Цитогеномный подход в диагностике инвертированных дупликаций со смежными терминальными делециями

В статье обсуждается роль молекулярно-цитогенетических методов в контексте цитогеномной диагностики хромосомных аномалий. На сегодняшний день основным методом детекции вариаций числа копий участков ДНК (Сopy Number Variation – CNV) вклинической практике является хромосомный микроматричный анализ (ХМА). Однако, метод имеет существенное ограничение из-за отсутствия информации о числе и структуре хромосом, вовлеченных в перестройку, а также невозможности установить механизм, приводящий к определенному хромосомному дисбалансу. Поэтому возникает необходимость  использования дополнительного метода (или методов) для верификации результатов ХМА, одним из которых является флуоресцентная гибридизация in situ (FISH). Использование комплексного (цитогеномного) подхода в диагностике хромосомных перестроек позволяет не только детектировать CNV, нои определить структуру и предположить механизм формирования хромосомного дисбаланса. В своей работе мы показали возможность и важность использования дополнительных лабораторных генетических методов  на примере диагностики и изучения инвертированных дупликаций со смежными терминальными делециями (inv dup del). Разработанные несерийные (homemade) ДНК-зонды позволили детализировать структуру и подтвердить гипотезу об инвертированной ориентации дуплицированного сегмента на примере двух хромосомных перестроек — inv dup del(7q) и inv dup del(8p).  Продемонстрированный цитогеномный подход, позволяющий интерпертировать сложные хромосомные перестройки, такие как inv dup del, подчеркивает важность и необходимость персонализации каждого случая диагностики хромосомных аномалий.

1. Liehr T. Molecular Cytogenetics in the Era of Chromosomics and Cytogenomic Approaches. Front Genet. 2021; 13 (12): 720507.

2. Iourov I.Y., Vorsanova S.G., Kurinnaia O.S., Zelenova M.A., Vasin K.S., Demidova I.A. et al. Molecular cytogenetic and cytopostgenomic analysis of the human genome. Research Results in Biomedicine. 2022; 8 (4): 412-423.

3. Silva M., de Leeuw N., Mann K., Schuring-Blom H., Morgan S., Giardino D., et al. European guidelines for constitutional cytogenomic analysis. Eur J Hum Genet. 2019; 27 (1): 1-16. PubMed PMID: 30275486.

4. Miller D.T., Adam M.P., Aradhya S., Biesecker L.G., Brothman A.R., Carter N.P., et. al. Consensus statement: chromosomal microarray is a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental disabilities or congenital anomalies. Am J Hum Genet. 2010; 86 (5): 749-64.

5. Battaglia A., Doccini V., Bernardini L., Novelli A., Loddo S., Capalbo A., et al. Confirmation of chromosomal microarray as a first-tier clinical diagnostic test for individuals with developmental delay, intellectual disability, autism spectrum disorders and dysmorphic features. Eur J Paediatr Neurol. 2013; 17 (6): 589-99. PubMed PMID: 23711909.

6. Твеленёва А.А., Шилова Н.В. Методы верификации субмикроскопических клинически значимых вариаций числа копий участков ДНК. Медицинская генетика. 2019; 18 (3): 26-38.

7. Шилова Н.В., Миньженкова М.Е. Интерпретация клинически значимых вариаций числа копий ДНК. Медицинская генетика. 2018; 17 (10): 15-19.

8. McGowan-Jordan J., Hastings R. J., Moore S, editors. An International System for Human Cytogenetic Nomenclature (ISCN). Basel: Hartford: Karger; 2020.

9. Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I., Cutcutache I., Rozen S., Madden T.L. Primer-BLAST: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction. BMC Bioinformatics. 2012; 13: 134.

10. Iourov I.Y., Vorsanova S.G., Yurov Y.B. Systems Cytogenomics: Are We Ready Yet? Curr Genomics. 2021; 22 (2): 75-78.

11. Dill F.J., Schertzer M., Sandercock J., Tischler B., Wood S. Inverted tandem duplication generates a duplication deficiency of chromosome 8p. Clin Genet. 1987; 32 (2): 109-13.

12. Zuffardi O., Bonaglia M., Ciccone R., Giorda R. Inverted duplications deletions: underdiagnosed rearrangements?? Clin Genet. 2009; 75 (6): 505-13.

13. Shimokawa O., Kurosawa K., Ida T., Harada N., Kondoh T., Miyake N., et al. Molecular characterization of inv dup del(8p): analysis of five cases. Am J Med Genet A. 2004; 128A (2): 133-7.

14. Garcia-Santiago F.A., Martinez-Glez V., Santos F., Garcia-Miñaur S., Mansilla E., Meneses A.G., et al. Analysis of invdupdel(8p) rearrangement: Clinical, cytogenetic and molecular characterization. Am J Med Genet A. 2015; 167A (5): 1018-25.

15. Rowe L.R., Lee J.Y., Rector L., Kaminsky E.B., Brothman A.R., Martin C.L., et al. U-type exchange is the most frequent mechanism for inverted duplication with terminal deletion rearrangements. J Med Genet. 2009; 46 (10): 694-702.

16. Yu S., Graf W.D. Telomere capture as a frequent mechanism for stabilization of the terminal chromosomal deletion associated with inverted duplication. Cytogenet Genome Res. 2010; 129 (4): 265-74.

17. Ergün MA, Kula S, Karaer K, Perçin EF. A case with de novo inv dup del(8p) associated with dextrocardia and corpus callosum agenesis. Pediatr Int. 2010; 52 (5): 845-6.

18. Pinkel D., Gray J.W., Trask B., van den Engh G., Fuscoe J., van Dekken H. Cytogenetic analysis by in situ hybridization with fluorescently labeled nucleic acid probes. Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 1986; 51 (1): 151-7.

19. Liehr T. Fluorescence in Situ Hybridization (FISH) – Application Guide. 2nd ed. Berlin, Germany: Springer. 2017

20. Fontana P., Bernardini L., Lombardi C., Giuffrida M.G., Ciavarella M., Capalbo A., et al. De Novo Inverted Duplication Deletion of 4p in a 14-Week-Old Male Fetus Aborted Due to Multiple Anomalies. J Pediatr Genet. 2021; 10 (3): 245-249.

21. Chen C.P., Ko T.M., Wang L.K., Chern S.R., Wu P.S., Chen S.W., et al. Inv dup del(10p): Prenatal diagnosis and molecular cytogenetic characterization. Taiwan J Obstet Gynecol. 2019; 58 (5): 698-703.

22. Жигалина Д.И., Скрябин Н.А., Васильева О.Ю., Лопаткина М.Е., Васильев С.А., Сивоха В. М., и др. FISH -диагностика хромосомной транслокации с использованием технологии синтеза локус-специфичных ДНК-зондов на основе ПЦР длинных фрагментов. Генетика. 2020; 56 (6). 704-713.

23. Minzhenkova M.E., Yurchenko D.A., Semenova N.A., Markova Z.G., Tarlycheva A.A., Shilova N.V. Characterization of a complex chromosomal rearrangement in a girl with PURA syndrome. Genet. Mol. Res. 2022; 21(4): GMR19065.

24. Юрченко Д.А., Миньженкова М.Е., Маркова Ж.Г., Дадали Е.Л., Шилова Н.В. Комплексный подход к изучению структуры и происхождения дериватной хромосомы 8. Медицинская генетика. 2021; 20 (6): 41-50.