Copy-number variants (CNVs) have been shown as an important
advertisement
Streszczenie Streszczenie Niepełnosprawność oraz padaczka intelektualna należą do rozwoju (NI)/opóźnienie często rozpoznawanych u psychoruchowego dzieci zaburzeń neurorozwojowych. Heterogenność etiologiczna i kliniczna tych zaburzeń sprawia, że poszukiwanie oraz wyjaśnienie ich przyczyn nie jest łatwym problemem badawczym. Badania prowadzone w ostatnich latach wykazują, że istotną rolę w etiologii zaburzeń neurorozwojowych odgrywają zmiany liczby kopii fragmentów DNA (CNVs, ang. copy-number variants), do których należą submikroskopowe niezrównoważenia genomu. Ich identyfikacja stała się możliwa dzięki wprowadzeniu do badań cytogenetycznych metod z wykorzystaniem mikromacierzy, m.in. porównawczej hybrydyzacji genomowej do mikromacierzy (aCGH, ang. array comparative genomic hybridization) umożliwiającej molekularną analizę kariotypu. Możliwość analizy całego genomu w jednym badaniu z nieosiągalną dotychczas rozdzielczością zrewolucjonizowała diagnostykę zaburzeń neurorozwojowych. Obecnie metoda aCGH jest szeroko stosowana w badaniach nad genetycznym uwarunkowaniem niepełnosprawności intelektualnej/opóźnienia rozwoju psychoruchowego, a także coraz szerzej w poszukiwaniu etiologii innych zaburzeń neurorozwojowych, a wśród nich padaczki. Możliwości diagnostyczne i poznawcze metody aCGH uzasadniają podjęcie dalszych badań z jej zastosowaniem w poszukiwaniu przyczyn i wyjaśnianiu patomechanizmu zaburzeń neurorozwojowych. Celem przeprowadzonych badań było wykorzystanie metody aCGH do identyfikacji submikroskopowych niezrównoważeń genomu i określenie ich znaczenia w etiopatogenezie niepełnosprawności intelektualnej/opóźnienia rozwoju psychoruchowego oraz różnego typu padaczek. Badaniami objęto 256 pacjentów z rozpoznaniem niepełnosprawności intelektualnej lub opóźnienia rozwoju psychoruchowego ze współistnieniem lub bez cech dysmorfii i/lub wrodzonych wad rozwojowych. Ponadto, badania wykonano u 103 pacjentów z rozpoznaniem padaczki, 51 z padaczką z grupy genetycznych/ idiopatycznych padaczek uogólnionych oraz 52 z rozpoznaniem padaczki współwystępującej z dodatkowymi cechami klinicznymi (zaburzeniami ze spektrum autyzmu lub niepełnosprawnością intelektualną ze współistnieniem lub bez cech dysmorfii). Do badań zastosowano całogenomową mikromacierz oligonukleotydową (wersje V7.4 oraz V8.0/V8.1, Agilent Technologies) 1 Streszczenie zaprojektowaną we współpracy Zakładu Genetyki Medycznej Instytutu Matki i Dziecka z Medical Genetics Laboratories w Department of Molecular & Human Genetics w Baylor College of Medicine (BCM) w Houston w Teksasie. Wersja V7.4 o średniej rozdzielczości 30 kpz, zawierała 105 tysięcy (105K) sond oligonukleotydowych. Wersje V8.0/V8.1 zawierające 180 tysięcy (180K) sond oligonukleotydowych zostały dodatkowo wzbogacone o sondy celowane na eksony ponad 1 700 wybranych genów. Wśród genów posiadających pokrycie eksonowe znalazły się geny wówczas znane i postulowane w patologii niepełnosprawności intelektualnej, ale także geny kandydujące, które potencjalnie mogłyby odgrywać istotną rolę w patogenezie padaczki (361 genów), zaburzeń ze spektrum autyzmu (221 genów) oraz wrodzonych wad serca (273 geny). W grupie pacjentów z rozpoznaniem NI/opóźnienia rozwoju psychoruchowego, molekularna analiza genomu metodą aCGH wykazała obecność 84 niepolimorficznych zmian liczby kopii fragmentów DNA (CNVs) w 69 przypadkach klinicznych (26,9%). Stwierdzono 18 patogennych aberracji chromosomowych o wielkości powyżej 5 Mpz nierozpoznanych w badaniu klasyczną metodą oceny kariotypu, a stwierdzonych dzięki zastosowaniu metody aCGH oraz 66 submikroskopowych niezrównoważeń genomu o różnym znaczeniu klinicznym. Wśród zmian submikroskopowych znajdowały się 23 patogenne CNVs, 14 zmian potencjalnie patogennych oraz 29 wariantów o nieznanym znaczeniu klinicznym. Uwzględniając 23 submikroskopowe zmiany patogenne oraz 18 dużych aberracji chromosomowych, łącznie zidentyfikowano 41 zmian o charakterze patogennym. Wykrywalność patogennego niezrównoważenia genomu w grupie pacjentów z NI/opóźnieniem rozwoju psychoruchowego wyniosła 16%. Przeprowadzone badania wykazały dużo większą skuteczność metody aCGH w porównaniu ze standardowym badaniem kariotypu, który średnio wykazuje aberracje chromosomowe w ~ 4% przypadków NI. Wśród 51 pacjentów z padaczką z grupy genetycznych/idiopatycznych padaczek uogólnionych, aberracje submikroskopowe stwierdzono u 11 pacjentów, a wśród nich 3 CNVs patogenne oraz 8 zmian o nieznanym znaczeniu klinicznym. Natomiast w grupie 52 pacjentów z padaczką współwystępującą z dodatkowymi cechami klinicznymi, niezrównoważenie genomu stwierdzono u 12 pacjentów. Wśród 14 wykrytych CNVs, 9 stanowiły zmiany patogenne a 5 to warianty 2 Streszczenie o nieznanym znaczeniu klinicznym. Wykrywalność patogennych CNVs w badanych grupach klinicznych wyniosła odpowiednio 5,8% oraz 17,3%. Wysoka skuteczność metody aCGH w identyfikacji niezrównoważeń genomu wykazała jej przydatność w poszukiwaniu genetycznych przyczyn zaburzeń neurorozwojowych. Wyniki wykonanych badań potwierdziły istotne znaczenie CNVs w etiologii niepełnosprawności intelektualnej/opóźnienia rozwoju psychoruchowego wyjaśniając przyczynę choroby o nieustalonej dotychczas etiologii u 14,8% badanych. Molekularna analiza genomu metodą aCGH wykazała także istotną rolę CNVs w etiologii padaczki, szczególnie w przypadkach padaczek współwystępujących z dodatkowymi cechami klinicznymi. Ponadto w wybranych przypadkach klinicznych ze stwierdzonymi aberracjami chromosomowymi podjęto próbę określenia zależności genotypowo-fenotypowej, a w konsekwencji podjęto próbę identyfikacji genów-kandydatów zaangażowanych w etiopatogenezę tych zaburzeń neurorozwojowych. Jednym z takich przypadków klinicznych jest pacjent z młodzieńczą padaczką miokloniczną oraz NI w stopniu umiarkowanym, u którego stwierdzono delecję dystalnego regionu 7q11.23 o wielkości ~ 1,6 Mpz. Identyfikacja kolejnych pacjentów (dzięki współpracy z BCM) z podobnym rozpoznaniem klinicznym oraz delecją w tym regionie doprowadziła do poznania i opisania przez nas nowego zespołu dystalnej mikrodelecji 7q11.23 (OMIM 613729). Spośród wielu genów w regionie delecji, dwa potencjalnie wrażliwe na dawkę geny HIP1 (OMIM 601767) oraz YWHAG (OMIM 605356) ulegają ekspresji w centralnym układzie nerwowym. Zmniejszenie ich dawki jest prawdopodobnie odpowiedzialne za cechy kliniczne występujące u pacjentów. Wyniki przeprowadzonych badań uzasadniają słuszność stosowania metody aCGH jako pierwszego testu w diagnostyce klinicznej NI/opóźnienia rozwoju psychoruchowego oraz padaczek o nieustalonej etiologii. Uzyskane wyniki umożliwiły także zaproponowanie algorytmu postępowania diagnostycznego w przypadkach tych zaburzeń neurorozwojowych. 3
