Distal 7q11.23 Duplication, an Emerging Microduplication Syndrome: A Case Report and Further Characterisation

Abstract

Kromosomi 7q11.23:n duplikaatio-oireyhtymä on hyvin tunnettu oireyhtymä, johon liittyy Williams-Beurenin kriittisellä alueella sijaitsevien samojen geenien duplikaatio. Vuonna 2010 raportoitiin kuitenkin neljästä potilaasta, joilla oli mikroduplikaatio vain HIP1- ja YWHAG-geeneissä. Tätä kutsutaan distaaliseksi 7q11.23-duplikaatioksi (dup7q11.23D). Tässä raportoimme viidennestä de novo -potilaasta, jolla on dup7q11.23D, jonka oireet voivat selittyä YWHAG:n yliekspressiolla, kuten hiljattain osoitettiin hiirillä ja lihavilla potilailla. Lopuksi tarvitaan lisätutkimuksia tämän kehittyvän mikroduplikaatio-oireyhtymän rajaamiseksi.

© 2016 S. Karger AG, Basel

Kromosomi 7q11.23:n alue on laajalti tunnustettu, koska se sisältää kriittiset geenit, jotka johtavat Williams-Beurenin mikrodeleetio- (MIM 194050) ja mikroduplikaatio- (MIM 609757) oireyhtymiin . Sitä reunustavat kolme tärkeintä low-copy repeat -ryhmää (LCR), jotka on nimetty proksimaalisiksi (LCR-P), keskeisiksi (LCR-C) ja distaalisiksi (LCR-D), ja se käsittää monia voimakkaasti transkriboituja geenejä. Sen geenitiheys ja transkriptionopeus ovatkin huomattavasti korkeammat verrattuna kromosomin 7 muihin osiin. Tähän mennessä LCR-P:n ja LCR-C:n väliset geenit on merkitty näiden kahden sairauden aiheuttajiksi, pääasiassa ELN, GTF2I ja GTF2IRD1 . Myöhemmin, vuonna 2010, distaalisen osan (LCR-C:n ja LCR-D:n välisen osan) deleetio tunnistettiin omaksi kokonaisuudekseen, joka nimettiin distaaliseksi kromosomin 7q11.23 deleetioksi (MIM 613729). HIP- ja YWHAG-geenien haploinsuffisienssi ehdotettiin kriittiseksi kyseisen mikrodeleetio-oireyhtymän ilmenemismuodon kannalta. Vaikka Ramocki ym. kuvasivat myös neljä potilasta, joilla oli HIP:n tai HIP/YWHAG:n duplikaatio ja jotka eivät sisältäneet LCR-P:n ja LCR-C:n välisiä geenejä, näiden geenien yliekspression merkityksestä ei ollut näyttöä. Cornell et al. antoivat kuitenkin hiljattain vahvaa näyttöä siitä, että YWHAG:n duplikaatio aiheuttaa hermosolujen migraatioviiveen hiirten kehittyvässä aivokuoressa samalla tavalla kuin YWHAG:n knockdown aiheuttaa. Tässä raportoimme viidennestä potilaasta, jolla on distaalinen 7q11.23-duplikaatio (dup7q11.23D), ja osoitamme ilmenemismuodot, jotka voisivat luonnehtia tätä kehittyvää mikroduplikaatio-oireyhtymää.

Potilas ja menetelmät

Kliininen raportti

Keskukseemme ohjattiin psykiatrisesta yksiköstä 16-vuotias naispuolinen potilas, jolla epäiltiin Prader-Willin oireyhtymää liikalihavuuden, lievän älyllisen viiveen, aggressiivisuuden sekä tarkkaavaisuus- ja ylivilkkaushäiriöiden, ahdistuneisuushäiriöiden ja impulsiivisen hallinnan häiriöiden vuoksi. Hän on terveiden, ei-sukuisten vanhempien toinen lapsi; hänen äidillään on matalampi älykkyysosamäärä ja normaali fyysinen fenotyyppi. Isoveljellä on diagnosoitu kaksisuuntainen mielialahäiriö; hän ei halunnut osallistua tähän tutkimukseen ja kieltäytyi kaikista geneettisistä analyyseistä. Potilaamme perinataalihistoria oli normaali, mutta myöhemmin hänellä ilmeni vanhempien kertomaa globaalia kehitysviivästymää. Neurologiset arvioinnit osoittivat normaalin EEG:n ja aivojen TT:n. Yhden vuoden iästä lähtien hänellä ilmeni lihavuutta, hyperfagiaa ja insuliiniresistenssiä, joita on hoidettu metformiinilla. Tällä hetkellä häntä hoidetaan anksiolyyttisillä ja antipsykoottisilla lääkkeillä sekä mielialaa vakauttavilla lääkkeillä. Fyysisessä tutkimuksessa hänen pituutensa oli 165 cm (64. persentiili) ja painonsa 76,5 kg. Näin ollen hänen BMI:nsä oli liikalihavuusalueella 28,1 (96. persentiili). Hänellä oli lieviä kasvojen dysmorfismeja, kuten leveät kasvot, suorat kulmakarvat, syvällä olevat silmät, ulkoneva nenänpää, korkeakaarinen kitalaki sekä lievä systolinen sydämen sivuääni (kuva 1A). Kaikukardiografiassa ei havaittu poikkeavuuksia sydämen rakenteessa. Tytön kehityksen virstanpylväitä, perheen älykkyysosamääräpisteitä sekä potilaan kasvukäyriä ja insuliinitasoja ei ollut saatavilla.

Menetelmät

Verinäytteet (5 ml) kerättiin etyleenidiamiinitetraetikkahappoputkiin DNA:n uuttamista varten ja hepariiniputkiin kromosomianalyysiä varten. DNA uutettiin potilaasta ja hänen vanhemmistaan Wizard Genomic DNA Purification Kitillä valmistajan ohjeiden mukaisesti (Promega, Madison, Wis., USA). Vain potilaalle tehtiin tavanomainen kromosomianalyysi ja SNRPN-metylaatiotutkimukset metylaatioherkän PCR-analyysin (MS-PCR) avulla, kun taas tyttö ja hänen vanhempansa tutkittiin kromosomimikrosiru- ja MLPA-analyysien avulla. Metafaasikromosomilevyt saatiin potilaan lymfosyyteistä tavanomaisin menetelmin, ja GTG-kaistaiset kromosomit analysoitiin 550 kaistan tasolla. MS-PCR suoritettiin Kubotan ym. suositusten mukaisesti Prader-Willin oireyhtymän epäilyn tutkimiseksi. Tämän jälkeen kromosomimikroanalyysi suoritettiin Agilent 8x60K, ISCA-suunnittelualustalla (Agilent Technologies, Santa Clara, Calif., USA), ja kaikki toimenpiteet suoritettiin valmistajan ohjeiden mukaisesti. Analyysi tehtiin Agilent CytoGenomics -ohjelmistolla ja sen algoritmilla ADM-2. Lopuksi suoritimme MLPA:n tulosten varmistamiseksi 250 ng genomista DNA:ta käyttäen SALSA P029 Williams-Beurenin oireyhtymän probemixiä (MRC-Holland, Amsterdam, Alankomaat) valmistajan ohjeiden mukaisesti. Monistetut koettimet havaittiin automaattisella kapillaarijärjestelmällä (ABI PRISM 310, Applied Biosystems, Tokio, Japani), ja tulokset analysoitiin Coffalyser-ohjelmistolla (MRC-Holland), ja ne standardoitiin normaaleihin kontrolleihin. Geenit, joiden MLPA-suhteet olivat <0,7, määriteltiin deleetioiksi, suhdeluvut ≥0,7 ja ≤1,3 katsottiin normaaleiksi, kun taas kaikki suhdeluvut >1,3 määriteltiin duplikaatioiksi.

Tulokset

Alkuperäiset arvioinnit osoittivat, että potilaan karyotyyppi oli normaali ja että hänellä esiintyi Prader-Willin oireyhtymää aiheuttava MS-PCR-analyysi. Kromosomimikroarray-tekniikka paljasti 1,7 Mb:n suuruisen duplikaation alueella 7q11.23, joka ei vaarantanut ELN:ää vaan distaalisemman osan (keskimääräinen log2-suhde = 0,55; 74 481 481-76 214 077 bp; genomikokoonpano GRCh37/hg19; kuva 1B). Tätä CNV:tä rajoittavat segmentaaliset duplikaatiot, joiden samankaltaisuus on yli 98 % ja jotka kattavat yli 30 UCSC-geeniä, mukaan lukien HIP1 ja YWHAG (kuva 1C). Tämä distaalinen duplikaatio vahvistettiin Williams-Beurenin oireyhtymää koskevalla MLPA:lla, joka paljasti keskimääräisen suhdeluvun >1,35 vain viidelle koettimelle, jotka sijaitsivat geeneissä POR ja HSPB1 (kuva 1C). Molemmat vanhemmat tutkittiin molemmilla tekniikoilla, ja heidän tuloksensa olivat normaalit (tietoja ei ole esitetty).

Keskustelu

Kuten taulukosta 1 nähdään, näyttää siltä, että dup7q11.23D:llä on pääasiassa neuropsykiatrinen fenotyyppi, johon liittyy muutamia dysmorfisia piirteitä. Mielenkiintoista on, että 3 potilaalla, joilla oli YWHAG:n duplikaatio, ilmeni tarkkaavaisuus- ja hyperaktiivisuushäiriötä ja aggressiivisuutta, kun taas 2 potilaalla, joilla oli osallisuutta vain HIP1:ssä, oli keskushermoston poikkeavuuksia, mukaan lukien kasvain. YWHAG:n duplikaatio aiheuttaa pyramidineuronien viivästyneen siirtymisen aivokuoren ulkoisiin kerroksiin aivojen kehityksen eri vaiheissa hiirillä. Tämä selittyy hermosolujen migraation liikkumisvaiheen vajeella eikä muuttuneella neurogeneesillä, joka saattaa heijastaa patologisia muutoksia mikrotubulusten dynamiikassa . Tärkeää on, että tämä poikkeama oli erittäin samankaltainen kuin hiirten sikiöaivoissa havaittu poikkeama, kun YWHAG-geeni tyrmättiin, mikä osoittaa, että tämän geenin proteiinituotteen oikea annos on välttämätön aivojen normaalin kehityksen kannalta. Lisäksi potilaallamme havaittu liikalihavuus voi selittyä myös tämän geenin yliekspressiolla, kuten Capobianco et al. osoittivat, koska tämä geeni osallistuu myös sekä solujen välittämään insuliinivälitteiseen glukoosin kuljetukseen että rasva-aineenvaihduntaan. HIP1:n osalta on osoitettu, että sen proteiini yli-ilmentyy aivosyövissä, mikä saattaa selittää, miksi potilaalle 2 kehittyi selkäydinschwannooma. On kuitenkin epäselvää, miten HIP1-duplikaatio voi vaikuttaa neuropsykiatriseen fenotyyppiin, vaikka 7q11.23-alueen tämän osan geeniannos voi olla merkittävästi tärkeä hermoston kehityksen kannalta .

Vaikka onkin ennenaikaista verrata tapaustamme Williams-Beurenin duplikaatio-oireyhtymään ja ottaen huomioon potilaskuntamme ja Ramockin ym. raportoimien potilaiden kliiniset tiedot kokonaisuudessaan. eivät olleet saatavilla ja hyvin rajattuja, tähän mikroduplikaatioon saattaa liittyä vähemmän synnynnäisiä epämuodostumia ja dysmorfisia piirteitä verrattuna Williams-Beurenin duplikaatioon . Tämä voisi selittää, miksi joillakin potilailla, joilla oli koko 7q11.23-alueen duplikaatio (kuva 1C), ei ilmennyt vakavampaa fenotyyppiä verrattuna niihin potilaisiin, joilla oli lyhyempi duplikaatio .

Loppujen lopuksi, kuten Williams-Beurenin deleetio/duplikaation kohdalla, ei-alleelinen homologinen rekombinaatio on uskottavin mekanismi, joka selittää dup7q11.23D:n synnyn, johtuen vierekkäisten LCR:ien suuresta samanlaisuudesta. Tämä mekanismi voi myös selittää tämän alueen inversion, joka on altistava tekijä sekä Williams-Beurenin oireyhtymälle että 7q11.23-duplikaatiolle. Vaikka äiti olisi testattava tulevaisuudessa tämän uudelleenjärjestäytymisen varalta ja hänen poikansa geneettinen asema on tuntematon, voisimme olettaa, että äiti kantaa tätä inversiota ja että tytön veli on myös perinyt tämän tai vastaavan duplikaation. Lisäksi äidillä ei ole silmiinpistäviä kasvonpiirteitä, mikä on sopusoinnussa sen kanssa, että 7q11.23-inversioon ei välttämättä liity vakavia kliinisiä oireita . Hiljattain on kuitenkin osoitettu, että ”topologisesti assosioituvan alueen”, eli genomin kaukana toisistaan sijaitsevien ja erillään olevien alueiden, joilla on samat tehostajat, promoottorit ja transkriptionaalinen koneisto kromosomaalisten uudelleenjärjestelyjen avulla, häiriintyminen voi aiheuttaa geenien virhe-ekspressiota ja sairauksia . Näin ollen tämä tilanne voisi selittää kliinisen epäilyn alhaisemmasta älykkyysosamäärästä mutta normaalista fyysisestä fenotyypistä äidillä. Lopuksi rohkaisemme muita kliinikoita ilmoittamaan potilaista, joilla on samankaltaisia amplifikaatioita, jotta voidaan rajata ja laatia kliiniset ohjeet pitkäaikaishoidon hallintaa varten.

Kiitokset

Haluamme kiittää potilasta ja hänen perhettään yhteistyöstä.

Eettinen lausunto

Tekijöillä ei ole eettisiä ristiriitoja julkistettavana.

Paljastuspöytäkirja

Tekijöillä ei ole ilmoitettavaa eturistiriidoista.

Tekijän yhteystiedot

Artikkelin / julkaisun tiedot

Tekijänoikeus / Lääkeannostus / Vastuuvapauslauseke

Tekijänoikeus: Kaikki oikeudet pidätetään. Mitään tämän julkaisun osaa ei saa kääntää muille kielille, jäljentää tai käyttää missään muodossa tai millä tahansa tavalla, elektronisesti tai mekaanisesti, mukaan lukien valokopiointi, tallentaminen, mikrokopiointi tai millä tahansa tiedon tallennus- ja hakujärjestelmällä, ilman kustantajan kirjallista lupaa.
Lääkkeiden annostus: Kirjoittajat ja kustantaja ovat pyrkineet kaikin tavoin varmistamaan, että tässä tekstissä esitetyt lääkevalinnat ja annostukset vastaavat julkaisuhetkellä voimassa olevia suosituksia ja käytäntöjä. Jatkuvan tutkimuksen, viranomaismääräysten muutosten sekä lääkehoitoon ja lääkevaikutuksiin liittyvän jatkuvan tiedonkulun vuoksi lukijaa kehotetaan kuitenkin tarkistamaan kunkin lääkkeen pakkausselosteesta mahdolliset muutokset käyttöaiheissa ja annostelussa sekä lisätyt varoitukset ja varotoimet. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun suositeltu lääke on uusi ja/tai harvoin käytetty lääke.
Vastuuvapauslauseke: Tämän julkaisun sisältämät lausunnot, mielipiteet ja tiedot ovat yksinomaan yksittäisten kirjoittajien ja kirjoittajina olleiden henkilöiden eivätkä kustantajien ja päätoimittajan (päätoimittajien) omia. Mainosten ja/tai tuoteviittausten esiintyminen julkaisussa ei ole takuu, suositus tai hyväksyntä mainostetuille tuotteille tai palveluille tai niiden tehokkuudelle, laadulle tai turvallisuudelle. Julkaisija ja päätoimittaja(t) eivät ole vastuussa mistään henkilö- tai omaisuusvahingoista, jotka johtuvat sisällössä tai mainoksissa mainituista ideoista, menetelmistä, ohjeista tai tuotteista.