TO THE EDITOR

Das 1956 erstmals beschriebene Prader-Willi-Syndrom (PWS; MIM 176270) ist aufgrund seines charakteristischen klinischen Phänotyps und seiner einzigartigen molekularen Ätiologie des Ursprungselternteils eine der anschaulichsten Störungen auf dem Gebiet der Humangenetik. Die Mehrzahl der PWS-Fälle (~70 %) ist auf eine väterliche Deletion des Chromosoms 15q11-q13 zurückzuführen, und ~25 % der Fälle resultieren aus einer mütterlichen uniparentalen Disomie (UPD) des Chromosoms 15, die auf einen Fehler bei der Meiose I (MI) oder Meiose II (MII) ohne Disjunktion (NDJ) mit anschließender Rettung der Trisomie zurückgeht. Die MI-NDJ ist aufgrund des mütterlichen Alterseffekts häufiger, doch sowohl die MI- als auch die MII-NDJ führen zu einem erhöhten Risiko für rezessive Erkrankungen aufgrund großer Regionen fehlender Heterozygotie (AOH), die für die meisten UPD charakteristisch sind. Die väterliche Deletion von 15q11-q13 lässt sich durch Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) und Chromosomen-Mikroarray-Analyse (CMA) nachweisen; die mütterliche UPD von Chromosom 15 kann jedoch auch durch CMA-Plattformen auf der Basis von Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNP) identifiziert werden, die zusätzlich zu Kopienzahlaberrationen auch AOH nachweisen. Wir berichten über einen einzigartigen Fall von PWS aufgrund einer mütterlichen UPD, die auch zu einem rezessiven Hörverlustsyndrom führte, das auf die biallelische Vererbung einer heterozygoten Deletion des übertragenen mütterlichen Chromosoms 15 zurückzuführen ist.

Unser Patient wurde als 4 Wochen alter Junge von nicht blutsverwandten Eltern geboren. Der pränatale Verlauf umfasste ein positives Ersttrimesterscreening mit einem altersabhängigen Risiko für Trisomie 21 von 1 zu 43, eine Nackentransparenz von 1,35 Vielfachen des Medians (MOM), PAPP-A von 1,04 MOM und hCG von 1,87 MOM. Das nichtinvasive pränatale Screening (NIPS; MaterniT21 PLUS) war negativ für die Trisomien 13, 16, 18, 21 und 22 sowie für die Syndrome 1p36, Wolf-Hirschhorn (4p), Cri-du Chat (5p), Langer Giedion (8q), Jacobsen (11q), Prader-Willi/Angelman (PWS/AS; 15q) und 22q11.2 Mikrodeletion. Eine Chorionzottenbiopsie und eine Fruchtwasseruntersuchung wurden abgelehnt.

Der Proband wurde in der 40+4 Schwangerschaftswoche per elektivem, wiederholtem Kaiserschnitt geboren; die Apgar-Werte lagen bei 9 und 9, das Geburtsgewicht bei 3240 g, die Geburtslänge bei 49 cm und der Kopfumfang bei 36,5 cm, alles innerhalb der normalen Grenzen. Er hatte bei der Geburt ein normales Saug-/Schluckverhalten, aber eine diffuse Hypotonie mit schwachem Schrei. Er wurde wegen schlechter Ernährung, chronischer Hypoxämie und Hypoglykämie (Blutzucker 37-39) auf die Neugeborenen-Intensivstation aufgenommen. Es wurden beidseitig nicht herabgestiegene Hoden festgestellt. Die Ultraschalluntersuchung des Kopfes ergab eine subependikuläre Zyste am linken Vorderhorn, gefolgt von einem normalen MRT. Die Echokardiographie ergab keinen Hinweis auf eine angeborene Herzerkrankung. Das Kind bestand zweimal den Auditory Brain Response (ABR)-Hörtest.

Obwohl die hochauflösende Chromosomenanalyse des peripheren Blutes mit G-Band einen normalen 46, XY-Karyotyp ergab, identifizierte die klinische CMA-Analyse mit dem SurePrint G3 ISCA CGH+SNP 4×180K Array (Agilent Technologies, Santa Clara, CA) zwei große AOH-Regionen, die sich über 37.7 Mb auf 15q11.2-q22.2 und 8,5 Mb auf 15q26.1-q26.3 (Abb. 1A), was stark auf eine UPD auf Chromosom 15 hindeutet. Es sei darauf hingewiesen, dass der CMA-Test kein unabhängiger diagnostischer Test für UPD ist, da er nicht in der Lage ist, heterodisomische UPD zu erkennen, die keine AOH beherbergt. Die an Metaphase-Chromosomen mit der lokusspezifischen Sonde SNRPN (15q11-q13) durchgeführte FISH war für zwei Kopien der PWS/AS-Region normal (Abb. 1B). Die klinische methylierungssensitive Multiplex-Ligations-abhängige Sondenamplifikation (MLPA) mit dem SALSA MLPA ME028 Prader Willi/Angelman Probemix (MRC Holland, Niederlande) zeigte jedoch ein abnormales Methylierungsmuster, das mit dem Fehlen der väterlicherseits abgeleiteten kritischen PWS/AS-Region übereinstimmte, was zusammen die Diagnose von PWS durch mütterliche UPD bei dem Probanden bestätigte. Die DNA des Probanden wurde auch einem CMA-Test mit der CytoScan® HD-Plattform (Affymetrix, Santa Clara, CA) unterzogen. Beide CMA-Plattformen wiesen die beiden großen AOH-Regionen auf dem heterodisomischen UPD-Chromosom 15 nach (Abb. 1A), und da die perizentromerische Region bei der Probandin homozygot war, wurde die mütterliche NDJ auf einen MII-Fehler zurückgeführt.

(A) Chromosomen-Mikroarray (CMA)-Analyse des Probanden, die das Fehlen von Heterozygotie (AOH; schattiert) auf 15q11.2-q22.2 und 15q26.1-q26.3 unter Verwendung der CMA-Plattformen von Agilent (oberes Feld) und Affymetrix (unteres Feld) zeigt. (B) Metaphasen-FISH mit der lokusspezifischen Sonde SNRPN (rot), kohybridisiert mit Kontrollsonden auf 15p11.2 (D15Z1; aqua) und 15q22 (PML; grün), was ein normales Hybridisierungsmuster mit zwei Kopien in der kritischen PWS/AS-Region auf Chromosom 15q11.2 anzeigt. (C) Vergrößerte Ansicht der homozygoten STRC- und CATSPER2-Deletion auf 15q15.3 durch CMA-Analyse (Agilent) beim Probanden (oberes Feld) und der übertragenen heterozygoten mütterlichen Deletion (unteres Feld).

Zusätzlich zu den beiden AOH-Regionen auf Chromosom 15 wurde bei der klinischen CMA-Untersuchung auch eine homozygote 55,7 kb-Deletion (Mindestgröße) auf Chromosom 15q15.3 festgestellt, die sich innerhalb der AOH-Region 15q11.2-q22.2 befindet, die die Gene STRC (Exons 1-22) und CATSPER2 umfasst. Die maximale Größe der Deletion betrug 169,6 kb, basierend auf benachbarten CMA-Sonden (Abb. 1C). Da biallelische, zusammenhängende Deletionen von STRC und CATSPER2 eine bekannte Ursache für das Taubheits-Unfruchtbarkeitssyndrom (MIM 611102) sind, wurde die identifizierte homozygote Deletion bei dem Probanden ebenfalls als pathogen angesehen. Diese homozygote Deletion wurde anschließend durch CMA-Tests als mütterlicherseits vererbt bestimmt (Abb. 1C); allerdings war die 15q15.3-Deletion erwartungsgemäß in der Mutter heterozygot, wurde aber in beiden Chromosom-15-Homologen auf den Probanden übertragen. Der interstitielle Block der Heterozygotie auf Chromosom 15, der bei der Probandin durch CMA-Tests identifiziert wurde, war eine Folge der mütterlichen meiotischen Rekombination vor der MII NDJ und der anschließenden Trisomie-Rettung nach der Befruchtung. Der molekulare Karyotyp wurde wie folgt angegeben:

• upd(15)mat.arr 15q11.2q22.2(23952738_61658913)x2

• hmz,15q15.3(43895633_43951301)x0

• mat,15q26.1q26.3(93895094_102398213)x2 hmz.

Das STRC-Gen ist maßgeblich an der prälingualen Schwerhörigkeit beteiligt, da es für das große extrazelluläre Strukturprotein Stereocilin kodiert, das im Innenohr exprimiert wird. Stereocilin verankert die Tektorialmembran der Zellstrukturen des Corti-Organs in der Cochlea, und sowohl Sequenzmutationen als auch Deletionen von STRC können zu autosomal-rezessivem Hörverlust führen (mit oder ohne männliche Unfruchtbarkeit, je nachdem, ob auch CATSPER2 deletiert ist). Insbesondere ist STRC mit den meisten molekularen Assays schwer zu untersuchen, da es >99% Sequenzhomologie mit seinem distalen Pseudogen teilt, was typischerweise zu einer geringen Auflösung der Sondenabstände für Kopienzahl-Assays führt. Die tandemartigen segmentalen Duplikationen von ~100 kb, die STRC, CATSPER2 und ihre Pseudogene umfassen, sind für die nicht-allelischen, durch homologe Rekombination vermittelten Kopienzahlaberrationen (Deletionen und Duplikationen) verantwortlich, die in dieser Region häufig vorkommen. Daher können CMA-Plattformen mit geringerer Auflösung STRC- und CATSPER2-Deletionen aufgrund des Mangels an eindeutigen Sonden in der gesamten Region nicht genau erkennen, was dazu führt, dass bei Multi-Gen-Hörverlust-Panels häufig eine gezielte digitale Tröpfchen-PCR zur Bewertung der Kopienzahl und/oder eine Gensequenzierung zum Nachweis von Mutationen eingesetzt wird.

UPD wurde erstmals 1988 beim Menschen identifiziert, als bei einem Kind aufgrund eines isodisomischen mütterlichen UPD-Chromosoms 7, das eine heterozygote mütterliche CFTR-Mutation entlarvte, eine zystische Fibrose festgestellt wurde. Obwohl nicht alle Chromosomen einen auf Imprinting basierenden UPD-Phänotyp aufweisen, hat das erhöhte Risiko für rezessive Krankheiten, das mit UPD verbunden ist, zur Entdeckung rezessiver Krankheitsgene und/oder -mutationen sowie bisher unerkannter UPD-Chromosomen geführt. Zu den jüngsten Beispielen gehören das UPD-Chromosom 3 und GM1-Gangliosidose , das UPD-Chromosom 6 und Zapfenfehlfunktion , das UPD-Chromosom 8 und kongenitale adrenale Hyperplasie , das UPD-Chromosom 11 und Sichelzellkrankheit , das UPD-Chromosom 12 und Sulfit-Oxidase-Mangel , das UPD-Chromosom 12 und hereditäre 1,25-Hydroxyvitamin-D-resistente Rachitis und das UPD-Chromosom 14 und Alpha-1-Antitrypsin-Mangel .

Unsere Probandin reiht sich in diese berichteten Fälle einer unmaskierten autosomal rezessiven Störung aufgrund von UPD ein; unser Fall ist jedoch insofern einzigartig, als er das unglückliche Ergebnis aufweist, dass er sowohl von einer klassischen Imprinting-Störung, PWS (MIM 176270), als auch von einer koexistierenden autosomal rezessiven Krankheit, dem Taubheits-Unfruchtbarkeitssyndrom (MIM 611102), betroffen ist, die über das mütterliche UPD-Chromosom 15 übertragen wurde. Angesichts des variablen Alters des Auftretens der STRC-vermittelten Taubheit und der gleichzeitig bestehenden PWS-Symptome wurde diese zweite Diagnose möglicherweise erst viel später gestellt. Dieser Fall zeigt auch, wie die zunehmende Auflösung von Microarray- und Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien nicht nur neue Mendelsche Krankheitsgene und -störungen identifizieren wird, sondern auch die neonatale Identifizierung koexistierender genetischer Krankheiten ermöglichen kann, die andernfalls vielleicht erst später im Leben entdeckt worden wären.