Abstract
Duplikacja chromosomu 3q jest rzadkim zaburzeniem z różnymi punktami przełomu chromosomalnego i w konsekwencji objawami. Jeszcze rzadszym przypadkiem jest niezrównoważony wynik rodzicielskiego inv(3) skutkujący duplikacją 3q i delecją 3p. Kariotypowanie molekularne powinno pomóc w precyzyjnym określeniu długości i punktów przerwania 3q+/3p-, aby lepiej zrozumieć przyszły rozwój dziecka i jego potrzeby. Przedstawiamy przypadek niemowlęcia płci męskiej z duplikacją 57,5 Mb z 3q23-qter. Pacjent ten ma również towarzyszącą delecję 1,7 Mb z 3p26.3. Zduplikowany segment u tego pacjenta obejmuje znany krytyczny region 3q26.3-q27, który jest implikowany w poprzednio opisanym zespole duplikacji 3q; jednakże towarzysząca delecja 3p26.3 jest mniejsza niż w poprzednio opisanych przypadkach. Fenotyp kliniczny tego pacjenta odnosi się do wcześniej zgłoszonych przypadków 3q+, co może sugerować, że towarzysząca heterozygotyczna delecja 1,7 Mb nie ma znaczenia klinicznego. Łącznie nasze dane pozwoliły na dokładniejsze określenie lokalizacji i zakresu nierównowagi chromosomu 3, co pomoże w lepszym zrozumieniu molekularnego podłoża zespołu 3q.
1. Wprowadzenie
Analiza genetyczna niemowląt z licznymi wadami wrodzonymi jest bardzo ważną pomocą w zrozumieniu przyszłego rokowania i rozwoju dziecka. Technologie mikromacierzy coraz częściej stają się narzędziem z wyboru w celu dokładnego określenia podstawowej przyczyny genetycznej i wynikającego z niej fenotypu.
Duplikacja chromosomu 3q jest rzadkim zaburzeniem genetycznym powodującym opóźnienie umysłowe, napady drgawkowe, wady rozwojowe nosa, serca, nerek i narządów płciowych. Region krytyczny 3q+ został zdefiniowany przez Aqua i wsp. jako 3q26.31-q27.3. Z kolei delecje chromosomu 3p związane są z wewnątrzmacicznym i postnatalnym opóźnieniem wzrostu z opóźnionym dojrzewaniem kości, ciężkim opóźnieniem psychoruchowym, dysmorfią obejmującą ptozę, wąski nos, płaski mostek nosowy, klinodaktylię, wady serca i nerek oraz upośledzenie wzroku. Wielkość delecji wydaje się korelować z ciężkością fenotypu, tak że pacjenci z dużą delecją wykazują poważne wady rozwojowe i opóźnienie umysłowe. Zgłoszone punkty przerwania dla zespołu 3p- wydają się być zmienne, ale fenotyp 3p- jest związany z delecjami w regionie 3pter-3p25.
Poprzednio zgłoszone przypadki pacjentów niosących duplikację w 3q23-ter, jak również dużą delecję w pter-3p25 mają śmiertelny wynik . Opisujemy przypadek, w którym pacjent ma znacznie mniejszą delecję 3p w połączeniu z duplikacją 3q23-ter, i dyskutujemy, czy wielkość delecji 3p wpływa na fenotyp pacjenta i wynik leczenia.
2. Opis przypadku
Miesięczny mężczyzna z dużym ubytkiem przegrody międzykomorowej (VSD), dużym ciemiączkiem tylnym i przednim, cechami dysmorficznymi, pojedynczą bruzdą dłoni, słabo rozwiniętymi jądrami i łagodnymi napadami drgawkowymi. Dziecko było produktem normalnej pierwszej ciąży i zostało urodzone w 41 tygodniu i 6 dniu z masą urodzeniową 4,1 kg. Poród był powikłany zaburzeniami płodu, a poród odbył się przez cesarskie cięcie i dziecko zostało przyjęte na oddział intensywnej terapii noworodka (NICU) w drugiej dobie z powodu zaburzeń oddechowych.
Analiza ultrasonograficzna ujawniła cienkie ciało modzelowate, a następnie rezonans magnetyczny mózgu i kręgosłupa ujawnił mały krwotok z prawej macierzy zarodkowej oraz łagodną dysproporcję czaszkowo-twarzową i łagodną mikrognację. Stwierdzono również oddzielną torbiel szczeliny naczyniówki po stronie lewej o maksymalnym wymiarze 9 mm. Ciało modzelowate było cienkie, ale obecne.
W wieku 14 miesięcy probant przybrał na wadze pomimo trudności z karmieniem i był karmiony piersią; po operacji dziecko wykazywało prawidłową czynność obu komór, bez resztkowego VSD i bez słyszalnych szmerów; było tachypnoeiczne z częstością oddechów 60, ale jego klatka piersiowa była czysta. Miał pogrubiałe filum i zasugerowano operację w okresie niemowlęcym, aby zapobiec późniejszym problemom z rozwojem stóp. Miał również zmniejszony ruch antygrawitacyjny w kończynach górnych i dolnych z obniżonym tonem centralnym, ale zwiększonym tonem w kończynach.
2.1. Analiza cytogenetyczna i mikromacierzowa
Chromosomy metafazowe przygotowano ze stymulowanych komórek krwi obwodowej zgodnie ze standardowymi metodami, a kariotypowanie przeprowadzono za pomocą analizy metafazowej pasma G. Analiza ta wykazała dużą duplikację materiału na krótkim ramieniu chromosomu 3, który wyglądał jak 3q (rysunek 1).
Kariotyp i ideogram chromosomu 3 probanta. Panel A pokazuje kariotyp probanta, 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. Panel B pokazuje normalny i pochodny chromosom 3, wraz z powiązanym ideogramem. Panel C to sumaryczny ideogram regionów chromosomu 3, które są zduplikowane i usunięte u probanda.
Wyższej rozdzielczości analiza kariotypu molekularnego została wykonana w celu określenia zakresu regionu 3q+. W skrócie, genomowe DNA izolowano z krwi obwodowej przy użyciu zestawu Gentra Puregene blood kit zgodnie z instrukcjami producenta (Qiagen Pty Ltd., MD, USA). 0,1 mikrograma genomowego DNA znakowano przy użyciu Affymetrix Cytogenetics Reagent Kit, a znakowane DNA nanoszono na Affymetrix Cytogenetics Array (2,7 miliona sond) zgodnie z instrukcjami producenta (Affymetrix Inc, CA, USA). Macierz była skanowana, a dane analizowane przy użyciu Affymetrix Chromosome Analysis Suite (ChAS; wersja 1.0.1) i interpretowane przy pomocy przeglądarki genomu UCSC (http://genome.ucsc.edu/; hg18 assembly). Analiza ta potwierdziła zmianę liczby kopii jako końcową duplikację 57,5 Mb od 3q23-qter, wraz z niepodejrzewaną delecją 1,7 Mb w 3p26.3 (Rysunek 1). Usunięty region zawiera dwa geny, CNTN6 i CHL1 (rysunek 2).
(a)
(b)
(a)
(b)
Schemat regionu usuniętego chromosomu 3 u probanta. Panel A pokazuje ideogram chromosomu 3, wraz z lokalizacją delecji zaznaczoną na czerwono. Panel B pokazuje geny zlokalizowane w usuniętym regionie, te zgłoszone w bazie danych OMIM (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/) wraz z lokalizacją i zakresem duplikacji (pokazane na niebiesko) i delecji (pokazane na czerwono) u pacjentów zgłoszonych w bazie danych DECIPHER (http://decipher.sanger.ac.uk/). Prezentowane tu obrazy pochodzą z przeglądarki genomu UCSC (http://genome.ucsc.edu/).
Analiza rodzicielska potwierdziła, że te zmiany w chromosomie 3 powstały jako niezrównoważony produkt rekombinacji mejotycznej u matki, która ma pericentryczną inwersję jednego homologu chromosomu 3 między p26 i q23 (Figura 3).
Kariotyp i ideogram chromosomu 3 chromosomów matki. Panel A pokazuje kariotyp matki 46,XX,inv(3)(p26.3q23). Panel B pokazuje normalne i strukturalnie rearanżowane chromosomy 3, wraz z powiązanym ideogramem.
Pacjenci z 3p-, którzy zostali zgłoszeni w bazie danych DECIPHER, wykazują szereg fenotypów (Tabela 1). Długość delecji u tych pacjentów waha się od 200 kb do 12,5 Mb, obejmując 42 znane geny od 3pter-3p25. W większości przypadków fenotypy kliniczne tych pacjentów nie odpowiadają fenotypom zidentyfikowanym u probanta, który jest nosicielem mniejszej dystalnej delecji 3p, jak również duplikacji 3q. Fenotypy, które się zgadzają, takie jak opóźnienie umysłowe/opóźnienie rozwoju, VSD, dysmorfia i napady drgawkowe są również objawami, które są związane z zespołem 3q+.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Użyte numery pacjentów DECIPHER: 256371, 249344, 261155, 256542, 251667, 1876, 253652, 249965 253231, 248772 258577, 248715, 248716, 253820, 251867, 253894, 1372, 1213. Dane te pochodzą z bazy danych Konsorcjum DECIPHER (http://decipher.sanger.ac.uk/). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Dyskusja
Dublowany segment u opisanego tu probanta obejmuje znany krytyczny region 3q26.3-q27 , który jest zaangażowany w poprzednio zgłoszony zespół 3q+; probant wykazuje fenotyp zespołu 3q+ . Towarzyszący region delecji w 3pter jest mały i obejmuje tylko dwa geny, CNTN6 i CHL1. Oba te geny są zaangażowane w opóźnienie psychoruchowe, które jest fenotypem wykazywanym przez pacjentów z zespołem 3q+.
Poprzednio zgłoszeni pacjenci z mniejszą delecją 3p w 3p26.1-3pter i 3p26.3-3pter wykazują łagodny fenotyp bez choroby serca i łagodne lub żadne opóźnienie umysłowe, co sugeruje, że te mniejsze delecje nie powodują fenotypu 3p-. Fenotyp 3p- został dobrze scharakteryzowany, a większość opisanych przypadków ma większą delecję niż proband, od 3pter-p25 . Cargile i wsp. opisali pacjenta z małą delecją śródmiąższową w 3p25.3-p26.2, który miał fenotyp kliniczny 3p- obejmujący ptozę, mikrocefalię, opóźnienie wzrostu i opóźnienie rozwoju. Inne zgłoszone przypadki fenotypów 3p- są zgodne z większą delecją obejmującą region 3p25.3-p26.2, co sugeruje, że gen/geny przyczyniające się do fenotypu 3p- znajdują się w tym regionie. Malmgren et al. (2007) podali, że uważają ten minimalny region nakładania się pomiędzy zgłoszonymi przypadkami, który obejmuje 12 genów, za zawierający kandydatów do fenotypu 3p-.
Liczne geny zgłoszone jako potencjalne geny kandydujące w fenotypie 3p- obejmują ATP2B2, CNTN4, ITPR1, LRRN1, SUMF1 i SRGAP3 , które są obecne w minimalnym regionie nakładania się zgłoszonym przez Cargile i wsp. przy 3p25.3-p26.2; ten region nie jest usunięty u probanda opisanego tutaj. Dowody sugerujące, że geny w regionie 3p25.3-p26.2 są zaangażowane w fenotyp 3p- są wspierane przez przypadek z de novo zrównoważoną translokacją pomiędzy chromosomami 3 i 10, która zaburzyła gen CNTN4. Ten pacjent wykazywał fenotyp 3p-. Większość pacjentów z delecją/duplikacją chromosomu 3 ma większą delecję od 3pter-p25 z duplikacją na 3p21 lub 3p23 i ma bardzo złe wyniki z klinicznym obrazem deficytu wzrostu, opóźnionym dojrzewaniem kości, mikrocefalią, wąskim nosem i wieloma wadami rozwojowymi. Fenotyp kliniczny naszej pacjentki jest bardziej zgodny z rozpoznaniem samego fenotypu zespołu 3q+. Pacjentka miała wysoką masę urodzeniową i szeroki nos, co nie jest zgodne z fenotypem delecyjnym. Analiza mikromacierzy potwierdziła, że u tego pacjenta występuje mniejsza, towarzysząca delecja 1,7 Mb z 3pter-p26.3. Wielkość delecji wydaje się mieć minimalny wpływ na fenotyp tego pacjenta i jest to zgodne z wcześniej opisanymi przypadkami. Główny wniosek jest więc taki, że progresja kliniczna u tego pacjenta powinna być zgodna z fenotypem zespołu 3q.
4. Wnioski
Podsumowując, nasze dane pozwoliły na dokładniejsze określenie lokalizacji i zakresu zaburzeń równowagi chromosomu 3. Kariotypowanie molekularne pozwoliło na lepsze zrozumienie podłoża molekularnego i wyników fenotypowych u opisanego tu probanta i powinno być brane pod uwagę w przyszłych przypadkach, aby wspomóc rokowanie.
Podziękowania
W badaniu wykorzystano dane wygenerowane przez konsorcjum DECIPHER. Pełna lista ośrodków, które przyczyniły się do wygenerowania danych, jest dostępna w http://decipher.sanger.ac.uk/ oraz za pośrednictwem poczty elektronicznej pod adresem [email protected].