Альманах клинической медицины. 2019; 47: 38-46
Особенности спектра мутаций, выявленных при комплексном исследовании гена CFTR у российских больных муковисцидозом
https://doi.org/10.18786/2072-0505-2019-47-004Аннотация
Актуальность. Муковисцидоз (МВ; OMIM 219700) – частое наследственное заболевание, обусловленное мутациями в гене CFTR (OMIM 602421). Распределение и частота мутаций гена CFTR значительно различаются в зависимости от страны и этнической группы. К настоящему времени около 11% аллелей гена CFTR остаются не идентифицированными после проведения тестирования частых мутаций у российских пациентов. Полное определение спектра мутаций в гене CFTR необходимо для оптимизации медико-генетической помощи населению и внедрения достижений таргетной терапии при лечении больных МВ.
Материал и методы. В группе 121 российского пациента с МВ, при тестировании которых на частые мутации не идентифицирован один (107 человек) или оба (14) мутантных аллеля, проведено исследование кодирующей последовательности гена CFTR, включая области экзон-интронных соединений, 5’- и 3’-нетранслируемых областей, методом секвенирования по Сэнгеру, а также поиск протяженных перестроек методом мультиплексной лигазо-зависимой амплификации проб (MLPA).
Результаты. Дополнительно к выявленным ранее определено 88 вариантов, из них 28 – миссенс-мутации, 15 – нонсенс-мутации, 18 – мутации со сдвигом рамки (14 делеций, 4 инсерции), 14 – мутации, нарушающие сайты сплайсинга, 1 – инсерция без сдвига рамки, 1 – делеция без сдвига рамки, 1 – мутация in/del, 10 – обширные перестройки (7 – делеции, 3 – дупликации). При секвенировании 23 варианта описаны впервые. Выявлено 4 комплексных мутантных аллеля. Шестьдесят вариантов обнаружены 1 раз. Идентифицированы 134 из 135 протестированных мутантных аллелей.
Заключение. Последовательное использование методов секвенирования и MLPA позволило идентифицировать высокую долю тестируемых мутантных аллелей у больных МВ из России (134 из 135,>99%), выявить значительное разнообразие спектра мутаций гена CFTR (дополнительно 88 генетических вариантов, 32 из них впервые), ряд повторяющихся мутаций (c.2353C>T, c.1240_1244delCAAAA, c.1766+1G>A и c.3929G>A), встретившихся у 5 и более неродственных пациентов, которые можно включить в панель рутинно анализируемых мутаций у российских пациентов с МВ; а также высокую долю протяженных перестроек гена CFTR.
Список литературы
1. Strausbaugh SD, Davis PB. Cystic fibrosis: a review of epidemiology and pathobiology. Clin Chest Med. 2007;28(2):279–88. doi: 10.1016/j.ccm.2007.02.011.
2. The Cystic Fibrosis Mutation Database [Internet]. Available from: http://www.genet.sickkids.on.ca.
3. EXAC. The Exome Aggregation Consortium (Exac) Database [Internet]. Available from: http://exac.broadinstitute.org/gene/ENSG00000001626.
4. De Boeck K, Vermeulen F, Dupont L. The diagnosis of cystic fibrosis. Presse Med. 2017;46(6 Pt 2):e97–e108. doi: 10.1016/j.lpm.2017.04.010.
5. Петрова НВ, Кондратьева ЕИ, Красовский СА, Поляков АВ, Иващенко ТЭ, Павлов АЕ, Зинченко РА, Гинтер ЕК, Куцев СИ, Одинокова ОН, Назаренко ЛП, Капранов НИ, Шерман ВД, Амелина ЕЛ, Ашерова ИК, Гембицкая ТЕ, Ильенкова НА, Каримова ИП, Мерзлова НБ, Намазова-Баранова ЛС, Неретина АФ, Никонова ВС, Орлов АВ, Протасова ТА, Семыкин СЮ, Сергиенко ДФ, Симонова ОИ, Шабалова ЛА, Каширская НЮ. Проект национального консенсуса «Муковисцидоз: определение, диагностические критерии, терапия». Раздел «Генетика муковисцидоза. Молекулярно-генетическая диагностика при муковисцидозе». Медицинская генетика. 2016;15(11):29–45.
6. Clinical and Functional Translation of CFTR (CFTR2) [Internet]. Available from: https://www.cftr2.org/mutations_history.
7. Richards S, Aziz N, Bale S, Bick D, Das S, Gastier-Foster J, Grody WW, Hegde M, Lyon E, Spector E, Voelkerding K, Rehm HL; ACMG Laboratory Quality Assurance Committee. 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): 405–24. doi: 10.1038/gim.2015.30.
8. Рыжкова ОП, Кардымон ОЛ, Прохорчук ЕБ, Коновалов ФА, Масленников АБ, Степанов ВА, Афанасьев АА, Заклязьминская ЕВ, Костарева АА, Павлов АЕ, Голубенко МВ, Поляков АВ, Куцев СИ. Руководство по интерпретации данных, полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS). Медицинская генетика. 2017;16(7): 4–17.
9. Gouya L, Pascaud O, Munck A, Elion J, Denamur E. Novel mutation (A141D) in exon 4 of the CFTR gene identified in an Algerian patient. Hum Mutat. 1997;10(1):86–7. doi: 10.1002/(SICI)1098-1004(1997)10:13.0.CO;2-W.
10. Hinzpeter A, Aissat A, Sondo E, Costa C, Arous N, Gameiro C, Martin N, Tarze A, Weiss L, de Becdelièvre A, Costes B, Goossens M, Galietta LJ, Girodon E, Fanen P. Alternative splicing at a NAGNAG acceptor site as a novel phenotype modifier. PLoS Genet. 2010;6(10). pii: e1001153. doi: 10.1371/journal.pgen.1001153.
11. Wagner JA, Vassilakis A, Yee K, Li M, Hurlock G, Krouse ME, Moss RB, Wine JJ. Two novel mutations in a cystic fibrosis patient of Chinese origin. Hum Genet. 1999;104(6):511–5. doi: 10.1007/s004390050996.
12. Tian X, Liu Y, Yang J, Wang H, Liu T, Xu W, Li X, Zhu Y, Xu KF, Zhang X. p.G970D is the most frequent CFTR mutation in Chinese patients with cystic fibrosis. Hum Genome Var. 2016;3:15063. doi: 10.1038/hgv.2015.63.
13. Rozen R, De Braekeleer M, Daigneault J, Ferreira-Rajabi L, Gerdes M, Lamoureux L, Aubin G, Simard F, Fujiwara TM, Morgan K. Cystic fibrosis mutations in French Canadians: three CFTR mutations are relatively frequent in a Quebec population with an elevated incidence of cystic fibrosis. Am J Med Genet. 1992;42(3):360–4. doi: 10.1002/ajmg.1320420322.
14. Hantash FM, Redman JB, Goos D, Kammesheidt A, McGinniss MJ, Sun W, Strom CM. Characterization of a recurrent novel large duplication in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator gene. J Mol Diagn. 2007;9(4):556–60. doi: 10.2353/jmoldx.2007.060141.
15. Castellani C, Cuppens H, Macek M Jr, Cassiman JJ, Kerem E, Durie P, Tullis E, Assael BM, Bombieri C, Brown A, Casals T, Claustres M, Cutting GR, Dequeker E, Dodge J, Doull I, Farrell P, Ferec C, Girodon E, Johannesson M, Kerem B, Knowles M, Munck A, Pignatti PF, Radojkovic D, Rizzotti P, Schwarz M, Stuhrmann M, Tzetis M, Zielenski J, Elborn JS. Consensus on the use and interpretation of cystic fibrosis mutation analysis in clinical practice. J Cyst Fibros. 2008;7(3):179–96. doi: 10.1016/j.jcf.2008.03.009.
Almanac of Clinical Medicine. 2019; 47: 38-46
Characteristics of the mutation spectrum identified by comprehensive investigation of the CFTR gene in the Russian patients
https://doi.org/10.18786/2072-0505-2019-47-004Abstract
Rationale: Cystic fibrosis (CF; OMIM 219700) is a common hereditary disease caused by mutations in the CFTR gene (OMIM 602421). The distribution and frequencies of the CFTR gene mutations vary considerably between countries and ethnic groups. By now about 11% alleles of the CFTR gene remain unidentified after testing for frequent mutations in the Russian patients. A full determination of the mutation spectrum in the CFTR gene is necessary to optimize medical and genetic assistance to the population and to implement the achievements of targeted therapy in the treatment of CF patients.
Materials and methods: The sample included 121 Russian CF patients, in whom testing for 34 routinely analyzed mutations did not identify one (n = 107) or both (n = 14) mutant alleles. Assessment of the coding sequence of the CFTR gene, including the regions of exon-intron junctions, 5’- and 3’-untranslated regions was performed by the Sanger sequencing method; in addition, the search for large rearrangements was conducted by the multiplex ligation-dependent probe amplification (MLPA) method.
Results: In addition to the previously identified, 88 more variants were determined, including 28 missense mutations, 15 nonsense mutations, 18 frameshift mutations (14 deletions, 4 insertions), 14 splicing mutations, 1 in-frame insertion, 1 in-frame deletion, 1 in/del mutation, and 10 large rearrangements (7 deletions, 3 duplications). Twenty three (23) novel variants were sequenced. Four (4) complex mutant alleles were found. Sixty (60) variants are found once each. One hundred and thirty four (134) of 135 tested mutant alleles were identified.
Conclusion: Consequent use of the sequencing and MLPA methods has allowed for identification of a high proportion of the tested mutant alleles in CF patients from Russia (134/135, > 99%), to detect a significant diversity of the CFTR mutation spectrum (88 additional variants, 32 of them novel), a number of repeated mutations (c.2353C>T, c.1240_1244delCAAAA, c.1766+1G>A and c.3929G>A) encountered in 5 or more unrelated patients, which could be included in the panel of routinely analyzed variants in the Russian CF patients; and a high proportion of large rearrangements of the CFTR gene.
References
1. Strausbaugh SD, Davis PB. Cystic fibrosis: a review of epidemiology and pathobiology. Clin Chest Med. 2007;28(2):279–88. doi: 10.1016/j.ccm.2007.02.011.
2. The Cystic Fibrosis Mutation Database [Internet]. Available from: http://www.genet.sickkids.on.ca.
3. EXAC. The Exome Aggregation Consortium (Exac) Database [Internet]. Available from: http://exac.broadinstitute.org/gene/ENSG00000001626.
4. De Boeck K, Vermeulen F, Dupont L. The diagnosis of cystic fibrosis. Presse Med. 2017;46(6 Pt 2):e97–e108. doi: 10.1016/j.lpm.2017.04.010.
5. Petrova NV, Kondrat'eva EI, Krasovskii SA, Polyakov AV, Ivashchenko TE, Pavlov AE, Zinchenko RA, Ginter EK, Kutsev SI, Odinokova ON, Nazarenko LP, Kapranov NI, Sherman VD, Amelina EL, Asherova IK, Gembitskaya TE, Il'enkova NA, Karimova IP, Merzlova NB, Namazova-Baranova LS, Neretina AF, Nikonova VS, Orlov AV, Protasova TA, Semykin SYu, Sergienko DF, Simonova OI, Shabalova LA, Kashirskaya NYu. Proekt natsional'nogo konsensusa «Mukovistsidoz: opredelenie, diagnosticheskie kriterii, terapiya». Razdel «Genetika mukovistsidoza. Molekulyarno-geneticheskaya diagnostika pri mukovistsidoze». Meditsinskaya genetika. 2016;15(11):29–45.
6. Clinical and Functional Translation of CFTR (CFTR2) [Internet]. Available from: https://www.cftr2.org/mutations_history.
7. Richards S, Aziz N, Bale S, Bick D, Das S, Gastier-Foster J, Grody WW, Hegde M, Lyon E, Spector E, Voelkerding K, Rehm HL; ACMG Laboratory Quality Assurance Committee. 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): 405–24. doi: 10.1038/gim.2015.30.
8. Ryzhkova OP, Kardymon OL, Prokhorchuk EB, Konovalov FA, Maslennikov AB, Stepanov VA, Afanas'ev AA, Zaklyaz'minskaya EV, Kostareva AA, Pavlov AE, Golubenko MV, Polyakov AV, Kutsev SI. Rukovodstvo po interpretatsii dannykh, poluchennykh metodami massovogo parallel'nogo sekvenirovaniya (MPS). Meditsinskaya genetika. 2017;16(7): 4–17.
9. Gouya L, Pascaud O, Munck A, Elion J, Denamur E. Novel mutation (A141D) in exon 4 of the CFTR gene identified in an Algerian patient. Hum Mutat. 1997;10(1):86–7. doi: 10.1002/(SICI)1098-1004(1997)10:13.0.CO;2-W.
10. Hinzpeter A, Aissat A, Sondo E, Costa C, Arous N, Gameiro C, Martin N, Tarze A, Weiss L, de Becdelièvre A, Costes B, Goossens M, Galietta LJ, Girodon E, Fanen P. Alternative splicing at a NAGNAG acceptor site as a novel phenotype modifier. PLoS Genet. 2010;6(10). pii: e1001153. doi: 10.1371/journal.pgen.1001153.
11. Wagner JA, Vassilakis A, Yee K, Li M, Hurlock G, Krouse ME, Moss RB, Wine JJ. Two novel mutations in a cystic fibrosis patient of Chinese origin. Hum Genet. 1999;104(6):511–5. doi: 10.1007/s004390050996.
12. Tian X, Liu Y, Yang J, Wang H, Liu T, Xu W, Li X, Zhu Y, Xu KF, Zhang X. p.G970D is the most frequent CFTR mutation in Chinese patients with cystic fibrosis. Hum Genome Var. 2016;3:15063. doi: 10.1038/hgv.2015.63.
13. Rozen R, De Braekeleer M, Daigneault J, Ferreira-Rajabi L, Gerdes M, Lamoureux L, Aubin G, Simard F, Fujiwara TM, Morgan K. Cystic fibrosis mutations in French Canadians: three CFTR mutations are relatively frequent in a Quebec population with an elevated incidence of cystic fibrosis. Am J Med Genet. 1992;42(3):360–4. doi: 10.1002/ajmg.1320420322.
14. Hantash FM, Redman JB, Goos D, Kammesheidt A, McGinniss MJ, Sun W, Strom CM. Characterization of a recurrent novel large duplication in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator gene. J Mol Diagn. 2007;9(4):556–60. doi: 10.2353/jmoldx.2007.060141.
15. Castellani C, Cuppens H, Macek M Jr, Cassiman JJ, Kerem E, Durie P, Tullis E, Assael BM, Bombieri C, Brown A, Casals T, Claustres M, Cutting GR, Dequeker E, Dodge J, Doull I, Farrell P, Ferec C, Girodon E, Johannesson M, Kerem B, Knowles M, Munck A, Pignatti PF, Radojkovic D, Rizzotti P, Schwarz M, Stuhrmann M, Tzetis M, Zielenski J, Elborn JS. Consensus on the use and interpretation of cystic fibrosis mutation analysis in clinical practice. J Cyst Fibros. 2008;7(3):179–96. doi: 10.1016/j.jcf.2008.03.009.
