Ανίχνευση υπομικροσκοπικών χρωμοσωμικών διαταραχών σε ασθενείς με αυτιστικές διαταραχές με την μέθοδο μικροσυστοιχιών συγκριτικού γενωμικού υβριδισμού array-CGH

Abstract

Autistic Spectrum Disorders (ASD) or autism is a group of heterogeneous lifelong neurodevelopmental disorders that usually develop during childhood and are characterized by impaired communication skills and social interaction and repetitive behavior. The age of onset is usually before the age of three years old and the diagnosis is based on behavioral criteria and detailed clinical examination. The most recent studies (2012) estimate the prevalence of ASDs at 1/68 children in the age of 8 years old (1,5%) in the USA. The ASDs are considered a multifactorial disorder and many factors such as genetic, epigenetic, metabolical, hormonal, immunological, neuroanatomical, neurophysiological, gastrointestinal and other systematic comorbidities are implicated in the pathogenetic mechanisms. The genetic contribution of autism is of great significance and thus, in the present dissertation, the different models of inheritance that help explain the increased frequency of ASDs in some families are described in detail, together with the major neurobiological mechanisms that lead to the phenotype. Chromosomal Microarray Analysis (CMA) is currently considered a first tier diagnostic assay for the investigation of Autism Spectrum Disorders (ASD), Developmental Delay (DD) and Intellectual Disability (ID) of unknown etiology. High resolution arrays were utilized for the identification of Copy Number Variations (CNVs) in 195 ASD patients of Greek origin (126 males, 69 females). CMA resulted in the detection of 65 CNVs, excluding the known polymorphic CNPs also found in the database of genomic variants (DGV), for 51/195 patients (26.1%). Parental DNA testing in 20/51 patients revealed that 15 CNVs were de novo, 3 of paternal and 2 of maternal origin. The majority of the 65 CNVs were deletions (66.1%), of which 5 on the X-chromosome while the duplications, of which 7 on the X-chromosome, were rarer (22/65, 33.8%). Fifty-one CNVs from a total of 65, reported for our cohort of ASD patients, were of diagnostic significance and well described in the literature while 14 CNVs (8 losses, 6 gains) were characterized as Variants of Unknown Significance (VOUS) and need further investigation. Amongst the 51 patients 39 carried one CNV, 10 carried two CNVs and 2 carried three CNVs. The use of CMA, its clinical validity and utility was assessed.

Οι Διαταραχές Αυτιστικού Φάσματος (ΔΑΦ) ή αυτισμός είναι μία ομάδα ετερογενών ισόβιων νευροαναπτυξιακών διαταραχών που συνήθως αναπτύσσονται κατά την παιδική ηλικία και χαρακτηρίζονται από δυσκολία στην επικοινωνία, τις κοινωνικές αλληλεπιδράσεις και από επαναλαμβανόμενη συμπεριφορά, μέσα σε ένα στενό εύρος ενδιαφερόντων. Ως ηλικία έναρξης των πρώτων συμπτωμάτων ορίζεται συνήθως εκείνη πριν από τα τρία έτη με τη διάγνωση των ΔΑΦ να βασίζεται σε κριτήρια συμπεριφοράς και στη λεπτομερή κλινική εξέταση και καταγραφή των συμπτωμάτων. Το 2012, οι πιο πρόσφατες εκτιμήσεις για τον επιπολασμό στις ΗΠΑ, τοποθετούν τη συχνότητα των ΔΑΦ στο γενικό πληθυσμό σε 1/68 παιδιά ηλικίας οκτώ ετών (1,5%). Οι ΔΑΦ ανήκουν στις λεγόμενες πολυπαραγοντικές διαταραχές για τις οποίες έχουν ενοχοποιηθεί γενετικοί, επιγενετικοί, μεταβολικοί, ορμονικοί, ανοσολογικοί, νευροανατομικοί, νευροφυσιολογικοί καθώς και γαστρεντερικοί παράγοντες καθώς και άλλες συστηματικές διαταραχές και συννοσηρότητες ως πιθανοί παθογενετικοί μηχανισμοί. Η γενετική συμβολή είναι καθοριστικής σημασίας στην αιτιοπαθογένεια του αυτισμού και στην παρούσα διατριβή περιγράφονται αναλυτικά τα διάφορα μοντέλα που έχουν προταθεί για να εξηγήσουν την αυξημένη συχνότητα του αυτισμού σε συγκεκριμένες οικογένειες, καθώς επίσης και οι κύριοι νευροβιολογικοί μηχανισμοί που οδηγούν στον συγκεκριμένο φαινότυπο .Η Χρωμοσωμική Ανάλυση Μικροσυστοιχιών (ΧΑΜ) θεωρείται πλέον ως πρώτη επιλογή διαγνωστικής δοκιμασίας για την διερεύνηση ιδιοπαθών περιπτώσεων ΔΑΦ, Αναπτυξιακών Διαταραχών (ΑΔ) και Νοητικής Υστέρησης (ΝΥ). Για την παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν μικροσυστοιχίες υψηλής διακριτικής ικανότητας για τον εντοπισμό χρωμοσωμικών περιοχών αλλαγής αντιγράφων (Copy Number Variations - CNVs) σε 195 ασθενείς ΔΑΦ ελληνικής καταγωγής (126 άρρενα, 69 θήλεα). Η ΧΑΜ είχε σαν αποτέλεσμα τον εντοπισμό 65 παθολογικών CNVs, χωρίς να ληφθούν υπόψιν οι πολυμορφικές αλλαγές αριθμού αντιγράφων (Copy Number Polymorphisms - CNPs), που αλληλεπικαλύπτονται με αλληλουχίες στην ηλεκτρονική βάση δεδομένων Database of Genomic Variants (DGV), σε 51/195 ασθενείς (26,1%). Ο έλεγχος γονεϊκών γονιδιωμάτων σε 20/51 ασθενείς αποκάλυψε ότι 15 CNVs ήταν de novo, 3 ήταν πατρικής προέλευσης ενώ 2 μητρικής.Η πλειοψηφία των 65 CNVs αφορούσε μικροελλείμματα (66.1%), από τα οποία 5 βρέθηκαν στο χρωμόσωμα Χ, ενώ οι μικροδιπλασιασμοί, 7 εκ των οποίων βρέθηκαν στο χρωμόσωμα Χ, ήταν σπανιότεροι, με συχνότητα 33.8%. Τα 51 από τα 65 CNVs που βρέθηκαν στο δείγμα ελέγχου έχουν μεγάλη διαγνωστική αξία και είναι σαφώς περιγεγραμμένα στη διεθνή βιβλιογραφία, ενώ 14 CNVs (8 μικροελλείμματα και 6 μικροδιπλασιασμοί) χαρακτηρίστηκαν ως αλλαγές άγνωστης κλινικής σημασίας (Variants of Unknown Significance - VOUS) και χρήζουν περαιτέρω διερεύνησης. Από τους 51 ασθενείς 39 έφεραν ένα παθολογικό CNV, 10 έφεραν δύο παθολογικά CNVs και δύο ασθενείς έφεραν τρία παθολογικά CNVs.Επιπρόσθετα, έγινε εκτίμηση της ΧΑΜ ως διαγνωστική δοκιμασία και διερευνήθηκε η κλινική της εγκυρότητα και χρησιμότητα.