include several clinically and genetically heterogeneous disorders that can present in isolation or as part of a genetic syndrome. Due to the vast number of genes implicated in these disorders, establishing a molecular diagnosis can be challenging. We aimed to develop a targeted next-generation sequencing (NGS) assay to diagnose mutations and potentially identify novel genes mutated in this group of disorders.


METHODS
We designed an NGS gene panel that targets 585 known and candidate genes in orodental disease. We screened a cohort of 101 unrelated patients without a molecular diagnosis referred to the Reference Centre for Oro-Dental Manifestations of Rare Diseases, Strasbourg, France, for a variety of orodental disorders including isolated and syndromic amelogenesis imperfecta (AI), isolated and syndromic selective tooth agenesis (STHAG), isolated and syndromic dentinogenesis imperfecta, isolated dentin dysplasia, otodental dysplasia and primary failure of tooth eruption.


RESULTS
We discovered 21 novel pathogenic variants and identified the causative mutation in 39 unrelated patients in known genes (overall diagnostic rate: 39%). Among the largest subcohorts of patients with isolated AI (50 unrelated patients) and isolated STHAG (21 unrelated patients), we had a definitive diagnosis in 14 (27%) and 15 cases (71%), respectively. Surprisingly, COL17A1 mutations accounted for the majority of autosomal-dominant AI cases.


CONCLUSIONS
We have developed a novel targeted NGS assay for the efficient molecular diagnosis of a wide variety of orodental diseases. Furthermore, our panel will contribute to better understanding the contribution of these genes to orodental disease.


BACKGROUND
NCT01746121 and NCT02397824.
Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM U1112, Institut de génétique médicale d'Alsace, FMTS, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Megana K
MK
Prasad
Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM U1112, Institut de génétique médicale d'Alsace, FMTS, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Véronique
V
Geoffroy
Plateforme de Biopuces et Séquençage, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire and Cellulaire-Centre Européen de Recherche en Biologie et en Médecine, CNRS UMR7104, INSERM U964, Université de Strasbourg, Illkirch, France.
Serge
S
Vicaire
Plateforme de Biopuces et Séquençage, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire and Cellulaire-Centre Européen de Recherche en Biologie et en Médecine, CNRS UMR7104, INSERM U964, Université de Strasbourg, Illkirch, France.
Bernard
B
Jost
Plateforme de Biopuces et Séquençage, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire and Cellulaire-Centre Européen de Recherche en Biologie et en Médecine, CNRS UMR7104, INSERM U964, Université de Strasbourg, Illkirch, France.
Michael
M
Dumas
Plateforme de Biopuces et Séquençage, Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire and Cellulaire-Centre Européen de Recherche en Biologie et en Médecine, CNRS UMR7104, INSERM U964, Université de Strasbourg, Illkirch, France.
Stéphanie
S
Le Gras
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Marzena
M
Switala
Evolution et Développement du Squelette-EDS, UMR7138-SAE, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France.
Barbara
B
Gasse
Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire and Cellulaire-Centre Européen de Recherche en Biologie et en Médecine, CNRS UMR7104, INSERM U964 Université de Strasbourg, Illkirch, France.
Virginie
V
Laugel-Haushalter
Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM U1112, Institut de génétique médicale d'Alsace, FMTS, Université de Strasbourg, Strasbourg, France Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire and Cellulaire-Centre Européen de Recherche en Biologie et en Médecine, CNRS UMR7104, INSERM U964 Université de Strasbourg, Illkirch, France.
Marie
M
Paschaki
Faculté de Médecine, CHU de Nancy, Université de Lorraine, Vandoeuvre-Les-Nancy, France.
Bruno
B
Leheup
CHU de Nancy, Service d'Odontologie, Nancy, France.
Dominique
D
Droz
CHU de Nancy, Service d'Odontologie, Nancy, France.
Amelie
A
Dalstein
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France.
Adeline
A
Loing
Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Bruno
B
Grollemund
Départment d'Odontologie Pédiatrique, UFR d'Odontologie, Université de Nice Sophia-Antipolis, CHU de Nice, Nice, France URB2i-EA 4462, Paris Descartes, Paris, France.
Michèle
M
Muller-Bolla
Faculté de Chirurgie Dentaire, Département d'Odontologie Pédiatrique, CHU Hotel Dieu, Service d'odontologie conservatrice et pédiatrique, Nantes, France.
Séréna
S
Lopez-Cazaux
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Maryline
M
Minoux
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Sophie
S
Jung
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Frédéric
F
Obry
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Vincent
V
Vogt
Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Jean-Luc
JL
Davideau
Evolution et Développement du Squelette-EDS, UMR7138-SAE, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Département d'Odontologie Pédiatrique, Université Paris Descartes, Montrouge, France.
Tiphaine
T
Davit-Beal
Institute of Human Genetics, Heidelberg University, Heidelberg, Germany.
Anne-Sophie
AS
Kaiser
Institute of Human Genetics, Heidelberg University, Heidelberg, Germany.
Ute
U
Moog
Service de Consultations et Traitements Dentaires, Hospices Civils de Lyon, Faculté d'Odontologie, Université Claude Bernard Lyon1, Lyon, France.
Béatrice
B
Richard
Service de Consultations et Traitements Dentaires, Hospices Civils de Lyon, Faculté d'Odontologie, Université Claude Bernard Lyon1, Lyon, France.
Jean-Jacques
JJ
Morrier
Service de Consultations et Traitements Dentaires, Hospices Civils de Lyon, Faculté d'Odontologie, Université Claude Bernard Lyon1, Lyon, France.
Jean-Pierre
JP
Duprez
Service de Génétique Clinique, CHU de Rennes, Rennes, France.
Sylvie
S
Odent
Faculté de Chirurgie Dentaire, CHU de Toulouse, Odontologie Pédiatrique, Université Paul Sabatier, Toulouse, France.
Isabelle
I
Bailleul-Forestier
Unité Fonctionnelle d'Odontologie pédiatrique, Service d'odontologie, CHRU de Lille, Lille, France.
Monique Marie
MM
Rousset
Faculté de Chirurgie Dentaire, Service d'Odontologie Conservatrice et Endodontie, CHU Nantes, Université de Nantes, France.
Laure
L
Merametdijan
Service de Génétique, CHU Tours, Tours, France.
Annick
A
Toutain
Départment d'Odontologie Pédiatrique, Université de Nice Sophia-Antipolis, CHU Nice, Nice, France.
Clara
C
Joseph
Service de Génétique Médicale, CHU Nice, Nice, France.
Fabienne
F
Giuliano
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France.
Jean-Christophe
JC
Dahlet
Pôle de Médecine et de Chirurgie Bucco-dentaire, Hôpital Civil, HUS, Strasbourg, France.
Aymeric
A
Courval
Faculty of Dental Medicine, Department of Pediatric Dentistry, University Mohammed V Rabat, Morocco.
Mustapha
M
El Alloussi
Faculty of Dental Medicine, Department of Pediatric Dentistry, University Mohammed V Rabat, Morocco.
Samir
S
Laouina
Pédiatrie 1, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg, Strasbourg, France.
Sylvie
S
Soskin
Département de Pédiatrie, CHU de Lyon, Lyon, France.
Nathalie
N
Guffon
Service de génétique clinique Guy Fontaine, Centre Hospitalier Régionale Universitaire (CHRU) de Lille, Lille, France.
Anne
A
Dieux
Service de Génétique Médicale, CHU de Strasbourg, Strasbourg, France.
Bérénice
B
Doray
Klinik für Zahnerhaltungskunde und Parodontologie, Universitats Klinikum, Freiburg, Germany.
Stephanie
S
Feierabend
Service de Génétique, Centre Hospitalier de Mulhouse, Mulhouse, France.
Emmanuelle
E
Ginglinger
Laboratoire de Physiopathologie Orale Moléculaire INSERM UMR S1138, Centre de Recherche des Cordeliers, Universités Paris-Diderot et Paris-Descartes, Paris, France Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Hôpital Rothschild, Pôle d'Odontologie, Paris, France.
Benjamin
B
Fournier
Laboratoire de Physiopathologie Orale Moléculaire INSERM UMR S1138, Centre de Recherche des Cordeliers, Universités Paris-Diderot et Paris-Descartes, Paris, France Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Hôpital Rothschild, Pôle d'Odontologie, Paris, France.
Muriel
M
de la Dure Molla
Service de Génétique Médicale, CHU de Strasbourg, Strasbourg, France.
Yves
Y
Alembik
Aix-Marseille Université, UMR 7268 ADES/EFS/CNRS, APHM, Hôpital Timone, Service Odontologie, Marseille, France.
Corinne
C
Tardieu
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
François
F
Clauss
Laboratoire de Physiopathologie Orale Moléculaire INSERM UMR S1138, Centre de Recherche des Cordeliers, Universités Paris-Diderot et Paris-Descartes, Paris, France Centre de Référence des Malformations Rares de la Face et de la Cavité Buccale MAFACE, Hôpital Rothschild, Pôle d'Odontologie, Paris, France.
Ariane
A
Berdal
Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM U1112, Institut de génétique médicale d'Alsace, FMTS, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Corinne
C
Stoetzel
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France.
Marie Cécile
MC
Manière
Laboratoire de Génétique Médicale, INSERM U1112, Institut de génétique médicale d'Alsace, FMTS, Université de Strasbourg, Strasbourg, France Service de Génétique Médicale, Centre de Référence pour les Affections Rares en Génétique Ophtalmologique, HUS, Strasbourg, France.
Hélène
H
Dollfus
Centre de Référence des Manifestations Odontologiques des Maladies Rares, Pôle de Médecine et Chirurgie Bucco-dentaires, Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS), Strasbourg, France Faculté de Chirurgie Dentaire, Université de Strasbourg, Strasbourg, France Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire and Cellulaire-Centre Européen de Recherche en Biologie et en Médecine, CNRS UMR7104, INSERM U964 Université de Strasbourg, Illkirch, France.
Agnès
A
Bloch-Zupan
D000567:Amelogenesis Imperfecta / Q000235:genetics; D001324:Autoantigens / Q000235:genetics; D002872:Chromosome Deletion; D025063:Chromosome Disorders / Q000235:genetics; D002880:Chromosomes, Human, Pair 11 / Q000235:genetics; D015331:Cohort Studies; D003103:Coloboma / Q000235:genetics; D003805:Dentin Dysplasia / Q000235:genetics; D005602:France; D006319:Hearing Loss, Sensorineural / Q000235:genetics; D059014:High-Throughput Nucleotide Sequencing / Q000379:methods*; D006801:Humans; D009154:Mutation; D024041:Non-Fibrillar Collagens / Q000235:genetics; D015203:Reproducibility of Results; D014071:Tooth Abnormalities / Q000235:genetics*; D000097805:Collagen Type XVII
D001324:Autoantigens; D024041:Non-Fibrillar Collagens; D000097805:Collagen Type XVII
Diagnostics tests; Genetic screening/counselling; Genetics; Genome-wide; Molecular genetics