Cardiofaciocutaan syndroom

NGS testen in Dysmorfologie en zeldzame meervoudige congenitale defecten syndromen

NGS heeft de benadering van zeldzame dysmorfe en multidefects syndromen veranderd . NGS omvat geheel-genoom rangschikkend, WES, en genpaneel rangschikkend, die een hulpmiddel voor zowel kenmerkende als onderzoeksgebieden zijn. Het is waarschijnlijk dat de verdere vooruitgang in NGS technieken een nauwere verbinding tussen klinische en onderzoek genetische testen zal vestigen (een soortgelijk proces werd waargenomen in het ontdekken van chromosomale aberraties gebruikend microarrays).

NGS is een nauwkeurig instrument gebleken voor mutaties die Mendeliaanse stoornissen veroorzaken. Sinds 2012 is de ontdekking van nieuwe genen in zeldzame Mendeliaanse syndromen met behulp van NGS-technieken snel toegenomen – meer dan 250 nieuwe genen betrokken bij zeldzame aandoeningen, waaronder dysmorfe syndromen, zijn op deze manier ontdekt en dit aantal zal naar verwachting groeien .

helaas is er nog steeds een kloof tussen wat is ontdekt en wat beschikbaar is als klinische test. Daarom is er behoefte aan een systematisch netwerk dat een breed scala aan zeldzame genetische aandoeningen op nationaal of internationaal niveau bestrijkt.

patiënten met zeldzame dysmorfe syndromen behoorden tot de eerste begunstigden van NGS-tests. Enkele van de eerste dysmorfe syndromen met een causatieve variant ontdekt door NGS in 2010 waren Freeman-Sheldon syndroom (myh3 gen, autosomal dominante overerving), Miller syndroom (dhodh gen, autosomal recessieve overerving), en Schinzel–Giedion syndroom (SETBP1 gen, autosomal dominante overerving) . Met behulp van Freeman-Sheldon syndroom en Miller syndroom als een proof-of-concept, clinici en wetenschappers aangetoond voor de eerste keer dat NGS analyse van een klein aantal niet-gerelateerde getroffen individuen een ziekte-veroorzakend gen kan identificeren . Andere bekende dysmorfe syndromen moleculair gedefinieerd door de NGS benadering omvatten Weaver syndroom (EZH2 gen), Floating-Harbor syndroom (SRCAP gen), Hajdu–Cheney syndroom (notch2 gen), Proteus syndroom (AKT1 gen), en anderen . Het eerste rapport van een toepassing van het testen van NGS om somatische veranderingen de novo als oorzaak van een genetische wanorde te ontdekken was een geval van Proteus syndroom . NGS is uiterst nuttig wanneer de differentiële diagnose verscheidene voorwaarden met overlappende fenotypic eigenschappen omvat (b. v., Noonan, Costello, LEOPARD, en cardiofaciocutane syndromen) of wanneer de veranderingen in één van vele genen hetzelfde syndroom of wanorde kunnen veroorzaken. Een klassiek voorbeeld is het syndroom van Coffin-Siris, waarbij veel geà dentificeerde genen zoals SMARCB1, SMARCA4, SMARCA2, SMARCE1 en ARID1A als autosomaal dominante eigenschappen worden overgedragen . De veranderingen in om het even welk van deze genen die subeenheden van één enkel complex coderen worden gevonden om Causaal voor doodskist–Siris syndroom te zijn . De Noonan spectrum stoornissen, ook bekend als Rasopathieën, zijn een groep van ontwikkelingssyndromen gekenmerkt door uitgebreide klinische en genetische heterogeniteit, maar met een aanzienlijke fenotypische overlapping . Noonan-spectrumstoornissen worden veroorzaakt door dysregulatie van de RAS/mitogen-geactiveerd proteïne kinase (RAS/MAPK) signaalweg (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19467855). Dertien genvarianten zijn gedetecteerd bij patiënten met Noonan en Noonan-achtige syndromen. Tien van deze genen (PTPN11, SOS1, RAF1, KRAS, HRAS, SHOC2, BRAF, NRAS, MAP2K1, MAP2K1) coderen componenten van de RAS/MAPK signaalweg, terwijl drie andere (CBL, KAT6B, en RIT1) regulerende eiwitten coderen voor deze route (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685). Hoewel de meeste causatieve mutaties bij Noonan spectrum stoornissen de novo voorkomen (voornamelijk missense en indels resulterend in in-frame veranderingen van het getranscribeerde eiwit), zijn ook familiale gevallen gemeld, geërfd op een autosomaal dominante manier (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685).

het syndroom van Noonan (NS) wordt gekarakteriseerd door dysmorfe gelaatsuitdrukking, korte gestalte, congenitale hartafwijkingen bij maximaal 80% van de patiënten (pulmonale klepstenose, atriumseptumdefect, atrioventriculair kanaaldefect en hypertrofische cardiomyopathie), en musculoskeletale afwijkingen (borstafwijking en korte nek met zwemvliezen). Intelligentie is meestal normaal; echter, leerproblemen kunnen optreden. NS wordt gekenmerkt door uitgebreide klinische heterogeniteit, zelfs onder leden van dezelfde familie (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4025385). NS wordt in ongeveer 50% van de gevallen veroorzaakt door missense mutaties in het ptpn11-gen, wat resulteert in een verbetering van de functie van het niet-receptoreiwittyrosinefosfatase SHP-2-eiwit.

Cardiofaciocutaan syndroom wordt gekenmerkt door een onderscheidend gezichtsbeeld, congenitale hartafwijkingen (pulmonale klepstenose en atriumseptumdefecten), ectodermale afwijkingen (café au lait, erytheem, keratose, ichthyose, eczeem, schaars haar en nageldystrofie), korte gestalte en neurologische bevindingen (aanvallen, hypotonie, macrocefalie en verschillende graden van mentale en cognitieve vertraging) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3789005).

het syndroom van Noonan met meerdere lentigines (NSML) wordt het LEOPARD-syndroom genoemd (meerdere lentigines, elektrocardiografische geleidingsafwijkingen, oculair hypertelorisme, pulmonale stenose, abnormale genitaliën, vertraging van de groei, sensorineurale doofheid). Andere minder gemeenschappelijke kenmerken omvatten korte gestalte, milde geestelijke vertraging, en abnormale genitaliën. Dit syndroom wordt veroorzaakt door ten minste 10 verschillende missense defecten in PTPN11, goed voor meer dan 90% van alle gevallen genotyped, en RAF1 (zelden) . In tegenstelling tot NS werken nsml-causatieve mutaties in het ptpn11-gen door een dominant negatief effect, dat de functie van het wild-type genproduct (SHP2-eiwit) lijkt te verstoren (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15121796).

Costello syndroom (CS) wordt gekenmerkt door grove gelaatstrekken, dikke en losse huid van handen en voeten, papillomata, hartafwijkingen (stenose van de longklep), korte gestalte, macrocefalie en lichte tot matige mentale retardatie. De meeste CS-gevallen zijn sporadisch, als gevolg van de novo HRAS-mutaties (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9934987).

voor patiënten met NS-achtige klinische kenmerken zijn verschillende NGS-panelen van 13 genen beschikbaar die betrokken zijn bij NS en verwante aandoeningen (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685/).

ongeveer 25% van de door holoprosencefalie aangetaste pasgeborenen heeft een gedefinieerd monogeen syndroom, waaronder het syndroom van Smith–Lemli–Opitz (MIM 270400), het syndroom van Pallister–Hall (MIM 146510) en het syndroom van Rubinstein–Taybi (MIM 180849). De chromosomale anomalieën zijn betrokken bij 24-45% van levende geboorten, vaakst numerieke anomalieën in chromosomen 13, 18, en 21 en structurele variaties die 13q, 18p, 7q36, 3p24–pter, 2p21, en 21q22.3 impliceren . Intragene mutaties in verschillende genen zijn ook gevonden Als toenemende gevoeligheid voor holoprosencefalie: DISP1, FGF8, FOXH1, GLI2, NODAL, PTCH1, SHH, SIX3, TDGF1, TGIF1 en ZIC2. Alle, behalve FGF8, worden op autosomaal dominante wijze overgeërfd (http://ltd.aruplab.com/Tests/Pdf/407). Prenatale tests zijn ook mogelijk. Ongeveer 25% van de individuen met nonsyndromic holoprosencefalie hebben een verandering in één van deze vier genen: SHH, ZIC2, SIX3, of TGIF1. Omdat onvolledige penetrantie en variabele expressiviteit kenmerken zijn van dominant overgeërfde holoprosencefalie, treedt hoge intra-familiale fenotypische variabiliteit op en kan een relatief normaal gezichtsverschijning worden waargenomen bij individuen met de causatieve variant en aangetaste eerstegraads verwanten. Zo is holoprosencefalie, net als vele andere entiteiten, een spectrumstoornis die wordt gekenmerkt door complexe eigenschappen die niet betrouwbaar worden voorspeld door de aanwezigheid van een enkele mutatie .

door middel van studies konden nieuwe groeistoornissen worden ontdekt. IGSF1-deficiëntie beschreven door Sun et al. wordt gekenmerkt door hoge gestalte, centrale hypothyreoïdie, macro-orchidisme en vertraagde puberteit, en ernstige skeletafwijkingen . Hannema et al. rapporteerde het geval van een patiënt met gigantisme zonder andere dysmorfe kenmerken, geassocieerd met een nieuwe activerende variant in NPR2. Verder werd in 2015 een nieuwe heterozygote FGFR3-variant in dominant overgedragen proportionele korte gestalte gepubliceerd, evenals een rapport over twee broers en zussen met onevenredige korte gestalte veroorzaakt door een samengestelde heterozygote mutatie van PAPSS2. Nilsson et al. ontdekte een AKAN gendefect verantwoordelijk voor een zeldzaam syndroom van korte gestalte en gevorderde botleeftijd . Daarnaast werd een nieuwe oorzaak van primordiaal dwerggroei (NINEÏNE mutatie) gemeld door Dauber et al. . Verschillende andere groepen hebben ook WES gebruikt, bijvoorbeeld Nikkel et al., het ontdekken van het gen geassocieerd met het bovengenoemde Floating-Harbor syndroom (srcap mutaties) .

wetenschappers beginnen de complexiteit van sommige genetische aandoeningen en aangeboren afwijkingen te begrijpen . Genetische ziekten lijken eerder (met enkele uitzonderingen) willekeurig verspreid tussen verschillende genen betrokken bij soortgelijke wegen. Deze heterogeniteit daagt direct vele studies uit die proberen genotype met fenotype te begrijpen en te correleren. Vele genetische voorwaarden kunnen door een combinatie van klinische eigenschappen, met inbegrip van fysieke verschijning en familiegeschiedenis worden vermoed. Bij het Holt–Oram–syndroom, hart-handsyndroom genoemd, veroorzaken mutaties in TBX5 aangeboren hart-en ledemaatafwijkingen . Er zijn verscheidene mogelijke verklaringen voor de aanwezigheid van een cluster van bevindingen in een patiënt met een genetisch syndroom. Een gemeenschappelijke reden is pleiotropie van de veelvoudige gevolgen van één enkele variant op verschillende organen of weefsels. Een andere mogelijke verklaring voor de aanwezigheid van een cluster van bevindingen is dat de patiënt een aaneengesloten gensyndroom heeft (verwijderingen of duplicaties die een bepaald deel van een chromosoom impliceren). Omdat alle genen in de veranderde gebieden worden beà nvloed, kan de betrokkenheid van vele genen in een ingewikkeld klinisch beeld resulteren. Een bekend voorbeeld van een aaneengesloten gensyndroom is het 22q11.2 deletiesyndroom . Bovendien kan een enkele locus verantwoordelijk zijn voor meerdere fenotypen en kunnen verschillende aandoeningen het gevolg zijn van mutaties in hetzelfde gen. Diverse op NGS-gebaseerde studies hebben nieuwe genen betrokken bij de etiologie van een aangeboren syndroom met hetzelfde of gelijkaardig fenotype, evenals enige genen geassocieerd met verschillende fenotypen of met een atypische vorm van een bekend syndroom ontdekt die als nieuw syndroom wordt afgebakend . Het syndroom van Rubinstein-Taybi wordt bijvoorbeeld veroorzaakt door mutaties in de genen CREBBP en EP300 (beide genen functioneren als transcriptionele coactivatoren in de regulatie van genexpressie via verschillende signaaltransductiewegen en beide zijn krachtige Histon-acetyltransferasen). Aan de andere kant, COL4A1 genmutaties zijn de oorzaak van neuronale migratie wanorde evenals cataract en andere oogheelkundige syndromen en vele Collageen type IV-geassocieerde wanorde. De diagnostische moeilijkheden in de bovengenoemde voorwaarden wijzen sterk op een prominente rol voor NGS technologieën als een krachtig diagnostisch hulpmiddel in dysmorfologie. De technologie van NGS helpt ons de pathogenese van bekende wanorde door afbakening van wegen te begrijpen verantwoordelijk voor hun pathogenese. Bijvoorbeeld, stond NGS de implicatie van de weg van AKT/PI3K/mTOR in overgroeisyndromen toe zoals Proteus, megalencefalie-capillaire misvorming en megalencefalie–polymicrogyria–polydactyly–hydrocephalus syndroom evenals de chromatin modellering van de weg van SWI/SNF in doodskist–Siris syndroom en de weg van RAS/MAPK in RASopathies .

NGS-gebaseerd onderzoek heeft een ander potentieel om nieuwe therapieën te lokaliseren . Beaulieu et al. gepubliceerd een overzicht bespreken van een aantal kwesties met betrekking tot nieuwe therapeutische benaderingen in zeldzame ziekten . Bijvoorbeeld, de identificatie van mutaties in riboflavine transporter genen (SLC52A2 en SLC52A3) veroorzakend kind-begin sensorineurale doofheid en pontobulbar parese biedt een mogelijkheid om riboflavine als therapeutisch middel te gebruiken . Bovendien, in een infantiel-begin bewegingsstoornis veroorzaakt door een nieuw ziekte-veroorzakend gen (slc18a2 gen) dat codeert de vesiculaire monoamine transporter, cytosolic dopamine en serotonine accumuleren in synaptische blaasjes impliceert monoamine agonisten als therapeutische middelen .

NGS zal waarschijnlijk deel gaan uitmaken van de standaard assessment voor de meest zeldzame dysmorfe syndromen, omdat het diagnostisch proces spectaculair vergemakkelijkt, versnelt en verkort . Een goed voorbeeld is het diagnostische proces bij patiënten met een verstandelijke beperking met of zonder dysmorfe kenmerken (zie hoofdstuk Next generation sequencing in neurologie en psychiatrie). Tegenwoordig is er een overvloed van diagnostische bedrijven het aanbieden van diagnostische NGS panelen van genen waarvan het causale en het potentieel van belang voor een heterogene groep van aandoeningen, zoals een verstandelijke handicap, autisme, epilepsie (epilepsie encefalopathie), schizofrenie en bipolaire stoornissen, doofheid, leuko-encefalopathie, en peroxisomale gebreken, alsmede ataxie, maculaire dystrofie, ciliopathies, cardiomyopathie, myopathie en neuropathie, skeletdysplasie syndromen en bindweefsel aandoeningen, RASopathies, metabole stoornissen, enz. (zie de respectieve hoofdstukken). Bovendien kunnen panelen op aanvraag worden aangepast (www.genetests.com). het EuroGentest-project (www.eurogentest.org) heeft klinische nutsrichtlijnen opgesteld met betrekking tot diagnostische NGS benaderingen . Gestructureerde informatie van NGS providers (ongeveer 30 laboratoria) omvat panel naam (ongeveer 1000 tests) en varianten getest (ongeveer 3000 genen), verzameld, en gekoppeld aan verschillende voorwaarden (3460).