Характеристика мутаций в гене FBN1 и оценка их патогенного статуса у пациентов с синдромом Марфана

Введение. Синдром Марфана (СМ) – одно из часто встречающихся заболеваний группы наследственных нарушений (дисплазий) соединительной ткани с распространенностью в популяции 2-3 случая на 10000 человек. Продолжительность жизни пациентов ограничивается поражениями сердечно-сосудистой системы – развитием острого расслоения грудной аорты. Диагноз устанавливается на основании Гентских критериев (2010), в которых основополагающим является обнаружение патогенной мутации в гене FBN1. В гене, расположенном на 15-й хромосоме и содержащем 66 экзонов (из них 65 кодирующих), на данный момент насчитывается более 3000 нуклеотидных вариантов. Базы данных патогенных мутаций постоянно пополняются сведениями о фенотипической картине уже описанных вариантов и найденных впервые.
Цель: изучить спектр мутаций в гене FBN1 в белорусской выборке пациентов с СМ и оценить диагностическую значимость выявленных генетических вариантов.
Методы. В исследование включен 21 неродственный пациент с СМ. Для верификации диагноза всем пациентам методом NGS проведено секвенирование кодирующей последовательности. Найденные замены подтверждались прямым секвенированием по Сэнгеру. Патогенность выявленных вариантов оценивалась согласно базам данных (ClinVar, HGMD) и критериям Американского сообщества медицинских генетиков (ACMG, 2015 г.).
Результаты. У 10 из 21 (47,62 %) пациентов с клиническим диагнозом СМ выявлено 10 редких вариантов нуклеотидной последовательности гена FBN1, три (30%) из которых обнаружены впервые. Интерпретация патогенности в базах данных ClinVar и HGMD существенно различалась. Только один из 7 вариантов, описанных ранее, указан как патогенный в обеих базах (ClinVar, HGMD), 3 варианта имели неопределенную клиническую значимость (VUS, III класс) в базе ClinVar, при этом один из них (p.Cys1159Tyr) описан как диагностически значимый в HGMD (DM, IV–V класс). Вариант р.Asp2291Gly, представленный в ClinVar как VUS, и замена p.Cys2674Tyr, патогенная в ClinVar, отсутствовали в базе HGMD, а варианта p.Cys1956Arg, диагностически значимого в базе HGMD, не было в ClinVar. Описанный же ранее вариант p.Cys2617TrpfsTer65 на данный момент не зарегистрирован ни в одной из баз. Вариант p.Thr1020Ala был определен как VUS в обеих базах и характеризовался наиболее благоприятным течением заболевания. Три варианта обнаружены впервые и являются патогенными согласно критериям ACMG: c.3838G>C (p.Asp1280His), c.7694G>C (p.Cys2565Ser), c.7849T>C (p.Cys2617Arg). В работе приведено подробное описание фенотипического проявления новых мутаций. Большинство патогенных мутаций находились в экзонах 62 и 64.
Заключение. Обнаружено 10 редких вариантов в гене FBN1, 9 из которых являлись патогенными согласно критериям ACMG (2015 г.). Для 4 (40%) вариантов данные в базах ClinVar и HGMD различались. Полученные данные указывают на необходимость уточнения интерпретации патогенности некоторых вариантов в гене FBN1. Использование данных двух баз позволило подтвердить патогенный статус для существенно большего количества вариантов. Три новых миссенс-варианта были патогенными по предикторам in silico и приводили к тяжелому течению СМ, что указывает на их диагностическую значимость.

1. Faivre L.C., Collod-Beroud G, Loeys BL et al. Effect of mutation type and location on clinical outcome in 1,013 probands with Marfan syndrome or related phenotypes and FBN1 mutations: an international study. The American Journal of Human Genetics. 2007; 81(3): 454-466.

2. Делягин В.М., Жакупова Ж.С., Нарычева И.А., Мельникова М.Б. Синдром Марфана (принципы диагностики, клиническая картина, тактика врача). Практическая медицина. 2008; 4 (28): 39-43.

3. Groth K.A., Stochholm K., Hove H. et al. Causes of mortality in the Marfan syndrome (from a Nationwide Register Study). The American journal of cardiology. 2018;122(7):1231-1235.

4. Isekame Y., Gati S., Aragon-Martin J.A., et al. Cardiovascular Management of Adults with Marfan Syndrome. Eur Cardiol. 2016;11(2):102-110.

5. Loeys B.L., Dietz H.C., Braverman A.C. et al. The revised Ghent nosology for the Marfan syndrome. Journal of medical genetics. 2010; 47(7): 476-485.

6. Гусина А.А., Сталыбко А.С., Криницкая К.А. и др. Мутации в гене FBN1 у пациентов с врожденным подвывихом хрусталика при синдроме Марфана. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наук. 2020;17(1):87-100.

7. Рогожина Ю.А., Румянцева В.А., Букаева А.А., Заклязьминская Е.В. ДНК-диагностика и спектр мутаций в гене FBN1 при синдроме Марфана. Российский кардиологический журнал. 2015; 10 (126): 61-64.

8. Mathew C.G. The isolation of high molecular weight eucaryotic DNA. Methods Mol Biol. 1985; 2: 31-4.

9. Wang K., Li M., Hakonarson H., ANNOVAR: functional annotation of genetic variants from high-throughput sequencing data. Nucleic Acids Res. 2010 Sep; 38(16): 164.

10. Stenson P.D., Mort M., Ball E.V. et al. The Human Gene Mutation Database (HGMD): optimizing its use in a clinical diagnostic or research setting. Hum Genet. 2020 Oct;139(10):1197-1207.

11. Landrum M.J., Chitipiralla S., Brown G.R. et al. ClinVar: improvements to accessing data. Nucleic Acids Res. 2020;48(1):835-844.

12. Adzhubei I.A., Schmidt S., Peshkin L. et al. A method and server for predicting damaging missense mutations. Nat Methods. 2010;7(4): 248-9.

13. Ioannidis N.M., Rothstein J.H., Pejaver V. et al. REVEL: An ensemble method for predicting the pathogenicity of rare missense variants. Am J Hum Genet. 2016 Oct 6; 99(4):877-885.

14. Shihab H.A., Gough J., Cooper D.N. et al. Predicting the Functional, Molecular and Phenotypic Consequences of Amino Acid Substitutions using Hidden Markov Models. Hum Mutat. 2013;34(1):57- 65.

15. Kumar P., Henikoff S., Ng P.C. Predicting the effects of coding nonsynonymous variants on protein function using the SIFT algorithm. Nat Protoc. 2009; 4(7):1073-81.

16. UniProt Consortium. UniProt: the Universal Protein Knowledgebase in 2023. Nucleic Acids Res. 2023;51(1):523-531.

17. Richards S., Aziz N., Bale S. et al. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American college of medical genetics and genomics and the Association for molecular pathology. Genet Med. 2015;17(5):405-23.

18. Tjeldhorn L., Amundsen S.S., Barøy T. et al. Qualitative and quantitative analysis of FBN1 mRNA from 16 patients with Marfan Syndrome. BMC Medical Genetic. 2015;16: 1-8.

19. Tan L., Zongze L., Chengming Z. et al. FBN1 mutations largely contribute to sporadic non-syndromic aortic dissection. Human Molecular Genetics. 2017; 26(24): 4814-4822.

20. Zhang M.Q. Statistical features of human exons and their flanking regions. Human molecular genetics. 1998; 7(5): 919-932.

21. Stheneur C., Gwenaëlle C., Laurence F. et al. Identification of the minimal combination of clinical features in probands for efficient mutation detection in the FBN1 gene. European Journal of Human Genetics. 2009; 17(9): 1121-1128.

22. Comeglio P., Johnson P., Arno G. et al. The importance of mutation detection in Marfan syndrome and Marfan-related disorders: Report of 193 FBN1 mutations. Human mutation. 2007; 28(9): 928-928.

23. Chen S., Francioli L.C., Goodrich J.K. et al. A genome-wide mutational constraint map quantified from variation in 76,156 human genomes. Nature. 2022; 625(7993):92-100.

24. National Center for Biotechnology Information (NCBI)[Internet]. Bethesda (MD): National Library of Medicine (US), National Center for Biotechnology Information; [1988] – [cited 2023 July 16]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov.

25. Rand-Hendriksen S., Tjeldhorn L., Lundby R. et al. Search for correlations between FBN1 genotype and complete Ghent phenotype in 44 unrelated Norwegian patients with Marfan syndrome. Am J Med Genetka. 2007 Sep 1;143(17):1968-77.

26. Baudhuin L.M., Kluge M.L., Kotzer K.E. et al. Variability in genebased knowledge impacts variant classification: an analysis of FBN1 missense variants in ClinVar. European Journal of Human Genetics. 2019; 27(10): 1550-1560.

27. National Center for Biotechnology Information. ClinVar; [VCV000451315.2], https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/variation/VCV000451315.2 (accessed Jan. 14, 2024)

28. Chen Z.X., Jia W.N., Jiang Y.X. Genotype-phenotype correlations of marfan syndrome and related fibrillinopathies: Phenomenon and molecular relevance. Front Genet. 2022 Aug 16;13:943083.

29. Buratti E., Chivers M., Královicová J. et al. Aberrant 5′ splice sites in human disease genes: mutation pattern, nucleotide structure and comparison of computational tools that predict their utilization. Nucleic acids research. 2007; 35(13): 4250-4263.

30. Groth K.A., Kodolitsch Y.V., Kutsche K. et al. Evaluating the quality of Marfan genotype–phenotype correlations in existing FBN1 databases. Genetics in Medicine. 2017; 19(7): 772-777.

31. Madam L., Szakszon K., Pfliegler G. et al. FBN1 gene mutations in 26 Hungarian patients with suspected Marfan syndrome or related fibrillinopathies. Journal of biotechnology. 2019; 301: 105-111.

32. Renner S., Schüler H., Alawi M. et al. Next-generation sequencing of 32 genes associated with hereditary aortopathies and related disorders of connective tissue in a cohort of 199 patients. Genetics in Medicine. 2019; 21(8): 1832-1841.

33. Waldmüller S., Müller M., Warnecke H. et al. Genetic testing in patients with aortic aneurysms/dissections: a novel genotype/phenotype correlation. European Journal of cardio-thoracic Surgery. 2007; 31(6): 970-975.

34. Evangelisti L., Lucarini L., Attanasio M. et al. A single heterozygous nucleotide substitution displays two different altered mechanisms in the FBN1 gene of five Italian Marfan patients. European journal of medical genetics. 2010; 53(5): 299-302.

35. National Center for Biotechnology Information. ClinVar; [VCV000581358.1], https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/variation/VCV000581358.1 (accessed Jan. 14, 2024).

36. Tiecke F., Katzke S., Booms P. et al. Classic, atypically severe and neonatal Marfan syndrome: twelve mutations and genotype–phenotype correlations in FBN1 exons 24–40. European Journal of Human Genetics. 2001; 9(1): 13-21.

37. Attanasio M., Lapini I., Evangelisti L. et al. FBN1 mutation screening of patients with Marfan syndrome and related disorders: detection of 46 novel FBN1 mutations. Clinical genetics. 2008; 74(1): 39-46.

38. Wooderchak-Donahue W., VanSant-Webb C., Tvrdik T. et al. Clinical utility of a next generation sequencing panel assay for Marfan and Marfan-like syndromes featuring aortopathy. American Journal of Medical Genetics. 2015; 167(8): 1747-1757.

39. Girdauskas E., Geist L., Disha K. et al. Genetic abnormalities in bicuspid aortic valve root phenotype: preliminary results. European Journal of Cardio-thoracic Surgery. 2017; 52(1): 156-162.

40. Giorgio E., Brussino A., Biamino E. et al. Exome sequencing in children of women with skewed X-inactivation identifies atypical cases and complex phenotypes. European Journal of Paediatric Neurology. 2017; 21(3): 475-484.