Interstitielle Deletion von 5q22.2q23.1 Einschließlich APC und TSSK1B bei einem Patienten mit adenomatöser Polyposis und Asthenoteratozoospermie

Zusammenfassung

Interstitielle 5q22-Deletionen sind relativ selten und werden normalerweise durch schwere klinische Merkmale wie Entwicklungsverzögerung und Wachstumsverzögerung dargestellt. Hier berichten wir von einem 23-jährigen männlichen Patienten, der zur genetischen Bestätigung einer möglichen familiären adenomatösen Polyposis an unser Labor überwiesen wurde. MLPA und das nachfolgende Array CGH identifizierten eine Deletion von ungefähr 8 MB Größe im 5q22.2q23.1-Locus. Eine weitere Analyse der deletierten Region und der darin enthaltenen Gene deutete auf eine mögliche Rolle des TSSK1B-Gens (Testis-specific Serin / Threonin Kinase 1) für die Fortpflanzungsfähigkeit des Patienten hin. Die Samenanalyse bestätigte, dass die Fortpflanzungsfähigkeit des Patienten beeinträchtigt war und dass er an Asthenoteratozoospermie litt. Die Analyse der Azoospermiefaktorregion auf dem Y-Chromosom ergab keine Mikrodeletionen. Weitere Sequenzierungstests konnten keine alternative Erklärung für die Unfruchtbarkeit des Patienten finden. Dieser Fall zeigt eine mögliche Rolle von TSSK1B bei der männlichen Fortpflanzung.

© 2018 S. Karger AG, Basel

Fundierte Fakten

• Interstitielle 5q22-Deletionen sind selten und gehen typischerweise mit neurologischen und entwicklungsbedingten Komplikationen einher.

• Die meisten Gene innerhalb der Chromosomenbande 5q22 wurden weder umfassend untersucht noch mit einem klinischen Phänotyp assoziiert.

Neue Erkenntnisse

• Wir präsentieren einen Fall mit einer heterozygoten Deletion im 5q22.2q23.1-Locus, der nicht die Entwicklungsprobleme aufweist, die sich typischerweise aus dieser Art der Deletion ergeben.

• Das TSSK1B-Gen innerhalb dieses Locus wurde kürzlich in Modellorganismen funktionell getestet; Hier sehen wir den ersten Bericht über eine Haploinsuffizienz dieses Gens, das möglicherweise einen menschlichen Phänotyp verursacht.

* TSSK1B kann eine mutmaßliche Ursache für männliche Unfruchtbarkeit sein.

Interstitielle 5q22q23-Deletionen sind relativ selten und gehen normalerweise mit schweren klinischen Merkmalen wie Entwicklungsverzögerung, Wachstumsverzögerung und dysmorphen Merkmalen einher . Deletionen in dieser Region betreffen häufig das APC-Tumorsuppressorgen (OMIM 611731) und führen zu familiärer adenomatöser Polyposis (FAP). FAP ist eine autosomal dominant vererbte Erkrankung, die zu multiplen Darmpolypen und einer Prädisposition für Darmkrebs führt. Obwohl die erste gemeldete interstitielle 5q-Deletion 1979 erfolgte , wurde der APC-Locus später von Kinzler et al. , der es dem 5q22 zugeordnet hat.2 band. Aufgrund des Zeitpunkts dieser Entdeckung untersuchten alle klinischen Fälle von 5q-Deletionen bis zu diesem Zeitpunkt nicht die Manifestation von FAP beim Patienten und liefern daher keine Informationen über den Zusammenhang zwischen 5q22-Deletionen und FAP. Patienten mit chromosomalen Deletionen, die APC enthalten, werden am häufigsten diagnostiziert, wenn ihre dysmorphen Merkmale im Säuglingsalter aufgedeckt werden oder wenn sie nicht gedeihen und andere Anzeichen einer verzögerten Entwicklung zeigen ; bei asymptomatischen Patienten treten in der Regel gastrointestinale Manifestationen wie Gewichtsverlust, Rektorhaggie und Darmverschluss auf.

Aufgrund der gründlichen Charakterisierung der molekularen Grundlagen für FAP und der Schwere seiner pathologischen Symptome konzentriert sich der klinische Fokus meistens auf das APC-Gen selbst oder die physikalischen Folgen einer großen chromosomalen Deletion, die wenig bis gar keine Informationen über die Funktion anderer Gene in der 5q22.2-Bande. Obwohl eine Reihe von Chromosomenaberrationen beschrieben wurden , konzentriert sich die Analyse der Konsequenzen tendenziell auf die resultierenden dysmorphen Merkmale oder FAP, ohne einzelnen Genen eine Funktion zu verleihen. Große Deletionen innerhalb des Chromosoms selbst weisen einen komplexen Phänotyp auf, der mehrere klinische Merkmale aus den oben genannten kombiniert und eine Herausforderung für den diagnostizierenden Arzt darstellen kann.

Fallbericht und Methoden

Der Patient ist ein 23-jähriger bulgarischer Mann ohne Vorgeschichte. Bei seiner ersten Aufnahme klagte er über häufige Rectorhaggia ohne Anomalien in der Defäkationsfrequenz oder Appetitlosigkeit. Eine Sigmoidoskopie wurde mit Ergebnissen durchgeführt, die auf FAP hinwiesen, wofür er zur weiteren Untersuchung in eine spezialisierte gastroenterologische Abteilung geleitet wurde. Die Familienanamnese war aus ethischen Gründen nicht verfügbar, da der Patient seit frühester Kindheit in einer Pflegefamilie war und es keinen Kontakt zu seinen leiblichen Eltern gab. Die Fibrokolonoskopie ergab eine große Anzahl von Polypen im Rektum und im Sigmoid – blass bis dunkelrot – mit Hyperplasie (Abb. 1A). Es gab keine FAP-assoziierten Läsionen außerhalb des Gastrointestinaltrakts. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Patient an unser genetisches Labor überwiesen, um die FAP-Diagnose zu bestätigen.

Genomische DNA wurde unter Verwendung von Standardprotokollen aus peripherem Blut isoliert und zum Screening des APC-Gens auf größere Deletionen und Duplikationen unter Verwendung von MLPA verwendet. Das MLPA APC Kit wurde von MRC-Holland (PO43, Amsterdam, Niederlande) bezogen und die Analyse wurde gemäß den Anweisungen des Herstellers durchgeführt.

Zur Bestimmung der Deletionsgrenzen wurde genomische DNA mittels Array CGH auf einem hochauflösenden 1M-Oligonukleotid-Array nach Herstellerprotokoll (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA) analysiert. Der Nachweis der Kopienzahlvariation (CNV) wurde mit der CytoGenomics-Software (Version 2.9.2.4, Agilent Technologies) durchgeführt. Die folgenden Analyseeinstellungen wurden verwendet: Aberrationsalgorithmus ADM-2, Schwellenwert: 6.0, Fenstergröße: 0,5 MB, Filter: 5 MB und log2-Verhältnis = 0,29.

Ejakulat wurde im Labor abgelöst und in der Reihenfolge untersucht: Beobachtung der nativen Präparation, Bestimmung der Spermienkonzentration, Beurteilung der Tupfer auf Vitalität in der Mobilität <40% und Bewertung der Spermienmorphologie nach den Kriterien von ESHRE / NAFA unter Verwendung von Sperm Class Analyzer (SCA), einem System zur quantitativen und qualitativen Analyse von Parametern menschlicher Spermien.

Molekulare Tests auf Mikrodeletionen in der Azoospermiefaktorregion wurden gemäß den Richtlinien und Standards der Europäischen Akademie für Andrologie durchgeführt .

Sanger-Sequenzierung wurde durchgeführt, um zuvor berichtete Regionen zu untersuchen, die mit männlicher Unfruchtbarkeit assoziiert sind, d. H. DAZL (OMIM 601486), SEPT12 (OMIM 611562), SLC26A8 (OMIM 608480), SYCE1 (OMIM 611486) und anschließend TSSK1B (OMIM 610709).

Ergebnisse

Wir fanden eine 50% ige Abnahme der Peakfläche in allen APC-spezifischen Gensonden durch MLPA. Da dies einer heterozygoten Deletion der gesamten APC-Gensequenz entsprach, bestand unser nächster Schritt darin, ein Array-CGH durchzuführen, um die Grenzen der Deletion zu bestimmen. Die erhaltenen Ergebnisse zeigten, dass die interstitielle Deletion in Chromosom 5q auf die etwa 8 Mb lange Region 5q22.2q23.1 beschränkt war (Abb. 2A). Die Deletion erstreckt sich über den Bereich zwischen den Basenpaaren chr5:111,779,298-119,794,955 (GRCh37/hg19), Karyotyp: arr 5q22.2q23.1 (111779298_119794955) ×1, was die APC-Deletion bestätigt und 29 andere proteinkodierende Gene in die Deletion einbezieht. Neben den gut beschriebenen APC- und MCC-Genen wurde zuvor ein weiteres Gen, TSSK1B, untersucht und mit einer spezifischen Funktion versehen. TSSK1B wird stark in Hoden exprimiert und während der Spermienentwicklung benötigt . Daher haben wir beschlossen, eine Samenanalyse durchzuführen und unseren Patienten auf Unfruchtbarkeit, Spermienzahl, Morphologie und Motilität zu testen.

Die abschließende Bewertung ergab, dass der Patient an Asthenoteratozoospermie mit einer Prävalenz von Kopfdefekten, 97% atypischer Spermienmorphologie und verminderter Spermienmotilität litt (Abb. 2C). Der Teratozoospermie-Indexwert bei 1,71 zeigt mehr als 1 Defekt pro einzelnes Sperma, was auf eine beeinträchtigte Spermatogenese hinweist. Da dieser Phänotyp am häufigsten durch Mikrodeletionen in der Azoospermie-Faktor-Region verursacht wird und große chromosomale Deletionen innerhalb des Y-Chromosoms auf dem Array CGH nicht gezeigt wurden, führten wir molekulare Tests auf mögliche Mikrodeletionen im Y-Chromosom durch. Unsere Analyse ergab keine Deletionen innerhalb der Azoospermiefaktormarker sY84, sY86, sY127, sY134, sY254 und sY255. Tests auf die häufigsten Mutationen in Genen, die mit männlicher Unfruchtbarkeit assoziiert sind, wie DAZL, SEPT12, SLC26A8 und SYCE1 zeigten keine Veränderungen. Schließlich ergab die Sequenzierung des TSSK1B-Gens keine Anomalien innerhalb der einzelnen vorliegenden Kopie.

Diese Ergebnisse schränkten die Möglichkeit ein, dass TSSK1B ein starkes Kandidatengen für männliche Unfruchtbarkeit ist und am Asthenoteratozoospermie-Phänotyp unseres Patienten beteiligt ist.

>

Chromosomale Deletionen der 5q22-Bande, die zu FAP führten, wurden in der gesamten Literatur selten berichtet. Bestehende Berichte zielten darauf ab, Deletionen zwischen verschiedenen Patientenfällen zu vergleichen und zu kontrastieren; die pathologischen Auswirkungen dieser Deletionen wurden jedoch über die klinische Erstdiagnose hinaus nicht im Detail untersucht . Die Größe der interstitiell gelöschten 5q-Region variiert stark zwischen den Patienten und reicht von 1,7 Mbp bis 20 Mbp und größer, wobei die Mehrzahl der Fälle mit unterschiedlichen Graden an Lernbehinderung, Gedeihstörungen und geringfügigen bis schweren dysmorphen Anzeichen einhergeht . Diese Symptome sind nicht auf eine einzelne Chromosomenbande beschränkt (Abb. 2B), was die Klassifizierung von 5q-Deletionssubtypen verhindert hat, obwohl mehrere Versuche unternommen wurden . Bemerkenswerte Ergebnisse aus diesen Studien zeigen ein Fehlen einer Genotyp-Phänotyp-Korrelation in Fällen, die eine betroffene Region teilen, sowie keinen Zusammenhang zwischen der Größe der Deletion und der Schwere des Phänotyps.

Nach unserem besten Wissen wurde die letzte Überprüfung der Gene und ihrer Funktionen in dieser Region von Ofner et al. . Bisher wurden nur 4 Gene (APC, MCC, TRIM36 und HSD17B4), die sich in der gelöschten Region unseres Patienten befinden, mit einer Krankheit in OMIM in Verbindung gebracht, obwohl die Forschung noch nicht abgeschlossen ist. Darüber hinaus wurde der Fertilitätsstatus der meisten Patienten mit einer 5q-Deletion aufgrund ihres frühen Alters nie veröffentlicht, und ihr Zustand wurde nie über die Erstdiagnose hinaus verfolgt. In zuvor veröffentlichten Berichten über 5q-Deletionen hat nur ein einziger Fall eine mögliche Vererbung einer TSSK1B-Deletion von einem vermuteten männlichen Träger dokumentiert; Der Vater des Patienten konnte jedoch nicht getestet werden, um zu bestätigen, dass die Deletion vererbt wurde. In Bezug auf TSSK1B, das CNVs in der Normalpopulation umfasst, gibt es nur einen einzigen DGV-Eintrag eines Kopienverlusts (nsv599396, Gesamtstichprobengröße 17.421; PMID 21841781) .

Bei dem hier vorgestellten Patienten beobachteten wir neben FAP keine schweren pathologischen Symptome, die in typischen 5q22-Deletionsfällen auftreten. Dies kann durch die Möglichkeit erklärt werden, dass sich die Deletion, die wir präsentieren, nicht vollständig mit Deletionen bei Patienten mit schweren dysmorphen / Entwicklungsstörungen überschneidet (Abb. 2B). Während der übliche klinische Phänotyp für Patienten mit Deletionen im langen Arm von Chromosom 5 eine Vielzahl von Merkmalen wie Entwicklungsverzögerung, Gedeihstörungen, psychomotorische Retardierung, flache Nasenbrücke und andere abdeckt , wird der von unserem Patienten vorgestellte Phänotyp fast ausschließlich durch die heterozygote Deletion des APC-Gens und die daraus resultierende FAP-Diagnose dargestellt.

Der genetische Hintergrund von Hodenunfruchtbarkeitsfaktoren, insbesondere Asthenozoospermie, ist seit langem begrenzt und schlecht beschrieben. Die Mehrzahl der Hodenunfruchtbarkeitsfaktoren und ihr genetischer Hintergrund wurden mit Genen im Y-Chromosom und Chromosomenaberrationen im Y-Chromosom in Verbindung gebracht . Es gab Fortschritte auf diesem Gebiet, da neuere Forschungen darauf abzielten, die Phänotypen der Spermiendysmorphologie mit bestimmten Genen wie DAZL, SYCE1, SLC26A8, SEPT12 und anderen in Verbindung zu bringen, die eine Funktion im Zusammenhang mit der Spermatogenese haben . Trotzdem ist das Gebiet der männlichen Unfruchtbarkeitsgenetik noch relativ neu, und neuartige Beiträge sind entscheidend für die kontinuierliche Verbesserung von Gentests, Diagnose und Beratung .

Die hodenspezifische Serin/Threonin-Kinase 1 ist ein intronenloses Gen, Teil der TSSK-Familie und ein Zweig der Serin/Threonin-Kinase-Superfamilie. Es wurde zuerst von Bielke et al. , die in ihrer Studie dem Gen einen offenen Leserahmen von 1092 bp zuschrieben, der für ein 364-aa-Protein kodierte. Humanes TSSK1B wurde unter Verwendung von Northern- und Dot-Blots untersucht, die eine 85% ige Ähnlichkeit mit murinem Tssk1b zeigten.Das Gen wurde auf Chromosom 5q22 in einer Region kartiert, die keine Syntenie zum Maus-Chromosomenlocus von Tssk1b aufweist . Weitere Studien haben gezeigt, dass die spezifische Expression von Tssk1b fast ausschließlich in den Hoden lokalisiert ist, was eine Funktion im Zusammenhang mit Reproduktion und Spermatogenese impliziert . Zeitliche Expressionsstudien zeigten weiter, dass Tssk1b ausschließlich in den späten Stadien der Spermienreifung exprimiert wird . Die Funktion von Tssk1b wurde in vivo von Xu et al. verwendung chimärer Mäuse, um festzustellen, ob eine gezielte Deletion in Tssk1b und Tssk2 in der Keimbahn übertragen werden kann. Ihre Experimente zeigten, dass die chimären Mäuse nur Wildtyp-Nachkommen produzierten, obwohl Samenzellen sowohl das Wildtyp- als auch das mutierte Allel enthielten. Eine weitere Untersuchung der Hoden und Nebenhoden in der Chimäre zeigte, dass nur eine geringe Anzahl von Spermien die Reifung erreichen konnte . In ihrer Studie haben Xu et al. vorgeschlagen, dass die Unfruchtbarkeit durch Haploinsuffizienz verursacht wird. Obwohl der genaue Mechanismus der pathologischen Manifestation nicht untersucht wurde, scheinen die funktionellen Auswirkungen einer Alleldeletion in diesem Gen zu einer veränderten Spermienmorphologie zu führen. Beim Menschen kann eine TSSK1B umfassende Mikrodeletion daher einen Risikofaktor für männliche Unfruchtbarkeit darstellen.

Bisher wurde TSSK1B ausschließlich in Tiermodellen untersucht, und die funktionellen Implikationen wurden beim Menschen nicht untersucht. Hier stellen wir den ersten Fall einer Korrelation zwischen einer gelöschten Kopie von TSSK1B und Asthenozoospermie vor, der möglicherweise die Verbindung zwischen Gen und Funktion in vivo bestätigt.

Schlussfolgerung

Dies ist einer der wenigen Fälle, in denen ein junger Erwachsener mit einer großen interstitiellen Deletion in Chromosom 5 beschrieben wird, wobei sich Symptome in einem Alter manifestieren, in dem der Patient auf Fruchtbarkeit getestet werden kann. Nach unserem besten Wissen wurden keine Patienten mit Deletionen in der 5q22.2-Bande auf Unfruchtbarkeit untersucht, und nur ein Fall einer möglichen, noch unbestätigten Vererbung einer TSSK1B-Deletion von einem männlichen Träger wurde beobachtet. Selbst die mildesten Entwicklungsveränderungen, die zusätzlich zum FAP-Phänotyp beobachtet werden, sollten zu einer weiteren Untersuchung dieser Chromosomenregion jenseits des APC-Gens führen, wobei die oben aufgeführten Methoden verwendet werden, um chromosomale Veränderungen zu definieren. Wir möchten auch die weitere Untersuchung der Rolle von TSSK1B bei der männlichen Fortpflanzung und seiner Rolle bei der Entstehung von Asthenozoospermie fördern.

Darüber hinaus zeigen wir die Nützlichkeit von MLPA und Array CGH in der klinischen Praxis. MLPA könnte als First-Line-Analyse in Betracht gezogen werden, und wenn eine Deletion des gesamten Zielgens gefunden wird, könnten die Ergebnisse bestätigt und die Haltepunkte durch Array-CGH lokalisiert werden.

Danksagung

Wir sind der Familie dankbar, die die klinischen Informationen zur Verfügung gestellt und die Erlaubnis zur Veröffentlichung erteilt hat.

Ethikerklärung

Der Patient unterzeichnete Einverständniserklärungen für Gentests und medizinische Fotografie. Die Autoren haben keine ethischen Konflikte offenzulegen.

Disclosure Statement

Die Autoren erklären keine Interessenkonflikte.

Kontakte des Autors

Artikel / Veröffentlichung

Copyright / Arzneimitteldosierung / Haftungsausschluss

Copyright: Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieser Publikation darf ohne schriftliche Genehmigung des Herausgebers in andere Sprachen übersetzt, reproduziert oder in irgendeiner Form oder mit irgendwelchen Mitteln, elektronisch oder mechanisch, einschließlich Fotokopieren, Aufzeichnen, Mikrokopieren oder durch ein Informationsspeicher- und Abrufsystem, verwendet werden.
Arzneimitteldosierung: Die Autoren und der Verlag haben alle Anstrengungen unternommen, um sicherzustellen, dass die in diesem Text dargelegte Arzneimittelauswahl und -dosierung den zum Zeitpunkt der Veröffentlichung aktuellen Empfehlungen und Praktiken entspricht. Angesichts der laufenden Forschung, Änderungen der staatlichen Vorschriften und des ständigen Informationsflusses in Bezug auf Arzneimitteltherapien und Arzneimittelreaktionen wird der Leser jedoch dringend gebeten, die Packungsbeilage für jedes Arzneimittel auf Änderungen der Indikationen und Dosierung sowie auf zusätzliche Warnhinweise und Vorsichtsmaßnahmen zu überprüfen. Dies ist besonders wichtig, wenn das empfohlene Mittel ein neues und / oder selten eingesetztes Arzneimittel ist.
Haftungsausschluss: Die in dieser Publikation enthaltenen Aussagen, Meinungen und Daten sind ausschließlich die der einzelnen Autoren und Mitwirkenden und nicht der Herausgeber und Herausgeber. Das Erscheinen von Werbung oder / und Produktreferenzen in der Publikation stellt keine Garantie, Billigung oder Genehmigung der beworbenen Produkte oder Dienstleistungen oder ihrer Wirksamkeit, Qualität oder Sicherheit dar. Der Herausgeber und die Herausgeber lehnen die Verantwortung für Verletzungen von Personen oder Eigentum ab, die sich aus Ideen, Methoden, Anweisungen oder Produkten ergeben, auf die im Inhalt oder in der Werbung Bezug genommen wird.