Научный журнал

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Кравец В.С. 1, 2 Ворсанова С.Г. 1, 2 Юров Ю.Б. 1, 2 Васин К.С. 1, 2 Боченков С.В. 1 Юров И.Ю. 1, 2, 3

---

1 «Научно-исследовательский клинический институт педиатрии имени академика Ю.Е. Вельтищева» ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России

2 ФГБНУ «Научный центр психического здоровья«

3 ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» Минздрава России

В представленной работе описывается редкий случай дупликации длинного плеча хромосомы 15 – dup(15)(q12q15.3) – у ребёнка женского пола 6 лет с врождённым пороком сердца, гиперрастяжимостью мелких суставов, дневным энурезом, энкопрезом, парциальным нарушением психики (трудности в обучении, а также особенности поведения при незначительно сниженном интеллекте и отдельных чертах аутизма) и микроаномалиями развития. Показана необходимость применения в когорте пациентов с подобными симптомами (умственная отсталость, расстройства аутистического спектра, врожденные пороки развития) не только классического (стандартного) кариотипирования, но также и современных высокоразрешающих молекулярно-цитогенетических методов: серийной сравнительной геномной гибридизации (молекулярное кариотипирование, или arrayCGH, либо SNParray) с последующим биоинформатическим анализом (анализом in silico) полученных результатов c привлечением специфических баз данных (OMIM, DECIPHER, BioGPS и т.д.), что позволяет не только подтвердить и уточнить первоначальный цитогенетический диагноз, но и выделить гены-кандидаты заболеваний, проводить корректное медико-генетическое консультирование семей с такими детьми, а в отдельных случаях – пренатальную диагностику, применить персонифицированный подход к лечению патологии и улучшить качество жизни пациентов и их семей.

Статья в формате PDF

6586 KB

нарушение психики

энурез

молекулярное кариотипирование

aнализ in silico

1. Юров И.Ю., Ворсанова С.Г., Юров Ю.Б. Геномные и хромосомные болезни центральной нервной системы: молекулярные и цитогенетические аспекты. – М.: МЕДПРАКТИКА, 2014. – 384 c.

2. Ворсанова С.Г., Юров И.Ю., Куринная О.С. и др. Геномные аномалии у детей с умственной отсталостью и аутизмом: использование технологии сравнительной геномной гибридизации на хромосомах in situ (HR CGH) и молекулярного кариотипирования на ДНК-микроматрицах (arrayCGH) // Журнал неврологии и психиатрии им. C.С.  Корсакова. – 2013. – Т. 113, № 8. – С. 46–49.

3. Юров И.Ю., Ворсанова С.Г., Юров Ю.Б. Современные достижения в молекулярно-цитогенетической диагностике наследственных болезней // Клиническая лабораторная диагностика. – 2005. – № 11. – С. 21–29.

4. Vorsanova S.G., Yurov Y.B., Iourov I.Y. Neurogenomic pathway of autism spectrum disorders: linking germline and somatic mutations to genetic-environmental interactions // Current Bioinformatics. – 2017. – Т. 12, № 1. – С.19–26.

5. Новосёлова О.Г., Каркашадзе Г.А., Журкова Н.В. и др. Перспективы диагностики расстройств аутистического спектра у детей // Вопросы современной педиатрии. – 2014. – Т. 13, № 3. – С.1–8.

6. Юров И.Ю., Ворсанова С.Г., Коростелев С.А. и др. Структурные вариации генома при аутистических расстройствах с умственной отсталостью // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. – 2016. – Т. 116, № 7. – С. 50–54.

7. Dhar S.U., del Gaudio D., German J.R. et al. 22q13.3 deletion syndrome: clinical and molecular analysis using array CGH // American Journal of Medical Genetics Part A. – 2010. – Vol. 152, № 3. – P. 573–581.

8. Waltereit R., Banaschewski T., Meyer-Lindberg A., Poustka L. Interaction of neurodevelopmental pathways and synaptic plasticity in mental retardation, autism spectrum disorder and schizophrenia: implications for psychiatry // World Journal Biological Psychiatry. – 2014. – Vol. 15, № 7. – P. 507–516.

9. Schaeffer A.J., Chung J., Heretis K. et al. Comparative genomic hybridization–array analysis enhances the detection of aneuploidies and submicroscopic imbalances in spontaneous miscarriages // The American Journal of Human Genetics. – 2004. – Vol. 74, № 6. – P. 1168–1174.

10. Iourov I.Y., Vorsanova S.G., Yurov Y.B. In silico molecular cytogenetics: a bioinformatic approach to prioritization of candidate genes and copy number variations for basic and clinical genome research // Molecular Cytogenetics. – 2014. – Vol. 7, № 1. – P. 98.

11. Simon E.W., Haas-Givler B., Finucane B. A longitudinal follow-up study of autistic symptoms in children and adults with duplications of 15q11-13 // American Journal of Medical Genetics Part B: Neuropsychiatric Genetics. – 2010. – Vol. 153, № 2. – P. 463–467.

12. Conant K.D., Finucane B., Cleary N. et al. A survey of seizures and current treatments in 15q duplication syndrome // Epilepsia. – 2014. – Vol. 55, № 3. – P. 396–402.

13. Ludowese C.J. Thompson K.J., Sekhon G.S., Pauli R.M. Absence of predictable phenotypic expression in proximal 15q duplications // Clinical Genetics. – 1991. – Vol. 40, № 3. – P. 194–201.

14. Urraca N., Cleary J., Brewer V. et al. The interstitial duplication 15q11. 2-q13 syndrome includes аutism, mild facial anomalies and a characteristic EEG signature // Autism Research. – 2013. – Vol. 6, № 4. – P. 268–279.

15. Piard J., Philippe C., Marvier M. et al. Clinical and molecular characterization of a large family with an interstitial 15q11q13 duplication // American Journal of Medical Genetics Part A. – 2010. – Vol. 152, № 8. – P. 1933–1941.

16. Boronat S., Mehan W.A., Shaaya E.A. et al. Hippocampal abnormalities in magnetic resonance imaging (MRI) of 15q duplication syndromes // Journal of Сhild Neurology. – 2015. – Vol. 30, № 3. – P. 333–338.

17. Malfait F., Syx D., Vlummens P. et al. Musculocontractural Ehlers-Danlos syndrome (former EDS type VIB) and adducted thumb clubfoot syndrome (ATCS) represent a single clinical entity caused by mutations in the dermatan-4-sulfotransferase 1 encoding CHST14 gene // Human Mutation. – 2010. – Vol. 31, № 11. – P. 1233–1239.

18. De Paepe A., Malfait F. The Ehlers–Danlos syndrome, a disorder with many faces // Clinical Genetics. – 2012. – Vol. 82, № 1. – P. 1-11.

19. Khodyuchenko T., Zlotina A., Pervunina T. et al. Congenital heart defects are rarely caused by mutations in cardiac and smooth muscle actin genes // BioMed Research International. – 2015. – Vol. 2015. – P. 1–3.

20. Li X., Xia H., Wang D. et al. The ultrasonic microsurgical anatomical comparative study of the CHD fetuses and their clinical significance // BioMed Research International. – 2015. – Vol. 2015. – P. 1–10.

Среди обширного спектра хромосомных и геномных аномалий, обнаруживаемых у детей с задержкой психоречевого и психомоторного развития, врождёнными пороками и микроаномалиями развития, а также различными неврологическими нарушениями, значительное место занимают дупликации и трипликации участков отдельных хромосом [1–3]. Размеры дуплицированных участков сильно варьируют, от нескольких сот пар нуклеотидов до десятков миллионов пар; клинические проявления при этом зависят не только от размеров дупликации, но и от генов, находящихся в дуплицированном участке, и могут быть как очень тяжёлыми, так и средней тяжести [4]. Некоторые часто встречающиеся микродупликации с повторяющимися клиническими признаками описывают как микродупликационные синдромы. Как правило, дупликации и трипликации регулярны, но встречаются и мозаичные случаи. Диагностика таких случаев нередко требует применения таких молекулярно-цитогенетических методов, как флюоресцентная гибридизация in situ (FISH) с различными ДНК зондами, многоцветное окрашивание хромосом (МСВ), метафазная геномная гибридизация (HR CGH) и серийная сравнительная геномная гибридизация (молекулярное кариотипирование) на ДНК-микроматрицах (arrayCGH), что позволяет выявлять делеции и дупликации, определять точки разрыва при них и размер дуплицированного участка [5–7]. Имея точные координаты перестройки, можно анализировать гены, находящиеся в дуплицированном участке, для проведения корректного медико-генетического консультирования семьи с поражённым ребёнком [8, 9]. В работе представлен случай дупликации длинного плеча хромосомы 15 у ребёнка с врождённым пороком сердца, сниженным интеллектом, энурезом и энкопрезом.

Материалы и методы исследования

В работе обследован ребёнок женского пола 6 лет. Культура лимфоцитов периферической крови, приготовление препаратов, дифференциальное окрашивание хромосом по длине и анализ кариотипа проводились по стандартным методикам (GTG- и CBG-окрашивание хромосом). Серийная сравнительная геномная гибридизация (молекулярное кариотипирование или arrayCGH) на микрочипах проводилась по стандартным протоколам с применением SNP/олигонуклеотидной микроматрицы AffymetrixCytoscan HD, содержащей 2 696 550 проб. Биоинформатический анализ данных, полученных в результате молекулярного кариотипирования, проводился с помощью баз данных NCBI, OMIM, BioGps [10].

Результаты исследования и их обсуждение

В клинику института поступила девочка 6 лет, которая родилась в 1-й беременности с массой тела 3160 г, длиной – 49 см от неродственных родителей. Причиной обращения послужили следующие клинические проявления: умеренная задержка физического развития, задержка психоречевого развития, нарушение поведения, энурез и энкопрез днём, смешанный астигматизм. Ранее отмечены недифференцированная дисплазия соединительной ткани, открытый артериальный проток, пролапс митрального клапана, вальгусная деформация стоп. Неврологом обнаружены дислалия и неврозоподобный синдром с нарушениями эмоционально-волевой сферы, нарушение работоспособности и повышенная истощаемость на фоне незрелой эмоционально-волевой сферы. У ребёнка при обследовании в нашем институте наблюдали следующие микроаномалии развития: эпикант, бороздка в середине фильтра, короткие глазные щели, высокая граница роста волос на лбу, гипертелоризм сосков, сандалевидная щель, вздёрнутый нос, крыловидные лопатки. Проведена МРТ головного мозга, которая не выявила значительных отклонений. УЗИ органов брюшной полости и малого таза выявило изгиб жёлчного пузыря и аномальную его форму.

На основании клинических признаков ребёнку провели цитогенетическое исследование. В результате цитогенетического исследования (GTG- и CBG-окрашивания хромосом по длине) кариотип пробанда – 46,XX,?dup(15)(q11.?2q1?5) (рис. 1). Для верификации дупликации и уточнения точек разрыва пробанду было рекомендовано проведение молекулярно-цитогенетического исследования – серийной сравнительной геномной гибридизации (микроматричного анализа/arrayCGH). Результаты молекулярного кариотипирования следующие: arr 3q29 (195 776 591 – 195 777 111)x4, 4q26 (114 212 421-114 219 002)x1, 15q12q15.3 (26 616 861 – 43 845 410)x3.

На рис. 2 показаны результаты проведённого ребёнку молекулярно-цитогенетического исследования – серийной сравнительной геномной гибридизации (arrayCGH) с последующей приоритизацией генов и геномных сетей. В результате проведённого анализа дупликация участка длинного плеча хромосомы 15 была подтверждена. Размер дуплицированного участка – 17 228 549 пн (рис. 2). Дупликация затронула 156 генов, 82 из которых индексированы в OMIM. Кроме того, обнаружены интрагенные вариации числа копий последовательностей ДНК (рис. 2): трипликация последовательности ДНК гена TFRC (геномная локализация – 3q29; 195 776 591 – 195 777 111; размер 520 пн) и делеция последовательности ДНК гена ANK2 (геномная локализация – 4q26; 114 212 421 – 114 219 002; размер 651 пн).

Рис. 1. Кариотип пробанда – 46,XX,?dup(15)(q11.?2q1?5). На рисунке слева метафазная пластинка лимфоцитов периферической крови с GTG-окрашиванием. Справа представлены отдельно гомологи хромосомы 15, левый из них – нормальный, правый – с дупликацией

Рис. 2. Результаты молекулярного кариотипирования: CNV, обнаруженные у пробанда методом arrayCGH: трипликация 3q29 (520 пн), делеция 4q26 (651 пн), дупликация 15q12q15.3 (17 228 549 пн)

Биоинформатический (in silico) анализ

В дальнейшем был проведён биоинформатический анализ in silico для приоритизации генов, т.е. для установления корреляции обнаруженных хромосомных и геномных перестроек и фенотипа пробанда. При этом использовались базы данных NCBI, OMIM, BioGps. В области дупликации хромосомы 15 локализовано 156 генов согласно UCSC Genome Browser (GRCh37/hg19) (рис. 3). Для дальнейшего анализа влияния отдельных генов, локализованных в области дупликации, на фенотипические проявления, обнаруженные у пробанда, мы обратились к литературным источникам [11–13], провели анализ схожих случаев [14–16] и биоинформатический анализ in silico, направленный на приоритизацию генов и процессов-кандидатов.

Биоинформатический анализ участка дупликации 15q с приоритизацией генов, затронутых выявленными у пробанда хромосомными аномалиями, позволил выделить 82 гена, возможно, ассоциированных с патологическими проявлениями у пробанда.

Рис. 3. Схематическое изображение дупликации хромосомы 15, обнаруженной с помощью молекулярного кариотипирования, со списком генов, локализованных в этом участке

Библиографическая ссылка