{"id":15503,"date":"2026-05-27T11:25:23","date_gmt":"2026-05-27T11:25:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/yuwei-shi\/"},"modified":"2026-05-27T11:25:30","modified_gmt":"2026-05-27T11:25:30","slug":"yuwei-shi","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/yuwei-shi\/","title":{"rendered":"Yuwei Shi"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":15504,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-15503","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Reading Between the Genes","samenvatting":"Onze hersenen zijn ongelofelijk complex en sturen alles aan wat we denken, voelen en doen. Deze complexiteit komt voort uit een nauwkeurig ontwikkelingsproces dat door ons DNA wordt gestuurd. Het hebben van de juiste DNA-sequentie is echter niet genoeg; genen moeten op precies het juiste moment en in de juiste cellen worden in- of uitgeschakeld. Deze cruciale reguleringslaag heet epigenetica. Je kunt het vergelijken met een dirigent die een orkest leidt: de muziekpartituur (DNA) ligt vast, maar de dirigent (epigenetica) bepaalt wanneer elk instrument speelt, hoe luid en hoe lang. Epigenetische mechanismen bepalen hoe ons DNA wordt verpakt en uitgelezen zonder dat de DNA-sequentie zelf verandert. Omdat hierbij extreme precisie vereist is, kunnen zelfs kleine verstoringen ontwikkelingsstoornissen van de hersenen (\u201cneurodevelopmental disorders\u201d, NDD\u2019s) veroorzaken. Het is daarom niet verrassend dat stoornissen in de epigenetische machinerie een van de meest aangedane routes zijn bij NDD\u2019s. Over het algemeen vormen NDD\u2019s een aanzienlijke maatschappelijke uitdaging door hun hoge prevalentie, klinische complexiteit en het beperkte begrip van hun onderliggende biologie. Dit werk maakt gebruik van een uitgebreide, multidisciplinaire aanpak\u2014waarbij diepe klinische fenotypering, geavanceerde epigenetische diagnostiek en functionele analyses in uit humane stamcellen afgeleide neurale modellen worden ge\u00efntegreerd\u2014om een groep NDD\u2019s te karakteriseren die geassocieerd zijn met genen van de epigenetische machinerie: TCEAL1, SET, ZMYM2, BICRA, BICRAL en SETD1B.\n\nIn Hoofdstuk 1, de algemene introductie, geven we een overzicht van epigenetica, de rol ervan in hersenontwikkeling en voorbeelden van NDD\u2019s die worden veroorzaakt door varianten in genen van epigenetische regulatoren. Ook bespreken we de huidige methoden die worden gebruikt in genetische diagnostiek en geven we een samenvatting van ziektemodellen die gangbaar zijn in NDD-onderzoek.\n\nIn Hoofdstuk 2 richten we ons op een gen genaamd TCEAL1, dat betrokken is bij transcriptie-elongatie. We bevestigen dat disfunctie van TCEAL1 verband houdt met ontwikkelingsvertraging en verstandelijke beperking, maar aanvullende fenotypes zoals obesitas en hormonale ontregelingen werden waargenomen bij onze volwassen pati\u00ebnt, wat kan wijzen op extra kenmerken die later tot uiting komen.\n\nIn Hoofdstuk 3 presenteren we het grootste tot nu toe gerapporteerde cohort van individuen met varianten in SET, dat codeert voor een eiwit dat onderdeel is van een complex dat histonacetylatie onderdrukt. Aangedane individuen vertonen doorgaans globale ontwikkelingsvertraging en uitgesproken hypotonie, wat leidt tot vertraagde motorische en spraakontwikkeling en milde verstandelijke beperking. Geavanceerde gelaatsanalyse toonde slechts beperkte overlap in specifieke kenmerken, en een gestalt die verschilt van aandoeningen die geassocieerd zijn met verwante chromatine-regulatoren betrokken bij histon hypo- en hyperacetylatie. Het belangrijkste is dat we een onderscheidende DNA-methylatie-episignatuur genereerden met het EpiSign-platform, die individuen met pathogene SET-varianten betrouwbaar onderscheidt van gezonde gematchte controles. Deze signatuur biedt een praktisch diagnostisch hulpmiddel en stelde ons in staat om de pathogeniciteit van eerder onzekere varianten (VUS) te bepalen, wat de waarde ervan voor routinediagnostiek onderstreept.\n\nIn Hoofdstuk 4 richten we ons op ZMYM2, een transcriptiefactor die samenwerkt met andere epigenetische regulatoren. Hoewel dit gen eerder vooral werd gekoppeld aan nier-\/urinewegaandoeningen (CAKUT), stelde onze grote cohort van meer dan 100 individuen ons in staat om het klinisch spectrum verder te defini\u00ebren. We tonen aan dat ontwikkelingsvertraging, verstandelijke beperking en gedragsproblemen de meest voorkomende kenmerken zijn, terwijl CAKUT slechts bij ongeveer 17% voorkomt. We ontwikkelden een specifieke ZMYM2-DNA-methylatie-episignatuur voor diagnostiek en VUS-interpretatie. Daarnaast laten we met whole genome bisulfite sequencing (WGBS) zien dat er wijdverspreide hypomethylatie optreedt, vooral bij promotors van genen die betrokken zijn bij vroege kiemlijnprogramma\u2019s en bij transposabele elementen. Deze bevindingen, in overeenstemming met diermodellen, wijzen op een falen van transposon-silencing en regulatoir genoomonderhoud als centrale mechanismen van de onderliggende ziekte.\n\nIn Hoofdstuk 5 analyseren we de functionele consequenties van twee componenten van het SWI\/SNF (ncBAF) chromatine-remodelleringscomplex. Ten eerste breiden we het klinisch fenotype van de BICRA-gerelateerde aandoening (CSS12) uit en merken we op dat kenmerken die vaak worden gezien in verschillende Coffin\u2013Siris-subtypes doorgaans ontbreken. Ten tweede stellen we het homologe gen BICRAL voor als een nieuw kandidaat-NDD-gen op basis van negen individuen met vergelijkbare klinische kenmerken en varianten in BICRAL. Met behulp van EpiSign stellen we een BICRA-specifieke episignatuur vast die helpt bij VUS-herclassificatie en het screenen van onopgeloste gevallen op BICRA-varianten mogelijk maakt. Verder wijzen vergelijkingen met BICRAL en andere SWI\/SNF-aandoeningen op een onderscheidende moleculaire rol voor BICRA. Humane ziektemodellen tonen aan dat disfunctie van beide genen de transcriptomen van neurale stamcellen en ge\u00efnduceerde neuronen verandert, met specifieke effecten op axon-, synaps- en cel-junctionroutes, wat kan leiden tot verhoogde dendritische vertakking en tragere axongroei. Elektrofysiologische studies onthulden verschillende pathomechanismen: BICRA-defici\u00ebnte netwerken vertoonden vertraagde maturatie en langdurige, hyperactieve netwerkbursts, terwijl BICRAL-defici\u00ebnte netwerken een verhoogde burstfrequentie vertoonden, wat wijst op uiteenlopende rollen in de regulatie van neuronale netwerkfunctie.\n\nIn Hoofdstuk 6 onderzoeken we de pathofysiologie van de met SETD1B geassocieerde NDD, een aandoening gekenmerkt door ontwikkelingsvertraging\/verstandelijke beperking en epilepsie. Met behulp van isogene humane embryonale stamcel-knockouts en ge\u00efnduceerde pluripotente stamcelmodellen van pati\u00ebnten laat dit hoofdstuk een belangrijk ontwikkelingsstadium-specifiek verschil zien: SETD1B-haplo-insuffici\u00ebntie veroorzaakt geen wezenlijke transcriptieveranderingen in neurale stamcellen (NSC\u2019s), in tegenstelling tot de paralog SETD1A. Het primaire fenotype werd gevonden op het niveau van neuronale netwerken. SETD1B-defici\u00ebnte neuronale netwerken\u2014ongeacht de genetische herkomst\u2014vertoonden consistent een uitgesproken hyperactiviteit, gekenmerkt door een verhoogde netwerkburstfrequentie of verlengde, gefragmenteerde burstduren. Mogelijk weerspiegelt dit fenotype afwijkende neuronale activiteit in SETD1B-pati\u00ebnten, wat kan bijdragen aan cognitieve, gedrags- of epileptische kenmerken. Cruciaal is dat dit afwijkende elektrofysiologische fenotype in vitro farmacologisch kon worden gecorrigeerd door remming van de NMDA-receptor, wat een potentieel therapeutisch aangrijpingspunt biedt. Eerste stappen zijn ook gezet richting het genereren van 3D-moza\u00efek-hersenorgano\u00efden voor SETD1B, om effecten in verschillende celtypen te bestuderen in een complexer maar schaalbaar model.\n\nIn Hoofdstuk 7, de algemene discussie, vatten we de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift samen en bespreken we toekomstperspectieven voor onderzoek naar epigenetica-gerelateerde ontwikkelingsstoornissen van de hersenen, met aandacht voor het verbeteren van onderzoeksopzet, diagnostische strategie\u00ebn en potenti\u00eble therapeutische mogelijkheden.","summary":"Our brains are incredibly complex and control everything we think, feel, and do. This complexity arises from a precise developmental process guided by our DNA. However, having the correct DNA sequence is not enough; genes must be turned on or off at exactly the right time and in the right cells. This crucial layer of regulation is called epigenetics. You can compare it to a conductor leading an orchestra: the musical score (DNA) is fixed, but the conductor (epigenetics) determines when each instrument plays, how loud, and for how long. Epigenetic mechanisms determine how our DNA is packaged and read without changing the DNA sequence itself. Because extreme precision is required, even small disruptions can cause neurodevelopmental disorders (NDDs). It is therefore not surprising that disturbances in the epigenetic machinery are one of the most affected pathways in NDDs. Generally, NDDs pose a significant societal challenge due to their high prevalence, clinical complexity, and limited understanding of their underlying biology. This work utilizes a comprehensive, multidisciplinary approach\u2014integrating deep clinical phenotyping, advanced epigenetic diagnostics, and functional analyses in neural models derived from human stem cells\u2014to characterize a group of NDDs associated with genes of the epigenetic machinery: TCEAL1, SET, ZMYM2, BICRA, BICRAL, and SETD1B.\n\nIn Chapter 1, the general introduction, we provide an overview of epigenetics, its role in brain development, and examples of NDDs caused by variants in genes of epigenetic regulators. We also discuss current methods used in genetic diagnostics and provide a summary of disease models common in NDD research.\n\nIn Chapter 2, we focus on a gene called TCEAL1, involved in transcription elongation. We confirm that TCEAL1 dysfunction is linked to developmental delay and intellectual disability, but additional phenotypes such as obesity and hormonal imbalances were observed in our adult patient, which may point to extra features that manifest later.\n\nIn Chapter 3, we present the largest cohort reported to date of individuals with variants in SET, which encodes a protein part of a complex that suppresses histone acetylation. Affected individuals typically show global developmental delay and pronounced hypotonia, leading to delayed motor and speech development and mild intellectual disability. Advanced facial analysis showed only limited overlap in specific features and a gestalt distinct from disorders associated with related chromatin regulators involved in histone hypo- and hyperacetylation. Most importantly, we generated a distinctive DNA methylation episignature using the EpiSign platform, which reliably distinguishes individuals with pathogenic SET variants from healthy matched controls. This signature offers a practical diagnostic tool and allowed us to determine the pathogenicity of previously uncertain variants (VUS), underlining its value for routine diagnostics.\n\nIn Chapter 4, we focus on ZMYM2, a transcription factor that collaborates with other epigenetic regulators. Although this gene was previously primarily linked to kidney\/urinary tract disorders (CAKUT), our large cohort of over 100 individuals allowed us to further define the clinical spectrum. We show that developmental delay, intellectual disability, and behavioral problems are the most common features, while CAKUT occurs in only about 17%. We developed a specific ZMYM2 DNA methylation episignature for diagnostics and VUS interpretation. Additionally, using whole genome bisulfite sequencing (WGBS), we show widespread hypomethylation, particularly at promoters of genes involved in early germline programs and at transposable elements. These findings, consistent with animal models, point to a failure of transposon silencing and regulatory genome maintenance as central mechanisms of the underlying disease.\n\nIn Chapter 5, we analyze the functional consequences of two components of the SWI\/SNF (ncBAF) chromatin remodeling complex. First, we expand the clinical phenotype of the BICRA-related disorder (CSS12) and note that features often seen in various Coffin\u2013Siris subtypes are generally absent. Second, we propose the homologous gene BICRAL as a new candidate NDD gene based on nine individuals with similar clinical features and variants in BICRAL. Using EpiSign, we establish a BICRA-specific episignature that aids in VUS reclassification and enables screening of unsolved cases for BICRA variants. Furthermore, comparisons with BICRAL and other SWI\/SNF disorders point to a distinctive molecular role for BICRA. Human disease models show that dysfunction of both genes alters the transcriptomes of neural stem cells and induced neurons, with specific effects on axon, synapse, and cell junction pathways, potentially leading to increased dendritic branching and slower axon growth. Electrophysiological studies revealed different pathomechanisms: BICRA-deficient networks showed delayed maturation and prolonged, hyperactive network bursts, while BICRAL-deficient networks showed an increased burst frequency, indicating divergent roles in the regulation of neuronal network function.\n\nIn Chapter 6, we investigate the pathophysiology of SETD1B-associated NDD, a condition characterized by developmental delay\/intellectual disability and epilepsy. Using isogenic human embryonic stem cell knockouts and patient-induced pluripotent stem cell models, this chapter shows an important developmental stage-specific difference: SETD1B haploinsufficiency causes no substantial transcriptional changes in neural stem cells (NSCs), unlike the paralog SETD1A. The primary phenotype was found at the level of neuronal networks. SETD1B-deficient neuronal networks\u2014regardless of genetic origin\u2014consistently showed pronounced hyperactivity, characterized by increased network burst frequency or prolonged, fragmented burst durations. This phenotype likely reflects aberrant neuronal activity in SETD1B patients, potentially contributing to cognitive, behavioral, or epileptic features. Crucially, this aberrant electrophysiological phenotype could be pharmacologically corrected in vitro by inhibiting the NMDA receptor, offering a potential therapeutic target. Initial steps have also been taken toward generating 3D mosaic brain organoids for SETD1B to study effects in different cell types in a more complex but scalable model.\n\nIn Chapter 7, the general discussion, we summarize the main findings of this thesis and discuss future perspectives for research into epigenetics-related brain development disorders, with attention to improving research design, diagnostic strategies, and potential therapeutic possibilities.","auteur":"Yuwei Shi","auteur_slug":"yuwei-shi","publicatiedatum":"21 april 2026","taal":"NL","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/yuweishi?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/68559fbc-fcc1-41a0-8c18-ff909b7191e8\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"18713","isbn":"978-94-6534-311-2","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Erasmus University Rotterdam","afbeeldingen":15505,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Erasmus University Rotterdam","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15503","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=15503"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15503\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":15506,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15503\/revisions\/15506"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/15504"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=15503"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=15503"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}