Cardiofaciocutan Syndrome

NGS tesztelés Dysmorphology and Rare Multiple Congenital Defects Syndromes

az NGS megváltoztatta a ritka dysmorphic és multidefects szindrómák megközelítését . Az NGS magában foglalja a teljes genom szekvenálását, a Wes-t és a génpanel-szekvenálást, amely mind a diagnosztikai, mind a kutatási területek eszköze. Valószínű, hogy az NGS-technikák további fejlődése szorosabb kapcsolatot fog létrehozni a klinikai és a kutatási genetikai vizsgálatok között (hasonló folyamatot figyeltek meg a kromoszóma-rendellenességek mikroarray-k segítségével történő kimutatásában).

az NGS a mendeli rendellenességeket okozó mutációk pontos eszközének bizonyult. 2012 óta az új gének felfedezése ritka Mendeli szindrómákban NGS technikák alkalmazásával gyorsan növekedett—több mint 250 új gént fedeztek fel ritka rendellenességekben, beleértve a diszmorf szindrómákat is, és ez a szám várhatóan növekedni fog .

sajnos még mindig van különbség a felfedezett és a klinikai tesztként rendelkezésre álló adatok között. Ezért szükség van egy szisztematikus hálózatra, amely a ritka genetikai rendellenességek széles körét lefedi nemzeti vagy nemzetközi szinten.

ritka diszmorf szindrómában szenvedő betegek voltak az NGS-vizsgálat első kedvezményezettjei. Az NGS által 2010–ben felfedezett első diszmorfikus szindrómák közül néhány a Freeman–Sheldon szindróma (MYH3 gén, autoszomális domináns öröklés), Miller-szindróma (DHODH gén, autoszomális recesszív öröklés) és Schinzel-Giedion szindróma (SETBP1 gén, autoszomális domináns öröklés) . A Freeman-Sheldon-szindrómát és a Miller-szindrómát a koncepció bizonyítékaként használva a klinikusok és a tudósok először bizonyították, hogy egy kis számú, nem kapcsolódó érintett személy NGS-elemzése képes azonosítani a betegséget okozó gént . Az NGS megközelítés által molekulárisan meghatározott egyéb ismert diszmorf szindrómák közé tartozik a Weaver-szindróma (EZH2 gén), úszó-kikötő szindróma (SRCAP gén), Hajdu–Cheney-szindróma (NOTCH2 gén), Proteus-szindróma (AKT1 gén) stb . Az NGS teszt alkalmazásának első jelentése a szomatikus de novo mutációk genetikai rendellenesség okaként történő felfedezésére a Proteus szindróma esete volt . Az NGS rendkívül hasznos, ha a differenciáldiagnózis több olyan állapotot tartalmaz, amelyek átfedő fenotípusos jellemzőkkel rendelkeznek (például Noonan, Costello, LEOPARD és cardiofaciocutan szindrómák), vagy ha a sok gén bármelyikének mutációja ugyanazt a szindrómát vagy rendellenességet okozhatja. Klasszikus példa a Coffin-Siris szindróma, amelyben számos azonosított gén, például a SMARCB1, SMARCA4, SMARCA2, SMARCE1 és ARID1A autoszomális domináns tulajdonságként terjed . Ezen gének bármelyikének mutációi egyetlen komplex alegységeit kódolják okozati oknak Coffin-Siris szindróma . A Noonan spektrum rendellenességek, más néven Rasopathiák, a fejlődési szindrómák egy csoportja, amelyet kiterjedt klinikai és genetikai heterogenitás jellemez, de jelentős fenotípusos átfedéssel . A Noonan spektrum rendellenességeket a RAS/mitogén-aktivált protein-kináz (RAS/MAPK) jelátviteli út diszregulációja okozza (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19467855). Tizenhárom génváltozatot mutattak ki Noonan és Noonan-szerű szindrómában szenvedő betegeknél. Ezen gének közül tíz (PTPN11, SOS1, RAF1, KRAS, HRAS, SHOC2, BRAF, NRAS, MAP2K1, MAP2K1) kódolja a RAS/MAPK jelátviteli út komponenseit, míg három másik (CBL, KAT6B és RIT1) ezen útvonal szabályozó fehérjéit kódolja (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685). Bár a legtöbb ok-okozati mutáció a Noonan spektrum rendellenességekben de novo-ban fordul elő (főleg missense és indels, ami az átírt fehérje kereten belüli változását eredményezi), családi eseteket is jelentettek, autoszomális domináns módon öröklődve (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685).

a Noonan-szindrómát (NS) a betegek legfeljebb 80% – ánál diszmorf arckifejezés, alacsony termet, veleszületett szívhibák (pulmonalis billentyű stenosis, pitvari septum defektus, atrioventricularis csatorna defektus és hypertrophiás cardiomyopathia), valamint mozgásszervi rendellenességek (mellkasi deformitás és rövid hevederes nyak) jellemzik. Az intelligencia általában normális; tanulási nehézségek azonban előfordulhatnak. Az NS-t kiterjedt klinikai heterogenitás jellemzi, még ugyanazon család tagjai között is (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4025385). Az NS-t az esetek körülbelül 50% – ában a PTPN11 gén missense mutációi okozzák, ami a nem receptor fehérje tirozin-foszfatáz SHP-2 fehérje funkciójának növekedését eredményezi.

a Cardiofaciocutan szindrómát jellegzetes arckifejezés, veleszületett szívhibák (pulmonalis billentyű stenosis és pitvari septum defektusok), ektodermális rendellenességek (Cafeteria au lait, erythema, keratosis, ichthyosis, ekcéma, ritka haj és körömdisztrófia), alacsony termet és neurológiai leletek (rohamok, hypotonia, macrocephaly és különböző fokú mentális és kognitív késleltetés) jellemzik (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3789005).

a Noonan-szindróma több lentiginnel (NSML) leopárd-szindrómaként ismert (többszörös lentiginek, elektrokardiográfiás vezetési rendellenességek, szem hypertelorizmus, pulmonalis stenosis, rendellenes nemi szervek, növekedési retardáció, szenzorineurális süketség). Más kevésbé gyakori jellemzők közé tartozik a rövid testtartás, az enyhe mentális retardáció és a rendellenes nemi szervek. Ezt a szindrómát a PTPN11 legalább 10 különböző missense hibája okozza, amelyek az összes genotipizált eset több mint 90% – át teszik ki, és RAF1 (ritkán) . Az NS-től eltérően az NSML-okozó mutációk a PTPN11 génben domináns negatív hatás révén hatnak, amely úgy tűnik, hogy megzavarja a vad típusú géntermék (SHP2 fehérje) működését (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15121796).

a Costello-szindrómát (CS) durva arcvonások, a kezek és lábak vastag és laza bőre, papillomata, szívhibák (pulmonalis szelep stenosis), alacsony termet, makrocefália és enyhe vagy közepes mentális retardáció jellemzi. A legtöbb CS eset szórványos, de novo HRAS mutációkból ered (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9934987).

az NS-ben és a kapcsolódó rendellenességekben érintett 13 génből álló számos NGS panel áll rendelkezésre az NS-szerű klinikai jellemzőkkel rendelkező betegek számára (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685/).

a holoprosencephaly által érintett újszülöttek körülbelül 25%–ánál van meghatározott monogénes szindróma, beleértve a Smith–Lemli–Opitz szindrómát (Mim 270400), a Pallister–Hall szindrómát (MIM 146510) és a Rubinstein-Taybi szindrómát (Mim 180849). A kromoszóma anomáliák az élveszületések 24-45%–ában szerepeltek, leggyakrabban a 13., 18 .és 21. kromoszómában, valamint a 13Q, 18P, 7q36, 3p24-pter, 2p21 és 21q22. 3 szerkezeti eltérésekben. Több gén intragén mutációit is megállapították, hogy fokozzák a holoprosencephalia iránti fogékonyságot: DISP1, FGF8, FOXH1, GLI2, NODAL, PTCH1, SHH, SIX3, TDGF1, TGIF1 és ZIC2. Az FGF8 kivételével mindegyik autoszomális domináns módon öröklődik (http://ltd.aruplab.com/Tests/Pdf/407). Prenatális tesztelés is lehetséges. A nem szindróma holoprosencephaliában szenvedő egyének körülbelül 25% – ánál van mutáció a négy gén egyikében: SHH, ZIC2, SIX3 vagy TGIF1. Mivel a hiányos penetráció és a változó expresszivitás a dominánsan öröklődő holoprosencephalia jellemzői, magas intrafamilialis fenotípusos variabilitás fordul elő, és viszonylag normális arckifejezés figyelhető meg azoknál az egyéneknél, akiknek az okozati változata van, és az érintett első fokú rokonok. Így a holoprosencephaly, mint sok más entitás, olyan spektrumzavar, amelyet olyan komplex tulajdonságok jellemeznek, amelyeket egyetlen mutáció jelenléte nem megbízhatóan előre jelez .

a WES-vizsgálatok lehetővé tették az új növekedési rendellenességek felfedezését. IGSF1 hiány által leírt Sun et al. jellemzője a magas termet, a központi hypothyreosis, a makroorchidizmus és a késleltetett pubertás, valamint a súlyos csontváz rendellenességek . Hannema et al. jelentett egy gigantizmusban szenvedő beteg esetét más diszmorf jellemzők nélkül, egy új aktiváló variánssal társítva az NPR2 – ben. Ezenkívül egy új heterozigóta FGFR3 variáns dominánsan átvitt arányos rövid testtartásban 2015-ben jelent meg , valamint két testvérről szóló jelentés aránytalanul alacsony termetű, amelyet a papss2 vegyület heterozigóta mutációja okozott. Nilsson et al. felfedeztek egy AKAN génhibát, amely felelős egy ritka, alacsony termetű és előrehaladott csontkorúságért . Ezenkívül az ősi törpeség új okát (NINEIN mutáció) Dauber jelentette et al. . Számos más csoport is használta WES-t, például Nikkel et al., a fent említett úszó-kikötő szindrómához kapcsolódó gén felfedezése (SRCAP mutációk) .

a tudósok elkezdték megérteni egyes genetikai rendellenességek és veleszületett rendellenességek összetettségét . Úgy tűnik, hogy a genetikai betegségek (kevés kivételtől eltekintve) véletlenszerűen szétszóródnak a hasonló utakon részt vevő különböző gének között. Ez a heterogenitás közvetlenül kihívást jelent számos tanulmány számára, amelyek megpróbálják megérteni és korrelálni a genotípust a fenotípussal. Számos genetikai állapot gyanítható a klinikai jellemzők kombinációjával, beleértve a fizikai megjelenést és a családi anamnézist. Például a Holt-Oram szindrómában, amelyet szív-kéz szindrómának neveznek, a tbx5 mutációi veleszületett szív-és végtagi rendellenességeket okoznak . Számos lehetséges magyarázat van arra, hogy a genetikai szindrómában szenvedő betegek egy csoportja jelen van-e. Az egyik gyakori ok az egyetlen változat különböző szervekre vagy szövetekre gyakorolt többszörös hatásának pleiotropiája. A leletek klaszterének jelenlétének másik lehetséges magyarázata az, hogy a betegnek összefüggő génszindrómája van (deléciók vagy duplikációk, amelyek a kromoszóma egy bizonyos részét érintik). Mivel a megváltozott régiókban az összes gén érintett, sok gén bevonása bonyolult klinikai képet eredményezhet. A szomszédos génszindróma jól ismert példája a 22q11 .2 deléciós szindróma. Továbbá, egyetlen lokusz felelős lehet több fenotípusért, és különböző rendellenességek származhatnak ugyanazon gén mutációiból. Különböző NGS-alapú vizsgálatok új géneket fedeztek fel az azonos vagy hasonló fenotípusú veleszületett szindróma etiológiájában, valamint a különböző fenotípusokhoz vagy egy jól ismert szindróma atipikus formájához kapcsolódó egyedi géneket, amelyeket új szindrómaként határoztak meg . Például a Rubinstein-Taybi szindrómát a CREBBP és az EP300 gének mutációi okozzák (mindkét gén transzkripciós koaktivátorként működik a génexpresszió szabályozásában különböző jelátviteli utakon keresztül, és mindkettő erős hiszton-acetil-transzferáz). A másik oldalon a COL4A1 génmutációk felelősek a neuronális migrációs rendellenességekért, valamint a szürkehályogért és más szemészeti szindrómákért, valamint számos IV-es típusú kollagénnel kapcsolatos rendellenességért. A diagnosztikai nehézségek a fent említett körülmények között erősen rámutatnak az NGS technológiák kiemelkedő szerepére, mint hatékony diagnosztikai eszköz a diszmorfológiában. Az NGS technológia segít megérteni az ismert rendellenességek patogenezisét a patogenezisükért felelős utak körvonalazásával. Például az NGS lehetővé tette az AKT/PI3K/mTOR útvonal implikációját olyan overgrowth szindrómákban, mint a Proteus, a megalencephaly–kapilláris malformáció és a megalencephaly–polymicrogyria–polydactyly–hydrocephalus szindróma, valamint a SWI/SNF útvonal kromatin modellezése Coffin–Siris szindrómában és a Ras/MAPK útvonal Rasopathiákban .

az NGS-alapú kutatás további potenciállal rendelkezik az új terápiák pontos meghatározására . Beaulieu et al. közzétett egy áttekintést, amely a ritka betegségek új terápiás megközelítéseivel kapcsolatos kérdéseket tárgyalja . Például a riboflavin transzporter gének (SLC52A2 és SLC52A3) mutációinak azonosítása, amelyek csecsemőkorban kezdődő szenzorineurális süketséget és pontobulbar bénulást okoznak, lehetőséget nyújt a riboflavin terápiás szerként történő alkalmazására . Ezenkívül egy csecsemőkorban kialakuló mozgászavarban, amelyet egy új betegséget okozó gén (SLC18A2 gén) okoz, amely a vezikuláris monoamin transzportert kódolja, a szinaptikus vezikulákba felhalmozódó citoszolos dopamin és szerotonin monoamin agonistákat jelent terápiás szerként .

az NGS valószínűleg a legtöbb ritka diszmorf szindróma standard értékelésének részévé válik, mivel látványosan megkönnyíti, felgyorsítja és lerövidíti a diagnosztikai folyamatot . Jó példa erre az értelmi fogyatékos betegek diagnosztikai folyamata diszmorf tulajdonságokkal vagy anélkül (lásd a következő generációs szekvenálás a neurológiában és a pszichiátriában című fejezetet). Napjainkban számos diagnosztikai cég kínál diagnosztikai NGS paneleket olyan génekről, amelyekről ismert, hogy ok-okozati jellegűek és potenciálisan fontosak a rendellenességek heterogén csoportjában, mint például értelmi fogyatékosság, autizmus, epilepszia (epilepsziás encephalopathia), skizofrénia és bipoláris rendellenességek, süketség, leukoencephalopathia és peroxiszomális rendellenességek, valamint ataxia, makula disztrófia, ciliopathiák, kardiomiopátia, myopathia és neuropathia, csontváz diszplázia szindrómák és kötőszöveti szindrómák, Rasopathiák, anyagcserezavarok stb. (lásd a megfelelő fejezeteket). Ezenkívül a panelek kérésre testreszabhatók (www.genetests.com). az EuroGentest projekt (www.eurogentest.org) elkészítette a diagnosztikai NGS megközelítésekre vonatkozó klinikai hasznossági irányelveket . Az NGS szolgáltatóktól származó strukturált információk (kb. 30 laboratórium) tartalmazzák a panel nevét (kb. 1000 teszt) és a tesztelt variánsokat (kb. 3000 gén), összegyűjtve és különböző körülményekhez kapcsolódva (3460).