Abstract
De duplicatie van chromosoom 3q is een zeldzame aandoening met variërende chromosomale breukpunten en bijgevolg symptomen. Nog zeldzamer is de onevenwichtige uitkomst van een ouderlijke inv(3) resulterend in gedupliceerd 3q en een deletie van 3p. Moleculaire karyotypering moet helpen bij het nauwkeurig bepalen van de lengte en breekpunten van de 3q+/3p- om zo een beter inzicht te krijgen in de toekomstige ontwikkeling en behoeften van een kind. Wij melden een geval van een mannelijke zuigeling met een 57,5 Mb duplicatie van 3q23-qter. Deze patiënt heeft ook een begeleidende 1.7 Mb deletie van 3p26.3. Het gedupliceerde segment bij deze patiënt omvat de bekende kritieke regio van 3q26.3-q27, die betrokken is bij het eerder gerapporteerde 3q dup syndroom; de begeleidende 3p26.3 deletie is echter kleiner dan de eerder gerapporteerde gevallen. Het klinische fenotype van deze patiënt is gerelateerd aan eerder gerapporteerde gevallen van 3q+, wat kan suggereren dat de bijbehorende 1,7 Mb heterozygote deletie niet klinisch relevant is. Alles bij elkaar hebben onze gegevens de plaats en de omvang van de chromosoom 3 onevenwichtigheid verfijnd, wat zal helpen bij het beter begrijpen van de moleculaire onderbouwing van het 3q syndroom.
1. Inleiding
De genetische analyse van zuigelingen met meervoudige aangeboren afwijkingen is een zeer belangrijk hulpmiddel bij het begrijpen van de toekomstige prognose en ontwikkeling van een kind. Microarray technologieën worden steeds meer het instrument bij uitstek om nauwkeurig de onderliggende genetische oorzaak en het resulterende fenotype te bepalen.
De duplicatie van chromosoom 3q is een zeldzame genetische aandoening die leidt tot mentale retardatie, toevallen, brede neus, cardiale, renale en genitale misvormingen. De kritieke regio van 3q+ is gedefinieerd door Aqua et al. als 3q26.31-q27.3. Daarentegen worden deleties van chromosoom 3p geassocieerd met intra-uteriene en postnatale groeiachterstand met vertraagde botrijping, ernstige psychomotorische retardatie, dysmorfie waaronder ptosis, een smalle neus, vlakke neusbrug, clinodactylie, hart- en nierafwijkingen, en verminderd gezichtsvermogen . De grootte van de deletie lijkt te correleren met de ernst van het fenotype, zodat patiënten met een grote deletie ernstige misvormingen en mentale retardatie vertonen. De gerapporteerde breekpunten voor het 3p-syndroom lijken variabel te zijn, maar het 3p-fenotype wordt geassocieerd met deleties in de 3pter-3p25-regio .
Eerder gerapporteerde gevallen van patiënten die zowel een duplicatie op 3q23-ter als een grote deletie op pter-3p25 dragen, hebben een fatale afloop . Wij rapporteren hier een geval waarin de patiënt een veel kleinere 3p deletie heeft in combinatie met de 3q23-ter duplicatie, en bespreken of de grootte van de 3p deletie het fenotype en het resultaat van de patiënt beïnvloedt.
2. Case Report
Een één maand oude man presenteerde zich met een groot ventrikel septaal defect (VSD), grote posterior en anterior fontanel, dysmorfe kenmerken, enkele palmaire plooi, onderontwikkelde testikels en milde aanvallen. De baby was het product van een normale eerste zwangerschap en werd geboren na 41 weken, 6 dagen met een geboortegewicht van 4,1 kg (9 lbs). De bevalling werd bemoeilijkt door foetale nood en de baby werd ter wereld gebracht via een keizersnede en op dag 2 opgenomen op de Newborn Intensive Care Unit (NICU) wegens ademhalingsmoeilijkheden.
Ultrasound-analyse toonde een dun corpus callosum en een daaropvolgende MRI van de hersenen en wervelkolom toonde een kleine rechter germinale matrixbloeding en een milde craniofaciale disproportie en milde micrognathie. Er was ook een aparte choroidale fissuur cyste aan de linkerkant van 9 mm in maximale afmeting. Het corpus callosum was dun, maar aanwezig.
Op de leeftijd van 14 maanden was het proband aangekomen in gewicht ondanks voedingsmoeilijkheden en kreeg borstvoeding; na de operatie vertoonde het kind een normale biventriculaire functie zonder rest VSD en zonder hoorbare ruis; hij was tachypnoe met een ademhalingsfrequentie van 60, maar zijn borstkas was helder. Hij had een verdikt filum, en chirurgie werd voorgesteld in de kindertijd om latere problemen met de ontwikkeling van de voeten te voorkomen. Hij had ook verminderde antizwaartekrachtbeweging in zijn bovenste en onderste ledematen met verminderde centrale toon, maar verhoogde toon in zijn ledematen.
2.1. Cytogenetische en Microarray Analyse
Metafase chromosomen werden bereid uit gestimuleerde perifere bloedcellen volgens standaard methoden en karyotypering werd uitgevoerd door G-band metafase analyse. Deze analyse toonde een grote verdubbeling van materiaal op de korte arm van chromosoom 3, die 3q-achtig leek (figuur 1).
Karyotype en chromosoom 3-ideogram van de proband. Paneel A toont het karyotype van de proband, 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. Paneel B toont de normale en afgeleide chromosomen 3, samen met een bijbehorend ideogram. Paneel C is een samenvattend ideogram van de regio’s van chromosoom 3 die bij de proband gedupliceerd en verwijderd zijn.
Hogere resolutie moleculaire karyotype analyse werd uitgevoerd om de omvang van de 3q+ regio te bepalen. In het kort werd genomisch DNA geïsoleerd uit perifeer bloed met behulp van de Gentra Puregene bloed kit volgens de instructies van de fabrikant (Qiagen Pty Ltd., MD, USA). 0,1 microgram genomisch DNA werd gelabeld met de Affymetrix Cytogenetics Reagent Kit en gelabeld DNA werd aangebracht op een Affymetrix Cytogenetics Array (2,7 miljoen probes) volgens de instructies van de fabrikant (Affymetrix Inc, CA, USA). De array werd gescand en de gegevens werden geanalyseerd met behulp van de Affymetrix Chromosome Analysis Suite (ChAS; versie 1.0.1) en geïnterpreteerd met behulp van de UCSC genome browser (http://genome.ucsc.edu/; hg18 assembly). Deze analyse bevestigde de kopienummerverandering als een 57,5 Mb terminale duplicatie van 3q23-qter, samen met een onvermoede 1,7 Mb deletie op 3p26.3 (figuur 1). De verwijderde regio bevat twee genen, CNTN6 en CHL1 (figuur 2).
(a)
(b)
(a)
(b)
Schematische weergave van de regio van het verwijderde chromosoom 3 bij de proband. Paneel A toont een ideogram van chromosoom 3, met de plaats van de deletie in rood aangegeven. Paneel B toont de genen die gelokaliseerd zijn binnen de verwijderde regio, die welke gerapporteerd zijn in de OMIM database (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/), samen met de locatie en omvang van duplicaties (weergegeven in blauw) en deleties (weergegeven in rood) bij patiënten die gerapporteerd zijn in de DECIPHER database (http://decipher.sanger.ac.uk/). De hier gepresenteerde afbeeldingen zijn afkomstig van de UCSC genome browser (http://genome.ucsc.edu/).
Parentale analyse bevestigde dat deze chromosoom 3 veranderingen ontstonden als een onevenwichtig product van een meiotische recombinatie bij de moeder die een pericentrische inversie heeft van één homoloog van chromosoom 3 tussen p26 en q23 (figuur 3).
Karyotype en chromosoom 3-ideogram van de chromosomen van de moeder. Paneel A toont het karyotype van de moeder 46,XX,inv(3)(p26.3q23). Paneel B toont de normale en structureel herschikte chromosomen 3, samen met een bijbehorend ideogram.
Patiënten met 3p- die zijn gerapporteerd in de DECIPHER-database vertonen een scala aan fenotypen (tabel 1). De deleties bij deze patiënten variëren in lengte van 200 kb tot 12.5 Mb, en omvatten 42 bekende genen van 3pter-3p25. In het algemeen komen de geassocieerde klinische fenotypes van deze patiënten niet overeen met die geïdentificeerd bij de proband die een kleinere distale 3p deletie draagt, evenals een duplicatie van 3q. De fenotypes die wel overeenkomen, zoals mentale retardatie/ontwikkelingsachterstand, VSD, dysmorfie, en toevallen zijn ook symptomen die geassocieerd worden met het 3q+ syndroom.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DECIPHER gebruikte patiëntnummers: 256371, 249344, 261155, 256542, 251667, 1876, 253652, 249965 253231, 248772 258577, 248715, 248716, 253820, 251867, 253894, 1372, 1213. Deze gegevens zijn afkomstig uit de DECIPHER Consortium database (http://decipher.sanger.ac.uk/). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Discussie
Het gedupliceerde segment in de proband die hier wordt beschreven omvat de bekende kritieke regio van 3q26.3-q27 , die betrokken is bij het eerder gerapporteerde 3q+ syndroom; de proband vertoont het 3q+ syndroom fenotype. De bijbehorende verwijderde regio op 3pter is klein en omvat slechts twee genen, CNTN6 en CHL1. Beide genen zijn betrokken bij psychomotorische retardatie, een fenotype dat wordt vertoond door patiënten met het 3q+ syndroom.
Eerder gerapporteerde patiënten met een kleinere 3p deletie op 3p26.1-3pter en 3p26.3-3pter vertonen een mild fenotype zonder hartziekten en een milde of geen mentale retardatie , wat suggereert dat deze kleinere deleties niet het 3p- fenotype veroorzaken. Het 3p- fenotype is goed gekarakteriseerd en de meeste gerapporteerde gevallen hebben een grotere deletie dan de proband, van 3pter-p25 . Cargile et al. meldden een patiënte met een kleine interstitiële deletie op 3p25.3-p26.2 die een 3p- klinisch fenotype had van ptosis, microcefalie, groeiachterstand, en ontwikkelingsachterstand. Andere gerapporteerde gevallen van 3p-fenotypes zijn consistent met een grotere deletie die de 3p25.3-p26.2 regio omvat, wat suggereert dat het gen/de genen die bijdragen aan het 3p-fenotype zich in deze regio bevinden. Malmgren et al. (2007) meldden dat zij dit minimale gebied van overlapping tussen de gerapporteerde gevallen, dat 12 genen omvat, beschouwen als de kandidaten voor het 3p-fenotype.
De vele genen die zijn gerapporteerd als potentiële kandidaat-genen voor het 3p-fenotype omvatten ATP2B2, CNTN4, ITPR1, LRRN1, SUMF1, en SRGAP3 , die aanwezig zijn in het minimale overlappingsgebied dat door Cargile et al. is gerapporteerd op 3p25.3-p26.2; dit gebied is niet verwijderd in de proband die hier wordt beschreven. Bewijs dat genen in de 3p25.3-p26.2 regio betrokken zijn bij het 3p- fenotype wordt ondersteund door een geval met een de novo gebalanceerde translocatie tussen chromosomen 3 en 10 die het CNTN4 gen ontwrichtte. Deze patiënt vertoonde een 3p-fenotype.
De meeste patiënten die met een deletie/duplicatie van chromosoom 3 worden gerapporteerd, hebben een grotere deletie van 3pter-p25 met een duplicatie op ofwel 3p21 of 3p23 en hebben een zeer slechte uitkomst met een klinisch beeld van groeiachterstand, vertraagde botrijping, microcefalie, smalle neus en meervoudige misvormingen. Het klinische fenotype van onze patiënt is meer consistent met een diagnose van het 3q+ syndroom fenotype alleen. De patiënt had een hoog geboortegewicht en een brede neus, wat niet consistent is met het deletie fenotype. Microarray analyse bevestigde dat deze patiënt een kleinere bijbehorende 1.7 Mb deletie van 3pter-p26.3 heeft. De grootte van de deletie lijkt een minimale impact te hebben op het fenotype van deze patiënt en dit is consistent met eerder gerapporteerde gevallen. De belangrijkste conclusie is dan ook dat de klinische progressie van de patiënt een 3q syndroom fenotype zou moeten volgen.
4. Conclusie
Al met al hebben onze gegevens de plaats en de omvang van chromosoom 3 onevenwichtigheden verfijnd. Moleculaire karyotypering heeft geleid tot een beter begrip van de moleculaire onderbouwing en fenotypische uitkomst bij de proband die hier wordt beschreven en zou in toekomstige gevallen moeten worden overwogen om een prognose te helpen.
Acknowledgments
Deze studie maakt gebruik van gegevens die zijn gegenereerd door het DECIPHER Consortium. Een volledige lijst van centra die hebben bijgedragen aan het genereren van de gegevens is beschikbaar bij http://decipher.sanger.ac.uk/ en via email bij [email protected].