Targeted next-generation sequencing for comprehensive genetic analysis of external apical root resorption during orthodontic treatment with premolar extraction in Korean population

Abstract

Purpose : External apical root resorption (EARR) is the one of commonest unfavourable consequences of orthodontic treatment and causes loss of tooth structure. The aim of the present study was to investigate (1) genetic polymorphism with EARR using next-generation sequencing and (2) association between clinical variables (age at start, sex, angle classification, treatment duration, horizontal and vertical anterior retraction) and EARR. Materials and methods : 118 Korean orthodontic patients were divided into two groups based on their EARR value. Targeted next-generation sequencing was performed for comprehensive genetic analysis. For the analysis, previously reported EARR-related SNPs and Wnt signaling pathway-related genes were selected after a literature review. The association of clinical and genetic parameters with EARR was assessed by using χ2 test or t- test for matched pairs followed by Bonferroni correction and linear regression analysis. Additionally, haplotype analysis and in silico prediction were conducted for evaluation of functional effects. Results : No statistically significant difference was observed between clinical and treatment-related parameters and EARR. The SNPs SPP1 rs9138 (P value = 0.001) and SFRP2 rs3810765 (P value = 0.04) showed only nominal significance between EARR groups. However, these two SNPs were not significant after Bonferroni correction for multiple testing (cut-off P value = .05/142 = 3.52 × 10–4). Conclusions : Variations in SPP1 rs9138 and SFRP2 rs3810765 may be related to EARR during orthodontic treatment. In summary, not only genes related to inflammatory reactions but also those related to Wnt signaling affect the degree of EARR during orthodontic teeth movement.

External apical root resorption(EARR)은 교정치료로 인하여 가장 빈번하게 발생하는 부작용 중 하나로 치아 구조의 상실을 일으킨다. 지금까지 교정치료에 의해 발생하는 치근외흡수와 유전적인 관련성과 관련된 연구는 교정적인 치아 이동에 있어서 필요한 염증반응과 관련된 유전자들에서, 또한 서양인에 한정되어 있고 아직 한국인에서는 연구가 이루어진 바 없다. 본 연구는 한국 발치 교정 치료 환자에서 (1) 교정치료에 의해 발생하는 치근외흡수와 관련된 유전변이를 보이는 유전자를 밝혀내고, (2) 치근외흡수와 치료관련된 요소들 (나이, 성별, angle classification, 교정기간, 견인량) 과의 연관성을 규명하고자 하였다. 118명의 한국인 교정 환자들은 EARR 정도에 따라 두 그룹으로 나누어졌다. . EARR 관련 유전자 분석을 위한 대상 유전자는 기존 논문을 참조하여 선정하였고 targeted next-generation sequencing 을 진행하여 분석하였다. 임상변수들과 EARR 연관성은 x2 test 와 t-test, linear regression analysis 후 Bonferroni correction과 linear regression analysis를 사용하였다. 해당 SNP들의 기능적인 효과를 평가하기 위하여 haplotype analysis와 in silico 분석을 시행하였다. 분석 결과, 환자의 성별, 교정치료 시작 시기의 나이, 교정치료기간, 견인량, angle classification은 EARR과 유의한 연관성이 없었다. SPP1 rs9138 (P value = 0.001)과 SFRP2 rs3810765 (P value 0.04) EARR group간 명목상 유의한 차이를 보였다. 해당 SNP들에 대한 Bonferroni correction 후 multiple testing 결과는 유의하지 않았다 (cut-off P value = .05/142 = 3.52 × 10–4). SPP1 rs9138과 SFRP2 rs3810765 에서의 변이가 교정치료에 의해 발생하는 EARR과 관련이 있는 것으로 나타났다. 교정적 치아이동에 따른 염증반응 관련 유전자뿐만 아니라 Wnt signaling 관련 유전자도 교정적 치아이동에 따른 치근흡수 정도에 영향을 미치는 것으로 알 수 있었다.