Мультилокусные нарушения в структуре болезней геномного импринтинга в Российской Федерации

Болезни геномного импринтинга (БГИ) являются следствием нарушений механизма геномного импринтинга, регулирующего экспрессию гомологичных аллелей генов различного родительского происхождения в импринтированных районах хромосом. Для отдельно взятой БГИ характерна аномалия метилирования в пределах специфичного для нее импринтированного района. Для мультилокусных нарушений импринтинга (MLID) характерны аномалии метилирования в нескольких импринтированных районах. Для БГИ установлены четыре класса молекулярно-генетических изменений: делеции/дупликации, однородительские дисомии, эпимутации и мутации в импринтированных генах. MLID выявляются чаще среди пациентов с эпимутациями. Причинами MLID являются патогенные варианты в генах, кодирующих ооцитарные и зиготические факторы развития эмбриона, таких как NLRP2, NLRP5, NLRP7, KHDC3L, OOEP, PADI6, TLE6, UHRF1, ZFP57, ARID4A, ZAR1, ZFP42, ZNF445, TRIM28, участвующих в жизненном цикле импринтинга. Наличие таких вариантов в семье пациента с MLID существенно увеличивает риск репродуктивных потерь и рождения детей с БГИ и MLID в отличие от однолокусной эпимутации в пределах одного импринтированного хромосомного района, что делает важным дообследование на MLID пациентов с однолокусной эпимутацией. В ходе исследования проведена метилчувствительная мультиплексная лигаза-зависимая амплификация зондов районов 6q24.2; 7q32.2; 11p15.5; 14q32.2; 15q11.2; 19q13.43; 20q13.32 (МЧ-MLPA MLID) на 209 образцах ДНК пациентов обоих полов. В выборке пациентов с ранее подтвержденными диагнозами БГИ без CNVs (113 образцов) ранее полученные результаты были подтверждены в 113 случаях, дополнительно удалось выявить MLID в 7 (6,2%) случаях. При сравнении спектра БГИ в выборках пациентов с ранее выявленными БГИ без CNVs и впервые выявленными БГИ показан рост выявляемости синдрома Темпл с 1 (0,9%) до 5 случаев (15,2%) с использованием МЧ-MLPA MLID. В выборке с ранее не подтвержденными диагнозами БГИ (25 образцов) удалось не только молекулярно-генетически подтвердить клинические диагнозы в 6 (24,0%) случаях, но и выявить аномалии метилирования, отличные от предполагаемых клинических диагнозов, в 2 (8,0%) случаях, а также MLID в 4 случаях (16,0%). В группе пациентов, впервые направленных на диагностику БГИ (56 образцов) молекулярно-генетически были подтверждены клинические диагнозы в 17 (30,4%) случаях, выявлены другие молекулярные нарушения в 3 (5,4%) случаях, MLID выявлены в 1 случае (1,8%). По результатам оценки фенотипа пациентов с MLID показано, что фенотипические признаки MLID могут совпадать с признаками известных БГИ, частично перекрываться с признаками отдельных известных БГИ и быть неспецифичными, что затрудняет клиническую диагностику. В ходе полногеномного исследования пациента с ТНСД-MLID был выявлен ранее не описанный гомозиготный вариант NM_001109809.4.8(ZFP57): c.115delG (p.Val39fs), который согласно критериям ACMG был расценен как вероятно патогенный (PVS1+PM2). Родители являются гетерозиготными носителями варианта, что определяет риск повторного деторождения с ТНСД-MLID в 25%. По результатам исследования предложен алгоритм диагностики БГИ, где МЧ-MLPA MLID является тестом первой линии.   

1. Mackay D.J.G., Gazdagh G., Monk D. et al. Multi-locus imprinting disturbance (MLID): interim joint statement for clinical and molecular diagnosis. Clin Epigenet. 2024; 16: 99. https://doi.org/10.1186/s13148-024-01713-y.

2. Elbracht M., Binder G., Hiort O., et al. Clinical spectrum and management of imprinting disorders. Medizinische Genetik. 2020;32(4):321-334. https://doi.org/10.1515/medgen-2020-2044.

3. Khatib H., Zaitoun I., Kim ES. Comparative analysis of sequence characteristics of imprinted genes in human, mouse, and cattle. Mamm Genome. 2007; 18: 538–547. https://doi.org/10.1007/s00335-007-9039-z/

4. Stelzer Y., Sagi I., Yanuka O., et al. The noncoding RNA IPW regulates the imprinted DLK1-DIO3 locus in an induced pluripotent stem cell model of Prader-Willi syndrome. Nat Genet. 2014;46(6):551-7. doi: 10.1038/ng.2968.

5. Eggermann T., Yapici E., Bliek J. et al. Trans-acting genetic variants causing multilocus imprinting disturbance (MLID): common mechanisms and consequences. Clin Epigenet. 2022;14:41. doi: 10.1186/s13148-022-01259-x.

6. Sazhenova E.A., Lebedev I.N. Epigenetic mosaicism in genomic imprinting disorders. Russian Journal of Genetics. 2019;55(10):1196-1207. Doi: 10.1134/S1022795419100119.

7. Zaletaev D.V., Nemtsova M.V., Strelnikov V.V. Epigenetic Regulation Disturbances on Gene Expression in Imprinting Diseases. Molecular Biology. 2022;56(1):1-28. doi: 10.1134/S0026893321050149.

8. Bilo L., Ochoa E., Lee S. et al. Molecular characterisation of 36 multilocus imprinting disturbance (MLID) patients: a comprehensive approach. Clin Epigenet. 2023; 15: 35. https://doi.org/10.1186/s13148-023-01453-5.

9. Javadi A., Shamaei M,. Mohammadi Ziazi L., et al. Qualification study of two genomic DNA extraction methods in different clinical samples. Tanaffos. 2014;13(4):41-47.

10. Moelans C.B., Atanesyan L., Savola S.P., van Diest P.J. Methylation-Specific Multiplex Ligation-Dependent Probe Amplification (MS-MLPA). Methods Mol Biol. 2018;1708:537-549. doi: 10.1007/978-1-4939-7481-8_27.

11. Brioude F., Kalish J., Mussa A. et al. Clinical and molecular diagnosis, screening and management of Beckwith–Wiedemann syndrome: an international consensus statement. Nat Rev Endocrinol. 2018; 14: 229–249. https://doi.org/10.1038/nrendo.2017.166.

12. Williams C.A., Beaudet A.L., Clayton-Smith J., et al. Angelman syndrome 2005: updated consensus for diagnostic criteria. Am J Med Genet A. 2006;140(5):413-8. doi: 10.1002/ajmg.a.31074.

13. Wakeling E.L., Brioude F., Lokulo-Sodipe O., et al. Diagnosis and management of Silver-Russell syndrome: first international consensus statement. Nat Rev Endocrinol. 2017;13(2):105-124. doi: 10.1038/nrendo.2016.138.

14. Hokken-Koelega A.C., van der Steen M., Boguszewski M.C. et al. International consensus guideline on small for gestational age: etiology and management from infancy to early adulthood. Endocrine Reviews. 2023;44(3):539–565. doi: 10.1210/endrev/bnad002.

15. Ioannides Y., Lokulo-Sodipe K., Mackay D.J., et al. Temple syndrome: improving the recognition of an underdiagnosed chromosome 14 imprinting disorder: an analysis of 51 published cases. J Med Genet. 2014;51(8):495-501. doi: 10.1136/jmedgenet-2014-102396.

16. Prasasya R., Grotheer K.V., Siracusa L.D., Bartolomei M.S. Temple syndrome and Kagami-Ogata syndrome: clinical presentations, genotypes, models and mechanisms. Hum Mol Genet. 2020;29(R1):R107-R116. doi: 10.1093/hmg/ddaa133.

17. Gillessen-Kaesbach G., Albrecht B., Eggermann T., et al. Molecular and clinical studies in 8 patients with Temple syndrome. Clin Genet. 2018;93(6):1179-1188. doi: 10.1111/cge.13244.

18. Eggermann T., Kraft F., Kloth K., et al. Heterogeneous phenotypes in families with duplications of the paternal allele within the imprinting center 1 (H19/IGF2:TSS-DMR) in 11p15.5. Clin Genet. 2020;98(4):418-419. doi: 10.1111/cge.13820.

19. Greeley S.A.W, Polak M., Njølstad P.R. et al. ISPAD Clinical Practice Consensus Guidelines 2022: The diagnosis and management of monogenic diabetes in children and adolescents. Pediatr Diabetes. 2022;23(8):1188-1211. doi: 10.1111/pedi.13426 (19).

20. Docherty L.E., Kabwama S., Lehmann A., et al. Clinical presentation of 6q24 transient neonatal diabetes mellitus (6q24 TNDM) and genotype-phenotype correlation in an international cohort of patients. Diabetologia. 2013;56(4):758-62. doi: 10.1007/s00125-013-2832-1.

21. Mackay D.J., Callaway J.L., Marks S.M., et al. Hypomethylation of multiple imprinted loci in individuals with transient neonatal diabetes is associated with mutations in ZFP57. Nat Genet. 2008;40(8):949-51. doi: 10.1038/ng.187.

22. Зубкова Н.А., Колодкина А.А., Макрецкая Н.А., и др. Клиническая и молекулярно-генетическая характеристика 3 семейных случаев гонадотропинзависимого преждевременного полового развития, обусловленного мутациями в гене MKRN3. Проблемы Эндокринологии. 2021;67(3):55-61. https://doi.org/10.14341/probl12745

23. Eggermann T. Human Reproduction and Disturbed Genomic Imprinting. Genes (Basel). 2024;15(2):163. doi: 10.3390/genes15020163.