Одним из факторов, приводящих к анеуплоидии, является хромосомная нестабильность, возникающая по причине неравного распределения ДНК по дочерним клеткам в ходе митоза. Анеуплоидия представляет собой потерю или появление дополнительных хромосом. Хромосомная нестабильность может накапливаться с возрастом или быть маркером различных заболеваний [7, 11]. Данное нарушение может быть унаследовано за счет генетических или эпигенетических механизмов, или приобретено в онтогенезе и обусловлено внешними воздействиями (например, ионизирующей радиацией). Хромосомный мозаицизм – наличие двух или более популяций клеток с различными генотипами, развившихся из одной оплодотворенной яйцеклетки. Наличие мозаицизма может быть обусловлено различными факторами, в том числе нерасхождением хромосом, задержкой движения хромосом в анафазе или эндорепликацией [2]. Выделяют два типа мозаицима: гонадный (нарушение наблюдается только в половых клетках) и соматический (мозаицизм в соматических клетках). Современные исследования соматического мозаицизма продемонстрировали, что как мозаичные структурные геномные перестройки (хромосомные аномалии), так и малопроцентная мозаичная анеуплоидия являются частой генетической причиной умственной отсталости, врожденных аномалий и аутизма [1, 5]. В настоящей статье представлен семейный случай хромосомной нестабильности и мозаицизма.

Цель работы

Целью работы явилось исследование геномных вариаций у ребенка с умственной отсталостью и пороками развития, а также исследование матери пациента с помощью различных молекулярно-генетических методов.

Материалы и методы

В настоящей работе была исследована девочка 8 лет с умственной отсталостью, аутистическими чертами, микроцефалией, крупными верхними резцами, маленькой нижней челюстью, гипертрихозом и воронкообразной грудной клеткой. Для исследования пациентки применялись методы классического кариотипирования и array CGH (молекулярного кариотипирования). Метод array CGH проводился согласно ранее описанному протоколу [5, 8] с использованием SNP/олигонуклеотидной микроматрицы (разрешение не менее 1 тысячи пн). Был также проведен FISH анализ [9] и кариотипирование матери пробанда, тридцативосьмилетней женщины без признаков нарушения психического развития, планирующей новую беременность.

Результаты исследования и обсуждения

Цитогенетический анализ девочки (рис. 1) показал наличие делеции короткого плеча хромосомы 8 в 60% клеток (46,XX,del(8)(p23.1)[10]/46,XX[7]).

Рис. 1. Результаты цитогенетического исследования методом G-окрашивания (делеция 8p).

SNP/олигонуклеотидная CGH подтвердила наличие мозаичной терминальной делеции 8p21.3p23.1, охватывающей 11,151,964 пн и затронувшей 178 генов, 46 из которых индексированы в базе данных наследственных/»менделирующих» заболеваний человека (Online Mendelian Inheritance in Man — OMIM), и также позволил уточнить ее геномную локализацию (158,048-11,310,012) (рис. 2).

Рис. 2. Мозаичная терминальная делеция, обнаруженная с помощью молекулярного кариотипирования.

Соотношение сигналов пациента и донора при проведении SNP/олигонуклеотидной CGH позволило определить наличие данной делеции только в 48% клеток. Клинические проявления у пациентки частично соответствуют регулярной делеции в хромосомном участке 8p23, при которой наблюдаются микроцефалия, умственная отсталость различной степени тяжести, пороки сердца и врожденная диафрагмальная грыжа [3, 4]. Несмотря на то что у девочки были похожие проявления (легкая степень умственной отсталости, микроцефалия и лицевые дисморфизмы), было также отмечено расстройство аутистического спектра, что нетипично для регулярной делеции в данном участке; также в регулярную делецию, как правило, вовлечен ген GATA4, играющий ключевую роль в развитии сердца, тогда как описываемая делеция его не затронула. Последнее объясняет отсутствие сердечной патологии у девочки. Примечательно, что у данной пациентки локусы, фланкирующие точки разрыва мозаичной делеции, делетированы во всех клетках. Эти локусы соответствовали кластеру генов обонятельного рецептора (OR7E158P, OR7E161P, OR7E160P) и кластеру генов бета-дефенсина (DEFB137, DEFB136, DEFB134). Данные литературы свидетельствуют о том, что рекомбинация кластеров различных семейств генов (включая кластеры генов обонятельного рецептора) участвует в процессах образования хромосомных перестроек [1, 2, 9]. Исходя из проанализированной литературы, мы предположили, что в данном случае неправильная рекомбинация в локусах вышеуказанных генных кластеров явились молекулярной причиной возникновения перестройки хромосомы 8. Следует отметить, что случай мозаичной делеции 8p, выявленный с помощью SNP/олигонуклеотидной CGH и вызванный рекомбинацией генов кластера обонятельных рецепторов, ранее не описывался. Было также проведено кариотипирование и FISH анализ его матери, тридцативосьмилетней женщины, без признаков нарушений развития. Стандартное кариотипирование показало нестабильность по хромосоме Х в 20% клеток (кариотип: 45,X [3]/47,XXX[1]/46,XX[12]). FISH анализ 1000 интерфазных клеток позволил выявить 10,9 % аномальных клеток с одним, двумя, тремя, четырьмя и пятью сигналами на хромосому Х (Xcen(D1XZ1×1)[66]/Xcen(D1XZ1×3)[38]/Xcen(D1XZ1×4)[4]/Xcen(D1XZ1×5)[1]/Xcen(D1X1×2)[891]). FISH анализ 150 метафазных пластинок обнаружил 8% аномальных клеток с одним, двумя, тремя, четырьмя и пятью сигналами соответствующими хромосоме Х (45,Х.ish.Xcen(DXZ1×1)[8]/47,XXХ.ish.Xcen(DXZ1×3)[2]/48,ХXXX.ish.Xcen(DXZ1×4)[1]/49,ХXXXX.ish.Xcen(DXZ1×5)[1]/46,ХX.ish.Xcen(DXZ1×2)[138]).

Рис. 3. FISH исследование матери пробанда. Метафазная пластинка. Красным цветом обозначены сигналы, маркирующие хромосому Х, зеленым – контрольную хромосому 3.

Для того чтобы получить более полное представление о роли соматических структурных геномных вариаций при данном нарушении, мы проанализировали 202 пациента с умственной отсталостью, врожденными пороками развития и аутизмом с использованием SNP/олигонуклеотидного array CGH (две платформы array CGH с разрешением 1 и 15 тысяч пн). Малопроцентная мозаичная анеуплоидия, не имеющая ярко-выраженных фенотипических последствий, была обнаружена в 2 случаях (1%) и представляла собой дополнительную хромосому Y в примерно 5% клеток. Мозаичные структурные геномные перестройки, ассоциированные с фенотипическими проявлениями (согласно оригинальной биоинформатической технологии) были обнаружены в 14 случаях (6,9 %) [1].

Заключение

Исследование пациентки 8 лет с микроцефалией, умственной отсталостью, аутизмом и дисморфическими чертами с помощью классического кариотипирования и метода SNP array CGH позволило обнаружить делецию в участке 8p23.3p23.1, а также уточнить ее размеры, геномную локализацию и геннонасыщенность. Кариотипирование и FISH анализ матери пациентки позволили выявить нестабильность хромосомы Х. Полученные результаты позволяют нам сделать предположение о связи между двумя наблюдаемыми аномалиями. Значения, полученные нами для нестабильности хромосомы Х у матери ребенка, находятся на уровне значительно выше пороговых для данной возрастной группы, что позволяет исключить вероятность случайного сочетания двух наблюдаемых нарушений [6, 10]. Таким образом, мы предполагаем наличие связи между хромосомной нестабильностью у матери и структурными перестройками у ребенка. Безусловно, такое предположение нуждается в дополнительном подтверждении и дальнейших исследованиях подобных случаев. Необходимо также отметить тот факт, что механизм, лежащий в основе хромосомной нестабильности у матери в данном случае, неизвестен, а его выявление могло бы идентифицировать взаимосвязь между обнаруженными аномалиями.

Исследование выполнено за счет гранта Российского Научного Фонда (проект №14-15-00411).