interstitiell Deletion av 5q22.2q23. 1 inklusive APC och TSSK1B hos en Patient med adenomatös polypos och Asthenoteratozoospermi

Abstrakt

interstitiell 5q22 deletioner är relativt sällsynta och representeras vanligtvis av allvarliga kliniska egenskaper såsom utvecklingsfördröjning och tillväxtnedgång. Här rapporterar vi en 23-årig manlig patient, hänvisad till vårt laboratorium för genetisk bekräftelse av möjlig familjär adenomatös polypos. MLPA och den efterföljande arrayen CGH identifierade en ungefär 8-Mb-storlek radering i 5q22.2q23. 1 locus. Ytterligare analys av den borttagna regionen och generna inom föreslog en möjlig roll för tssk1b (testis-specifik serin/treoninkinas 1) gen i patientens reproduktionskapacitet. Spermaanalys bekräftade att patientens reproduktionsförmåga försämrades och att han led av asthenoteratozoospermi. Analys av azoospermia-faktorregionen på Y-kromosomen avslöjade inga mikrodeletioner. Ytterligare sekvenseringstester kunde inte hitta en alternativ förklaring till patientens infertilitet. Detta fall visar en möjlig roll för TSSK1B i manlig reproduktion.

2018 2018 S. Karger AG, Basel

etablerade fakta

• interstitiella 5q22-deletioner är sällsynta och åtföljs vanligtvis av neurologiska och utvecklingskomplikationer.

nya insikter

• vi presenterar ett fall med en heterozygot radering i 5q22.2q23.1 locus som inte uppvisar de utvecklingsproblem som vanligtvis uppstår från denna typ av radering.

interstitiella 5q22q23 deletioner är relativt sällsynta och åtföljs vanligtvis av allvarliga kliniska egenskaper såsom utvecklingsfördröjning, tillväxthämning och dysmorfa egenskaper . Deletioner i denna region involverar ofta APC-tumörsuppressorgenen (OMIM 611731) och leder till familjär adenomatös polypos (FAP). FAP är ett ärftligt autosomalt dominerande tillstånd som leder till flera tarmpolyper och predisposition till koloncancer. Även om den första rapporterade 5q interstitiell radering var 1979 , upptäcktes APC-locus senare av Kinzler et al. , som kartlade den till 5q22.2 band. På grund av tidpunkten för denna upptäckt undersökte alla kliniska fall av 5q-raderingar fram till det ögonblicket inte manifestationen av FAP hos patienten och bidrar därför inte med någon information om sambandet mellan 5q22-raderingar och FAP. Patienter med kromosomala deletioner som inkluderar APC diagnostiseras oftast när deras dysmorfa egenskaper avslöjas i spädbarn eller när de misslyckas med att trivas och visar andra tecken på försenad utveckling ; de som förblir asymptomatiska upplever vanligtvis gastrointestinala manifestationer som viktminskning, rektorhaggia och tarmobstruktion.

på grund av den grundliga karakteriseringen av den molekylära grunden för FAP och svårighetsgraden av dess patologiska symptom koncentreras kliniskt fokus oftast på själva APC-genen eller fysiska konsekvenser av en stor kromosomal deletion, vilket avslöjar liten eller ingen information om funktionen hos andra gener i 5q22.2-bandet. Även om ett antal kromosomavvikelser har beskrivits tenderar analys av konsekvenserna att fokusera på de resulterande dysmorfiska egenskaperna eller FAP utan att ge funktion till enskilda gener. Stora deletioner inom kromosomen själv närvarande med en komplex fenotyp, som kombinerar flera kliniska egenskaper från de som nämns ovan och kan vara en utmaning för diagnostiserande kliniker.

fallrapport och metoder

patienten är en 23-årig Bulgarisk man utan tidigare klinisk historia. Vid sin första antagning klagade han på frekvent rektorhaggia utan avvikelser i avföringsfrekvens eller aptitlöshet. En sigmoidoskopi utfördes med resultat som pekade mot FAP, för vilken han riktades till en specialiserad gastroenterologisk avdelning för vidare testning. Familjehistoria var otillgänglig på grund av etiska skäl, eftersom patienten hade varit i en fosterfamilj sedan en tidig ålder, och det fanns ingen kontakt med sina biologiska föräldrar. Fibrokoloskopi avslöjade ett stort antal polyper i ändtarmen och sigmoid – blek till mörkröd – med hyperplasi (Fig. 1A). Det fanns inga FAP-associerade lesioner utanför mag-tarmkanalen. Vid denna tidpunkt hänvisades patienten till vårt genetiska laboratorium för att bekräfta FAP-diagnosen.

genomiskt DNA isolerades från perifert blod med hjälp av standardprotokoll och användes för att screena APC-genen för större deletioner och duplikationer med MLPA. Mlpa APC-satsen erhölls från MRC-Holland (PO43, Amsterdam, Nederländerna) och analysen utfördes enligt tillverkarens instruktioner.

för att bestämma gränserna för raderingen analyserades genomiskt DNA med array CGH på en högupplöst 1m oligonukleotidmatris enligt tillverkarens protokoll (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA). Copy number variation (CNV) detektion utfördes med användning av CytoGenomics programvara (version 2.9.2.4, Agilent Technologies). Följande analysinställningar användes: aberrationalgoritm ADM-2, tröskel: 6.0, fönsterstorlek: 0,5 Mb, filter: 5 sonder och log2-förhållande = 0,29.

ejakulat lossades i laboratoriet och studerades i ordningen: observation av nativt preparat, bestämning av spermiekoncentration, bedömning av swabs för vitalitet i rörlighet <40% och utvärdering av spermmorfologi enligt kriterierna för ESHRE/NAFA, med användning av Sperm Class Analyzer (SCA), ett system med kvantitativ och kvalitativ analys av parametrar för mänsklig sperma.

Molekylär testning för mikrodeletioner i azoospermia-faktorregionen utfördes som beskrivs i riktlinjerna och standarderna för European Academy of Andrology .

Sanger-sekvensering utfördes för att undersöka tidigare rapporterade regioner associerade med manlig infertilitet, dvs DAZL (omim 601486), SEPT12 (omim 611562), SLC26A8 (OMIM 608480), SYCE1 (OMIM 611486) och därefter TSSK1B (OMIM 610709).

resultat

vi hittade en 50% topparea minskning i alla APC-specifika genprober av MLPA. Eftersom Detta motsvarade en heterozygot radering av hela APC-gensekvensen var vårt nästa steg att utföra en array CGH för att bestämma gränserna för raderingen. De erhållna resultaten visade att den interstitiella deletionen i kromosom 5q var begränsad till regionen 5q22.2q23.1, ungefär 8 Mb lång (Fig. 2A). Raderingen sträcker sig över regionen mellan baspar chr5:111,779,298-119,794,955 (GRCh37/hg19), karyotyp: arr 5q22.2q23.1(111779298_119794955) 1 , vilket bekräftar APC-raderingen och involverar 29 andra proteinkodande gener i raderingen. Tillsammans med de väl beskrivna APC-och MCC-generna hade en annan gen, TSSK1B, tidigare studerats och tillskrivits en specifik funktion. TSSK1B uttrycks starkt i testiklar och krävs under spermatidutveckling . Därför bestämde vi oss för att utföra en spermaanalys och testa vår patient för infertilitet, spermier, morfologi och rörlighet.

den slutliga utvärderingen drog slutsatsen att patienten led av asthenoteratozoospermi med en förekomst av cefaliska defekter, 97% atypisk spermiemorfologi och minskad spermierörlighet (Fig. 2C). Teratozoospermia-indexvärdet vid 1, 71 visar mer än 1 defekt per enstaka spermier, vilket pekar mot nedsatt spermatogenes. Eftersom denna fenotyp oftast orsakas av mikrodeletioner i azoospermia-faktorregionen och stora kromosomala deletioner inom Y-kromosomen inte visades på matrisen CGH, utförde vi molekylär testning för möjliga mikrodeletioner i Y-kromosomen. Vår analys avslöjade inte några borttagningar inom azoospermia-faktormarkörerna sY84, sY86, sY127, sY134, sY254 och sY255. Testning för de vanligaste mutationerna i gener associerade med manlig infertilitet såsom DAZL, SEPT12, SLC26A8 och SYCE1 avslöjade inga förändringar. Slutligen avslöjade sekvensering av tssk1b-genen inga avvikelser inom den enda nuvarande kopian.

dessa resultat minskade möjligheten att TSSK1B är en stark kandidatgen för manlig infertilitet och är involverad i asthenoteratozoospermia-fenotypen hos vår patient.

diskussion

kromosomala deletioner av 5q22-bandet som resulterar i FAP har sällan rapporterats i hela litteraturen. Befintliga rapporter har syftat till att jämföra och kontrastera raderingar mellan olika patientfall; de patologiska konsekvenserna av dessa borttagningar har emellertid inte undersökts i detalj utöver den initiala kliniska diagnosen . Storleken på den 5q interstitiella borttagna regionen varierar mycket mellan patienter, allt från 1,7 Mbp till 20 Mbp och större, med majoriteten av fallen med olika grader av inlärningssvårigheter, misslyckande att trivas och mindre till större dysmorfa tecken . Dessa symtom är inte begränsade till ett enda kromosomband (Fig. 2B), vilket har förhindrat klassificeringen av 5q-raderingsundertyper, även om flera försök har gjorts . Anmärkningsvärda resultat från dessa studier visar brist på genotyp-fenotypkorrelation i fall som delar en drabbad region såväl som ingen koppling mellan storleken på borttagningen och fenotypens svårighetsgrad.

så vitt vi vet genomfördes den senaste översynen av gener och deras funktioner inom denna region av Ofner et al. . Hittills har endast 4 gener (APC, MCC, TRIM36 och HSD17B4) som ligger inom den borttagna regionen hos vår patient associerats med en sjukdom i OMIM, även om forskning pågår. Dessutom publicerades fertilitetsstatusen hos de flesta patienter med en 5q-radering aldrig på grund av deras tidiga ålder, och deras tillstånd följdes aldrig förbi den första diagnosen. I tidigare publicerade rapporter om 5q-raderingar har endast ett enda fall dokumenterat ett eventuellt arv av en tssk1b-radering från en misstänkt manlig bärare; patientens far kunde dock inte testas för att bekräfta att raderingen ärvdes. När det gäller TSSK1B som omfattar CNV i den normala populationen finns det bara en enda DGV-post av en kopieringsförlust (nsv599396, total provstorlek 17,421; PMID 21841781) .

i patienten som presenteras här observerade vi inte allvarliga patologiska symtom som visas i typiska 5q22-borttagningsfall förutom FAP. Detta kan förklaras av möjligheten att raderingen vi presenterar inte helt överlappar med raderingar hos patienter med allvarliga dysmorfa/utvecklingsproblem (Fig. 2B). Medan den vanliga kliniska fenotypen för patienter med deletioner i den långa armen av kromosom 5 täcker ett brett spektrum av funktioner såsom utvecklingsfördröjning, misslyckande att trivas, psykomotorisk retardation, platt näsbrygga och andra, representeras fenotypen som presenteras av vår patient nästan uteslutande av heterozygot deletion av APC-genen och den därmed följande fap-diagnosen.

den genetiska bakgrunden till testikulära infertilitetsfaktorer, särskilt asthenozoospermi, har länge varit begränsad och dåligt beskriven. Majoriteten av testikulära infertilitetsfaktorer och deras genetiska bakgrund har kopplats till gener som bor i Y-kromosomen och kromosomavvikelser som involverar Y-kromosomen . Det har gjorts framsteg inom området, eftersom ny forskning har syftat till att relatera spermier dysmorfologi fenotyper till specifika gener, såsom DAZL, SYCE1, SLC26A8, SEPT12 och andra som har en funktion relaterad till spermatogenes . Ändå är fältet för manlig infertilitetsgenetik fortfarande relativt nytt, och nya bidrag är avgörande för den pågående förbättringen av genetisk testning, diagnos och rådgivning .

Testis-specifikt serin/treoninkinas 1 är en intronlös gen, en del av TSSK-familjen och en gren av serin / treoninkinas-superfamiljen. Det identifierades först av Bielke et al. , som i sin studie tillskrev genen en öppen läsram på 1092 bp som kodar för ett 364-aa-protein. Human TSSK1B undersöktes med användning av norra och dot blottar, som visade 85% likhet med murina Tssk1b. genen kartlades på kromosom 5q22, i en region som visar ingen synteny till musen kromosomala locus av Tssk1b . Ytterligare studier har påpekat att det specifika uttrycket av Tssk1b är lokaliserat nästan uteslutande i testiklarna, vilket innebar en funktion relaterad till reproduktion och spermatogenes . Temporala expressionsstudier visade vidare att Tssk1b uttrycks uteslutande i de sena stadierna av spermmognad . Funktionen av Tssk1b bekräftades in vivo av Xu et al. använda chimära möss för att avgöra om en riktad radering i Tssk1b och Tssk2 kan överföras i groddlinjen. Deras experiment visade att de chimära mössen endast producerade avkommor av vildtyp, även om spermier innehöll både vildtypen och den muterade allelen. Ytterligare undersökning av testiklarna och epididymis i chimären visade att endast ett lågt antal spermier kunde nå mognad . I sin studie, Xu et al. föreslog att infertilitet orsakas av haploinsufficiens. Även om den exakta mekanismen för den patologiska manifestationen inte har studerats, verkar de funktionella konsekvenserna av en allel-deletion i denna gen resultera i förändrad spermiemorfologi. Hos människor kan en mikrodeletion som omfattar TSSK1B således utgöra en riskfaktor för manlig infertilitet.

hittills har TSSK1B uteslutande studerats i djurmodeller, och de funktionella konsekvenserna har inte undersökts hos människor. Här presenterar vi vad vi anser vara det första fallet av korrelation mellan en borttagen kopia av TSSK1B och asthenozoospermi, vilket eventuellt bekräftar sambandet mellan gen och funktion in vivo.

slutsats

Detta är ett av de få fall som beskriver en ung vuxen med en stor interstitiell deletion i kromosom 5, med symtom som manifesterar sig i en ålder då patienten kan testas för fertilitet. Så vitt vi vet har inga patienter med raderingar i 5q22.2-bandet undersökts för infertilitet, och endast ett fall av en möjlig, men obekräftad arv av en tssk1b-radering från en manlig bärare har observerats. Även de mildaste utvecklingsförändringarna som observerats utöver FAP-fenotypen bör leda till ytterligare undersökning av denna kromosomala region bortom APC-genen, med hjälp av de metoder som anges ovan för att definiera eventuella kromosomala förändringar. Vi vill också uppmuntra vidare studier av tssk1b: s roll i manlig reproduktion och dess del i att orsaka asthenozoospermi.

dessutom visar vi användbarheten av både MLPA och array CGH i klinisk praxis. MLPA kan betraktas som första linjens analys, och om en deletion av hela målgenen hittas, resultaten kunde bekräftas och brytpunkterna lokaliseras av array CGH.

bekräftelse

vi är tacksamma för familjen som gav den kliniska informationen och gav tillstånd att publicera den.

Etikförklaring

patienten undertecknade formulär för informerat samtycke för genetisk testning och medicinsk fotografering. Författarna har inga etiska konflikter att avslöja.

Disclosure Statement

författarna förklarar inga intressekonflikter.

författare kontakter

artikel-och Publikationsdetaljer

upphovsrätt / läkemedelsdosering / ansvarsfriskrivning

upphovsrätt: Alla rättigheter förbehållna. Ingen del av denna publikation får översättas till andra språk, reproduceras eller användas i någon form eller på något sätt, elektroniskt eller mekaniskt, inklusive fotokopiering, inspelning, mikrokopiering eller genom något informationslagrings-och hämtningssystem, utan skriftligt tillstånd från utgivaren.
läkemedelsdosering: författarna och utgivaren har utövat allt för att säkerställa att läkemedelsval och dosering som anges i denna text överensstämmer med nuvarande rekommendationer och praxis vid tidpunkten för publiceringen. Med tanke på pågående forskning, förändringar i statliga föreskrifter och det ständiga flödet av information om läkemedelsbehandling och läkemedelsreaktioner uppmanas läsaren att kontrollera bipacksedeln för varje läkemedel för eventuella förändringar i indikationer och doser och för extra varningar och försiktighetsåtgärder. Detta är särskilt viktigt när det rekommenderade medlet är ett nytt och/eller sällan använt läkemedel.
ansvarsfriskrivning: uttalandena, åsikterna och uppgifterna i denna publikation är enbart de enskilda författarna och bidragsgivarna och inte förläggarna och redaktörerna. Utseendet på annonser eller / och produktreferenser i publikationen är inte en garanti, godkännande eller godkännande av de produkter eller tjänster som annonseras eller av deras effektivitet, kvalitet eller säkerhet. Utgivaren och redaktören frånsäger sig ansvaret för eventuella skador på personer eller egendom till följd av ideer, metoder, instruktioner eller produkter som avses i innehållet eller annonserna.