*Praca finansowana z grantu nr PBZ-KBN-122/PO5/01-1 Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego

WSTĘP

Trudności w diagnostyce zespołów genetycznych wynikają zazwyczaj z braku wiedzy o tym, jaki region genomu i/lub jakie geny odpowiedzialne są za cechy kliniczne stwierdzane u pacjentów. Dobrym modelem badawczym do tego typu poszukiwań są submikroskopowe aberracje chromosomowe, które zawierają niewiele genów, co umożliwia odniesienie ich funkcji do określonych cech fenotypowych pacjenta. Do mapowania genów wykorzystywane są także zrównoważone rearanżacje chromosomowe powstałe de novo, którym towarzyszy nieprawidłowy fenotyp. Region badania zawężony jest w nich zazwyczaj do miejsc złamań chromosomów uczestniczących w rearanżacji. Odniesienie wyników analizy chromosomowej do informacji zawartych w bazach danych genetycznych umożliwia identyfikację genów znajdujących się w badanym regionie i analizę ich funkcji w kontekście cech klinicznych pacjenta.

Zrównoważone aberracje strukturalne chromosomów występują z częstością 1 na 2000 żywych urodzeń (1). Zazwyczaj nie manifestują się one nieprawidłowym fenotypem, jednak w około 6% przypadków stwierdzana jest niepełnosprawność intelektualna (NI), dysmorfia i/lub wady rozwojowe (1). Przyczyną tych zaburzeń może być obecność submikroskopowej delecji/duplikacji towarzyszącej rearanżacji chromosomowej lub też nieprawidłowa ekspresja genów zlokalizowanych w miejscach złamań chromosomów. Najnowsze badania z wykorzystaniem molekularnych metod analizy kariotypu wykazują, że w znacznej części przypadków zrównoważonych rearanżacji chromosomowych, którym towarzyszy nieprawidłowy fenotyp stwierdzane jest, nie wykryte metodami klasycznymi, niezrównoważenie genomu (2-12). W niemałej części przypadków znajduje się ono w innym regionie genomu niż ten zaangażowany w rearanżację (2,13).

Wyjaśnianie przyczyny zaburzeń fenotypowych stwierdzanych u osób z nieprawidłowym zrównoważonym kariotypem jest procesem wieloetapowym i wymaga zastosowania różnych technik analizy genomu (2, 3, 13-20). Umożliwiają one nie tylko identyfikację, oraz określenie lokalizacji i wielkości niezrównoważenia nierozpoznanego w standardowym badaniu kariotypu, ale także określenie defektu molekularnego w regionach złamań chromosomów. Dotychczas metodami stosowanymi w analizie przyczyny nieprawidłowości fenotypowych u nosicieli zrównoważonych aberracji chromosomowych były techniki HR-CGH oraz FISH z sondami locus specyficznymi. Pierwsza z nich umożliwia analizę całego genomu w jednym badaniu, druga zaś mapowanie miejsc złamań nieprawidłowych chromosomów. Zastosowanie techniki HR-CGH w badaniach zrównoważonych rearanżacji chromosomowych umożliwiło identyfikację aberracji nierozpoznanych konwencjonalną metodą cytogenetyczną u 10% do 24% badanych osób (3-5). Z kolei analiza zrównoważonych rearanżacji chromosomowych metodą FISH wykazała obecność delecji u około 10% pacjentów (15). Z innych badań, w których analizowano regiony złamań chromosomów wynika, że wielkość niezrównoważenia w takich przypadkach jest bardzo zróżnicowana i mieści się w zakresie od 0,15 Mpz do 15,3 Mpz (2, 10, 12, 21). Wykorzystanie sond locus-specyficznych do analizy zrównoważonych rearanżacji chromosomowych umożliwiło już zmapowanie wielu genów związanych z niepełnosprawnością intelektualną w określonych regionach chromosomów. Należą do nich m.in. regiony 1p36, 1q31, 1q44, 2q23, 3p25-p26, 4p16, 4q22, 4q35, 5q13, 6q25, 6q27, 7q21.11, 7q22, 7q36, 9q26, 9q34, 12q15, 13q21-q22, 13q34 i 14q32 (16, 22-26). Zastosowanie takiej strategii badawczej umożliwiło również identyfikację kilku genów odpowiedzialnych zarówno za specyficzną jak i niespecyficzną NI związaną z chromosomem X (27, 28). Poznano także geny, których ekspresja wydaje się być niezbędna do prawidłowego  rozwoju i funkcjonowania układu nerwowego (28-31).

Obecnie metodą z wyboru w analizie genomu niewyjaśnionych cytogenetycznie przypadków niepełnosprawności intelektualnej jest technika CGH do mikromacierzy (ang. array CGH, aCGH, microarrays based comparative genomic hybridization) (7, 8, 13, 17, 18, 32, 33, 34). Zastosowanie tej metody charakteryzującej się znacznie większą niż klasyczna CGH rozdzielczością wykazało, że niezrównoważenie genomu obecne jest w 10% do 60% przypadków prawidłowego oraz nieprawidłowego zrównoważonego kariotypu. Dotyczy to przypadków, którym towarzyszą cechy kliniczne sugerujące niezrównoważenie genomu (2, 6-9, 13, 17-19, 34). Dzięki dużej rozdzielczości nowych, molekularnych metod oceny kariotypu możliwa jest identyfikacja bardzo małych aberracji chromosomowych rzędu kilkuset tysięcy par zasad (35, 36). Nieosiągalna dotychczas innymi metodami skuteczność diagnostyczna metod aCGH zaowocowała już poznaniem wielu nowych zespołów mikrodelecji i mikroduplikacji, w których jednym z objawów klinicznych jest niepełnosprawność intelektualna (
35, 37-40).

Prezentowane w tej pracy wyniki analizy genomu z zastosowaniem metod CGH i FISH u 22 nosicieli zrównoważonych rearanżacji chromosomowych umożliwiły wyjaśnienie przyczyny stwierdzanej patologii w 5 badanych przypadkach.

CEL PRACY

Celem pracy była ocena częstości i znaczenia submikroskopowych aberracji chromosomowych w kształtowaniu nieprawidłowego fenotypu u nosicieli zrównoważonych rearanżacji chromosomowych. Podjęto także próbę określenia rodzaju defektu genetycznego i identyfikacji genów odpowiedzialnych za niepełnosprawność intelektualną oraz inne cechy kliniczne stwierdzane u pacjentów.

MATERIAŁ I METODY

Pacjenci

Badania przeprowadzono w grupie 22 osób ze zrównoważonymi cytogenetycznie rearanżacjami chromosomowymi, którym towarzyszyła NI – o nieznanej etiologii współwystępująca z cechami dysmorfii twarzoczaszki i/lub wadami rozwojowymi narządów. W 18 przypadkach były to translokacje proste, w czterech natomiast rearanżacje złożone. Szesnaście analizowanych rearanżacji miało pochodzenie de novo, pięć zostało odziedziczonych od rodziców, w jednym zaś przypadku pochodzenie translokacji nie było możliwe do ustalenia. Charakterystykę kliniczną oraz cytogenetyczną 13 osób przedstawiono w tabeli I, pozostałych 9 pacjentów omówiono w innej publikacji (41).

Metody

Ocena kariotypu metodą klasyczną i analiza chromosomów techniką FISH

U 21 pacjentów dokonano weryfikacji kariotypu przy rozdzielczości ≥550 prążków. Analizę regionów subtelomerowych z zastosowaniem metody FISH przeprowadzono u 20 osób. W 21 rearanżacjach wykonano szczegółową analizę miejsc złamań chromosomów z wykorzystaniem ok. 340 sond molekularnych sporządzonych z klonów BAC. Wyniki tej analizy odniesiono do informacji z bazy danych genetycznych (UCSC Genome Browser http://genome.ucsc.edu) w celu identyfikacji genów mapujących się w miejscach złamań chromosomów. Stosowane metody badań omówiono w innej publikacji (41).

Techniki porównawczej hybrydyzacji genomowej – HR-CGH i aCGH

U 21 pacjentów przeprowadzono analizę genomu z wykorzystaniem techniki HR-CGH (42). Techniki CGH do mikromacierzy zastosowano w badaniu 14 osób. W 4 przypadkach była to mikromacierz kliniczna zawierająca 853 klony bakteryjne specyficzne dla 41 regionów subtelomerowych i innych regionów genomu zaangażowanych w ponad 40 znanych zespołów uwarunkowanych genetycznie (9). W 10 przypadkach wykorzystano całogenomową mikromacierz oligonukleotydową (wersja HG18_WG_CGH_v1, Nimblegen Systems, Madison WI, USA). Zawierała ona 385 tysięcy oligonukleotydów o różnej długości (50-85mer) i średniej odległości między nimi wynoszącej 6 kpz. Badania metodami aCGH wykonano przy współpracy Cleberg Cytogenetics Laboratory w Baylor College of Medicine, w Houston (USA).

WYNIKI

Cytogenetyczno-molekularna analiza genomu 22 pacjentów umożliwiła identyfikację 6 mikrodelecji i jednej duplikacji u 5 osób (tab. II). Jedna ze stwierdzonych delecji była aberracją terminalną. Dwie mikrodelecje mapowały się w miejscach złamań chromosomów (14, 44), kolejne dwie natomiast znajdowały się w odległości 15 Mpz i 28 Mpz od regionów złamań chromosomów uczestniczących w translokacji (43). Jedną delecję stwierdzono w chromosomie nie zaangażowanym w translokację (ryc. 1 – umieszczona między stronami 84-85).

W 2 przypadkach stwierdzono bardziej złożony charakter rearanżacji niż wykazało to badanie standardowe. U nosiciela translokacji t(1;15)(p22;q21) (J.S.) weryfikacja kariotypu i analiza genomu techniką HR-CGH umożliwiły identyfikację delecji del(15)(q26.3pter) i duplikacji dup(9)(p24pter) w chromosomie der(1) (ryc. 2 – umieszczona między stronami 84-85). Duplikacja została odziedziczona od matki, delecja zaś powstała de novo. Szczegółowa analiza tej rearanżacji wykazała obecność trzech, a nie jak pierwotnie stwierdzono dwóch, miejsc złamań chromosomów. Kariotyp pacjenta określono jako: 46,XY,t(1;15 (1qter→1p22.3::15q15→15q26.3::9p24→9pter)(15pter→15q15: :1p22.3→1pter).ish der(1)del(15)(p26.3pter)dup(9)(p24pter).

Mapowanie miejsc złamań chromosomów uczestniczących w 11 rearanżacjach wykazało, że znajdują się one w innych niż określone metodą GTG prążkach chromosomowych (tab. III). U pacjenta K.K. z rearanżacją pomiędzy chromosomami 5 i 12 pary umożliwiło określenie struktury tej złożonej translokacji. Stwierdzono, że poza wzajemną translokacją pomiędzy chromosomami 5p i 12q, obecne są także dwie insercje: fragmentu 5(p13.3p13.3) do regionu 8q22.2 i fragmentu 8(q22.2q24.13) do chromosomu der(12) (ryc. 3 – umieszczona między stronami 84-85). Kariotyp pacjenta opisano jako: t(5;12)(p13.3;q24.32),ins(8;5) (q22.2;p13.3p13.3),der(12)(12pter→12q24.32::5p15.31→5p13.3::8q22.2→8q24.13::5p15.31→5pter).

W regionach złamań 21 spośród 22 analizowanych rearanżacji chromosomowych zidentyfikowano 24 geny, które mogły ulec uszkodzeniu w wyniku rearanżacji. Ich funkcja sugeruje związek pomiędzy nieprawidłową ekspresją genu a cechami klinicznymi stwierdzanymi u pacjentów. Charakterystykę tych genów przedstawiono w tabeli IV, oraz omówiono we wcześniejszej publikacji (41).

DYSKUSJA

Zastosowanie w badaniach diagnostycznych nowoczesnych metod cytogenetyki i biologii molekularnej umożliwia wyjaśnienie etiologii wielu zaburzeń fenotypowych u pacjentów, u których stwierdzany jest prawidłowy kariotyp lub też kariotyp jest nieprawidłowy ale zrównoważony. Wyniki opublikowanych dotychczas prac wyjaśniły podłoże molekularne niepełnosprawności intelektualnej i innych cech klinicznych w wielu podobnych przypadkach. Udokumentowały także zarówno skuteczność diagnostyczną jak też znaczenie poznawcze tych metod analizy genomu (13, 16, 22-28, 45, 46). Częstą przyczyną nieprawidłowości fenotypowych stwierdzanych u osób, u których standardowe badanie cytogenetyczne wykazało nieprawidłowy ale zrównoważony kariotyp jest submikroskopowe niezrównoważenie genomu. Zależnie od wielkości badanej grupy pacjentów, stwierdzane jest ono w 20% do 60% przypadków (2, 4, 10, 13, 17-19). Dzięki wykorzystaniu nowych metod analizy genomu submikroskopowe aberracje chromosomowe identyfikowane są także u chorych z prawidłowym kariotypem oraz cechami NI i dysmorfią, sugerującymi obecność niezrównoważenia genomu (7, 8, 47). W takich przypadkach analiza genomu metodą CGH do mikromacierzy, wykazała obecność mikrodelecji lub mikroduplikacji u około 25% badanych osób (6-8). Natomiast we wcześniejszych badaniach wykorzystujących technikę HR-CGH obecność delecji/duplikacji wykazywano w około 10-12% przypadków (4, 5). W naszej grupie 22 nosicieli zrównoważonych rearanżacji chromosomowych, u 5 osób stwierdzona została obecność siedmiu nierozpoznanych wcześniej metodami klasycznymi aberracji, które były przyczyną niezrównoważenia kariotypu. Częstość tego niezrównoważenia wynosi około 32% (7/22) i mieści się w granicach wyników badań uzyskiwanych także przez innych autorów. Badania liczniejszych grup wykazują jednak znacznie mniejszą częstość (ok. 13%) aberracji submikroskopowych (19). Duży zakres częstości wykrywanego niezrównoważenia może wynikać ze zróżnicowanej liczebności i kryteriów kwalifikacji pacjentów do badań oraz różnej rozdzielczości stosowanych metod analizy genomu.

Wykryte przez nas delecje miały wielkość od ok. 0,5 Mpz do ~6 Mpz. Jedna z nich została stwierdzona podczas weryfikacji kariotypu metodą konwencjonalną, natomiast pozostałe 5 delecji zidentyfikowano przy pomocy metod molekularnych. Pomimo stosunkowo dużej wielkości 3 delecji (dwie z nich miały wielkość ok. 4-6 Mpz, tab. II), teoretycznie możliwej do wykrycia metodą analizy prążkowej chromosomów, tylko trzecia i największa z nich, del(12)(p12.2p13.1) została potwierdzona w retrospektywnej analizie kariotypu. Świadczy to o niedoskonałości prążkowych metod oceny kariotypu, i uzasadnia konieczność stosowania, w określonych przypadkach klinicznych, różnych, uzupełniających się wzajemnie, metod analizy genomu w celu wyjaśnienia przyczyny stwierdzanej u pacjenta patologii.

Submikroskopowe niezrównoważenie genomu stwierdzane u pacjentów ze zrównoważonymi rearanżacjami chromosomowymi stanowią znacznie częściej delecje aniżeli duplikacje (7, 8). Potwierdzają to wyniki naszych badań, w których wśród 7 stwierdzonych aberracji 6 stanowiły delecje. Zidentyfikowana w jednym przypadku duplikacja odziedziczona była od matki, nie miała więc prawdopodobnie wpływu na cechy fenotypowe dziecka. Natomiast współistniejąca u tego dziecka delecja 15qtel może determinować jego cechy kliniczne. Warto podkreślić fakt stwierdzenia tej delecji u nosiciela translokacji pochodzenia rodzicielskiego co sugeruje, że i w takich przypadkach należy poszukiwać niezrównoważenia genomu. Słuszność tej sugestii potwierdzają wyniki badań innych autorów (18). Przyjęty dotychczas pogląd, że tylko w przypadkach rearanżacji powstałych de novo uzasadnione jest poszukiwanie aberracji submikroskopowych wymaga więc weryfikacji. Wyniki licznych badań dokumentują fakt, że mikrodelecje towarzyszące zrównoważonym rearanżacjom chromosomowym zlokalizowane są często w miejscach złamań chromosomów (2, 4, 10, 12, 15). Jednak w naszych badaniach 3 spośród 6 delecji mapowało się poza tymi regionami. Podobne obserwacje poczynili inni autorzy (2, 14, 18, 21, 34). Uzasadniają one celowość analizy całego genomu w podobnych przypadkach klinicznych. Cztery mikrodelecje towarzyszyły złożonym rearanżacjom chromosomowym, dwie zaś translokacjom wzajemnym z czego wynika, że submikroskopowe niezrównoważenie genomu towarzyszy częściej złożonym aniżeli prostym rearanżacjom chromosomowym (14, 43, 44).

Cechy kliniczne sugerujące niezrównoważenie kariotypu u nosicieli zrównoważonych rearanżacji chromosomowych mogą być uwarunkowane nie tylko obecnością submikroskopowego niezrównoważenia genomu, lecz również uszkodzeniem genów znajdujących się w miejscach złamań chromosomów (20, 22, 24-26, 31, 48, 49). Z informacji znajdujących się w genetycznej bazie danych UCSC a dotyczących regionów złamań 22 analizowanych przez nas przypadków wynika, że w 21 miejscach złamań chromosomów znajdują się 24 geny, których zaburzenie ekspresji może teoretycznie skutkować stwierdzonymi u pacjentów cechami klinicznymi.

Analizę zależności fenotypowo-genotypowej uwzględniającej 13 genów mapujących się w 11 regionach złamań chromosomów u 9 nosicieli zrównoważonych rearanżacji chromosomowych omówiono w innej publikacji (41). Przedmiotem innej publikacji były też trzy przypadki złożonych rearanżacji pomiędzy chromosomami 3;12, 1;5;7, oraz translokacji wzajemnej t(6;14), w których stwierdzono submikroskopowe delecje chromosomowe (14, 43, 44). Spośród pozostałych 13 analizowanych w niniejszej pracy rearanżacji chromosomowych, w regionach złamań 7 z nich znajduje się 11 genów, których nieprawidłowa ekspresja może skutkować niepełnosprawnością intelektualną i/lub zaburzeniami rozwoju. Należą do nich geny uczestniczące w procesie neurogenezy oraz funkcjonowania układu nerwowego poprzez różnicowanie i wzrost komórek nerwowych, oddziaływanie na proces mielinizacji a także regulację przewodnictwa nerwowego.

W dwóch przypadkach (K.K. i G.K.) zmapowano geny VPS13B i DMD, których sekwencja została uszkodzona. Mutacje lub delecje genu VPS13B (COH1) skutkują fenotypem zespołu Cohen’a (OMIM nr 216550) (50, 51). U naszej pacjentki, niewykazującej typowych cech tego zespołu stwierdza się natomiast szereg cech klinicznych charakterystycznych dla zespołu włosowo-nosowo-paliczkowego typu 1 (zespół Langer-Giedion, TRPS I, OMIM nr 190350). Należą do nich niskorosłość, przerzedzenia włosów w okolicach skroniowych oraz takie cechy dysmorfii twarzoczaszki jak cienki zarys brwi, szeroko zakończony nos kształtem przypominający gruszkę, długą i płaską rynienkę podnosową, cienką czerwień górnej wargi oraz nisko osadzone i zrotowane ku tyłowi małżowiny uszne. Spośród malformacji szkieletowych stwierdzanych w zespole TRPS, u naszej pacjentki występuje brachydaktylia dłoni, a w badaniu rentgenowskim dłoni stożkowaty kształt nasad paliczków. Podczas gdy u większości chorych z TRPS stwierdza się prawidłowy iloraz inteligencji, ocena funkcji poznawczych u badanej dziewczynki wykazała niepełnosprawność intelektualną w stopniu lekkim/umiarkowanym ze stosunkowo dobrymi umiejętnościami komunikacji werbalnej. W wywiadzie stwierdzono również epizody padaczkowe typu grand-mal. Analiza molekularna regionu 8q23.3q24.11 krytycznego dla zespołu Langer-Giedion, z wykorzystaniem 2 sond locus-specyficznych, nie wykazała delecji tego regionu. Stwierdzono natomiast translokację tego regionu na chromosom 12q. Niepełnosprawność intelektualna i padaczka stwierdzane u pacjentki mogą być efektem uszkodzenia genu ADCY2 zmapowanego w regionie złamania 5p13.3. Gen ten koduje cyklazę adenylową należącą do rodziny enzymów katalizujących przekształcenie nośników energii podczas reakcji chemicznych, prawdopodobnie oddziałując w ten sposób na szereg procesów zachodzących w układzie nerwowym (52). U nosicielki translokacji t(X;3) w regionie złamania Xp21.1 znajduje się gen DMD. Uszkodzenie tego genu wyjaśnia stwierdzoną u pacjentki dystrofię mięśniową Duchenne’a. Inne cechy kliniczne takie jak mikrognacja, małogłowie czy niskorosłość mogą być uwarunkowane delecją zidentyfikowaną w chromosomie 12, del(12)(p12.2p13.1) obejmującą wiele genów.

Uszkodzenie genu w miejscu złamania rearanżacji chromosomowej nie zawsze musi skutkować wystąpieniem określonej patologii. Potwierdzają to badania, w których u zdrowych nosicieli zrównoważonych rearanżacji chromosomowych stwierdzono uszkodzenie genów znajdujących się w regionach złamań chromosomów (17, 53). Wynikać to może z faktu, że zmiana ekspresji genu przejawia się zaburzeniami fenotypowymi jedynie w przypadkach genów wrażliwych na dawkę. U dwóch naszych pacjentów (K.K. i K.S.) w trzech miejscach złamań zmapowane zostały geny ADAMTS12 i PDZD2 (w dwóch złamaniach w 5p13.3) oraz PTPRG (w prążku 3p14.2), których sekwencja została rozerwana na skutek rearanżacji. Biorąc jednak pod uwagę fakt, że funkcja tych genów nie ma prawdopodobnie związku z funkcjami poznawczymi, uszkodzeniu ich trudno przypisać odpowiedzialność za stwierdzaną u pacjentów NI.

Zastosowana w badaniach cytogenetyczno-molekularna analiza genomu 22 nosicieli zrównoważonych rearanżacji chromosomowych umożliwiła wyjaśnienie lub stwierdzenie potencjalnej przyczyny obserwowanych zaburzeń klinicznych w 16 przypadkach. U 5 osób było to submikroskopowe niezrównoważenie genomu, u dwóch uszkodzenie genu w wyniku rearanżacji chromosomowej. U pozostałych 9 pacjentów w regionach złamań znajdują się geny, których zmiana ekspresji mogła prawdopodobnie być przyczyną niepełnosprawności intelektualnej (tab. IV). Jednak wyniki naszych badań nie wykazały czy została uszkodzona sekwencja tych genów, a także czy geny te są wrażliwe na dawkę. U 6 nosicieli zrównoważonych rearanżacji chromosomowych zastosowane metody analizy genomu nie wykazały potencjalnej przyczyny stwierdzanych nieprawidłowości fenotypowych.

Cytogenetyczno-molekularna analiza określonych obszarów genomu u osób z nieprawidłowym zrównoważonym kariotypem stanowi tylko pierwszy etap badań zmierzających  do identyfikacji genów odpowiedzialnych za określoną patologię kliniczną. Dalszych badań wymaga poznanie funkcji i produktów białkowych oraz warunków prawidłowej ekspresji tych genów, które mapują się w regionach złamań chromosomów. Dopiero wykazanie zależności pomiędzy aktywnością genu o znanej funkcji a występowaniem określonej cechy fenotypowej może stanowić podstawę do stwierdzenia związku przyczynowo-skutkowego pomiędzy nieprawidłową ekspresją genu i określoną patologią. Także sekwencjonowanie regionów złamań chromosomów mogłoby dostarczyć istotnych informacji dotyczących molekularnych uwarunkowań stwierdzanej patologii a także zależności cech fenotypowych od genotypu.

WNIOSKI

Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły wcześniejsze doniesienia, że w znacznej części przypadków zrównoważonych rearanżacji chromosomowych, którym towarzyszą cechy NI, dysmorfii i/lub wady rozwojowe obecne jest niezrównoważenie genomu, nie wykryte w badaniach metodami cytogenetyki klasycznej. Udokumentowały także zasadność wykonywania w tego typu przypadkach klinicznych nie tylko analizy regionów złamań chromosomów ale także analizy całego genomu z wykorzystaniem najnowszych technik cytogenetyki i biologii molekularnej. Takie podejście badawcze umożliwia bowiem nie tylko wyjaśnienie problemu związanego z diagnostyką, ale także stwarza szansę mapowania genów odpowiedzialnych za określone cechy fenotypowe.

..............................................................................................................................................................

Podziękowania

Autorzy bardzo serdecznie dziękują dr Marii Lassocie z Zakładu Genetyki Medycznej ZOZ Nr 1 w Rzeszowie za współpracę w zakresie diagnostyki klinicznej pacjentów ocenianych metodami cytogenetyki molekularnej i uwzględnionych w niniejszym opracowaniu.

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO

1.    Warburton D.: De novo balanced chromosome rearrangements and extra marker chromosomes identified at prenatal diagnosis: clinical significance and distribution of breakpoints. Am. J. Hum. Genet., 1991, 49, 995-1013.

2.    Gribble S.M., Prigmore E., Burford D.C., Porter K.M., Ng B.L., Douglas E.J., Fiegler H., Carr P., Kalaitzopoulos D., Clegg S., Sandstrom R., Temple I.K., Youings S.A., Thomas N.S., Dennis N.R., Jacobs P.A., Crolla J.A., Carter N.P.: The complex nature of constitutional de novo apparently balanced translocations in patients presenting with abnormal phenotypes. J. Med. Genet., 2005, 42, 8-16.

3.    Kirchhoff M., Rose H., Maahr J., Gerdes T., Bugge M., Tommerup N., Tümer Z., Lespinasse J., Jensen P.K., Wirth J., Lundsteen C.: High resolution comparative genomic hybridization analysis reveals imbalances in dyschromosomal patients with normal or apparently balanced conventional karyotypes. Eur. J. Hum. Genet., 2000, 8, 661-668.

4.     Kirchhoff M., Rose H., Lundsteen C.: High resolution comparative genomic  hybridization in clinical cytogenetics. J. Med. Genet., 2001, 38, 740-744.

5.    Ness G.O., Lybaek H., Houge G.: Usefulness of high-resolution comparative genomic hybridization (CGH) for detecting and characterizing constitutional chromosome abnormalities. Am. J. Med. Genet., 2002, 113, 125-136.

6.    Rosenberg C., Knijnenburg J., Bakker E., Vianna-Morgante A.M., Sloos W., Otto P.A., Kriek M., Hansson K., Krepischi-Santos A.C., Fiegler H., Carter N.P., Bijlsma E.K., van Haeringen A., Szuhai K., Tanke H.J.: Array-CGH detection of micro rearrangements in mentally retarded individuals: clinical significance of imbalances present both in affected children and normal parents. J. Med. Genet., 2006, 43, 180-186.

7.    Vissers L.E., de Vries B.B., Osoegawa K., Janssen I.M., Feuth T., Choy C.O., Straatman H., van der Vliet W., Huys E.H., van Rijk A., Smeets D., van Ravenswaaij-Arts C.M., Knoers N.V., van der Burgt I., de Jong P.J., Brunner H.G., van Kessel A.G., Schoenmakers E.F., Veltman J.A.: Array-based comparative genomic hybridization for the genomewide detection of submicroscopic chromosomal abnormalities. Am. J. Hum. Genet., 2003, 73, 1261-1270.

8.    Shaw-Smith C., Redon R., Rickman L., Rio M., Willatt L., Fiegler H., Firth H., Sanlaville D., Winter R., Colleaux L., Bobrow M., Carter N.P.: Microarray based comparative genomic hybridisation (array-CGH) detects submicroscopic chromosomal deletions and duplications in patients with learning disability/mental retardation and dysmorphic features. J. Med., Genet. 2004, 41, 241-248.

9.    Cheung S.W., Shaw C.A., Yu W., Li J., Ou Z., Patel A., Yatsenko S.A., Cooper M.L., Furman P., Stankiewicz P., Lupski J.R., Chinault A.C., Beaudet A.L.: Development and validation of a CGH microarray for clinical cytogenetic diagnosis. Genet. Med., 2005, 7, 422-432.

10.    Astbury C., Christ L.A., Aughton D.J., Cassidy S.B., Kumar A., Eichler E.E., Schwartz S.: Detection of deletions in de novo “balanced” chromosome rearrangements: further evidence for their role in phenotypic abnormalities. Genet. Med., 2004, 6, 81-89.

11.    Gajecka M., Glotzbach C.D., Jarmuz M., Ballif B.C., Shaffer LG.: Identification of cryptic imbalance in phenotypically normal and abnormal translocation carriers. Eur. J. Hum. Genet., 2006, 14, 1255-1262.

12.    Kumar A., Becker L.A., Depinet T.W., Haren J.M., Kurtz C.L., Robin N.H., Cassidy S.B., Wolff D.J., Schwartz S.: Molecular characterization and delineation of subtle deletions in de novo “balanced” chromosomal rearrangements. Hum. Genet., 1998, 103, 173-178.

13.    De Gregori M., Ciccone R., Magini P., Pramparo T., Gimelli S., Messa J., Novara F., Vetro A., Rossi E., Maraschio P., Bonaglia M.C., Anichini C., Ferrero G.B., Silengo M., Fazzi E., Zatterale A., Fischetto R., Previderé C., Belli S., Turci A., Calabrese G., Bernardi F., Meneghelli E., Riegel M., Rocchi M., Guerneri S., Lalatta F., Zelante L., Romano C., Fichera M., Mattina T., Arrigo G., Zollino M., Giglio S., Lonardo F., Bonfante A., Ferlini A., Cifuentes F., Van Esch H., Backx L., Schinzel A., Vermeesch J.R., Zuffardi O.: Cryptic deletions are a common finding in “balanced” reciprocal and complex chromosome rearrangements: a study of 59 patients. J. Med. Genet., 2007, 44, 750-762.

14.    Borg K., Stankiewicz P., Bocian E., Kruczek A., Obersztyn E., Lupski J.R., Mazurczak T.: Molecular analysis of a constitutional complex genome rearrangement with 11 breakpoints involving chromosomes 3, 11, 12, and 21 and a approximately 0.5-Mb submicroscopic deletion in a patient with mild mental retardation. Hum. Genet., 2005, 118, 267-275.

15.    Wirth J., Nothwang H.G., van der Maarel S., Menzel C., Borck G., Lopez-Pajares I., Brøndum-Nielsen K., Tommerup N., Bugge M., Ropers H.H., Haaf T.: Systematic characterisation of disease associated balanced chromosome rearrangements by FISH: cytogenetically and genetically anchored YACs identify microdeletions and candidate regions for mental retardation genes. J. Med. Genet., 1999, 36, 271-278.

16.    Vermeulen S., Menten B., Van Roy N., Van Limbergen H., De Paepe A., Mortier G., Speleman F.: Molecular cytogenetic analysis of complex chromosomal rearrangements in patients with mental retardation and congenital malformations: delineation of 7q21.11 breakpoints. Am. J. Med. Genet., 2004, 124, 10-18.

17.    Baptista J., Mercer C., Prigmore E., Gribble S.M., Carter N.P., Maloney V., Thomas N.S., Jacobs P.A., Crolla J.A.: Breakpoint mapping and array CGH in translocations: comparison of a phenotypically normal and an abnormal cohort. Am. J. Hum. Genet., 2008, 82, 927-936.

18.    Sismani C., Kitsiou-Tzeli S., Ioannides M., Christodoulou C., Anastasiadou V., Stylianidou G., Papadopoulou E., Kanavakis E., Kosmaidou-Aravidou Z., Patsalis P.C.: Cryptic genomic imbalances in patients with de novo or familial apparently balanced translocations and abnormal phenotype. Mol. Cytogenet., 2008, 1, 15.

19.    Fantes J.A., Boland E., Ramsay J., Donnai D., Splitt M., Goodship J.A., Stewart H., Whiteford M., Gautier P., Harewood L., Holloway S., Sharkey F., Maher E., van Heyningen V., Clayton-Smith J., Fitzpatrick D.R., Black G.C.: FISH mapping of de novo apparently balanced chromosome rearrangements identifies characteristics associated with phenotypic abnormality. Am. J. Hum. Genet., 2008, 82, 916-926.

20.    Chen W., Kalscheuer V., Tzschach A., Menzel C., Ullmann R., Schulz M.H., Erdogan F., Li N., Kijas Z., Arkesteijn G., Pajares I.L., Goetz-Sothmann M., Heinrich U., Rost I., Dufke A., Grasshoff U., Glaeser B., Vingron M., Ropers H.H.: Mapping translocation breakpoints by next-generation sequencing. Genome Res., 2008, 18, 1143-1149.

21.    Rosenberg C., Knijnenburg J., Chauffaille Mde L., Brunoni D., Catelani A.L., Sloos W., Szuhai K., Tanke H.J.: Array CGH detection of a cryptic deletion in a complex chromosome rearrangement. Hum. Genet., 2005, 116, 390-394.

22.    Collins F.S.: Positional cloning: let’s not call it reverse anymore. Nat. Genet., 1992, 1, 3-6.

23.    David D., Cardoso J., Marques B., Marques R., Silva E.D., Santos H., Boavida M.G.: Molecular characterization of a familial translocation implicates disruption of HDAC9 and possible position effect on TGFß2 in the pathogenesis of Peters’ anomaly. Genomics, 2003, 81, 489-503.

24.    Endris V., Wogatzky B., Leimer U., Bartsch D., Zatyka M., Latif F., Maher E.R., Tariverdian G., Kirsch S., Karch D., Rappold G.A.: The novel Rho-GTPase activating gene MEGAP/ srGAP3 has a putative role in severe mental retardation. Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 2002, 99, 11754-11759.

25.    Higgins J.J., Pucilowska J., Lombardi R.Q., Rooney J.P.: Candidate genes for recessive non-syndromic mental retardation on chromosome 3p (MRT2A). Clin. Genet., 2004, 65, 496-500.

26.    Tommerup N.: Mendelian cytogenetics. Chromosome rearrangements associated with mendelian disorders. J. Med. Genet., 1993, 30, 713-727.

27.    Ropers H.H.: X-linked mental retardation: many genes for a complex disorder. Curr. Opin. Genet. Dev., 2006, 16, 260-269.

28.    Zemni R., Bienvenu T., Vinet M.C., Sefiani A., Carrié A., Billuart P., McDonell N., Couvert P., Francis F., Chafey P., Fauchereau F., Friocourt G., des Portes V., Cardona A., Frints S., Meindl A., Brandau O., Ronce N., Moraine C., van Bokhoven H., Ropers H.H., Sudbrak R., Kahn A., Fryns J.P., Beldjord C., Chelly J.: A new gene involved in X-linked mental retardation identified by analysis of an X;2 balanced translocation. Nat. Genet., 2000, 24, 167-170.

29.    Borg I., Freude K., Kübart S., Hoffmann K., Menzel C., Laccone F., Firth H., Ferguson-Smith M.A., Tommerup N., Ropers H.H., Sargan D., Kalscheuer V.M.: Disruption of Netrin G1 by a balanced chromosome translocation in a girl with Rett syndrome. Eur. J. Hum. Genet., 2005, 13, 921-927.

30.    Yue Y., Stout K., Grossmann B., Zechner U., Brinckmann A., White C., Pilz D.T., Haaf T.: Disruption of TCBA1 associated with a de novo t(1;6)(q32.2;q22.3) presenting in a child with developmental delay and recurrent infections. J. Med. Genet., 2006, 43, 143-147.

31.    Saito-Ohara F., Fukuda Y., Ito M., Agarwala K.L., Hayashi M., Matsuo M., Imoto I., Yamakawa K., Nakamura Y., Inazawa J.: The Xq22 inversion breakpoint interrupted a novel Ras-Like GTPase gene in a patient with Duchenne muscular dystrophy and profound mental retardation. Am. J. Hum. Genet., 2002, 71, 637-645.

32.    Veltman J.A., Jonkers Y., Nuijten I., Janssen I., van der Vliet W., Huys E., Vermeesch J., Van Buggenhout G., Fryns J.P., Admiraal R., Terhal P., Lacombe D., van Kessel A.G., Smeets D., Schoenmakers E.F., van Ravenswaaij-Arts C.M.: Definition of a critical region on chromosome 18 for congenital aural atresia by arrayCGH. Am. J. Hum. Genet., 2003, 72, 1578-1584.

33.    Fiegler H., Gribble S.M., Burford D.C., Carr P., Prigmore E., Porter K.M., Clegg S., Crolla J.A., Dennis N.R., Jacobs P., Carter N.P.: Array painting: a method for the rapid analysis of aberrant chromosomes using DNA microarrays. J. Med. Genet., 2003, 40, 664-670.

34.    Tyson C., McGillivray B., Chijiwa C., Rajcan-Separovic E.: Elucidation of a cryptic interstitial 7q31.3 deletion in a patient with a language disorder and mild mental retardation by array-CGH. Am. J. Med. Genet., 2004, 129, 254-260.

35.    Shaw-Smith C., Pittman A.M., Willatt L., Martin H., Rickman L., Gribble S., Curley R., Cumming S., Dunn C., Kalaitzopoulos D., Porter K., Prigmore E., Krepischi-Santos A.C., Varela M.C., Koiffmann C.P., Lees A.J., Rosenberg C., Firth H.V., de Silva R., Carter N.P.: Microdeletion encompassing MAPT at chromosome 17q21.3 is associated with developmental delay and learning disability. Nat. Genet., 2006, 38, 1032-1037.

36.    Sharp A.J., Hansen S., Selzer R.R., Cheng Z., Regan R., Hurst J.A., Stewart H., Price S.M., Blair E., Hennekam R.C., Fitzpatrick C.A., Segraves R., Richmond T.A., Guiver C., Albertson D.G., Pinkel D., Eis P.S., Schwartz S., Knight S.J., Eichler E.E.: Discovery of previously unidentified genomic disorders from the duplication architecture of the human genome. Nat Genet., 2006, 38, 1038-1042.

37.    Kang S.H., Scheffer A., Ou Z., Li J., Scaglia F., Belmont J., Lalani S.R., Roeder E., Enciso V., Braddock S., Buchholz J., Vacha S., Chinault A.C., Cheung S.W., Bacino C.A.: Identification of proximal 1p36 deletions using array-CGH: a possible new syndrome. Clin. Genet., 2007, 72, 329-338.

38.    Shaffer L.G., Theisen A., Bejjani B.A., Ballif B.C., Aylsworth A.S., Lim C., McDonald M., Ellison J.W., Kostiner D., Saitta S., Shaikh T.: The discovery of microdeletion syndromes in the post-genomic era: review of the methodology and characterization of a new 1q41q42 microdeletion syndrome. Genet. Med., 2007, 9, 607-616.

39.    Ballif B.C., Hornor S.A., Jenkins E., Madan-Khetarpal S., Surti U., Jackson K.E., Asamoah A., Brock P.L., Gowans G.C., Conway R.L., Graham J.M. Jr., Medne L., Zackai E.H., Shaikh T.H., Geoghegan J., Selzer R.R., Eis P.S., Bejjani B.A., Shaffer L.G.: Discovery of a previously unrecognized microdeletion syndrome of 16p11.2-p12.2. Nat. Genet., 2007, 39, 1071-1073.

40.    de Leeuw N., Pfundt R., Koolen D.A., Neefs I., Scheltinga I., Mieloo H., Sistermans E.A., Nillesen W., Smeets D.F., de Vries B.B., Knoers N.V.: A newly recognised microdeletion syndrome involving 2p15p16.1: narrowing down the critical region by adding another patient detected by genome wide tiling path array comparative genomic hybridisation analysis. J. Med. Genet., 2008, 45, 122-124.

41.    Borg K., Bocian E., Stankiewicz P., Obersztyn E., Kruczek A., Nowakowska B., Ilnicka A., Mazurczak T.: Cytogenetyczno-
-molekularna charakterystyka zrównoważonych rearanżacji chromosomowych u dziewięciu pacjentów z cechami upośledzenia umysłowego, dysmorfii oraz wadami rozwojowymi. Med. Wieku Rozwoj., 2006, 10, 227-246.

42.    Nowakowska B., Stankiewicz P., Obersztyn E., Ou Z., Li J., Chinault A.C., Smyk M., Borg K., Mazurczak T., Cheung S.W., Bocian E.: Application of metaphase HR-CGH and targeted Chromosomal Microarray Analyses to genomic characterization of 116 patients with mental retardation and dysmorphic features. Am. J. Med. Genet. A. 2008, 146, 2361-23619.

43.    Borg K., Nowakowska B., Obersztyn E., Cheung S.W., Brycz-
-Witkowska J., Korniszewski L., Mazurczak T., Stankiewicz P., Bocian E.: Complex balanced translocation t(1;5;7)(p32.1;q14.3;p21.3) and two microdeletions del(1)(p31.1p31.1) and del(7)(p14.1p14.1) in a patient with features of Greig cephalopolysyndactyly and mental retardation. Am. J. Med. Genet. A. 2007, 143, 2738-2743.

44.    Derwińska K., Bernaciak J., Wiśniowiecka-Kowalnik B., Obersztyn E., Bocian E., Stankiewicz P.: Autistic features with speech delay in a girl with an approximately 1.5-Mb deletion in 6q16.1, including GPR63 and FUT9. Clin. Genet., 2008 Aug 19. [Epub ahead of print]

45.    Powell C.M., Taggart R.T., Drumheller T.C., Wangsa D., Qian C., Nelson L.M., White B.J.: Molecular and cytogenetic studies of an X; autosome translocation in a patient with premature ovarian failure and review of the literature. Am. J. Med. Genet., 1994, 52, 19-26.

46.    Bugge M., Bruun-Petersen G., Brøndum-Nielsen K., Friedrich U., Hansen J., Jensen G., Jensen P.K., Kristoffersson U., Lundsteen C., Niebuhr E., Rasmussen K.R., Rasmussen K., Tommerup N.: Disease associated balanced chromosome rearrangements: a resource for large scale genotype-phenotype delineation in man. J. Med. Genet., 2000, 37, 858-65.

47.    Stankiewicz P., Beaudet A.L.: Use of array CGH in the evaluation of dysmorphology, malformations, developmental delay, and idiopathic mental retardation. Curr. Opin. Genet. Dev., 2007, 17, 182-192.

48.    McMullan T.W., Crolla J.A., Gregory S.G., Carter N.P., Cooper R.A., Howell G.R., Robinson D.O.: A candidate gene for congenital bilateral isolated ptosis identified by molecular analysis of a de novo balanced translocation. Hum. Genet., 2002, 110, 244-250.

49.    Megonigal M.D., Rappaport E.F., Jones D.H., Williams T.M., Lovett B.D., Kelly K.M., Lerou P.H., Moulton T., Budarf M.L., Felix C.A.: t(11;22)(q23;q11.2) in acute myeloid leukemia of infant twins fuses MLL with hCDCrel, a cell division cycle gene in the genomic region of deletion in DiGeorge and velocardiofacial syndromes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1998, 95, 6413-6418.

50.    Taban M., Memoracion-Peralta D.S., Wang H., Al-Gazali L.I., Traboulsi E.I.: Cohen syndrome: report of nine cases and review of the literature, with emphasis on ophthalmic features. J. AAPOS. 2007, 11, 431-437.

51.    Kolehmainen J., Wilkinson R., Lehesjoki A.E., Chandler K., Kivitie-Kallio S., Clayton-Smith J., Träskelin A.L., Waris L., Saarinen A., Khan J., Gross-Tsur V., Traboulsi E.I., Warburg M., Fryns J.P., Norio R., Black G.C., Manson F.D.: Delineation of Cohen syndrome following a large-scale genotype-phenotype screen. Am. J. Hum. Genet., 2004, 75, 122-127.

52.    Conti A.C., Maas J.W. Jr., Muglia L.M., Dave B.A., Vogt S.K., Tran T.T., Rayhel E.J., Muglia L.J.: Distinct regional and subcellular localization of adenylyl cyclases type 1 and 8 in mouse brain. Neuroscience, 2007,146, 713-729.

53.    Baptista J., Prigmore E., Gribble S.M., Jacobs P.A., Carter N.P., Crolla J.A.: Molecular cytogenetic analyses of breakpoints in apparently balanced reciprocal translocations carried by phenotypically normal individuals.
Eur. J. Hum. Genet., 2005, 13, 1205-1212.

54.    Hermey G., Plath N., Hübner C.A., Kuhl D., Schaller H.C., Hermans-Borgmeyer I.: The three sorCS genes are differentially expressed and regulated by synaptic activity. J. Neurochem., 2004, 88, 1470-1476.

55.    Arqué G., Fotaki V., Fernández D., Martínez de Lagrán M., Arbonés M.L., Dierssen M.: Impaired spatial learning strategies and novel object recognition in mice haploinsufficient for the dual specificity tyrosine-regulated kinase-1A (Dyrk1A). PLoS ONE. 2008, 3, e2575.

56.    Mullen G.P., Mathews E.A., Saxena P., Fields S.D., McManus J.R., Moulder G., Barstead R.J., Quick M.W., Rand J.B.: The Caenorhabditis elegans snf-11 gene encodes a sodium-dependent GABA transporter required for clearance of synaptic GABA. Mol. Biol. Cell., 2006, 17, 3021-3030.

57.    Thoeringer C.K., Ripke .S, Unschuld P.G., Lucae S., Ising M., Bettecken T., Uhr M., Keck M.E., Mueller-Myhsok B., Holsboer F., Binder E.B., Erhardt A.: The GABA transporter 1 (SLC6A1): a novel candidate gene for anxiety disorders. J. Neural. Transm., 2008 Jul 8. [Epub ahead of print]

58.    Arnesen T., Anderson D., Baldersheim C., Lanotte M., Varhaug J.E., Lillehaug J.R.: Identification and characterization of the human ARD1-NATH protein acetyltransferase complex. Biochem. J., 2005, 386, 433-443.

59.    Good P.F., Alapat D., Hsu A., Chu C., Perl D., Wen X., Burstein D.E., Kohtz D.S.: A role for semaphorin 3A signaling in the degeneration of hippocampal neurons during Alzheimer’s disease. J. Neurochem., 2004, 91, 716-736.

60.    Greco S.J., Rameshwar P.: MicroRNAs regulate synthesis of the neurotransmitter substance P in human mesenchymal stem cell-derived neuronal cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2007, 104, 15484-15489.

61.    Bosse F., Hasse B., Pippirs U., Greiner-Petter R., Müller H.W.: Proteolipid plasmolipin: localization in polarized cells, regulated expression and lipid raft association in CNS and PNS myelin. J. Neurochem., 2003, 86, 508-518.

62.    Grimm J., Sachs M., Britsch S., Di Cesare S., Schwarz-Romond T., Alitalo K., Birchmeier W.: Novel p62dok family members, dok-4 and dok-5, are substrates of the c-Ret receptor tyrosine kinase and mediate neuronal differentiation. J. Cell. Biol., 2001, 154, 345-354.

63.    Uchida M., Enomoto A., Fukuda T., Kurokawa K., Maeda K., Kodama Y., Asai N., Hasegawa T., Shimono Y., Jijiwa M., Ichihara M., Murakumo Y., Takahashi M.: Dok-4 regulates GDNF-dependent neurite outgrowth through downstream activation of Rap1 and mitogen-activated protein kinase. J. Cell. Sci., 2006, 119, 3067-3077.

..............................................................................................................................................................

Adres do korespondencji:

Ewa Bocian
Zakład Genetyki Medycznej
Instytut Matki i Dziecka
ul. Kasprzaka 17a, 01-211 Warszawa
tel. (0-22) 32-77-131
ebocian@imid.med.pl