15番染色体の母方片親欠損とSTRCおよびCATSPER2欠損を介した難聴不妊症 | Savage Rose

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1956年に初めて報告されたプラダーウィリー症候群(PWS;MIM 176270)は、その特徴ある臨床表現と独特の親由来の分子病因からヒト遺伝学の分野で最も例示される疾患の1つである。 PWSの大部分(約70%)は父方の15q11-q13染色体欠失に起因し、約25%は母方の15番染色体片親性不分離(UPD)に起因する。この不分離は減数第一分裂(MI)または減数第二分裂(MII)の非分離エラーとその後のトリソミー救済に起因している。 MI NDJは母親の年齢効果により一般的であるが、MIとMII NDJは、ほとんどのUPDの特徴である非ヘテロ接合性(AOH)の大きな領域により、劣性疾患のリスクが増加することになる。 15q11-q13の父方の欠失は蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)と染色体マイクロアレイ(CMA)分析で検出可能であるが、15番染色体の母方のUPDは一塩基多型(SNP)ベースのCMAプラットフォームでも同定可能であり、コピー数異常に加えてAOHも検出される。 我々は,母方UPDによるPWSのユニークな症例を報告する。この症例は,母方15番染色体のヘテロ接合体欠失の二重遺伝により,劣性難聴症候群を呈した。 出生前の経過は,第1トリメスタースクリーニングが陽性で,トリソミー21の年齢関連リスクは43分の1,核透光度は中央値の1.35倍(MOM),PAPP-Aが1.04 MOM,hCGが1.87 MOMであった。 非侵襲的出生前スクリーニング(NIPS;MaterniT21 PLUS)では,13,16,18,21,22トリソミー,1p36,Wolf-Hirschhorn(4p),Cri-du Chat(5p),Langer Giedion(8q),Jacobsen(11q),Prader Willi/Angelman(PWS/AS;15q) および 22q11.2 マイクロデレション症候群は否定されていた. 絨毛膜絨毛サンプリングと羊水穿刺は拒否された。

プロバンドは妊娠40+4週で選択的反復帝王切開により出生した。Apgarsは9と9,出生体重は3240g,出生長は49cm,頭囲は36.5cmですべて正常範囲内であった。 出生時の吸啜・嚥下は正常であったが、泣き声が弱くびまん性の低緊張があり、哺乳不良、慢性低酸素血症、低血糖(血糖値37-39)のためNICU入院となった。 両側停留精巣を認めた。 頭部超音波検査で左前頭角にsubependimal cystを認め、その後MRIでは正常であった。 心エコー検査では先天性心疾患の所見はなかった. 高解像度末梢血Gバンド染色体分析では正常な46, XY核型であったが,SurePrint G3 ISCA CGH+SNP 4×180K array (Agilent Technologies, Santa Clara, CA) による臨床CMA分析で,37.2 mmに及ぶ二つの大きなAOH領域が同定された.7 Mbの15q11.2-q22.2領域と8.5 Mbの15q26.1-q26.3領域(図1A)が確認され、第15染色体のUPDを強く示唆するものであった。 なお、CMA検査は、AOHを持たないヘテロダイソームUPDを検出できないため、UPDの独立した診断検査とはなっていない。 遺伝子座特異的プローブSNRPN(15q11-q13)を用いてメタフェース染色体上で行ったFISHは、PWS/AS領域の2コピーについて正常であった(図1B)。 しかし、SALSA MLPA ME028 Prader Willi/Angelman probemix (MRC Holland, the Netherlands) を用いた臨床メチル化感受性多重ライゲーション依存プローブ増幅(MLPA)では、父親由来のPWS/AS重要領域の欠如と一致する異常メチル化パターンを示し、これと合わせてプロバンドにおける母親のUPDによるPWSという診断が確認された。 このプロバンドのDNAは、CytoScan® HDプラットフォーム(Affymetrix社、カリフォルニア州サンタクララ)を用いたCMA検査にも供された。 どちらのCMAプラットフォームもヘテロダイソームUPDの15番染色体にAOHの2つの大きな領域を検出し(図1A)、プロバンドではペリセントロマー領域がホモ接合であったことから、母親のNDJはMIIエラーによるものとされた。

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(A) プロバンドの染色体マイクロアレイ(CMA)解析では、Agilent(上段)および Affymetrix(下段)CMAプラットフォームの両方を使用して15q11.2-q22.2および15q26.1-q26.3で非ヘテロ接合(AOH;網かけ)の存在を示した。 (B)遺伝子座特異的プローブSNRPN(赤)と15p11.2(D15Z1、水色)および15q22(PML、緑)のコントロールプローブを用いたメタフェースFISHで、染色体15q11.2のPWS/AS臨界領域で通常の2コピー混成パターンを示す。 (C)プロバンドのCMA分析(Agilent)による15q15.3のホモ接合型STRCおよびCATSPER2欠失の拡大図(上段)および伝達型ヘテロ接合型母親欠失の拡大図(下段)。

15番染色体上のAOHの2つの領域に加えて、臨床CMA検査では、STRC(エクソン1-22)とCATSPER2遺伝子を含むAOHの15q11.2-q22.2領域内にある15q15.3染色体のホモ接合性の55.7 kb欠失(最小サイズ)も検出された。 近傍のCMAプローブに基づくと、欠失の最大サイズは169.6kbであった(図1C)。 STRCとCATSPER2のバイレリック連続欠失は難聴不妊症候群(MIM 611102)の原因として知られていることから、同定されたホモ接合型欠失もプロバンドにおける病原性であると考えられた。 このホモ接合体欠失はその後CMA検査により母方遺伝と判定された(図1C)。しかし予想通り、15q15.3欠失は母親ではヘテロ接合であったが、プロバンドには両方の15番染色体ホモログが伝達された。 CMA検査によってプロバンドに確認された15番染色体のヘテロ接合性の間質ブロックは、MII NDJの前に母親の減数分裂が起こり、その後受精後にトリソミーが救出された結果であった。 分子核型は次のように報告された:

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

  • hmz,15q15.3(43895633_43951301)x0

  • mat,15q26.1q26.2 (23952738_62658913)のXMLは、15染色体上のヘテロ接合体である。3(93895094_102398213)x2 hmz.

STRC遺伝子は内耳で発現する大きな細胞外構造タンパク質ステレオシリンをコードしており、舌前性難聴に大きく関与していることが分かっている。 ステレオシリンは蝸牛のコルチ器官細胞構造の胸膜を固定しており、STRCの配列変異や欠損は常染色体劣性遺伝性の難聴(CATSPER2も欠損しているかどうかで男性不妊症の有無が決まる)になる。 STRCは遠位の偽遺伝子と>99%の配列相同性を持つため、ほとんどの分子アッセイで調べることが難しく、その結果、コピー数アッセイのプローブ間隔が低くなるのが普通である。 STRC、CATSPER2およびそれらの偽遺伝子を包含するタンデム〜100 kbセグメント重複は、この領域に共通する非アレル相同組換えによるコピー数異常(欠失および重複)の原因となっている。 そのため、低解像度のCMAプラットフォームでは、この領域全体に固有のプローブが少ないため、STRCおよびCATSPER2欠失を正確に検出できないことがあり、複数遺伝子難聴パネルでは、コピー数評価のための標的液滴デジタルPCRおよび/または突然変異検出用の遺伝子配列決定を頻繁に採用するよう促しています。

UPD がヒトで最初に同定されたのは、1988 年にある子供が、アイソディソーム化した母親の UPD 7 番染色体によって嚢胞性線維症を発症していることが判明し、母親の CFTR 変異がヘテロ接合性であることが露見したときであった。 すべての染色体がインプリンティングに基づくUPDの表現型を持つわけではないが、UPDに伴う劣性疾患のリスクの増大は、劣性疾患遺伝子や突然変異の発見、さらにはこれまで認識されていなかったUPD染色体の発見につながっている。 最近の例としては、UPD第3染色体とGM1ガングリオシドーシス、UPD第6染色体と錐体機能不全、UPD第8染色体と先天性副腎過形成、UPD第11染色体と鎌状赤血球症、UPD第12染色体と亜硫酸酸化酵素欠損症、UPD12染色体と遺伝性1,25ヒドロキシビタミンD耐性くる病、UPD14染色体とα1アンチトリプシン欠乏症、が挙げられる。

本症例は、UPDによる常染色体劣性遺伝性疾患の非マスク例として報告されているが、古典的インプリンティング疾患であるPWS(MIM 176270)と、母親のUPD染色体15を介して伝播した常染色体劣性疾患の難聴不妊症(MIM 611102)を併発するという不幸な結果になった点でもユニークであった。 重要なことは、STRCを介した難聴の発症年齢がまちまちであることと、PWSの症状が併存していることを考えると、この第二の診断はかなり後になってから決定された可能性があることです。 このように、この症例は、マイクロアレイとハイスループットシーケンス技術の分解能の向上が、新しいメンデル病の遺伝子や障害を特定するだけでなく、そうでなければ後年まで発見されなかったかもしれない共存する遺伝病の新生児期の特定を可能にすることも明らかにしている