The U.K. 100,000 Genomes Project is in the process of investigating the role of genome sequencing in patients with undiagnosed rare diseases after usual care and the alignment of this research with health care implementation in the U.K. National Health Service. Other parts of this project focus on patients with cancer and infection.

Abstract Objective In the absence of aneuploidy or other pathogenic cytogenetic abnormality, fetuses with increased nuchal translucency (NT ≥ 3.5 mm) and/or other sonographic abnormalities have a greater incidence of genetic syndromes, but defining the underlying pathology can be challenging. Here, we investigate the value of whole exome sequencing in fetuses with sonographic abnormalities but normal microarray analysis. Method Whole exome sequencing was performed on DNA extracted from chorionic villi or amniocytes in 24 fetuses with unexplained ultrasound findings. In the first 14 cases sequencing was initially performed on fetal DNA only. For the remaining 10, the trio of fetus, mother and father was sequenced simultaneously. Results In 21% (5/24) cases, exome sequencing provided definitive diagnoses (Milroy disease, hypophosphatasia, achondrogenesis type 2, Freeman–Sheldon syndrome and Baraitser–Winter Syndrome). In a further case, a plausible diagnosis of orofaciodigital syndrome type 6 was made. In two others, a single mutation in an autosomal recessive gene was identified, but incomplete sequencing coverage precluded exclusion of the presence of a second mutation. Conclusion Whole exome sequencing improves prenatal diagnosis in euploid fetuses with abnormal ultrasound scans. In order to expedite interpretation of results, trio sequencing should be employed, but interpretation can still be compromised by incomplete coverage of relevant genes. © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.

Background

 We sought to investigate the diagnostic yield and mutation spectrum in previously reported genes for early-onset epilepsy and disorders of severe developmental delay. 

Methods

 In 400 patients with these disorders with no known underlying aetiology and no major structural brain anomaly, we analysed 46 genes using a combination of targeted sequencing on an Illumina MiSeq platform and targeted, exon-level microarray copy number analysis. 

Results

 We identified causative mutations in 71/400 patients (18%). The diagnostic rate was highest among those with seizure onset within the first two months of life (39%), although overall it was similar in those with and without seizures. The most frequently mutated gene was SCN2A (11 patients, 3%). Other recurrently mutated genes included CDKL5, KCNQ2, SCN8A (six patients each), FOXG1, MECP2, SCN1A, STXBP1 (five patients each), KCNT1, PCDH19, TCF4 (three patients each) and ATP1A3, PRRT2 and SLC9A6 (two patients each). Mutations in EHMT1, GABRB3, LGI1, MBD5, PIGA, UBE3A and ZEB2 were each found in single patients. We found mutations in a number of genes in patients where either the electroclinical features or dysmorphic phenotypes were atypical for the identified gene. In only 11 cases (15%) had the clinician sufficient certainty to specify the mutated gene as the likely cause before testing. 

Conclusions

 Our data demonstrate the considerable utility of a gene panel approach in the diagnosis of patients with early-onset epilepsy and severe developmental delay disorders., They provide further insights into the phenotypic spectrum and genotype–phenotype correlations for a number of the causative genes and emphasise the value of exon-level copy number testing in their analysis.

Abstract Alpha-tubulin 4A encoding gene (TUBA4A) has been associated with familial amyotrophic lateral sclerosis (fALS) and fronto-temporal dementia (FTD), based on identification of likely pathogenic variants in patients from distinct ALS and FTD cohorts. By screening a multicentric French cohort of 448 unrelated probands presenting with cerebellar ataxia, we identified ultra-rare TUBA4A missense variants, all being absent from public databases and predicted pathogenic by multiple in-silico tools. In addition, gene burden analyses in the 100,000 genomes project (100KGP) showed enrichment of TUBA4A rare variants in the inherited ataxia group compared to controls (OR: 57.0847 [10.2- 576.7]; p = 4.02 x10-07). Altogether, we report 12 patients presenting with spasticity and/or cerebellar ataxia and harboring a predicted pathogenic TUBA4A missense mutation, including 5 confirmed de novo cases and a mutation previously reported in a large family presenting with spastic ataxia. Cultured fibroblasts from 3 patients harboring distinct TUBA4A missense showed significant alterations in microtubule organisation and dynamics, providing insight of TUBA4A variants pathogenicity. Our data confirm the identification of a hereditary spastic ataxia disease gene with variable age of onset, expanding the clinical spectrum of TUBA4A associated phenotypes.