Proximal Deletion 12q with a New Insight to Growth Retardation

Abstract

Proximal del braccio lungo del cromosoma 12 è una rara anomalia cromosomica descritta in circa 20 pazienti. Le delezioni conosciute coprono la regione da 12q11 a 12q13 e includono i geni YAF2, AMIGO2 e NELL2. Questi sono suggeriti come geni candidati per le caratteristiche fenotipiche chiave come la crescita e il ritardo psicomotorio. Qui, presentiamo un caso con una delezione interstiziale di 3.1-Mb a 12q12q13.11. Le osservazioni cliniche del nostro paziente si sovrappongono ai principali risultati comuni per i casi pubblicati. La delezione rilevata nel nostro paziente non coinvolge i geni candidati precedentemente suggeriti YAF2 e AMIGO2. Abbiamo tracciato una correlazione tra la delezione prossimale 12q e la carenza di ARID2 confrontando i pazienti che portano delezioni lorde con una coorte di pazienti che portano piccole delezioni intrageniche ARID2 così come i pazienti con varianti a singolo nucleotide (SNVs) in ARID2. Ritardo di crescita ARID2. Tuttavia, ARID2 SNVs non correlano con grave ritardo di crescita.

© 2020 L’autore(i) Pubblicato da S. Karger AG, Basilea

Le delezioni del cromosoma 12q sono un gruppo eterogeneo di condizioni genetiche che possono essere raggruppate in 3 sottogruppi principali: (i) delezioni prossimali con breakpoints in 12q11q13; (ii) delezioni intermedie con breakpoints in 12q15q21, e (iii) delezioni distali con breakpoints in 12q22q24. Inoltre, una sindrome definita di microdelezione 12q14 è stata descritta in letteratura. Un grado variabile di ritardo dello sviluppo così come la menomazione intellettuale è stato notato per la maggior parte dei casi pubblicati. Questo fatto è in accordo con l’osservazione generale che la maggior parte dei riarrangiamenti cromosomici sono associati a ritardi di sviluppo e intellettuali così come ad un ampio spettro di dismorfismi.

Le delezioni prossimali del braccio lungo del cromosoma 12 sono state descritte in circa 20 pazienti. Cinque di questi condividono un fenotipo ben definito caratterizzato da ritardo di sviluppo con compromissione cognitiva, ritardo di crescita e diminuzione della circonferenza della testa, così come una fronte ampia, grandi orecchie basse, ampio ponte nasale e/o naso, lungo filtrone e capezzoli molto distanziati. Tutti questi pazienti hanno una regione cancellata sovrapposta a 12q12, dove YAF2, AMIGO2 e NELL2 sono stati suggeriti come geni candidati per la crescita e il ritardo psicomotorio. Tuttavia, nessuna forte correlazione o prova sperimentale è stata dimostrata per questi geni per essere associati con le anomalie fenotipiche menzionate.

In questo studio, riportiamo un paziente con una delezione 3.1-Mb a 12q12q13.11 che contribuisce alla coorte di pazienti con delezioni prossimali a 12q. La presente delezione non abbraccia i geni candidati precedentemente suggeriti YAF2 e AMIGO2. Invece delinea una regione critica minima per un ritardo di crescita da moderato a grave con ARID2 come gene candidato. Inoltre confrontiamo questa coorte con i pazienti che portano la rottura del gene ARID2 e per la prima volta proponiamo ARID2 come un gene candidato per il ritardo di crescita da moderato a grave (<-2 SD). Notiamo che le varianti a singolo nucleotide (SNV) di ARID2 non sono correlate con il ritardo di crescita grave, il che può indicare effetti diversi di diversi tipi di varianti genetiche sulla funzione della proteina ARID2.

Presentazione del caso

Il paziente maschio è nato a termine dopo una gravidanza e un parto senza problemi; i punteggi Apgar erano 9-10-10. Il peso alla nascita era di 3.210 g (15° centile/-1 SD) e la lunghezza 47 cm (<10° centile/ -2 SD). Ha avuto difficoltà con l’allattamento al seno e non ha preso peso velocemente come ci si aspettava. Il bambino è arrivato all’attenzione del medico a causa della mancata crescita. Anche se la sua altezza target è di circa 1,80 m (±0 SD), è cresciuto su -3 SD per la lunghezza, un po’ sotto -2 SD per il peso, e ha una circonferenza cranica di -1 SD (Fig. 1A). All’inizio, ha mostrato segni di ritardo nello sviluppo, soprattutto in termini di funzione motoria orale e di sviluppo del linguaggio espressivo. A 6 anni di età, sbava e mangia ancora cibo schiacciato. Ha iniziato a camminare senza sostegno a 18 mesi e ha ancora qualche difficoltà con le attività motorie fini. Secondo i genitori, a 3 anni era più simile a un bambino di 2 anni. È stato addestrato alla toilette a 3,5 anni e porta i pannolini di notte all’età di 6,5 anni.

A causa di un leggero strabismo, viene seguito da un oculista. L’udito è riferito come normale. La valutazione psicologica eseguita all’età di 6 anni ha concluso un ritardo del linguaggio espressivo, difficoltà nelle transizioni e nei cambiamenti di routine. Nel complesso, è stato concluso che ha mostrato una capacità compromessa di reciprocità sociale e di comunicazione che è stata valutata per dare una compromissione funzionale clinicamente significativa. Tuttavia, non c’era alcun segno evidente che esibisse interessi stereotipati, limitati o ripetitivi, e quindi soddisfaceva i criteri diagnostici per l’autismo atipico secondo l’ICD-10.

All’esame, si nota un ragazzo basso con una forma della testa scapocefala, viso lungo, fronte prominente, leggero strabismo, naso largo e ponte nasale, filtrone lungo, labbro superiore sottile, palato alto e stretto ventralmente, capezzoli molto distanziati, dita a base larga, e unghie dei piedi ipoplasiche (Fig. 1B-F). Ha un tono muscolare diminuito. Per una descrizione clinica dettagliata vedere la Tabella 1.

Metodo e risultati

In considerazione del ritardo di crescita, è stato eseguito uno screening ormonale all’età di 3,4 anni. Il test di funzionalità tiroidea era nella norma (TSH 1,77 (0,7-6,0) mlE/L, FT4 16,4 (12,3-23) pmol/L, FT3 5,7 (3,7-8,5) pmol/L), così come il fattore di crescita insulinico 1 (IGF-1, 38 (27-172) ug/L, e 58 ug/L all’età di 3,5 anni).

Il paziente è stato sottoposto a test genetici a causa del ritardo dello sviluppo e del dismorfismo. L’analisi microarray cromosomica è stata eseguita utilizzando CytoScan HD (Thermo Fisher) seguendo le istruzioni del produttore. L’analisi ha identificato una delezione interstiziale di 3.1 Mb nel braccio lungo del cromosoma 12, arr 12q12q13.11(43889138_47011108)x1. L’analisi FISH è stata eseguita su spread in metafase da linfociti di sangue in coltura utilizzando la sonda BAC RCPI-11 95K16 (Empire Genomics) situata all’interno della regione cancellata e tecniche standard. TelVysion 12q (Abbot), situato nella regione subtelomerica 12q, è stato usato come sonda di controllo. L’analisi FISH in metafase dei genitori non ha potuto rilevare alcuna delezione o qualsiasi altro riarrangiamento della regione nominata (dati non mostrati).

Discussione

In questo studio descriviamo una delezione de novo a 12q12q13. La regione cancellata nel nostro paziente si sovrappone parzialmente con delezioni precedentemente descritte in 5 casi indipendenti (Fig. 2) . Quattro casi, tra cui il nostro paziente, ha presentato con ritardo dello sviluppo psicomotorio, bassa statura, circonferenze della testa diminuita, così come grandi orecchie basso-set, strabismo, ampi ponti nasali e / o nasi, filettri lunghi, angoli rovesciati della bocca, e capezzoli ampiamente distanziati (Tabella 1). Il paziente descritto da Carlsen et al. ha mostrato la maggior parte delle caratteristiche cliniche di cui sopra, anche se aveva orecchie piccole, una bocca larga e una circonferenza della testa piuttosto elevata. Ad un’indagine clinica all’età di 10 anni, la sua altezza e il suo peso erano nella norma (10° centile).

Clinodattilia del quinto dito così come mani e/o piedi piccoli erano caratteristiche comuni presenti in tutti i 5 casi precedentemente descritti, tuttavia, non presenti nel nostro paziente. Le unghie dei piedi ipoplasiche così come le dita a base larga sono state osservate per il nostro paziente, ma non riportate per gli altri pazienti. Inoltre, il difetto congenito del setto atriale era presente in un paziente segnalato da Weng et al. e una radice aortica dilatata e un setto ventricolare leggermente ispessito sono stati rilevati in un paziente all’età di 21 mesi segnalato da Carlsen et al.

La delezione si estende su 12 geni codificanti proteine, di cui 4, TWF1, TMEM117, NELL2 e ARID2, hanno punteggi di aploinsufficienza inferiori al 25% e sono quindi probabilmente causa di perdita di funzione. Inoltre, 3 dei geni all’interno della regione cancellata, ANO6, IRAK4 e ARID2, sono stati precedentemente associati a condizioni cliniche note (OMIM morboso). ANO6 è associato ad una carente attività di coagulazione piastrinica denominata sindrome di Scott, che è una condizione recessiva. IRAK4 è coinvolto nel funzionamento del sistema immunitario. I sintomi nel nostro paziente non corrispondono ai fenotipi descritti per questi disturbi.

La regione critica minima e i geni candidati per le delezioni a 12q12 sono stati discussi in almeno 4 articoli che descrivono 4 pazienti con delezioni sovrapposte (Fig. 2) . Miyake et al. hanno suggerito YAF2 e AMIGO2 come possibili candidati per la condizione fenotipica nei loro 2 pazienti. L’ipotesi di YAF2 di essere associato con il ritardo di crescita è stato sostenuto anche da Failla et al. Inoltre, hanno suggerito PRICKLE1 per causare la disabilità di apprendimento.

Weng et al. così come Carlsen et al. hanno sottolineato l’importanza di NELL2 nella fisiologia del sistema nervoso e la possibile associazione con il ritardo della crescita. Uno studio recente ha mostrato l’importanza di NELL2 nel comportamento dell’appetito nei ratti e una ridotta assunzione di cibo dopo la downregulation dell’espressione di NELL2 nell’ipotalamo. Nel complesso, solo le difficoltà di alimentazione sono state annotate nei pazienti con delezione 12q senza alcuna menzione specifica circa l’appetito essenzialmente ridotto. Inoltre, il paziente riportato da Carlsen et al. , che porta una delezione che coinvolge NELL2, non mostra un grave ritardo di crescita. Pertanto, presumiamo che è improbabile che NELL2 abbia un impatto importante sul ritardo di crescita descritto in questa coorte.

ARID2 non è stato considerato come un forte gene candidato per la coorte di pazienti con delezioni lorde prossimali 12q prima. Tuttavia, ARID2 è l’unico gene sovrapposto nei 4 casi precedentemente riportati per essere associato con il disturbo. ARID2 non è stato cancellato nel paziente descritto da Carlsen et al. (Fig. 2). È interessante notare che quel paziente non ha presentato né moderato né grave ritardo della crescita (Tabella 1); i suoi parametri di crescita sono stati addirittura normalizzati all’età di 10 anni, e ha una circonferenza cranica aumentata.

ARID2 codifica un dominio interattivo ricco di AT (ARID) – contenente proteina legante il DNA necessaria per la stabilizzazione del complesso di rimodellamento della cromatina SWI/SNF SWI/SNF-B (PBAF), che regola il patterning delle cellule embrionali e il controllo del ciclo cellulare. E ‘stato associato con bassa statura, disabilità intellettuale, e specifiche caratteristiche dismorfiche. Tuttavia, solo pochi pazienti con deficit di ARID2 sono stati descritti. I sintomi clinici comuni per questi casi sono bassa statura e ritardo globale dello sviluppo con deficit cognitivo. Essi condividono anche caratteristiche dismorfiche come un viso grossolano con fronte prominente, naso largo e fessure palpebrali inclinate verso il basso (Tabella 2). La micrognazia, il filtrino anormale e le orecchie ruotate posteriormente sono presenti nella maggior parte dei pazienti. Inoltre, la maggior parte dei pazienti presenta ipotonia, difficoltà di alimentazione e varie anomalie comportamentali.

Entrambe le coorti con ARID2 SNVs e con delezioni del gene intero (del12q) condividono distinte caratteristiche dismorfiche facciali come la fronte prominente, orecchie basse, naso largo, lungo/prominente philtrum e bocca piccola. Le mani e i piedi piccoli sono molto più comuni nei pazienti con del12q, mentre le fessure palpebrali inclinate verso il basso erano presenti solo in 2 casi. Il viso grossolano non era tipico del gruppo del12q, mentre i capezzoli molto distanziati non erano annotati nel gruppo ARID2 SNVs. Ipotonia e difficoltà di alimentazione sono caratteristiche annotate per la maggior parte dei pazienti in entrambi i gruppi. Il ritardo di sviluppo è stato osservato in tutti i pazienti.

Il grave ritardo di crescita (<-3SD) non era presente né nella coorte ARID2 SNVs né nel paziente di Carlsen et al. che aveva un ARID2 intatto. Inoltre, un paziente con una delezione intragenica in ARID2 (DECIPHER 267546) non ha mostrato un grave ritardo di crescita. Invece questi pazienti stavano crescendo nella gamma di -1 SD a -2.2 SD.

La carenza di ARID2 è anche correlata con la sindrome di Coffin-Siris (CSS; MIM 617808) evidenziando un ritardo globale dello sviluppo, bassa statura e caratteristiche facciali grossolane. La CSS è causata da varianti patogene in diversi componenti del complesso SWI/SNF-BAF, tra cui ARID1A e ARID1B. Poiché ARID2 è un componente della subunità PBAF del complesso SWI/SNF, la co-espressione di ARID2 con ARID1A e altri componenti del complesso BAF suggerisce una sovrapposizione fenotipica come la disabilità intellettuale per CSS e carenza ARID2. Tuttavia, le caratteristiche tipiche della CSS come ipertricosi, capelli radi sul cuoio capelluto, ciglia lunghe e sopracciglia folte non sono presenti né nel gruppo ARID2 SNVs né in quello del12q.

Il complesso proteico SWI/SNF-PBAF contenente ARID2 regola l’espressione genica tessuto-specifica. La deplezione di ARID2 colpisce l’espressione del fattore di crescita anabolizzante BMP4 e il recettore del fattore di crescita FGFR2, che è fondamentale per la differenziazione degli osteoblasti, in particolare l’impegno pre-osteoblastico. Lo stesso studio ha dimostrato un effetto negativo della deplezione di ARID2 sul fenotipo di mineralizzazione negli osteoblasti in maturazione. Questi fatti potrebbero spiegare l’anomalia di crescita e le caratteristiche craniofacciali in pazienti portatori di varianti eterozigoti in ARID2. I topi knockout ARID2 completi mostrano gravi difetti cardiaci con ridotta proliferazione dei cardiomiociti e letalità embrionale. L’implicazione di ARID2 nello sviluppo del sistema cardiaco potrebbe spiegare i difetti cardiaci osservati in alcuni pazienti (Tabelle 1, 2). Non ci sono casi descritti con deplezione omozigote di ARID2 negli esseri umani.

Segnatamente, tutti gli SNVs descritti in ARID2 (frameshift e nonsense) hanno un effetto deleterio. La variante c.3411_3412delAG (p.Gly1139Serfs*20) è stata addirittura ipotizzata come partecipante al decadimento nonsense-mediato dell’RNA (NMD) che porta all’aploinsufficienza di ARID2. Un meccanismo simile per un effetto deleterio può essere ipotizzato per altri SNVs. Tuttavia, l’analisi dettagliata del fenomeno NMD per qualsiasi SNV ARID2 non è stata eseguita.

In effetti, il diverso grado di ritardo di crescita nei 2 gruppi di pazienti può indicare effetti diversi di SNVs o delezioni intrageniche e delezioni grossolane su ARID2 implicazione funzionale nella patogenesi. L’analisi della localizzazione degli SNV e delle delezioni in correlazione con la struttura di ARID2 può gettare nuova luce sulla previsione dei possibili effetti funzionali di queste varianti genetiche. ARID2 è una proteina di 1835 aa che contiene 4 regioni funzionali distinte (Fig. 3). Tre domini di legame al DNA altamente conservativi (ARID, RFX e ZNF) insieme a un motivo di riconoscimento del recettore nucleare (LXXLL) mediano l’attivazione trascrizionale di geni selezionati.

La maggior parte degli SNV situati tra le regioni LXXLL e ZNF sono previsti per causare una perdita del dominio ZNF. Le eccezioni sono la variante p.Arg53Glufs*5 situata nel dominio ARID e p.Tyr133* situata subito dopo il dominio ARID. Questi pazienti insieme al paziente portatore della variante p.Gly1139Serfs*20, con un ipotizzato effetto NMD, mostrano un ritardo di crescita di poco inferiore a -2 SD, più grave rispetto ai pazienti con altri SNV ARID2. La maggior parte dei casi pubblicati con delezioni intrageniche all’interno di ARID2, riguardano solo il dominio ARID (esoni 3-5 cancellati) o ARID insieme alle regioni LXXLL e RFX (esoni 1-16 cancellati). Tuttavia, il paziente DECIPHER 267546 non ha un grave ritardo di crescita, anche se tutte le 4 regioni funzionali sono cancellate (esoni 4-21 cancellati). Si sa molto poco sui parametri di crescita di questa paziente durante la prima e la seconda decade della sua vita. Inoltre, non sappiamo se ha ricevuto una terapia ormonale in vista di una bassa statura. I parametri di crescita presentati nella tabella 2 corrispondono a 23 anni, mentre tutti gli altri pazienti sono stati esaminati in età più giovane. Ammettiamo che la crescita è un tratto complesso e dinamico che è influenzato da fattori genetici e ambientali. Così, per un’analisi comparativa e correlativa più forte, i parametri di crescita e sviluppo dovrebbero essere confrontati per ogni paziente alla stessa età. Alcuni dei pazienti inclusi hanno dimostrato di essere portatori di altre varianti genetiche, sia CNV che SNV, non correlate alla regione 12q11q13. Queste varianti sono state interpretate come probabilmente benigne in base al loro punteggio funzionale e/o alla modalità di ereditarietà. Tuttavia, non possiamo escludere completamente il possibile impatto funzionale di queste o altre varianti genetiche sulla crescita o lo sviluppo.

Insieme le nostre osservazioni confermano che le dele grossolane a 12q11q13 rappresentano un sottogruppo clinico distinto di anomalie genetiche. Le delezioni descritte abbracciano diversi geni, e alcune variazioni cliniche sono le stesse o differiscono tra i pazienti. Il ritardo di crescita (<-2 SD) è presente in 5 pazienti su 6, suggerendo una regione critica per questa caratteristica clinica con ARID2 come possibile gene candidato. Il presente studio è il primo tentativo di tracciare una connessione tra le delezioni lorde a 12q12q13 e la carenza di ARID2. L’analisi comparativa dei fenotipi per entrambi i gruppi ARID2 SNVs e del12q indica anomalie craniofacciali, scheletriche e del sistema nervoso centrale con elevata somiglianza tra le 2 coorti. Tuttavia, un ritardo di crescita <-2 SD sembra essere presente soprattutto nei pazienti con delezioni grossolane, parzialmente o completamente che coprono il gene ARID2. Ulteriore caratterizzazione dell’effetto delle varianti genetiche sopra descritte sull’espressione ARID2 e la struttura della proteina ci porterebbe una migliore comprensione della patogenesi nei pazienti che portano delezioni 12q11q13 prossimale.

Riconoscimento

Siamo molto grati alla famiglia che partecipa allo studio.

Dichiarazione di etica

Questo studio è stato approvato dal comitato etico. Il consenso scritto dei genitori è stato ottenuto.

Dichiarazione di divulgazione

Gli autori non hanno conflitti di interesse da dichiarare.

Fonti di finanziamento

M.S., A.C.T., e C.S.Z. sono stati supportati dal finanziamento Arbetslivsfonden (ALF).

Contributi degli autori

M.S. ha compilato lo studio. C.S.Z. e N.P. hanno esaminato e descritto il paziente. M.S. e A.C.T. hanno analizzato i risultati dei test genetici. M.S., A.C.T., e C.S.Z. ha scritto il manoscritto.

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