Cardiofaciocutaneous Syndrome

ngs-testning i Dysmorfologi och sällsynta multipla medfödda defekter syndrom

NGS har förändrat tillvägagångssättet för sällsynta dysmorfa och multidefects syndrom . NGS omfattar helgenomsekvensering, WES och genpanelsekvensering, som är ett verktyg för både diagnostiska och forskningsområden. Det är troligt att ytterligare framsteg i ngs-tekniker kommer att skapa en närmare koppling mellan klinisk och forskningsgenetisk testning (en liknande process observerades vid detektering av kromosomavvikelser med hjälp av mikroarrayer).

NGS har visat sig vara ett exakt verktyg för mutationer som orsakar mendelska störningar. Sedan 2012 har upptäckten av nya gener i sällsynta Mendeliska syndrom med hjälp av NGS—tekniker ökat snabbt-mer än 250 nya gener involverade i sällsynta störningar, inklusive dysmorfa syndrom, har upptäckts på detta sätt och detta antal förväntas växa .

tyvärr finns det fortfarande ett gap mellan vad som har upptäckts och vad som är tillgängligt som ett kliniskt test. På grund av att det finns ett behov av ett systematiskt nätverk som kommer att omfatta ett brett spektrum av sällsynta genetiska sjukdomar på nationell eller internationell nivå.

patienter med sällsynta dysmorfa syndrom var bland de första mottagarna av NGS-testning. Några av de första dysmorfa syndromen med en orsakande variant som upptäcktes av NGS 2010 var Freeman-Sheldon syndrom (MYH3–gen, autosomalt dominerande arv), Miller syndrom (DHODH-gen, autosomalt recessivt arv) och Schinzel-Giedion syndrom (SETBP1-gen, autosomalt dominerande arv) . Med hjälp av Freeman-Sheldon syndrom och Miller syndrom som ett bevis på konceptet visade kliniker och forskare för första gången att ngs-analys av ett litet antal orelaterade drabbade individer kan identifiera en sjukdomsframkallande gen . Andra kända dysmorfa syndrom som definieras molekylärt av NGS-metoden inkluderar Weaver-syndrom (EZH2-gen), flytande hamnsyndrom (srcap–gen), Hajdu-Cheney-syndrom (NOTCH2-gen), Proteus-syndrom (AKT1-gen) och andra . Den första rapporten om en tillämpning av NGS-testning för att upptäcka somatiska de novo-mutationer som orsak till en genetisk störning var ett fall av Proteus syndrom . NGS är extremt användbart när differentialdiagnosen innehåller flera tillstånd med överlappande fenotypiska egenskaper (t.ex. Noonan, Costello, LEOPARDOCH kardiofaciokutana syndrom) eller när mutationer i någon av många gener kan orsaka samma syndrom eller störning. Ett klassiskt exempel är Coffin-Siris syndrom, där många identifierade gener som SMARCB1, SMARCA4, SMARCA2, SMARCE1 och ARID1A överförs som autosomala dominerande egenskaper . Mutationer i någon av dessa gener som kodar för underenheter av ett enda komplex har visat sig vara orsakssamband för Coffin–Siris syndrom . Noonan-spektrumstörningarna, även kända som Rasopatier, är en grupp utvecklingssyndrom som kännetecknas av omfattande klinisk och genetisk heterogenitet men med en avsevärd fenotypisk överlappning . Noonan – spektrumstörningar orsakas av dysreglering av RAS/mitogenaktiverat proteinkinas (RAS/MAPK) signalväg (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19467855). Tretton genvarianter har upptäckts hos patienter med Noonan-och Noonan-liknande syndrom. Tio av dessa gener (PTPN11, SOS1, RAF1, KRAS, HRAS, SHOC2, BRAF, NRAS, MAP2K1, MAP2K1) kodar komponenter i RAS/MAPK-signalvägen, medan tre andra (CBL, KAT6B och RIT1) kodar regulatoriska proteiner för denna väg (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685). Även om de flesta orsakande mutationer i Noonan-spektrumstörningar uppträder de novo (främst missense och indels som resulterar i förändringar i ram av det transkriberade proteinet), har familjära fall också rapporterats, ärvda på ett autosomalt dominerande sätt (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685).

Noonans syndrom (ns) kännetecknas av dysmorfiskt ansiktsutseende, kort statur, medfödda hjärtfel hos upp till 80% av patienterna (lungventilstenos, förmaksseptumdefekt, atrioventrikulär kanaldefekt och hypertrofisk kardiomyopati) och muskuloskeletala avvikelser (bröstdeformitet och kort webbed hals). Intelligens är vanligtvis normalt; dock kan inlärningssvårigheter uppstå. NS kännetecknas av omfattande klinisk heterogenitet, även bland medlemmar i samma familj (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4025385). NS, i cirka 50% av fallen, orsakas av missensmutationer i ptpn11-genen, vilket resulterar i en förstärkning av funktionen hos icke-receptorproteinet tyrosinfosfatas SHP-2-protein.

Kardiofaciokutant syndrom kännetecknas av ett distinkt ansiktsutseende, medfödda hjärtfel (lungventilstenos och Förmaksseptumdefekter), ektodermala abnormiteter (caf Kazaki au lait, erytem, keratos, iktyos, eksem, gles hår och nageldystrofi), kort statur och neurologiska fynd (kramper, hypotoni, makrocefali och olika grader av mental och kognitiv fördröjning) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3789005).

Noonans syndrom med multipla lentiginer (NSML) är känt som LEOPARDSYNDROM (multipla lentiginer, elektrokardiografiska ledningsavvikelser, okulär hypertelorism, lungstenos, onormala könsorgan, tillväxthämning, sensorineural dövhet). Andra mindre vanliga funktioner inkluderar kort statur, mild mental retardation och onormala könsorgan. Detta syndrom orsakas av minst 10 olika missense-defekter i PTPN11, som står för över 90% av alla genotypade fall och RAF1 (sällan) . Till skillnad från NS verkar nsml-orsakande mutationer i ptpn11-genen genom en dominerande negativ effekt, vilket verkar störa funktionen hos vildtypsprodukten (SHP2-protein) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15121796).

Costello syndrom (CS) kännetecknas av grova ansiktsdrag, tjock och lös hud i händer och fötter, papillomataer, hjärtfel (lungventilstenos), kort statur, makrocefali och mild till måttlig mental retardation. De flesta CS-fall är sporadiska, till följd av de novo HRAS-mutationer (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9934987).

flera ngs-paneler med 13 gener som har varit inblandade i NS och relaterade störningar är tillgängliga för patienter med ns-liknande kliniska egenskaper (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685/).

cirka 25% av nyfödda som drabbats av holoprosencephaly har ett definierat monogent syndrom, inklusive Smith–Lemli–Opitz syndrom (MIM 270400), Pallister–Hall syndrom (MIM 146510) och Rubinstein–Taybi syndrom (MIM 180849). Kromosomala anomalier har varit inblandade i 24-45% av levande födda, oftast numeriska anomalier i kromosomer 13, 18 och 21 och strukturella variationer som involverar 13q, 18P, 7q36, 3p24–pter, 2p21 och 21q22.3 . Intragena mutationer i flera gener har också hittats som ökande mottaglighet för holoprosencephaly: DISP1, FGF8, FOXH1, GLI2, NODAL, PTCH1, SHH, Sex3, TDGF1, TGIF1 och ZIC2. Alla utom FGF8 ärvs på ett autosomalt dominerande sätt (http://ltd.aruplab.com/Tests/Pdf/407). Prenatal testning är också möjlig. Cirka 25% av individer med nonsyndromisk holoprosencephaly har en mutation i en av dessa fyra gener: SHH, ZIC2, SIX3 eller TGIF1. Eftersom ofullständig penetrans och variabel expressivitet är egenskaper hos dominerande ärftlig Holoprosencefali, hög intrafamilial fenotypisk variabilitet uppstår och relativt normalt ansiktsutseende kan ses hos individer som har den orsakande varianten och drabbade första gradens släktingar. Således är Holoprosencefali, liksom många andra enheter, en spektrumstörning som kännetecknas av komplexa egenskaper som inte på ett tillförlitligt sätt förutses av närvaron av en enda mutation .

Wes-studier möjliggjorde upptäckt av nya tillväxtstörningar. Igsf1-brist beskriven av Sun et al. kännetecknas av hög statur, Central hypotyreos, makroorchidism och försenad pubertet och allvarliga skelettavvikelser . Hannema et al. rapporterade fallet med en patient med gigantism utan andra dysmorfa egenskaper, associerade med en ny aktiverande variant i NPR2. Dessutom publicerades en ny heterozygot FGFR3-variant i dominerande överförd proportionell kort statur 2015, liksom en rapport om två syskon med oproportionerlig kort statur orsakad av en sammansatt heterozygot mutation av PAPSS2. Nilsson et al. upptäckte en akan-genfel som var ansvarig för ett sällsynt syndrom med kort statur och avancerad benålder . Dessutom rapporterades en ny orsak till primordial dvärgism (NINEIN-mutation) av Dauber et al. . Flera andra grupper har också använt WES, till exempel Nikkel et al., upptäcka genen associerad med ovan nämnda flytande hamnsyndrom (srcap-mutationer) .

forskare har börjat förstå komplexiteten hos vissa genetiska störningar och medfödda defekter . Genetiska sjukdomar verkar vara ganska (med få undantag) slumpmässigt utspridda bland olika gener som är involverade i liknande vägar. Denna heterogenitet utmanar direkt många studier som försöker förstå och korrelera genotyp med fenotyp. Många genetiska tillstånd kan misstänkas genom en kombination av kliniska egenskaper, inklusive fysiskt utseende och familjehistoria. Till exempel, i Holt–Oram–syndrom, kallat hjärt-hand-syndrom, orsakar mutationer i TBX5 medfödda missbildningar i hjärtat och lemmarna . Det finns flera möjliga förklaringar för förekomsten av ett kluster av fynd hos en patient med ett genetiskt syndrom. En vanlig orsak är pleiotropi av de multipla effekterna av en enda variant på olika organ eller vävnader. En annan möjlig förklaring till närvaron av ett kluster av fynd är att patienten har ett sammanhängande gensyndrom (deletioner eller duplikationer som involverar en viss del av en kromosom). Eftersom alla gener i de förändrade regionerna påverkas kan involvering av många gener resultera i en komplicerad klinisk bild. Ett välkänt exempel på ett sammanhängande gensyndrom är 22q11.2-deletionssyndromet . Dessutom kan en enda locus vara ansvarig för flera fenotyper, och olika störningar kan bero på mutationer i samma gen. Olika NGS-baserade studier har upptäckt nya gener som är involverade i etiologin för ett medfödd syndrom med samma eller liknande fenotyp, såväl som enskilda gener associerade med olika fenotyper eller med en atypisk form av ett välkänt syndrom avgränsat som ett nytt syndrom . Till exempel orsakas Rubinstein–Taybi syndrom av mutationer i CREBBP-och EP300-generna (båda generna fungerar som transkriptionskoaktivatorer vid reglering av genuttryck genom olika signaltransduktionsvägar och båda är potenta histonacetyltransferaser). På andra sidan är COL4A1-genmutationer ansvariga för neuronala migrationsstörningar såväl som katarakt och andra oftalmologiska syndrom och många kollagen typ IV-associerade störningar. De diagnostiska svårigheterna i ovannämnda förhållanden pekar starkt på en framträdande roll för NGS-teknik som ett potent diagnostiskt verktyg i dysmorfologi. Ngs-teknik hjälper oss att förstå patogenesen av kända störningar genom avgränsning av vägar som är ansvariga för deras patogenes. Till exempel möjliggjorde NGS implikationen av AKT/PI3K/mTOR–vägen i överväxtssyndrom såsom Proteus, megalencefali–kapillär missbildning och megalencefali–polymicrogyria–polydactyly–hydrocephalus syndrom samt kromatinmodellering av SWI/SNF-vägen i Coffin-Siris syndrom och RAS/MAPK-vägen i Rasopatier .

NGS-baserad forskning har ytterligare potential att hitta nya terapier . Beaulieu et al. publicerat en recension som diskuterar några frågor relaterade till nya terapeutiska tillvägagångssätt vid sällsynta sjukdomar . Till exempel identifieringen av mutationer i riboflavintransportörgener (SLC52A2 och SLC52A3) som orsakar sensorisk dövhet i barndomen och pontobulbar pares ger en möjlighet att använda riboflavin som ett terapeutiskt medel . Dessutom, i en infantil rörelsestörning orsakad av en ny sjukdomsframkallande gen (SLC18A2-gen) som kodar för den vesikulära monoamintransportören, cytosolisk dopamin och serotonin som ackumuleras i synaptiska vesiklar innebär monoaminagonister som terapeutiska medel .

NGS kommer förmodligen att bli en del av standardbedömningen för de flesta sällsynta dysmorfiska syndrom, eftersom det spektakulärt underlättar, accelererar och förkortar diagnosprocessen . Ett bra exempel är diagnosprocessen hos patienter med intellektuell funktionsnedsättning med eller utan dysmorfa egenskaper (se kapitel nästa generations sekvensering inom neurologi och psykiatri). Numera finns det en uppsjö av diagnostiska företag som erbjuder diagnostiska ngs-paneler av gener som är kända för att vara kausala och potentiellt viktiga för en heterogen grupp av störningar såsom intellektuell funktionsnedsättning, autism, epilepsi (epileptisk encefalopati), schizofreni och bipolära störningar, dövhet, leukoencefalopati och peroxisomala defekter, liksom ataxi, makulär dystrofi, ciliopatier, kardiomyopati, myopati och neuropati, skelettdysplasi syndrom och bindvävssyndrom, Rasopatier, metaboliska störningar etc. (se respektive kapitel). Dessutom kan paneler anpassas på begäran (www.genetests.com). EuroGentest-projektet (www.eurogentest.org) har utarbetat kliniska riktlinjer för användning som täcker diagnostiska ngs-metoder . Strukturerad information från NGS-leverantörer (cirka 30 laboratorier) inkluderar panelnamn (cirka 1000 tester) och testade varianter (cirka 3000 gener), samlade och kopplade till olika förhållanden (3460).