Abstract
Die Duplikation von Chromosom 3q ist eine seltene Störung mit unterschiedlichen chromosomalen Bruchpunkten und dementsprechend unterschiedlichen Symptomen. Noch seltener ist das unausgewogene Ergebnis einer elterlichen inv(3), die zu einer Duplikation von 3q und einer Deletion von 3p führt. Die molekulare Karyotypisierung sollte dabei helfen, die Länge und die Bruchpunkte der 3q+/3p- genau zu bestimmen, um die zukünftige Entwicklung und die Bedürfnisse des Kindes besser zu verstehen. Wir berichten über den Fall eines männlichen Säuglings mit einer 57,5 Mb großen Duplikation von 3q23-qter. Dieser Patient hat auch eine begleitende 1,7 Mb-Deletion von 3p26.3. Das duplizierte Segment bei diesem Patienten umfasst die bekannte kritische Region von 3q26.3-q27, die bei dem zuvor berichteten 3q-Dup-Syndrom eine Rolle spielt; die begleitende 3p26.3-Deletion ist jedoch kleiner als bei den zuvor berichteten Fällen. Der klinische Phänotyp dieses Patienten entspricht den zuvor berichteten Fällen von 3q+, was darauf hindeuten könnte, dass die begleitende 1,7 Mb heterozygote Deletion klinisch nicht relevant ist. Insgesamt haben unsere Daten den Ort und das Ausmaß des Ungleichgewichts auf Chromosom 3 präzisiert, was zu einem besseren Verständnis der molekularen Grundlagen des 3q-Syndroms beitragen wird.
1. Einleitung
Die genetische Analyse von Säuglingen mit multiplen angeborenen Anomalien ist ein sehr wichtiges Hilfsmittel, um die zukünftige Prognose und Entwicklung eines Kindes zu verstehen. Microarray-Technologien werden immer häufiger zum Mittel der Wahl, um die zugrunde liegende genetische Ursache und den daraus resultierenden Phänotyp genau zu bestimmen.
Die Duplikation des Chromosoms 3q ist eine seltene genetische Störung, die zu geistiger Retardierung, Krampfanfällen, breiter Nase, Herz-, Nieren- und Genitalfehlbildungen führt. Die kritische Region von 3q+ wurde von Aqua et al. als 3q26.31-q27.3 definiert. Im Gegensatz dazu werden Deletionen des Chromosoms 3p mit intrauteriner und postnataler Wachstumsretardierung mit verzögerter Knochenreifung, schwerer psychomotorischer Retardierung, Dysmorphismus einschließlich Ptosis, schmaler Nase, flachem Nasenrücken, Klinodaktylie, Herz- und Nierenfehlern und Sehstörungen in Verbindung gebracht. Die Größe der Deletion scheint mit dem Schweregrad des Phänotyps zu korrelieren, so dass Patienten mit einer großen Deletion schwere Fehlbildungen und geistige Retardierung aufweisen. Die berichteten Bruchpunkte für das 3p-Syndrom scheinen variabel zu sein, aber der 3p-Phänotyp ist mit Deletionen in der Region 3pter-3p25 verbunden.
Bisherige Fälle von Patienten, die sowohl eine Duplikation an 3q23-ter als auch eine große Deletion an pter-3p25 tragen, haben einen tödlichen Ausgang. Wir berichten hier über einen Fall, bei dem der Patient eine viel kleinere 3p-Deletion in Kombination mit der 3q23-ter-Duplikation hat, und erörtern, ob die Größe der 3p-Deletion den Phänotyp und das Ergebnis des Patienten beeinflusst.
2. Fallbericht
Ein einen Monat alter Mann wurde mit einem großen Ventrikelseptumdefekt (VSD), einer großen hinteren und vorderen Fontanelle, dysmorphen Merkmalen, einer einzelnen Palmarfalte, unterentwickelten Hoden und leichten Krampfanfällen vorgestellt. Das Baby war das Ergebnis einer normalen ersten Schwangerschaft und wurde mit 41 Wochen und 6 Tagen mit einem Geburtsgewicht von 4,1 kg entbunden. Die Wehen wurden durch fetale Notlagen erschwert, und die Entbindung erfolgte per Kaiserschnitt. Am zweiten Tag wurde das Kind wegen Atemnot in die Neugeborenen-Intensivstation (NICU) eingeliefert.
Die Ultraschalluntersuchung ergab ein dünnes Corpus callosum, und eine anschließende MRT-Untersuchung des Gehirns und der Wirbelsäule ergab eine kleine Blutung in der rechten Keimmatrix sowie eine leichte kraniofaziale Disproportion und eine leichte Mikrognathie. Außerdem fand sich links eine separate Aderhautspaltzyste mit einer maximalen Größe von 9 mm. Das Corpus callosum war dünn, aber vorhanden.
Im Alter von 14 Monaten hatte der Proband trotz Fütterungsschwierigkeiten an Gewicht zugenommen und wurde gestillt; nach der Operation zeigte das Kind eine normale biventrikuläre Funktion ohne VSD-Rest und ohne hörbare Geräusche; er war tachypnoeisch mit einer Atemfrequenz von 60, aber sein Brustkorb war frei. Er hatte ein verdicktes Filum, und es wurde eine Operation im Säuglingsalter vorgeschlagen, um spätere Probleme mit der Fußentwicklung zu verhindern. Er hatte auch eine reduzierte Antigravitationsbewegung in seinen oberen und unteren Gliedmaßen mit reduziertem Zentraltonus, aber erhöhtem Tonus in seinen Gliedmaßen.
2.1. Zytogenetische und Microarray-Analyse
Metaphasenchromosomen wurden aus stimulierten peripheren Blutzellen nach Standardmethoden präpariert und eine Karyotypisierung durch G-Band-Metaphasenanalyse durchgeführt. Diese Analyse zeigte eine große Duplikation von Material auf dem kurzen Arm von Chromosom 3, die 3q-ähnlich erschien (Abbildung 1).
Karyotyp und Chromosom-3-Ideogramm des Probanden. Tafel A zeigt den Karyotyp des Probanden, 46,XY,rec(3)dup(3q)inv(3)(p26.3q23)mat.arr 3p26.3(56.669-1.850.707)x1,3q23q29(141.829.104-199.355.203)x3. Tafel B zeigt das normale und das abgeleitete Chromosom 3 zusammen mit einem zugehörigen Ideogramm. Tafel C ist ein zusammenfassendes Ideogramm der Regionen von Chromosom 3, die bei dem Probanden dupliziert und deletiert sind.
Um das Ausmaß der 3q+-Region zu bestimmen, wurde eine hochauflösende molekulare Karyotypanalyse durchgeführt. Kurz gesagt, genomische DNA wurde aus peripherem Blut mit dem Gentra Puregene Blut-Kit gemäß den Anweisungen des Herstellers (Qiagen Pty Ltd., MD, USA) isoliert. 0,1 Mikrogramm genomischer DNA wurden mit dem Affymetrix Cytogenetics Reagent Kit markiert und die markierte DNA wurde gemäß den Anweisungen des Herstellers (Affymetrix Inc, CA, USA) auf einen Affymetrix Cytogenetics Array (2,7 Millionen Sonden) aufgetragen. Der Array wurde gescannt und die Daten mit der Affymetrix Chromosome Analysis Suite (ChAS; Version 1.0.1) analysiert und mit Hilfe des UCSC-Genom-Browsers (http://genome.ucsc.edu/; hg18 assembly) interpretiert. Diese Analyse bestätigte, dass es sich bei der Kopienzahländerung um eine 57,5 Mb große terminale Duplikation von 3q23-qter handelt, zusammen mit einer unvermuteten 1,7 Mb großen Deletion bei 3p26.3 (Abbildung 1). Die deletierte Region enthält zwei Gene, CNTN6 und CHL1 (Abbildung 2).
(a)
(b)
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Schematische Darstellung der deletierten Region von Chromosom 3 bei der Probandin. Tafel A zeigt ein Ideogramm von Chromosom 3, wobei die Stelle der Deletion in rot markiert ist. Tafel B zeigt die Gene, die in der deletierten Region lokalisiert sind, die in der OMIM-Datenbank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/) gemeldeten Gene sowie die Lage und das Ausmaß von Duplikationen (blau) und Deletionen (rot) bei Patienten, die in der DECIPHER-Datenbank (http://decipher.sanger.ac.uk/) gemeldet sind. Die hier gezeigten Bilder stammen aus dem UCSC-Genombrowser (http://genome.ucsc.edu/).
Die elterliche Analyse bestätigte, dass diese Chromosom-3-Veränderungen als unausgewogenes Produkt einer meiotischen Rekombination bei der Mutter entstanden sind, die eine perizentrische Inversion eines Homologs von Chromosom 3 zwischen p26 und q23 aufweist (Abbildung 3).
Karyotyp und Chromosom 3 Ideogramm der mütterlichen Chromosomen. Tafel A zeigt den Karyotyp der Mutter 46,XX,inv(3)(p26.3q23). Tafel B zeigt die normalen und strukturell rearrangierten Chromosomen 3, zusammen mit einem zugehörigen Ideogramm.
Patienten mit 3p-, die in der DECIPHER-Datenbank erfasst sind, weisen eine Reihe von Phänotypen auf (Tabelle 1). Die Länge der Deletionen bei diesen Patienten reicht von 200 kb bis 12,5 Mb, wobei 42 bekannte Gene von 3pter-3p25 einbezogen sind. Im Wesentlichen stimmen die klinischen Phänotypen dieser Patienten nicht mit denen überein, die bei dem Probanden festgestellt wurden, der eine kleinere distale 3p-Deletion sowie eine Duplikation von 3q trägt. Die übereinstimmenden Phänotypen wie geistige Retardierung/Entwicklungsverzögerung, VSD, Dysmorphismus und Krampfanfälle sind ebenfalls Symptome, die mit dem 3q+-Syndrom assoziiert sind.
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| DECIPHER-Patientennummern verwendet: 256371, 249344, 261155, 256542, 251667, 1876, 253652, 249965 253231, 248772 258577, 248715, 248716, 253820, 251867, 253894, 1372, 1213. Diese Daten stammen aus der Datenbank des DECIPHER-Konsortiums (http://decipher.sanger.ac.uk/). | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Diskussion
Das duplizierte Segment bei dem hier beschriebenen Probanden umfasst die bekannte kritische Region 3q26.3-q27, die in das zuvor berichtete 3q+-Syndrom involviert ist; der Proband weist den 3q+-Syndrom-Phänotyp auf. Die zugehörige deletierte Region bei 3pter ist klein und umfasst nur zwei Gene, CNTN6 und CHL1. Beide Gene sind an der psychomotorischen Retardierung beteiligt, einem Phänotyp, der bei Patienten mit dem 3q+-Syndrom auftritt.
Bisher wurde berichtet, dass Patienten mit einer kleineren 3p-Deletion an 3p26.1-3pter und 3p26.3-3pter einen milden Phänotyp ohne Herzerkrankungen und leichte oder keine geistige Retardierung aufweisen, was darauf hindeutet, dass diese kleineren Deletionen nicht den 3p-Phänotyp verursachen. Der 3p-Phänotyp ist gut charakterisiert, und die meisten gemeldeten Fälle haben eine größere Deletion als der Proband, nämlich 3pter-p25 . Cargile et al. berichteten über einen Patienten mit einer kleinen interstitiellen Deletion an 3p25.3-p26.2, der einen klinischen 3p-Phänotyp mit Ptosis, Mikrozephalie, Wachstumsretardierung und Entwicklungsverzögerung aufwies. Andere gemeldete Fälle von 3p-Phänotypen stimmen mit einer größeren Deletion überein, die die Region 3p25.3-p26.2 umfasst, was darauf hindeutet, dass das Gen/die Gene, die zum 3p-Phänotyp beitragen, in dieser Region liegen. Malmgren et al. (2007) berichteten, dass sie davon ausgehen, dass diese minimale Überlappungsregion zwischen den gemeldeten Fällen, die 12 Gene umfasst, die Kandidaten für den 3p-Phänotyp enthält.
Zu den vielen Genen, die als potenzielle Kandidaten für den 3p-Phänotyp gemeldet wurden, gehören ATP2B2, CNTN4, ITPR1, LRRN1, SUMF1 und SRGAP3 , die in der von Cargile et al. berichteten minimalen Überlappungsregion bei 3p25.3-p26.2 vorhanden sind; diese Region ist bei dem hier beschriebenen Probanden nicht deletiert. Der Nachweis, dass Gene in der Region 3p25.3-p26.2 am 3p-Phänotyp beteiligt sind, wird durch einen Fall mit einer de novo balancierten Translokation zwischen den Chromosomen 3 und 10 unterstützt, bei der das CNTN4-Gen gestört war. Dieser Patient wies einen 3p-Phänotyp auf.
Die meisten Patienten mit einer Deletion/Duplikation von Chromosom 3 haben eine größere Deletion von 3pter-p25 mit einer Duplikation auf 3p21 oder 3p23 und haben einen sehr schlechten Ausgang mit einem klinischen Bild von Wachstumsdefizit, verzögerter Knochenreifung, Mikrozephalie, schmaler Nase und multiplen Missbildungen. Der klinische Phänotyp unserer Patientin stimmt eher mit der Diagnose des 3q+-Syndroms allein überein. Der Patient hatte ein hohes Geburtsgewicht und eine breite Nase, was nicht mit dem Deletionsphänotyp vereinbar ist. Die Microarray-Analyse bestätigte, dass dieser Patient eine kleinere begleitende 1,7 Mb-Deletion von 3pter-p26.3 hat. Die Größe der Deletion scheint nur minimale Auswirkungen auf den Phänotyp dieses Patienten zu haben, was mit früher berichteten Fällen übereinstimmt. Die wichtigste Schlussfolgerung ist daher, dass der klinische Verlauf des Patienten einem 3q-Syndrom-Phänotyp folgen sollte.
4. Schlussfolgerung
Zusammengenommen haben unsere Daten die Lage und das Ausmaß von Chromosom-3-Ungleichgewichten präzisiert. Die molekulare Karyotypisierung hat zu einem besseren Verständnis der molekularen Grundlagen und des phänotypischen Ergebnisses bei dem hier berichteten Probanden geführt und sollte bei zukünftigen Fällen in Betracht gezogen werden, um die Prognose zu unterstützen.
Danksagung
Diese Studie verwendet Daten, die vom DECIPHER-Konsortium generiert wurden. Eine vollständige Liste der Zentren, die zur Erstellung der Daten beigetragen haben, ist unter http://decipher.sanger.ac.uk/ und per E-Mail unter [email protected] erhältlich.