Kardiofaciokutan syndrom

NGS-test i Dysmorfologi og sjældne Multiple medfødte defekter syndromer

NGS har ændret tilgangen til sjældne dysmorfe og multidefects syndromer . NGS omfatter helgenomsekventering, ves og genpanelsekventering, der er et værktøj til både diagnostiske og forskningsområder. Det er sandsynligt, at yderligere fremskridt inden for NGS-teknikker vil etablere en tættere forbindelse mellem klinisk og forskningsgenetisk test (en lignende proces blev observeret ved påvisning af kromosomale aberrationer ved hjælp af mikroarrays).

NGS har vist sig at være et nøjagtigt værktøj til mutationer, der forårsager Mendelske lidelser. Siden 2012 er opdagelsen af nye gener i sjældne Mendelske syndromer ved hjælp af NGS—teknikker steget hurtigt-mere end 250 nye gener involveret i sjældne lidelser, herunder dysmorfe syndromer, er blevet opdaget på denne måde, og dette antal forventes at vokse .

Desværre er der stadig en kløft mellem, hvad der er blevet opdaget, og hvad der er tilgængeligt som en klinisk test. På grund af dette er der behov for et systematisk netværk, der vil dække en lang række sjældne genetiske lidelser på nationalt eller internationalt plan.

patienter med sjældne dysmorfe syndromer var blandt de første modtagere af NGS-test. Nogle af de første dysmorfe syndromer med en forårsagende variant opdaget af NGS i 2010 var Freeman–Sheldon syndrom (MYH3 gen, autosomal dominerende arv), Miller syndrom (DHODH gen, autosomal recessiv arv) og Schinsel–Giedion syndrom (SETBP1 gen, autosomal dominerende arv) . Brug af Freeman-Sheldon syndrom og Miller syndrom som et proof-of-concept, klinikere og forskere demonstrerede for første gang, at NGS-analyse af et lille antal ikke-relaterede berørte individer kan identificere et sygdomsfremkaldende gen . Andre kendte dysmorfe syndromer, der molekylært defineres ved NGS-tilgangen, inkluderer Væversyndrom (J2-gen), flydende Havnesyndrom (SRCAP–gen), Hajdu-Cheney-syndrom (NOTCH2-gen), Proteus-syndrom (AKT1-gen) og andre . Den første rapport om en anvendelse af NGS-test for at opdage somatiske de novo-mutationer som årsag til en genetisk lidelse var et tilfælde af Proteus syndrom . NGS er yderst nyttig, når differentialdiagnosen omfatter flere tilstande med overlappende fænotypiske træk (f.eks. Noonan, Costello, LEOPARD og kardiofaciocutane syndromer) eller når mutationer i et af mange gener kan forårsage det samme syndrom eller lidelse. Et klassisk eksempel er kiste–Siris syndrom, hvor mange identificerede gener såsom SMARCB1, SMARCA4, SMARCA2, SMARCE1 og ARID1A overføres som autosomale dominerende træk . Mutationer i et hvilket som helst af disse gener, der koder for underenheder af et enkelt kompleks, viser sig at være årsagssammenhæng for Coffin–Siris syndrom . Noonan-spektrumforstyrrelser, også kendt som Rasopatier, er en gruppe udviklingssyndromer, der er kendetegnet ved omfattende klinisk og genetisk heterogenitet, men med en betydelig fænotypisk overlapning . Noonan-spektrumforstyrrelser er forårsaget af dysregulering af den Ras/mitogenaktiverede proteinkinase (RAS/MAPK) signalvej (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19467855). Tretten genvarianter er blevet påvist hos patienter med Noonan og Noonan-lignende syndromer. Ti af disse gener (PTPN11, SOS1, RAF1, KRAS, HRAS, SHOC2, BRAF, NRAS, MAP2K1, MAP2K1) koder komponenter i Ras/MAPK-signalvejen, mens tre andre (CBL, KAT6B og RIT1) koder regulatoriske proteiner til denne vej (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685). Selvom de fleste årsagsmutationer i Noonan-spektrumforstyrrelser forekommer de novo (hovedsageligt missense og indels, hvilket resulterer i ændringer i rammen af det transkriberede protein), er der også rapporteret om familiære tilfælde, arvet på en autosomal dominerende måde (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685).

Noonan syndrom (NS) er kendetegnet ved dysmorf ansigtsudseende, kort statur, medfødte hjertefejl hos op til 80% af patienterne (lungeventilstenose, atrial septumdefekt, atrioventrikulær kanaldefekt og hypertrofisk kardiomyopati) og muskuloskeletale abnormiteter (brystdeformitet og kort svømmehud). Intelligens er normalt normal; dog kan indlæringsvanskeligheder forekomme. NS er præget af omfattende klinisk heterogenitet, selv blandt medlemmer af samme familie (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4025385). 50% af tilfældene forårsaget af missense-mutationer i PTPN11-genet, hvilket resulterer i en forstærkning af funktionen af nonreceptor-protein tyrosinphosphatase SHP-2-proteinet.

Kardiofaciokutant syndrom er kendetegnet ved et markant ansigtsudseende, medfødte hjertefejl (lungeventilstenose og atriale septumdefekter), ektodermale abnormiteter (cafetroma au lait, erytem, keratose, ichthyosis, eksem, sparsomt hår og negledystrofi), kort statur og neurologiske fund (anfald, hypotoni, makrocephaly og forskellige grader af mental og kognitiv forsinkelse) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3789005).

Noonan syndrom med flere lentiginer (NSML) er kendt som LEOPARD syndrom (flere lentiginer, elektrokardiografiske ledningsabnormiteter, okulær hypertelorisme, lungestenose, unormale kønsorganer, væksthæmning, sensorineural døvhed). Andre mindre almindelige træk inkluderer kort statur, mild mental retardering og unormale kønsorganer. Dette syndrom er forårsaget af mindst 10 forskellige missense-defekter i PTPN11, der tegner sig for over 90% af alle tilfælde genotypet, og RAF1 (sjældent) . I modsætning til NS virker nsml-forårsagende mutationer i PTPN11-genet gennem en dominerende negativ effekt, som ser ud til at forstyrre funktionen af vildtype-genproduktet (SHP2-protein) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15121796).

Costello syndrom (CS) er kendetegnet ved grove ansigtstræk, tyk og løs hud i hænder og fødder, papillomata, hjertefejl (lungeventilstenose), kort statur, makrocephaly og mild til moderat mental retardering. De fleste CS-tilfælde er sporadiske som følge af de novo HRAS-mutationer (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9934987).

flere NGS-paneler med 13 gener, der er blevet impliceret i NS og relaterede lidelser, er tilgængelige for patienter med NS-lignende kliniske træk (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685/).

omkring 25% af nyfødte, der er ramt af holoprosencephaly, har et defineret monogent syndrom, herunder Smith–Lemli–Opitts syndrom (MIM 270400), Pallister–Hall syndrom (MIM 146510) og Rubinstein–Taybi syndrom (MIM 180849). Kromosomale anomalier er blevet impliceret i 24-45% af levende fødsler, oftest numeriske anomalier i kromosomer 13, 18 og 21 og strukturelle variationer, der involverer 13k, 18P, 7k36, 3p24–pter, 2p21 og 21k22.3 . Intragene mutationer i flere gener er også blevet fundet som stigende modtagelighed for holoprosencephaly: DISP1, FGF8, RÆV1, GLI2, NODAL, PTCH1, SHH, SEKS3, TDGF1, TGIF1 og SIC2. Alle undtagen FGF8 arves på en autosomal dominerende måde (http://ltd.aruplab.com/Tests/Pdf/407). Prænatal test er også mulig. 25% af personer med ikke-syndromisk holoprosencephaly har en mutation i et af disse fire gener: SHH, SIC2, seks 3 eller TGIF1. Fordi ufuldstændig penetrans og variabel ekspressivitet er træk ved dominerende arvelig holoprosencephaly, forekommer høj intrafamilial fænotypisk variabilitet, og relativt normalt ansigtsudseende kan ses hos personer, der har den forårsagende variant og berørte førstegrads slægtninge. Således er holoprosencephaly ligesom mange andre enheder en spektrumforstyrrelse præget af komplekse træk, der ikke pålideligt forudsiges af tilstedeværelsen af en enkelt mutation .

vi-undersøgelser gjorde det muligt at opdage nye vækstforstyrrelser. Igsf1-mangel beskrevet af Sun et al. er kendetegnet ved høj statur, central hypothyroidisme, makroorchidisme og forsinket pubertet og alvorlige skeletabnormiteter . Hannema et al. rapporterede tilfælde af en patient med gigantisme uden andre dysmorfe træk, der er forbundet med en ny aktiverende variant i NPR2. Desuden blev en ny heterosygøs FGFR3-variant i dominerende transmitteret forholdsmæssig kort statur offentliggjort i 2015 samt en rapport om to søskende med uforholdsmæssig kort statur forårsaget af en sammensat heterosygøs mutation af PAPSS2. Nilsson et al. opdaget en AKAN-gendefekt, der er ansvarlig for et sjældent syndrom med kort statur og avanceret knoglealder . Derudover blev en ny årsag til primordial dværgisme (NINEIN-mutation) rapporteret af Dauber et al. . Flere andre grupper har også brugt ves, for eksempel, Nikkel et al., opdage genet forbundet med det ovennævnte flydende Havnesyndrom (SRCAP mutationer) .

forskere er begyndt at forstå kompleksiteten af nogle genetiske lidelser og medfødte defekter . Genetiske sygdomme synes at være temmelig (med få undtagelser) tilfældigt spredt blandt forskellige gener involveret i lignende veje. Denne heterogenitet udfordrer direkte mange undersøgelser, der forsøger at forstå og korrelere genotype med fænotype. Mange genetiske tilstande kan mistænkes gennem en kombination af kliniske træk, herunder fysisk udseende og familiehistorie. For eksempel i Holt-Oram syndrom, kaldet hjerte-hånd syndrom, mutationer i TBH5 forårsage medfødte misdannelser i hjerte og lemmer . Der er flere mulige forklaringer på tilstedeværelsen af en klynge af fund hos en patient med et genetisk syndrom. En almindelig årsag er pleiotropi af de mange virkninger af en enkelt variant på forskellige organer eller væv. En anden mulig forklaring på tilstedeværelsen af en klynge af fund er, at patienten har et sammenhængende gensyndrom (sletninger eller duplikationer, der involverer en bestemt del af et kromosom). Fordi alle gener i de ændrede regioner påvirkes, kan involvering af mange gener resultere i et kompliceret klinisk billede. Et velkendt eksempel på et sammenhængende gensyndrom er 22k11.2-sletningssyndromet . Desuden kan et enkelt locus være ansvarlig for flere fænotyper, og forskellige lidelser kan skyldes mutationer i det samme gen. Forskellige NGS-baserede undersøgelser har opdaget nye gener involveret i etiologien af et medfødt syndrom med den samme eller lignende fænotype såvel som enkeltgener forbundet med forskellige fænotyper eller med en atypisk form af et velkendt syndrom afgrænset som et nyt syndrom . For eksempel er Rubinstein–Taybi syndrom forårsaget af mutationer i CREBBP-og EP300-generne (begge gener fungerer som transkriptionelle coaktivatorer i reguleringen af genekspression gennem forskellige signaltransduktionsveje, og begge er potente histonacetyltransferaser). På den anden side er COL4A1-genmutationer ansvarlige for neuronale migrationsforstyrrelser såvel som grå stær og andre oftalmologiske syndromer og mange kollagen type IV-associerede lidelser. De diagnostiske vanskeligheder under de ovennævnte forhold peger stærkt på en fremtrædende rolle for NGS-teknologier som et potent diagnostisk værktøj i dysmorfologi. NGS-teknologi hjælper os med at forstå patogenesen af kendte lidelser gennem afgrænsning af veje, der er ansvarlige for deres patogenese. For eksempel aktiverede NGS implikationen af AKT/PI3K/mTOR–stien i overvækstsyndromer såsom Proteus, megalencephaly–kapillær misdannelse og megalencephaly–polymicrogyria–polydactyly–hydrocephalus syndrom såvel som kromatinmodellering af SVI/SNF-stien i Kiste-Siris syndrom og RAS/MAPK-stien i Rasopatier .

NGS-baseret forskning har et yderligere potentiale til at lokalisere nye terapier . Beaulieu et al. udgivet en gennemgang diskuterer nogle spørgsmål relateret til nye terapeutiske tilgange i sjældne sygdomme . For eksempel identifikation af mutationer i riboflavintransportgener (SLC52A2 og SLC52A3), der forårsager sensorineural døvhed i barndommen og pontobulbar parese giver mulighed for at bruge riboflavin som et terapeutisk middel . Derudover i en infantil-debut bevægelsesforstyrrelse forårsaget af et nyt sygdomsfremkaldende gen (SLC18A2-gen), der koder for den vesikulære monoamintransportør, cytosolisk dopamin og serotonin, der akkumuleres i synaptiske vesikler, indebærer monoaminagonister som et terapeutisk middel .

NGS vil sandsynligvis blive en del af standardvurderingen for de fleste sjældne dysmorfe syndromer, da det spektakulært Letter, fremskynder og forkorter diagnosticeringsprocessen . Et godt eksempel er den diagnostiske proces hos patienter med intellektuel handicap med eller uden dysmorfe træk (Se kapitel næste generations sekventering i neurologi og psykiatri). I dag er der en overflod af diagnostiske virksomheder, der tilbyder diagnostiske NGS-paneler af gener, der vides at være kausale og potentielt vigtige for en heterogen gruppe af lidelser, såsom intellektuel handicap, autisme, epilepsi (epileptisk encefalopati), schisofreni og bipolære lidelser, døvhed, leukoencefalopati og peroksisomale defekter samt ataksi, makulær dystrofi, ciliopatier, kardiomyopati, myopati og neuropati, skeletdysplasi-syndromer og bindevævssyndromer, Rasopatier, metaboliske lidelser osv. (se de respektive kapitler). Desuden kan paneler tilpasses efter anmodning (www.genetests.com). EuroGentest-projektet (www.eurogentest.org) har udarbejdet retningslinjer for kliniske værktøjer, der dækker diagnostiske NGS-tilgange . Struktureret information fra NGS-udbydere (ca.30 laboratorier) inkluderer panelnavn (ca. 1000 tests) og testede varianter (ca. 3000 gener), indsamlet og knyttet til forskellige tilstande (3460).