Hostname: page-component-89b8bd64d-shngb Total loading time: 0 Render date: 2026-05-08T09:45:39.339Z Has data issue: false hasContentIssue false

Whole-Genome Study of a Multigenerational Family with Essential Tremor

Published online by Cambridge University Press:  05 May 2021

Ming Zhang
Affiliation:
Shanghai First Rehabilitation Hospital, School of Medicine, Tongji University, Shanghai, China Tanz Centre for Research in Neurodegenerative Diseases, University of Toronto, Toronto, ON, Canada Clinical Center for Brain and Spinal Cord Research, Tongji University, Shanghai, Shanghai, China Institute for Advanced Study, Tongji University, Shanghai, China
Mohammad Rohani
Affiliation:
Department of Neurology, Hazrat Rasool Hospital, Iran University of Medical Sciences, Tehran, Iran
Mahdi Montazer Haghighi
Affiliation:
Tanz Centre for Research in Neurodegenerative Diseases, University of Toronto, Toronto, ON, Canada
Christine Sato
Affiliation:
Tanz Centre for Research in Neurodegenerative Diseases, University of Toronto, Toronto, ON, Canada
Ekaterina Rogaeva
Affiliation:
Tanz Centre for Research in Neurodegenerative Diseases, University of Toronto, Toronto, ON, Canada Division of Neurology, Department of Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada
Alfonso Fasano*
Affiliation:
Division of Neurology, Department of Medicine, University of Toronto, Toronto, Canada Edmond J. Safra Program in Parkinson’s Disease and Morton and Gloria Shulman Movement Disorders Clinic, Toronto Western Hospital and Division of Neurology, University Health Network, Toronto, ON, Canada Krembil Brain Institute, Toronto, ON, Canada
*
Correspondence to: Alfonso Fasano, Chair in Neuromodulation and Multidisciplinary Care, UHN and UoT, Movement Disorders Centre, Toronto Western Hospital, 399 Bathurst St, 7McL410 – Toronto, ON, M5T 2S8, Canada. Email: alfonso.fasano@uhn.ca
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract:

Background:

Essential tremor (ET) is a common movement disorder with ˜5% prevalence in individuals above the age of 65, but in rare cases, it arises during childhood. Growing evidence suggests the role of cerebellum in the disease mechanism. ET is highly heritable, however, poor replication of risk loci point to its significant heterogeneity. Thus, it is important to genetically investigate kindreds with a strong aggregation of ET.

Methods:

We conducted a clinical and whole-genome investigation of a large Caucasian Canadian family, in which six out of eight patients are affected by childhood-onset ET in four consecutive generations. Eight family members were available for study, including three patients affected by ET. Whole-genome sequencing (WGS) was conducted for the four most informative individuals, followed by Sanger sequencing in the entire kindred.

Results:

We searched for rare variants absent in the eldest unaffected individual, but present in the patients (two siblings and their third-degree relative). Our stringent whole-genome filtering approach revealed a rare heterozygous p. Arg90Gln substitution in TCP10L (rs151233771) in all three investigated patients. Sanger sequencing confirmed the p. Arg90Gln variant and revealed its absence in the rest of the family members.

Conclusions:

Whole-genome data of the family with ET resulted in a single candidate gene mapped to 21q22.11 locus (TCP10L) with the highest brain expression in cerebellum. Our study encourages future replication studies to validate the genetic link between TCP10L and ET, and suggests the p. Arg90Gln variant for functional investigation.

Résumé :

RÉSUMÉ :

Étude du génome complet d’une famille multigénérationnelle dont les membres sont atteints de tremblements essentiels.

Contexte :

Les tremblements essentiels (essential tremor) sont des troubles du mouvement courants dont la prévalence est de ~5 % chez les personnes âgées de plus de 65 ans. Dans des rares cas, ils peuvent survenir pendant l’enfance. Des preuves de plus en plus nombreuses suggèrent à cet égard le rôle du cervelet dans le mécanisme d’apparition de ces troubles. Ajoutons en outre que les tremblements essentiels sont fortement héréditaires. Toutefois, une faible réplication des loci à risque a mis en évidence une hétérogénéité significative. De ce point de vue, il est important d'étudier sur le plan génétique les familles présentant une forte incidence de tremblements essentiels.

Méthodes :

Nous avons effectué une étude clinique et génomique complète d’une famille canadienne nombreuse de descendance européenne dans laquelle six patients sur huit sont affectés par des tremblements essentiels dont les premières manifestations remontent à l'enfance, et ce, au fil de quatre générations consécutives. Au total, huit membres de cette famille étaient disponibles dans le cadre de cette étude, ce qui inclut trois patients atteints de tremblements essentiels. Le séquençage complet des génomes a été effectué pour les quatre individus les plus révélateurs. Il a été ensuite complété par le séquençage de tous les membres de la famille au moyen de la méthode de Sanger.

Résultats :

Nous avons essayé de repérer des variants rares absents chez le sujet le plus âgé ne souffrant pas de tremblements essentiels mais présents chez ces trois patients (deux enfants d’une même fratrie ainsi qu’un parent du troisième degré). Notre approche rigoureuse de filtrage de la totalité des génomes a ainsi révélé chez eux une substitution hétérozygote inhabituelle de p.Arg90Gln dans TCP10L (rs151233771). Le séquençage à l’aide de la méthode de Sanger a par ailleurs confirmé la présence du variant p.Arg90Gln et a révélé son absence chez le reste des membres de la famille.

Conclusions :

Des données portant sur le génome complet d’individus d’une même famille atteints de tremblements essentiels ont donc fait émerger un seul gène candidat cartographié au locus 21q22.11 (TCP10L) avec la plus forte expression cérébrale située dans le cervelet. Les résultats de notre étude encouragent ainsi la poursuite de travaux de réplication afin de valider le lien génétique entre TCP10L et les tremblements essentiels. Ils suggèrent aussi de mener des recherches fonctionnelles au sujet du variant p.Arg90Gln.

Information

Type
Original Article
Copyright
© The Author(s), 2021. Published by Cambridge University Press on behalf of Canadian Neurological Sciences Federation
Figure 0

Figure 1: (A) Pedigree of the family with essential tremor (ET) with proband indicated by an arrow (each generation is marked by roman numbers). The family members selected for whole-genome sequencing (WGS) are indicated by *. Blank symbols indicate unaffected individuals and black symbols indicate individuals with an ET diagnosis. The subject with unconfirmed ET is marked by a question mark. A diagonal line indicates deceased relatives with the diagnosis at death beneath the symbol (if known). Age at sample collection or age at death is shown above the symbol. Age at onset of ET and Sanger sequencing results for the p. Arg90Gln substitution in TCP10L (rs151233771) are indicated beneath the symbol. (B) Sanger sequencing diagrams for rs151233771 obtained with either the forward (F) or reverse (R) primer for all study participants. (C) Gene region around the rs151233771 variation based on the UCSC Human Dec. 2013 (GRCh38/hg38) Assembly. (D) Gel image of RT-PCR results confirming the expression of the TCP10L and CFAP298-TCP10L transcripts in cerebellum of three control cases.

Figure 1

Table 1: Clinical and demographic characteristics of the family members diagnosed with ET and assessed at the Toronto Western Hospital

Supplementary material: File

Zhang et al. supplementary material

Zhang et al. supplementary material

Download Zhang et al. supplementary material(File)
File 72.7 MB