elemeket
absztrakt
A foval hypoplasia, amelyet mindig nystagmus kísér, a különféle szembetegségek, például aniridia, albinizmus és achromatopsia klinikai spektrumának részeként található meg. Az izolált autoszomális recesszív foval hypoplasia molekuláris alapja még mindig nem ismert. A zsidók őslakos amerikai származású (Mumbai) látszólag nem rokon izraeli családjaiból származó egyedek a veleszületett nystagmussal és csökkent látásélességgel társult izolált fovealis hipoplazia. A genom egészére kiterjedő homozigozitás-feltérképezés, majd a finom feltérképezés meghatározta a betegséggel összefüggő 830 Kb-s lokuszt (LOD pontszám 3, 5). A teljes exomokban végzett szekvenálás egy missense mutációt azonosított a homozigóta régióban: c.95T> G, p (Ile32Ser) a konzervált aminosavban az SLC38A8 első megjósolt transzmembrán doménjében. A mutáció teljesen el van választva a betegséggel összefüggő fenotípustól, ami 10% -os hordozói arányt mutat a mumbai zsidóknál. Az SLC38A8 feltételezett nátrium-függő aminosav/proton antiportert kódol, amelyről kimutattuk, hogy kizárólag a szemben expresszálódik. Tehát a homozigóta SLC38A8 mutáció valószínűleg az izolált foveal hypoplasia mögött áll.
A fovea, a makula legközpontibb része, amely éles látást tesz lehetővé, a ganglionsejtek folyamatos rétege, magas kúpfotoreceptor-koncentrációval, amely nem rendelkezik a retina több belső rétegével, valamint a retina érrendszerével. A foveal hypoplasia a foval depresszió hiánya, a fovea feltételezett régiójában található összes neurosensoros retina réteg folytonosságával. Általában más szemészeti rendellenességekkel kapcsolatban írják le, mint például aniridia, microphthalmia, albinism és achromatopsia. 2 A foval hypoplasia, mint elszigetelt entitás, ritka jelenség, amelyről eddig kevés esetben számoltak be. 1, 2 A foval hypoplasia összes jelentett esete csökkent látásélességgel és nystagmussal jár. 1, 2 Az elmúlt évtizedben az optikai koherencia tomográfiát (OCT) részesítették előnyben a foval hypoplasia kimutatására. 3
Beszámoltak arról, hogy a foveal hypoplasia számos gén mutációjával jár együtt, ami a szem rendellenességeinek spektrumát okozza. Kimutatták, hogy 2 PAX6 mutáció (MIM 607108) képezi az izolált foveal hypoplasia, a foval hypoplasia és a transzmisszív cataract szindróma, valamint az elülső szegmens anomáliákkal járó foval hypoplasia alapját (MIM 136520). A fovous hypoplasia az okuloutan és a ocular albinizmus különféle típusainak, például az IA típusú autoszomális recesszív oculocutan albinismus (OCA1A (MIM 203100) és az IB típusú oculocutan albinismus (OCA1B (MIM 606952)) (amelyet TYR333333) és típusú O1 típusú O-okuláris albinizmus (OA1 (MIM 300500)), amelyet a GPR143-ban mutációk okoznak (MIM 300808). Egy másik X-hez kapcsolódó foval hypoplasia szindróma az X-kapcsolt Aland Island-kór (AIED (MIM 300600)), amelyet a CACNA1F mutációk okoznak (MIM 300110), amely markáns látásromlást, nystagmust, rövidlátást, asztigmatizmust és protánfestést tartalmaz.
A mai napig kimutatták, hogy az izolált foveal hypoplasia csak a PAX6 (autoszomális domináns) 4 és X-kapcsolt GPR143 mutációk szélesebb klinikai fenotípus spektrumának részeként vált ki. 5.
betegek és módszerek
betegek
A zsidó indiánok (Mumbai régió) három látszólag nem rokon születendő izraeli családjának kilenc érintett (1-65 éves) személyét vizsgálták (1a. Ábra). A Soroka Medical Center IRB jóváhagyása és tájékozott beleegyezése után egy tapasztalt szemész és genetikus meghatározta a klinikai fenotípust minden érintett egyén, szüleik és testvérei számára. Az OCT-t a fent leírtak szerint végeztük Spectralis Tracking Laser Tomography alkalmazásával (Heidelberg Engineering, Heidelberg, Németország).
Családok, fenotípus és térképezés:( a ) Három érintett nyilvánvalóan nem rokon család törzskönyvei, akik nem rokonságban állnak az izraeli zsidó Mumbai-val. Meghatároztuk a chr16: 83885 és a D16S2625 közötti közös homozigóta szegmenst, a mikroszatellit markerek és azok genomiális helyzete (Mb-ban) a bal oldalon látható. ( b ) A P1 törzskönyv II: 3 betegének jobb szemének hátsó pólusának OCT-spektrumtartománya a normál kontroll alanyhoz képest. A normál fovealis gödörrel (nyíl) rendelkező kontroll egyedtől (felső) eltérően a beteg nem mutatott fovea szerkezetet (alul). ( c ) Autozigozitás-térképezés, amely a 16. kromoszómán egy közös homozigóta lokuszt mutat be három érintett P1 törzskönyvezett egyednél (II: 3, II: 4 és II: 5).
Teljes méretű kép
Kötéselemzés
A genom egészére kiterjedő kötési elemzést Affymetrix GeneChip Human Mapping 500 K Set Nsp (Affymetrix, Santa Clara, CA, USA) alkalmazásával hajtottuk végre, a fentiek szerint. A homozigozitást leszármazási analízissel saját generált homozigozitás-leképező eszközünkkel hajtottuk végre. 6 A három törzskönyv összes rendelkezésre álló DNS-mintájának finom haplotípus feltérképezését és rekonstrukcióját elvégeztük a fentiekben leírt polimorf markerek alkalmazásával. Az alkalmazott 7 mikroszatellit marker a következő volt: D16S3098, D16S511, D16S534, D16S422, D16S3091, D16S402, chr16: 83613, chr16: 83885, chr16: 84282, D16S2625, D16S3061, D16S3037 és D16S539. Minden fizikai helyzet a GRCh37/hg19 összeállításnak felel meg. A közös helység három törzskönyvének többpontos LOD-pontszámát a SUPERLINK (//bioinfo.cs.technion.ac.il/superlinkonline/) 8 segítségével számítottuk ki, autoszomális recesszív öröklődési rendet feltételezve 0, 99 behatolással és frekvenciával. mutáns betegség mutációinak. 0,01.
szekvenálás
A teljes exoma szekvenálást (HiSeq2000, Illumina, San Diego, Kalifornia, USA) kettős (2 x 100) protokoll alkalmazásával, átlagosan 30-szoros lefedettség mellett hajtottuk végre (az exon nukleotidok 85-90% -át lefedtük> 10-nél a fent leírtak szerint) Az exoma gazdagításához a NimbleGen SeqCap EZ Human Exome Library v2.0 (Roche NimbleGen, Madison, WI, USA) 44,1 Mb régiókat céloztuk meg. A szekvenciaolvasást, a variáns hívást és az annotációt a DNSnexus (DNAnexus Inc., Mountain View, Kalifornia, USA; dnanexus.com).
Kényszerelemzés
Az SLC38A8 c.95T> G mutációja megszünteti a BtsCI restrikciós helyet, lehetővé téve a differenciális restrikciós elemzést, amely 105 bp és 145 bp fragmentumokat szolgáltat a vad típusú szekvenciához, szemben a mutáns variáns egyetlen 250 bp fragmentumával. PCR-primerek: Forward-5'-GGAGGAAAGCGTGAAGACTG-3 '; Fordított 5'-GGACTTACCAGCTCCACCAG-3 '.
SLC38A8 expressziós elemzés
A PBSX1 előfuzionált C57BL/6 egerek különböző szöveteiből származó RNS-ből kivont (ABgene, Epson, Egyesült Királyság) cDNS-minták paneljét két PCR-primerkészlet segítségével elemeztük a cDNS amplifikálásához az egér Slc38a8 genomi DNS és a mikrogulobulin béta-2 génje helyett ( B2m) kontrollként. Az Slc38a8 amplifikálásához használt primerek (320 bp amplikon): Előre 5-GGCTTTCCTCAGAGTGATCG-3 '; Fordított 5'-AGCAGATGGTAGGGAACACG-3 '; B2m-hez használt alapozók (98 bp amplikon): Előre 5'-TGGTGCTTGTCTCACTGACC-3 '; Fordított 5′-TATGTTCGGCTTCCCATTCT-3 ′.
az eredmény
Minden betegnek gyermekkorától kezdve nystagmusa és szubnormális látása volt. Kettőjükben periodikusan váltakozó nystagmust és a fej forgásának spontán változásait figyeltük meg. A betegek látásélessége 6/15 és 6/60 között mozgott. Refrakciós hibákat találtak minden betegnél, az enyhe hypermetropia és a magas myopia között. Minden betegnek asztigmatizmusa volt. Hat betegnél volt strabizmus. Valamennyi betegnél normális volt a bőr és a szem pigmentációja, az írisz szűrése nem történt meg. Az összes beteg szemfenékvizsgálata foval hypoplasiát mutatott. II. Páciens: 3 OCT (P1 törzskönyv) normális fovealis gödör hiányát mutatta (1b. Ábra). A terepen végzett elektroletinográfiai teszt és a vizuálisan kiváltott potenciális teszt hat betegnél normális határokon belül volt. Az Ishihara színlátási teszttel értékelt négy beteg színlátása normális volt. Három P1 törzskönyvezett betegnél enyhe fejlődési késés és terjedő fejlődési rendellenességek voltak. A 3. törzskönyvben szereplő egyik beteg cukorbetegségben és magas vérnyomásban szenvedett. Más szisztémás rendellenesség nem volt jelen.
Az összes P1 törzskönyvezett egyed származási analízissel történő homozigozitása 3,4 Mb-os homozigóta szegmenst azonosított a 16q23.3-16q24.1 kromoszómán (1c. Ábra) az rs4888203 és rs6419428 SNP-k között, ami gyakori volt az érintett P1 törzskönyvezett betegeknél. A három törzskönyv összes rendelkezésre álló DNS-mintájára elvégzett finom haplotípus feltérképezése és rekonstrukciója a chr16: 83885 és a D16S2625 közötti 830 kb méretű szegmensre szűkítette a megosztott homozigozitás régióját, támogatva e lokusz közös ősi eredetét (1a. Ábra). A fenti mikroszatellit markerek felhasználásával a három kombinált törzskönyv maximális LOD pontszámot ért el 3,5-ben Chr16-ban: 84282.
Az egyes P1 törzskönyvek II: 3 teljes exomájának szekvencia adatait (1a. Ábra) az ismert változatokra szűrtük (dbSNP adatbázis és Exome Variant Server, NHLBI Exome Sequencing Project, Seattle, WA, USA; hozzáférés 2011. decemberéhez). bármelyik gén, amely korábban izolált fovealis hypoplasiával társult (több, X30-nál kisebb lefedettségű szegmenst szekvenált Sanger; az adatokat nem mutatjuk be). A keskeny, 830 kb méretű lókuszon belül csak egy mutációt találtak: a c.95T> G mutációt az SLC38A8 1. exonjában (hozzáférési szám: RefSeq NM_001080442.1), ami a p feltételezett szubsztitúcióját okozta. (Ile32Ser) érett fehérjében (2a. Ábra). A Sanger szekvenálással igazolt SLC38A8 mutációt (elérhető a //databases.lovd.nl/shared/genes/SLC38A8 címen) nem sorolták be az 1000 genom projektbe (browser.1000genomes.org), és a az SLC38A8 feltételezett első transzmembrán doménje (2b, c. ábra). A BtsCI restrikciós elemzés azt mutatta, hogy az SLC38A8 mutáció a várt módon szegregálódott az érintett családokban. Az 50 rokon, mumbai származású zsidó közül 5-ről kimutatták, hogy a mutáció heterozigóta hordozói. Az SLC38A8 expressziójának elemzése a különféle egérszövetekben azt mutatta, hogy azt kizárólag a szemre írták át (2d. Ábra).
SLC38A8 mutáció és expressziós mintázat:( a ) Nem érintett egyén (P1, II: 2), egy kötelező vivőanyag (P1, I: 2) és egy érintett egyed (P1, II: 3) szekvenciális szekvenálása. ( b ) Az emberi SLC38A8 transzmembrán domén SMART megjelenítése, kiemelve a P. (Ile32Ser) mutáció helyzetét. ( c ) Az SLC38A8 ortológusok több szekvenciájának klaszterezése. Az érintett izoleucin maradvány (piros színű dobozban) a fajok között megőrződik, egészen a zebrafishig. ( d ) Különböző normál egérszövetek RT-PCR-je, amely Sc38a8 szövetspecifitást mutat .
Teljes méretű kép
vita
Betegeink alapos klinikai elemzése kimutatta, hogy a fenotípus az izolált foval hypoplasiára, veleszületett nystagmusra és alacsony látásélességre korlátozódik, az okozott fenotípus változása a különböző érintett egyéneknél. Világszerte sok izolált nystagmus esetének molekuláris alapja még mindig nem ismert, 10 és a TOT-ok bevezetése előtt a foval hypoplasia diagnosztizálására használt diagnosztikai módszerek elhagyhatják a finom eseteket. A valószínűleg recesszív öröklődés miatt másodlagos nystagmussal járó foval hypoplasia gyakoribb lehet, mint általában gondolják.
A beltenyésztett zsidó közösséget a nyugat-indiai Konkan régióban, Mumbai (korábban Mumbai) közelében gyakran "Bnei Israel" -nek nevezik. E közösség íratlan folklórja szerint ők az asszír hódítás (Kr. E. 8. század) után az ókori Izraelből (Samaria) érkező menekültek leszármazottai vagy egy későbbi zsidó migránscsoport. Egyes őseik állítólag az ie 175-ben bekövetkezett hajótörés következtében kerültek a Concan partjára. A hagyomány szerint csak hét férfi és hét nő maradt életben. 1750 után utódaik Mumbaiba, 1947-ben pedig sokan Izraelbe költöztek. Ismert történelme során Izrael Bnei kisebb településeken telepedett le, és beltenyésztett és elzárt maradt a közelükben lévő többi zsidótól (például a kochini és a kalkuttai zsidóktól). Izraelben még mindig vannak olyan kisközösségek, amelyekben nagy a Bnei utódok száma. 11 Ebben a rendkívül beltenyésztett kisközösségben (becslések szerint 2000-ben 35 000 izraeli zsidó volt Izraelben) 11 foveal hypoplasia gyakori, összhangban az általunk tapasztalt magas gyakorisággal.
Az izolált foval hypoplasia molekuláris alapját azonosító egyetlen jelentés egy domináns PAX6 missense mutáció egy esete az aniridia spektrumának részeként, 4 és a kínai család X-kapcsolt nystagmussal a GPR143 (OA1) mutáció miatt, 5 ahol foveal A hipoplazia valószínűleg a GPR143 expresszióval arányos enyhe szem albinizmusban vesz részt, főként a bőr és a szem pigmentsejtjeiben. Betegeink különböznek a foval hypoplasia autoszomális recesszív öröklődésében, és nincsenek oculocutan vagy ocular albinismus jelei. Az achromatopsia vagy a kúpos dystrophia jelenlétét a normál elektroretinogram és a színlátás is kizárta. Így a fovea anatómiai rendellenessége, amelyet a TOT-ok bizonyítottak, látszólag az egyetlen oka látásromlásuknak és nystagmusuknak. Úgy gondolják, hogy az idiopátiás infantilis nystagmus az elsődleges hiba az agy azon részeiben, amelyek felelősek a szemmotor szabályozásáért. Mivel az SLC38A8 expressziója a szemre korlátozódik, anélkül, hogy az agyban expresszió lenne, valószínű, hogy az SLC38A8 mutáció által okozott nystagmus másodlagos a foval hypoplasia szempontjából.