Cardiofaciocutaneous Syndrome

NGS Testing in Dysmorphology and Rare Multiple Congenit Defects Syndromes

NGS has changed the approach to rare dysmorfic and multidefects syndromes . NGS koostuu koko genomin sekvensointi, WES, ja geenipaneelin sekvensointi, on työkalu sekä diagnostiikan ja tutkimuksen aloilla. On todennäköistä, että NGS-tekniikoiden edistyminen lähentää kliinistä ja tutkimuksellista geneettistä testausta (samanlainen prosessi havaittiin kromosomipoikkeavuuksien havaitsemisessa mikrorakenteiden avulla).

NGS on osoittautunut tarkaksi apuvälineeksi Mendelin häiriöitä aiheuttaviin mutaatioihin. Vuodesta 2012 lähtien uusien geenien löytäminen harvinaisissa Mendelin oireyhtymissä NGS—tekniikoita käyttäen on lisääntynyt nopeasti-tällä tavalla on löydetty yli 250 uutta geeniä, jotka osallistuvat harvinaisiin häiriöihin, mukaan lukien dysmorfiset oireyhtymät, ja tämän määrän odotetaan kasvavan .

valitettavasti löydetyn ja kliinisenä testinä saatavilla olevan välillä on vielä kuilu. Tämän vuoksi tarvitaan järjestelmällistä verkostoa, joka kattaa laajan valikoiman harvinaisia geneettisiä sairauksia kansallisella tai kansainvälisellä tasolla.NGS-testin ensimmäisiä edunsaajia olivat

potilaat, joilla oli harvinainen Dysmorfinen oireyhtymä. NGS: n vuonna 2010 löytämiä ensimmäisiä dysmorfisia oireyhtymiä, joissa on kausaalinen muunnos, olivat Freeman–Sheldonin oireyhtymä (myh3–geeni, autosomaalinen dominanttiperimä), Millerin oireyhtymä (DHODH-geeni, autosomaalinen resessiivinen periytyminen) ja Schinzel-Giedionin oireyhtymä (SETBP1-geeni, autosomaalinen dominanttiperimä) . Käyttämällä Freeman–Sheldonin syndroomaa ja Millerin syndroomaa konseptin todisteena kliinikot ja tutkijat osoittivat ensimmäistä kertaa, että NGS-analyysi pienestä määrästä toisiinsa liittymättömiä sairastuneita henkilöitä voi tunnistaa tautia aiheuttavan geenin . Muita tunnettuja dysmorfisia oireyhtymiä, jotka on määritelty molekulaarisesti NGS-lähestymistavalla, ovat Weaverin oireyhtymä (EZH2–geeni), Floating-Harborin oireyhtymä (SRCAP-geeni), Hajdu-Cheneyn oireyhtymä (NOTCH2-geeni), Proteus-oireyhtymä (AKT1-geeni) ja muut . Ensimmäinen raportti NGS-testaussovelluksesta somaattisten de novo-mutaatioiden löytämiseksi geneettisen häiriön aiheuttajaksi oli Proteus-oireyhtymä . NGS on erittäin hyödyllinen, kun erotusdiagnoosi sisältää useita ehtoja päällekkäisiä fenotyyppisiä ominaisuuksia (esim., Noonan, Costello, LEOPARD, ja cardiofaciocutaneous oireyhtymät) tai kun mutaatiot jokin monista geeneistä voi aiheuttaa saman oireyhtymän tai häiriö. Klassinen esimerkki on Coffin–Siris-oireyhtymä, jossa monet tunnistetut geenit, kuten SMARCB1, SMARCA4, SMARCA2, SMARCE1 ja ARID1A, välittyvät autosomaalisesti hallitsevina piirteinä . Mutaatiot tahansa näistä geeneistä koodaavat alayksiköt yhden kompleksin on todettu olevan syy Coffin-Siris syndrooma . Noonan-spektrin häiriöt, jotka tunnetaan myös Rasopatioina, ovat ryhmä kehitysoireyhtymiä, joille on ominaista laaja kliininen ja geneettinen heterogeenisuus, mutta joilla on huomattava fenotyyppinen päällekkäisyys . Noonan-spektrin häiriöt johtuvat reniini-/mitogeeniaktivoidun proteiinikinaasin (Ras/MAPK) signalointireitin (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19467855) säätelyhäiriöistä. Noonanin ja Noonanin kaltaisia oireyhtymiä sairastavilla potilailla on havaittu kolmetoista geenivarianttia. Näistä geeneistä kymmenen (PTPN11, SOS1, RAF1, KRAS, HRAS, SHOC2, BRAF, NRAS, MAP2K1, MAP2K1) koodaavat Ras/MAPK-signalointireitin komponentteja, kun taas kolme muuta (CBL, KAT6B ja RIT1) koodaavat tämän reitin säätelyproteiineja (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685). Vaikka useimmat Noonanin spektrihäiriöiden aiheuttavista mutaatioista tapahtuvat de novo (pääasiassa missense ja indels, jotka johtavat transkriboidun proteiinin kehyshäiriöihin), myös familiaalisia tapauksia on raportoitu autosomaalisesti dominoivasti periytyvinä (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685).

Noonanin oireyhtymälle (NS) on ominaista Dysmorfinen kasvojen ulkonäkö, lyhytkasvuisuus, synnynnäiset sydänviat jopa 80%: lla potilaista (keuhkoläpän ahtauma, eteisen väliseinän vika, eteis-kammiokanavan vika ja hypertrofinen kardiomyopatia) ja tuki-ja liikuntaelinten poikkeavuudet (rintakehän epämuodostuma ja lyhyt räpyläkaula). Älykkyys on yleensä normaalia, mutta oppimisvaikeuksia voi esiintyä. NS: lle on ominaista laaja kliininen heterogeenisuus jopa saman perheen jäsenten keskuudessa (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4025385). NS, noin 50% tapauksista, johtuu missense mutaatioita PTPN11 geeni, mikä johtaa toiminnan vahvistuminen ei-reeceptor proteiini tyrosiinifosfataasi SHP-2 Proteiini.

Kardiofakutaaniselle oireyhtymälle on ominaista erottuva kasvojen ulkonäkö, synnynnäiset sydänviat (keuhkoläpän ahtauma ja eteisen väliseinän viat), ektodermaaliset poikkeavuudet (café au lait, eryteema, keratoosi, iktyoosi, ekseema, harva karva ja kynsidystrofia), lyhytkasvuisuus ja neurologiset löydökset (kouristukset, hypotonia, makrokefalia sekä eriasteiset psyykkiset ja kognitiiviset viiveet) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3789005).

Noonanin oireyhtymä, johon liittyy useita lentigiinejä (NSML), tunnetaan nimellä LEOPARDISYNDROOMA (useita lentigiinejä, EKG-johtumishäiriöitä, silmän hypertelorismi, keuhkoahtauma, epänormaalit sukupuolielimet, kasvun hidastuminen, sensorineuraalinen kuurous). Muita harvinaisempia piirteitä ovat lyhytkasvuisuus, lievä kehitysvammaisuus ja epänormaalit sukupuolielimet. Tämä oireyhtymä johtuu vähintään 10 eri missense vikoja PTPN11, osuus yli 90% kaikista tapauksista genotyypin, ja RAF1 (harvoin). Toisin kuin NS, PTPN11-geenin nsml-aiheuttavat mutaatiot vaikuttavat dominoivan negatiivisen vaikutuksen kautta, mikä näyttää häiritsevän villin tyypin geenituotteen (SHP2-proteiini) toimintaa (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15121796).

Costellon oireyhtymälle (cs) ovat ominaisia karkeat kasvonpiirteet, käsien ja jalkojen paksu ja löysä iho, papilloomat, sydänviat (keuhkoläpän ahtauma), lyhytkasvuisuus, makrokefalia ja lievä tai keskivaikea kehitysvammaisuus. Useimmat CS-tapaukset ovat sporadisia, jotka johtuvat de novo HRAS-mutaatioista (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9934987).

useita NGS-paneeleita, joissa on 13 geeniä, jotka on yhdistetty NS: ään ja siihen liittyviin häiriöihin, on saatavilla potilaille, joilla on NS: n kaltaisia kliinisiä piirteitä (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685/).

noin 25 prosentilla holoprosenkefaliaan sairastuneista vastasyntyneistä on määritelty monogeeninen oireyhtymä, mukaan lukien Smith–Lemli–Opitzin oireyhtymä (mim 270400), Pallister–Hallin oireyhtymä (MIM 146510) ja Rubinstein–Taybin oireyhtymä (MIM 180849). Kromosomipoikkeamia on havaittu 24-45%: ssa elävänä syntyneistä, useimmin numeerisia poikkeamia kromosomeissa 13, 18 ja 21 sekä rakenteellisia muutoksia, joihin liittyy 13Q, 18P, 7q36, 3p24–pter, 2p21 ja 21q22.3 . Useiden geenien introgeenisten mutaatioiden on todettu myös lisäävän alttiutta holoprosenkefalialle: DISP1, FGF8, FOXH1, GLI2, solmukohta, PTCH1, SHH, SIX3, TDGF1, TGIF1 ja ZIC2. Kaikki paitsi FGF8 periytyvät autosomaalisesti dominoivasti (http://ltd.aruplab.com/Tests/Pdf/407). Myös raskaustestit ovat mahdollisia. Noin 25%: lla yksilöistä, joilla on ei-drominen holoprosenkefalia, on mutaatio jossakin näistä neljästä geenistä: SHH, ZIC2, SIX3 tai TGIF1. Koska epätäydellinen penetrance ja vaihteleva ekspressiivisyys ovat piirteitä dominantly peritty holoprosencephaly, suuri intrafamilial fenotyypin vaihtelua tapahtuu ja suhteellisen normaali kasvojen ulkonäkö voidaan nähdä yksilöitä, joilla on aiheuttava variantti ja vaikuttaa ensimmäisen asteen sukulaisia. Niinpä holoprosenkefalia, kuten monet muutkin entiteetit, on spektrihäiriö, jolle on ominaista monimutkaiset piirteet, joita ei pysty luotettavasti ennustamaan yksittäisen mutaation läsnäololla .

WES-tutkimukset mahdollistivat uusien kasvuhäiriöiden löytämisen. IGSF1-puutos, jota Sun et al. on ominaista pitkä pituus, Keski kilpirauhasen, makroorchidismi ja viivästynyt murrosikä, ja vakavia luuston poikkeavuuksia . Hannema ym. kertoi tapauksesta, jossa potilaalla oli gigantismi ilman muita dysmorfisia piirteitä, jotka liittyivät npr2: n uuteen aktivoivaan varianttiin. Lisäksi vuonna 2015 julkaistiin uusi heterotsygoottinen FGFR3-muunnos dominantly transmitted suhteellinen lyhytkasvuisuus , sekä raportti kahdesta sisaruksesta, joilla on suhteettoman lyhytkasvuisuus, jonka aiheuttaa yhdisteen heterotsygoottinen mutaatio PAPSS2. Nilsson ym. löysin Akanin geenivirheen, joka on vastuussa harvinaisesta lyhytkasvuisesta ja pitkälle edenneestä luustosta . Lisäksi, Uusi syy primordial lyhytkasvuisuus (NINEININ mutaatio) raportoitiin Dauber et al. . Myös useat muut ryhmät ovat käyttäneet WESIÄ, esimerkiksi Nikkel et al., löytää geenin, joka liittyy edellä mainittuun kelluvan Harborin oireyhtymään (SRCAP-mutaatiot).

tutkijat ovat alkaneet ymmärtää joidenkin geneettisten häiriöiden ja synnynnäisten vikojen monimutkaisuutta . Geneettiset sairaudet näyttävät pikemminkin (harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta) satunnaisesti hajallaan eri geenien mukana samanlaisia reittejä. Tämä heterogeenisuus haastaa suoraan monet tutkimukset, jotka yrittävät ymmärtää ja korreloida genotyyppiä fenotyypin kanssa. Monia geneettisiä sairauksia voidaan epäillä kliinisten ominaisuuksien, mukaan lukien fyysinen ulkonäkö ja suvussa. Esimerkiksi Holt-Oramin oireyhtymässä, jota kutsutaan sydän-käsi-oireyhtymäksi, tbx5: n mutaatiot aiheuttavat synnynnäisiä sydämen ja raajojen epämuodostumia . On olemassa useita mahdollisia selityksiä sille, että potilaalla on geneettinen oireyhtymä. Yksi yleinen syy on pleiotropia yhden variantin useista vaikutuksista eri elimiin tai kudoksiin. Toinen mahdollinen selitys löydösten rykelmälle on se, että potilaalla on vierekkäinen geenioireyhtymä (poistoja tai päällekkäisyyksiä, joihin liittyy tietty osa kromosomista). Koska kaikki geenit muuttuneilla alueilla vaikuttavat, monien geenien mukanaolo voi johtaa monimutkaiseen kliiniseen kuvaan. Tunnettu esimerkki vierekkäisestä geenisyndroomasta on 22q11 .2 deleetio-oireyhtymä. Lisäksi yksi lokus voi olla vastuussa useista fenotyypeistä, ja saman geenin mutaatioista voi seurata erilaisia häiriöitä. Useissa NGS-pohjaisissa tutkimuksissa on löydetty uusia geenejä, jotka liittyvät synnynnäisen oireyhtymän etiologiaan, jolla on sama tai samankaltainen fenotyyppi, sekä yksittäisiä geenejä, jotka liittyvät eri fenotyyppeihin tai epätyypilliseen muotoon tunnetusta oireyhtymästä, joka on rajattu uudeksi oireyhtymäksi . Esimerkiksi Rubinstein-Taybin oireyhtymä johtuu mutaatioista CREBBP – ja EP300-geeneissä (molemmat geenit toimivat transkriptiokoaktivaattoreina geeniekspression säätelyssä erilaisten signaalitransduktioreittien kautta ja molemmat ovat voimakkaita histoniasetyylitransferaaseja). Toisaalta COL4A1-geenimutaatiot aiheuttavat hermosolujen migraatiohäiriöitä sekä kaihi-ja muita silmäympäristöoireita ja monia tyypin IV kollageeneihin liittyviä häiriöitä. Edellä mainittujen tilojen diagnostiset vaikeudet viittaavat vahvasti siihen, että NGS-teknologioilla on merkittävä rooli dysmorfologian tehokkaana diagnostisena välineenä. NGS-tekniikka auttaa meitä ymmärtämään tunnettujen häiriöiden patogeneesiä niiden patogeneesistä vastaavien reittien rajaamisen kautta. Esimerkiksi NGS mahdollisti AKT/PI3K/mTOR–reitin implisiittisyyden liikakasvuoireyhtymissä, kuten Proteus–oireyhtymässä, megalenkefaliassa–kapillaarisessa epämuodostumassa ja megalenkefaliassa–polymikrogyria–polydaktyly-hydrokefalus-oireyhtymässä, sekä Swi/SNF-reitin kromatiinin mallinnuksen Coffin-Siris-oireyhtymässä ja Ras/MAPK-reitin kromatiinimallinnuksen Rasopatioissa .

NGS-pohjaisella tutkimuksella on lisäksi mahdollisuus paikantaa uusia hoitomuotoja . Beaulieu ym. julkaisi katsauksen, jossa käsiteltiin joitakin kysymyksiä, jotka liittyvät uusiin terapeuttisiin lähestymistapoihin harvinaisissa sairauksissa . Esimerkiksi riboflaviinin kuljettajageenien (SLC52A2 ja SLC52A3) mutaatioiden tunnistaminen, jotka aiheuttavat lapsenkengissä alkavaa sensorineuraalista kuuroutta ja ponttobulbar-halvausta, antaa mahdollisuuden käyttää riboflaviinia terapeuttisena aineena . Lisäksi infantiili-alkuisessa liikehäiriössä, jonka aiheuttaa Uusi tautia aiheuttava geeni (SLC18A2-geeni), joka koodaa vesicular monoamiinikuljettajaa, sytosolinen dopamiini ja serotoniini, jotka kerääntyvät synapsirakkuloihin, merkitsevät monoamiiniagonisteja terapeuttisina aineina .

NGS tulee todennäköisesti osaksi useimpien harvinaisten dysmorfisten oireyhtymien standardiarviointia, koska se helpottaa, nopeuttaa ja lyhentää diagnostista prosessia näyttävästi . Hyvä esimerkki on diagnostinen prosessi kehitysvammapotilailla, joilla on tai ei ole dysmorfisia piirteitä (katso luku Next generation sequencing in neurology and psychiatry). Nykyään on olemassa lukuisia diagnostisia yrityksiä tarjoaa diagnostisia NGS paneelit geenien tiedetään syy-ja mahdollisesti tärkeä heterogeeninen ryhmä sairauksia, kuten kehitysvammaisuus, autismi, epilepsia (epileptinen enkefalopatia), skitsofrenia ja kaksisuuntainen mielialahäiriöt, kuurous, leukoenkefalopatia, ja peroksisomia vikoja, sekä ataksia, makulan dystrofia, ciliopathies, kardiomyopatia, myopatia ja neuropatia, luuston dysplasia oireyhtymät ja sidekudoksen oireyhtymät, Rasopatiat, metaboliset häiriöt, jne. (KS. vastaavat luvut). Lisäksi paneelit voidaan räätälöidä pyynnöstä (www.genetests.com). eurogentest-hanke (www.eurogentest.org) on laatinut kliiniset hyötyohjeet, jotka koskevat diagnostisia NGS-lähestymistapoja . NGS-palveluntarjoajilta (noin 30 laboratoriota) saatu jäsennelty tieto sisältää paneelin nimen (noin 1000 testiä) ja testatut muunnokset (noin 3000 geeniä), kerätyt ja erilaisiin olosuhteisiin liittyvät tiedot (3460).