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

Abstract

Zespół duplikacji chromosomu 7q11.23 jest dobrze poznanym zespołem, w którym dochodzi do duplikacji tych samych genów zlokalizowanych w regionie krytycznym Williamsa-Beurena. Jednak w 2010 roku opisano 4 pacjentów z mikroduplikacją tylko w genach HIP1 i YWHAG. Określamy to jako dystalną duplikację 7q11.23 (dup7q11.23D). Opisujemy tutaj piątego pacjenta de novo z duplikacją 7q11.23D, u którego objawy mogą być wyjaśnione nadekspresją YWHAG, jak wykazano ostatnio u myszy i pacjentów z otyłością. Wreszcie, konieczne będą dalsze badania w celu określenia tego wyłaniającego się zespołu mikroduplikacji.

© 2016 S. Karger AG, Basel

Region chromosomu 7q11.23 jest powszechnie znany, ponieważ zawiera krytyczne geny prowadzące do zespołów mikrodelecji Williamsa-Beurena (MIM 194050) i mikroduplikacji (MIM 609757) . Jest on flankowany przez 3 główne skupiska niskokopijnych powtórzeń (LCR) nazwanych proksymalnym (LCR-P), centralnym (LCR-C) i dystalnym (LCR-D), i obejmuje wiele wysoko transkrybowanych genów. Rzeczywiście, jego gęstość genów i szybkość transkrypcji są znacznie wyższe w porównaniu z innymi segmentami chromosomu 7. Do tej pory, geny pomiędzy LCR-P i LCR-C zostały oznaczone jako odpowiedzialne za te 2 zaburzenia, głównie ELN, GTF2I i GTF2IRD1 . Następnie w 2010 roku delecja dystalnej części (pomiędzy LCR-C i LCR-D) została zidentyfikowana jako odrębna jednostka chorobowa, nazwana delecją dystalnego chromosomu 7q11.23 (MIM 613729). Zasugerowano, że haploinsufficiency genów HIP i YWHAG jest krytyczna dla manifestacji tego zespołu mikrodelecji. Chociaż 4 pacjentów z duplikacją HIP lub HIP/YWHAG zostało również opisanych przez Ramockiego i wsp. , którzy nie obejmowali genów pomiędzy LCR-P i LCR-C, nie było dowodów na znaczenie nadekspresji tych genów. Jednak Cornell i wsp. dostarczyli ostatnio mocnych dowodów na to, że duplikacja YWHAG powoduje opóźnienie migracji neuronów w rozwijającej się korze mózgowej myszy, w podobny sposób jak knockdown YWHAG. Tutaj opisujemy piątego pacjenta z dystalną duplikacją 7q11.23 (dup7q11.23D) i przedstawiamy objawy, które mogą charakteryzować ten powstający zespół mikroduplikacji.

Pacjent i metody

Raport kliniczny

Szesnastoletnia pacjentka została skierowana do naszego ośrodka z oddziału psychiatrycznego z podejrzeniem zespołu Pradera-Williego z powodu otyłości, łagodnego opóźnienia intelektualnego, agresywności, a także nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi, zaburzeń lękowych i kontroli impulsywnej. Jest drugim dzieckiem zdrowych rodziców nie spokrewnionych ze sobą, matka ma niższy iloraz inteligencji i prawidłowy fenotyp fizyczny. U starszego brata rozpoznano chorobę dwubiegunową; nie chciał on uczestniczyć w tym badaniu i odmówił wykonania analiz genetycznych. U naszej pacjentki wywiad okołoporodowy był prawidłowy, ale w późniejszym okresie wystąpiło u niej globalne opóźnienie rozwoju, o czym poinformowali rodzice. Ocena neurologiczna wykazała prawidłowe EEG i CT mózgu. Od 1 roku życia pacjentka przejawiała otyłość, hiperfagię i insulinooporność, które były kontrolowane za pomocą metforminy. Obecnie jest leczona lekami anksjolitycznymi, przeciwpsychotycznymi oraz stabilizatorami nastroju. W badaniu przedmiotowym pacjentka miała 165 cm wzrostu (64. percentyl) i 76,5 kg masy ciała. Jej wskaźnik masy ciała BMI wynosił 28,1 (96. percentyl) i mieścił się w zakresie otyłości. U pacjentki stwierdzono łagodne cechy dysmorfii twarzy, takie jak szeroka twarz, proste brwi, głęboko osadzone oczy, wystający czubek nosa, wysoko wysklepione podniebienie oraz łagodny szmer skurczowy serca (ryc. 1A). W badaniu echokardiograficznym nie stwierdzono nieprawidłowości w budowie serca. Kamienie milowe rozwoju dziewczynki, wyniki IQ rodziny, krzywe wzrostu pacjentki oraz poziomy insuliny nie były dostępne.

Metody

Próbki krwi (5 ml) zostały pobrane w probówkach z kwasem etylenodiaminotetraoctowym do ekstrakcji DNA oraz w probówkach z heparyną do analizy chromosomowej. DNA od pacjentki i jej rodziców ekstrahowano przy użyciu zestawu Wizard Genomic DNA Purification Kit, zgodnie z protokołami producenta (Promega, Madison, Wis., USA). Tylko u pacjentki wykonano konwencjonalną analizę chromosomową oraz badania metylacji SNRPN metodą PCR wrażliwą na metylację (MS-PCR), natomiast u dziewczynki i jej rodziców przeprowadzono badania z wykorzystaniem mikromacierzy chromosomowych oraz analizy MLPA. Rozsiewy chromosomów metafazowych uzyskano z limfocytów pacjenta metodami konwencjonalnymi, a chromosomy z pasmami GTG analizowano na poziomie 550 pasm. MS-PCR przeprowadzono zgodnie z zaleceniami Kuboty i wsp. dotyczącymi badania podejrzenia zespołu Pradera-Williego. Następnie wykonano analizę mikromacierzy chromosomalnych przy użyciu urządzenia Agilent 8x60K, platforma projektowa ISCA (Agilent Technologies, Santa Clara, Calif., USA), a wszystkie procedury przeprowadzono zgodnie z instrukcjami producenta. Analizę wykonano przy użyciu oprogramowania Agilent CytoGenomics Software i jego algorytmu ADM-2. Na koniec, w celu potwierdzenia wyników, wykonaliśmy MLPA z 250 ng genomowego DNA przy użyciu SALSA P029 Williams-Beuren Syndrome probemix (MRC-Holland, Amsterdam, Holandia), zgodnie z instrukcjami producenta. Wzmocnione sondy były wykrywane przez automatyczny system kapilarny (ABI PRISM 310, Applied Biosystems, Tokio, Japonia), a wyniki analizowano przy użyciu oprogramowania Coffalyser (MRC-Holland), które były standaryzowane do normalnych kontroli. Geny o współczynnikach MLPA <0,7 określono jako delecje, współczynniki ≥0,7 i ≤1,3 uznano za prawidłowe, natomiast wszystkie współczynniki >1,3 określono jako duplikacje.

Wyniki

Wstępne oceny wykazały zarówno prawidłowy kariotyp, jak i analizę MS-PCR zespołu Pradera-Williego u pacjenta. Technika mikromacierzy chromosomowej ujawniła duplikację 1,7 Mb w regionie 7q11.23, która nie naruszyła ELN, ale bardziej dystalną część (średni stosunek log2 = 0,55; 74,481,481-76,214,077 bp; zespół genomu GRCh37/hg19; fig. 1B). Ten CNV jest ograniczony przez segmentalne duplikacje o ponad 98% podobieństwa, które obejmują ponad 30 genów UCSC, w tym HIP1 i YWHAG (fig. 1C). Ta dystalna duplikacja została potwierdzona przez MLPA dla zespołu Williamsa-Beurena, która ujawniła średni stosunek >1,35 tylko dla 5 sond zlokalizowanych przy genach POR i HSPB1 (ryc. 1C). Oboje rodzice byli badani obiema technikami i mieli prawidłowe wyniki (dane nie pokazane).

Dyskusja

Jak widać w tabeli 1, wydaje się, że dup7q11.23D wykazuje fenotyp głównie neuropsychiatryczny z kilkoma cechami dysmorficznymi. Co ciekawe, 3 pacjentów z duplikacją YWHAG przejawiało zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi i agresywność, podczas gdy 2 pacjentów z zaangażowaniem tylko HIP1 miało nieprawidłowości ośrodkowego układu nerwowego, w tym nowotwór. Duplikacja YWHAG powoduje opóźnioną migrację neuronów piramidowych do zewnętrznych warstw kory mózgowej na różnych etapach rozwoju mózgu u myszy. Tłumaczy się to deficytem na etapie lokomocji w migracji neuronów, a nie zmienioną neurogenezą, co może odzwierciedlać patologiczne zmiany w dynamice mikrotubul. Co ważne, ta aberracja była niezwykle podobna do tej obserwowanej w mózgach myszy płodowych, gdy gen YWHAG został znokautowany, co odzwierciedla, że prawidłowa dawka produktu białkowego tego genu jest niezbędna do prawidłowego rozwoju mózgu. Co więcej, otyłość obserwowana u naszego pacjenta może być również tłumaczona nadekspresją tego genu, jak wykazali Capobianco i wsp. ponieważ gen ten jest również zaangażowany zarówno w komórkowy transport glukozy wspomagany insuliną, jak i w metabolizm lipidów. Jeśli chodzi o HIP1, wykazano, że jego białko ulega nadekspresji w nowotworach mózgu, co może wyjaśniać, dlaczego u pacjenta 2 rozwinął się schwannoma rdzenia kręgowego. Niemniej jednak nie jest jasne, w jaki sposób duplikacja HIP1 może przyczyniać się do fenotypu neuropsychiatrycznego, aczkolwiek dawka genów w tej części regionu 7q11.23 może mieć istotne znaczenie dla rozwoju neuronów.

Aczkolwiek przedwczesne jest porównywanie naszego przypadku z zespołem duplikacji Williamsa-Beurena i biorąc pod uwagę, że wszystkie dane kliniczne naszego pacjenta oraz pacjentów opisanych przez Ramockiego i wsp. nie były dostępne i dobrze nakreślone, ta mikroduplikacja może wiązać się z mniejszą liczbą wad wrodzonych i cech dysmorficznych w porównaniu z duplikacją Williamsa-Beurena. Mogłoby to wyjaśnić, dlaczego niektórzy pacjenci z duplikacją całego regionu 7q11.23 (ryc. 1C) nie przejawiali poważniejszego fenotypu w porównaniu z pacjentami z krótszą duplikacją .

Wreszcie, podobnie jak w przypadku delecji / duplikacji Williamsa-Beurena, niealleliczna rekombinacja homologiczna jest najbardziej prawdopodobnym mechanizmem, który wyjaśnia pojawienie się dup7q11.23D z powodu wysokiego podobieństwa flankujących LCR. Mechanizm ten może również tłumaczyć inwersję tego regionu, która jest czynnikiem predysponującym zarówno do zespołu Williamsa-Beurena, jak i duplikacji 7q11.23 . Chociaż matka powinna być w przyszłości przebadana pod kątem tej rearanżacji, a status genetyczny jej syna jest nieznany, możemy postawić hipotezę, że matka jest nosicielką tej inwersji, a brat dziewczynki również odziedziczył tę duplikację lub podobną. Ponadto, matka nie ma widocznych rysów twarzy, co jest zgodne z faktem, że inwersja 7q11.23 może nie pociągać za sobą poważnych objawów klinicznych. Jednak ostatnio wykazano, że zaburzenie „topologicznie kojarzącej się domeny”, tj. odległych i oddzielonych regionów genomu, które dzielą te same wzmacniacze, promotory i maszynerię transkrypcyjną przez rearanżacje chromosomalne, może powodować misexpression genu i chorobę . Tak więc, sytuacja ta może wyjaśnić kliniczne podejrzenie niższego IQ, ale normalnego fenotypu fizycznego u matki. Wreszcie, zachęcamy innych klinicystów do zgłaszania pacjentów z podobnymi amplifikacjami w celu rozgraniczenia i ustalenia klinicznych wytycznych dotyczących zarządzania opieką długoterminową.

Podziękowania

Chcielibyśmy podziękować pacjentce i jej rodzinie za współpracę.

Oświadczenie etyczne

Autorzy nie mają konfliktów etycznych do ujawnienia.

Oświadczenie o jawności

Autorzy nie mają konfliktów interesów do zgłoszenia.