使用高密度SNP数组映射血缘家庭有效识别候选基因纯合性:应用Woodhouse-Sakati综合症

文摘

两个血缘的卡塔尔兄弟姐妹提出了评价:与hypogonadotropic 17-4/12-year-old男性性腺机能减退,脱发,智力障碍,和小头畸形和他的19岁的妹妹原发性闭经,脱发,正常的认知。都需要激素治疗产生第二性征和青春期发育超出坦纳1。SNP阵列分析的渊源者进行检测共享区域可能港口纯合突变基因的纯合性导致青春期发育异常的共同特征,脱发,和可变认知延迟。我们的病人共享多个纯合子基因组区域;十共享区域> 1 Mb,构成了0.99%的基因组。DCAF17编码不确定函数的跨膜蛋白核,是唯一的基因中确定一个纯合子区域导致hypogonadotropic性腺机能减退。DCAF17变异与Woodhouse-Sakati综合症,一种罕见的疾病特点是脱发,hypogonadotropic性腺机能减退,感音神经性听力损失,糖尿病,锥体束外的运动。编码外显子测序和侧翼intronic地区DCAF17在先前描述的渊源者显示纯合性突变(c.436delC)创始人。有针对性的DCAF17测序的兄弟姐妹显示相同的纯合子突变的影响。这个家庭说明了SNP的效用阵列测试在血缘家庭有效和廉价地识别区域的基因纯合性基因隐性条件可以确定候选人。

1。介绍

Woodhouse-Sakati综合症(WSS, MIM 241080)是一种罕见的、多系统常染色体隐性疾病,首先两个血缘家庭从沙特阿拉伯1983年(1]。迄今为止,大约有84 WSS病人在29日的家庭已报告在文献[2- - - - - -16]。虽然确定了WSS主要在中东血统的病人,它被描述在四个欧洲家庭(意大利、法国和东欧)和两名患者来自南亚(印度和巴基斯坦南部)[2,3,5- - - - - -10]。

WSS表型变量之间的内部和家庭但总体特征是脱发,hypogonadotropic性腺机能减退(HH),感音神经性听力损失,糖尿病,锥体束外的运动。脱发通常出现在儿童早期在受影响的个人,可能涉及头皮头发,眉毛,睫毛,阴毛和腋窝毛发15]。HH变得明显是青春期发育延迟或失败时发生,因此后来的迹象WSS (16]。外源激素疗法可促进第二性征的发展,为我们的男性患者。条纹、发育不全的和缺席性腺和子宫结构也被描述在WSS (5,7,10,11,15,16]。听力损失可能会轻微深刻虽然没有出现在所有受影响的个人。大多数的糖尿病发展WSS病人可能要求足够的胰岛素血糖控制虽然胰岛素抵抗是不常见的。WSS的锥体束外的特征是多种多样的,从广义局部肌张力障碍和舞蹈病的发展。运动障碍与WSS的几个报道表明,开始第二个十年或更长但不确定在所有患者WSS (4,9,16]。广泛的认知能力也报告了WSS的病人,大多数表现出轻度至中度智力残疾。罕见的实例WSS认知正常患者已报告(4,7]。另外,WSS的不一致的特性包括牙缺失,节律障碍,圆锥形角膜,并指。一些人已经发生了脑成像显示白质变化4,8- - - - - -10,14]。

有趣的是,几乎只在血缘家庭(WSS被描述,93.1%)。前两个nonconsanguineous家庭被描述的发现与WSS相关的基因;因此,分子确认诊断尚未发表的(4]。WSS是由突变基因编码DCAF17 (C2ORF37 DDB1和CUL4相关因素17日),一个跨膜不确定函数的核内蛋白。九个假定的丧失功能的突变DCAF17已报告与WSS (6,9- - - - - -13,15:三个无意义突变(c。341 c > (p.S114X), c。387G>A (p.W129X), and c.906G>A (p.W302X)], four intronic mutations that are predicted to result inDCAF17missplicing (c。127+3delTAGinsAA, c.321+1G>A, c.1091+6T>G, and c.1422+5G>T), and two single nucleotide deletions (c.50delC and c.436delC). With the exception of c.436delC, a founder mutation identified in multiple families from the Arabian Peninsula [6),这些是一个私人突变中发现一个血缘家族。据我们所知,没有WSS复合杂合子患者DCAF17突变已报告。在本文中,我们描述了一个额外的血缘家庭WSS的特性。纯合性映射使用SNP数组是用来识别DCAF17作为一个候选基因。

2。材料和方法

外周血样本从患者1和2获得知情同意后,机构审查委员会的指导方针在约翰霍普金斯大学医学院的。使用QIAamp DNA基因组DNA提取血液Midi设备(美国试剂盒,瓦伦西亚,CA)和SNP数组进行使用Illumina公司HumanOmni1-Quad(100万标记;美国圣地亚哥Illumina公司CA)。BeadChips使用Illumina公司珠阵列成像阅读器和等位基因比例/信号强度进行了分析与CNV分区2.4.4.0算法KaryoStudio (v.1.4.3.0)和GenomeStudio (v.2010.3) (Illumina公司)。的编码外显子和侧翼intronic区域DCAF17在Centogene测序(德国罗斯托克)。2009年2月所有基因组坐标是基于人类基因组的构建(hg19)。

3所示。案例展示

3.1。患者1

病人1(血统位置对3)和他的家人从卡塔尔从当地的儿科内分泌同事推荐我们的诊所17-4/12岁年评估一个潜在的统一诊断为他星座的特性包括HH,认知延迟,漏斗胸carinatum,和小头畸形。历史上包括一个简单的怀孕和分娩。他早期的延迟,行走在16个月,在18个月用他的第一句话。正式发育评估在6岁的时候并没有发现特定的延迟;然而他的父母报告一致的全球无法跟上同行。虽然参加11年级临床表现的时候,他的父母估计他至少是4年级背后的同龄同行。在他的物理特征方面,病人1厚,深色头发的正常纹理,直到6岁时开始瘦。最初有弥漫性脱发头皮,然后本地化bitemporofrontal地区,如男性模式进步的脱发。在15岁的时候,他因缺乏评估性发展。当时实验室评估显示低LH (0.51μ国际单位/毫升;正常1.1 - -7.0),FSH (0.38μ国际单位/毫升;正常的1.7 - -12.0),睾酮(0.27 ng / mL;正常3.0 - -10.6),HH的诊断。与睾酮治疗后,病人的声音加深,他温和的腋窝和面部和阴毛坦纳(IV),有轻微的生殖器发展。他推迟了中小学牙爆发,现在有多个龋齿。据报道他口腔卫生不良,类似于他的哥哥,但后者没有龋齿和没有牙齿断裂。在审查,他已经严重听力正常,没有额外的慢性病,没有电机运动异常,他能闻到。他戴着眼镜混合远视和近视和散光。他的成长一直是在较低的平均身高和体重。在考试上,体重略高于第三百分位,高度是第十百分位,他的离岸金融中心是<−2 SD低于平均为7岁的男性(50%)。 He appears to be microcephalic with a horizontal ridge on the superior forehead and bitemporal narrowing. The auricles (>2 SD) and nose are large. Chest circumference is 75th percentile with low, widely spaced nipples, and he has an asymmetric pectus carinatum with a bell-shaped inferior rib margin. He appears to be dolichostenomelic though arm span : height ratio is upper-normal at 1.05. Upper segment lower segment ratio is 1.05 (normal) and limb segments are proportionate with full range of motion of small, medium, and large joints throughout. Several keloid-type scars are present on the posterior right shoulder, back, and foot from a prior accident.

3.2。病人2

病人2 (v - 2)与她的兄弟在19-0/12岁从本地成人内分泌学家推荐的评估一个潜在的遗传原因原发性闭经和性腺的发育不全。她父母是第一次关心她15岁的青春期发育不足。当时实验室评估显示高FSH, LH和低雌二醇(精确值不可用),和一个正常核型(46,XX)。她接受荷尔蒙疗法(即。口服雌激素和孕激素;第二性征剂量未知)诱导和月经,现在每月。之前有一个低血小板值表示在我们的机构(111 k)。病人否认出血问题,明显的擦伤,或瘀点和这些特性欣赏在考试。盆腔超声成像显示发育不全的卵巢和子宫。头皮头发开始变薄了11岁的她最近使用米诺地尔治疗,局部血管舒张,促进头皮头发的生长。在评论,她的家人报告她的演讲变得不太清楚在过去的几个月里。 She is otherwise healthy without other chronic medical conditions and she has always had normal, age-matched global development. On exam, her weight is 25–50th percentile and height is 50th percentile and she is normocephalic with sparse hair around the temporal region. She has no pectus and breast development is Tanner 3 with pubic hair at Tanner 3. Limb segments and limbs to trunk are proportionate with full range of motion of all joints and no camptodactyly.

家族史的患者是重要的血缘关系的多个实例的血统和几个家庭成员对不孕(图具有重要意义1)。患者1和2有一个21岁的哥哥(它们)和4姐妹年龄在2到15岁的都是与正常青春期发育健康,头发和认知(V-4 V-7)。病人进入青春期的父母在16岁,平均身高(180厘米和158厘米)与正常的头发,认知发展,生育率。有两个父亲的阿姨(IV-2和iv 3)(即接受不孕治疗。,IVF, hormone treatment) to conceive additional pregnancies after initial successful spontaneous gestations; one paternal aunt (IV-3) also has a history of hair loss. The paternal grandmother (III-2) carries a diagnosis of dementia since 65 years of age, complicated by a Parkinson-like movement disorder; she conceived all her pregnancies naturally per available history. The paternal grandfather (III-1) died at 64 years of age from lung cancer though he was not a smoker. The mother of our patients (IV-5) is alive and well with 8 full brothers, 3 full sisters, and 6 paternal half-siblings. There is a maternal cousin once-removed from our patients (IV-6) who never entered puberty and has hair loss and cognitive delay and another maternal second cousin (V-8) without pubertal development and difficulty in school. There are several distant cousins (multiple siblings sharing the same mother and father, V-9 to V-11) related through both the maternal and paternal sides of our patients who are described to have a similar body shape as patient 1, did not develop secondary sexual characteristics, and were infertile. The father of one of these affected family branches (IV-10) remarried and had several subsequent children with normal pubertal development.

4所示。结果

基于高度暗示常染色体隐性的血统,我们执行一个SNP数组1和2病人检查共享区域与HH相关的基因的纯合性。苏格兰民族党数组显示男性女性基因型和基因型与没有明显的拷贝数改变患者1和2,分别。然而,正如预期由于血缘家族病史,在每一个有多个大型纯合子的地区(> 1 Mb的长度)与正常拷贝数。这些纯合子的区域的大小不等,从1 Mb 12.5 Mb和代表大约2.8%的基因组在每个病人。总的来说,这两个兄弟姐妹共享10纯合子区域共计30.5 Mb(基因组的0.99%)。基因组Oligoarray和SNP数组的评估工具v3.0 (http://firefly.ccs.miami.edu/cgi-bin/ROH/ROH_analysis_tool.cgi)被用来寻找相关基因纯合性的HH共享区域(17]。寻找人类临床简介字段使用术语“性腺机能减退”标识DCAF17作为唯一候选人基因纯合性的共享区域(图2)。编码外显子测序和侧翼intronic地区DCAF17在前面描述的创始者突变患者1显示纯合性(c.436delC;p.Ala147Hisfs9)(6]。有针对性的DCAF17测序在病人2确定相同的纯合子突变。货币资源还没有确认的杂合的载体状态的父母。然而,如上所述,这个家庭的DCAF17突变之前,没有一个大的证据DCAF17删除,我们患者的表型与WSS是相一致的。

5。讨论

在这个报告中,我们提出了两个新的WSS患者的临床和分子的发现。类似于大多数病人描述的文献中,这些患者来自血缘家庭来自中东。尽管中东的识别DCAF17创始人与WSS相关突变,我们建议的HH展现的青春期发育延迟任何血缘家庭应该促使我们考虑这种综合症。有一种普遍缺乏WSS病人报告文学;因此,这种明显的地理分布的有效性不能确定。WSS的诊断可能不被认为是在其他人群因为个人没有所有的基本特征(即条件。HH,糖尿病、脱发和感音神经性听力损失)。即使在本文提供的家庭,表型变量在影响个体比早期文章中给出。总的来说,很可能有更多的患者WSS的诊断并没有被认为是和测试还没有追求。

虽然我们只能确认WSS诊断的病人从这个卡塔尔家庭1和2,我们怀疑,基于家庭历史,还有其他家庭成员的影响(iv 3,血统职位:IV-2 IV-6, v - 8, V-9, V-10,和V-11)。其中,2的阿姨(IV-2和iv 3)病人1和2显示不孕,据说与激素补充和体外受精成功治疗,导致怀孕。不幸的是额外的临床过程的细节不可以从这些个人和分子测试不可能验证WSS HH患者怀孕是不可能的。文学的一项调查显示一个女性潜在WSS,可能是能忍受孩子(8]。尽管分子测试的母亲是不可能的,她认为WSS和能够怀孕并交付四一例后代。它是未知的,如果辅助生殖技术用来实现这些怀孕(个人沟通)。这是一个有趣的点患者和家庭WSS和相关HH生育可能为受到影响的个人。应该注意的是,有一个广泛的认知能力在受影响的个人。WSS与正常个体的认知能够抚养孩子,因此可能会受益于各种生殖技术包括精子或卵子检索,ICSI,体外受精和/或代孕如果子宫或性腺的发展是不够的。鼓励临床医生报告此类事件在病人确认WSS允许其他病人和他们的卫生保健提供者从这次经历中受益。

本研究进一步说明了SNP的效用数组在血缘家庭有效和廉价地直接共享基因组区域的进一步研究致病基因变异影响个人之间(18]。即使全外显子组测序的高潮(韦斯),SNP数组仍然是一个成本有效的方法映射纯合子地区血缘家庭,特别是那些有明显的表型(19]。尽管韦斯价格下降,它仍然是昂贵的执行韦斯为多个个体在一个家庭。高分辨率的SNP数组可用于确定区域包含潜在的候选基因血缘家庭,可以跟着韦斯在单个个人或Sanger测序的候选基因在多个个体的影响。此外,纯合性映射使用高分辨率SNP数组可以评估区域的基因组并不代表在韦斯数据包括非编码区域或不覆盖由于技术的局限性包括低阅读深度或重叠paralogous序列(18]。在这项研究中,和高成本的可能性找到少量的候选基因,可以跟进Sanger测序都考虑在选择苏格兰民族党array-first测试策略。纯合性映射使用SNP数组并非没有限制,然而。纯合子的区域的分辨率,可以检测到SNP数组的数量成正比SNP在数组中。因此,使用一个高分辨率阵列是特别重要的血缘家庭展现表型异质性高的轨迹限制候选基因的数量需要后续测试。

总之,这个家庭说明了变量表型与WSS和表明,这种诊断应考虑在任何血缘家庭呈现与HH展现青春期发育迟缓,脱发,知识妥协,和/或锥体束外的运动。

缩写

HH:	Hypogonadotropic性腺机能减退
韦斯:	全外显子组测序
WSS:	Woodhouse-Sakati综合症。

利益冲突

作者没有利益冲突声明与本文有关。

确认

作者还想承认Fowzan s Alkuraya博士,Susanne Schneider博士和凯拉什Bhatia的个人沟通关于他们之前报道的病人。此外,他们感谢细胞遗传学的成员Kennedy Krieger研究所和芯片实验室技术支持。DCAF17排序是由Centogene(德国罗斯托克)。最重要的是,他们要感谢的病人和他们的家庭,他们愿意参加本研究。

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