Посещений:
НАРУШЕНИЯ ИМПРИНТИНГА



Механизмы

Recent Advances in Imprinting Disorders
L. Soellner, M. Begemann, D.J.G. Mackay, et al.
Clin.Gen. Volume 91, Issue 1 January 2017 Pages 3–13

Imprinting disorders (ImpDis) are a group of currently 12 congenital diseases with common underlying (epi)genetic etiologies and overlapping clinical features affecting growth, development and metabolism. In the last years it has emerged that ImpDis are characterized by the same types of mutations and epimutations, i.e. uniparental disomies, copy number variations, epimutations, and point mutations. Each ImpDis is associated with a specific imprinted locus, but the same imprinted region can be involved in different ImpDis. Additionally, even the same aberrant methylation patterns are observed in different phenotypes. As some ImpDis share clinical features, clinical diagnosis is difficult in some cases. The advances in molecular and clinical diagnosis of ImpDis help to circumvent these issues, and they are accompanied by an increasing understanding of the pathomechanism behind them. As these mechanisms have important roles for the etiology of other common conditions, the results in ImpDis research have a wider effect beyond the borders of ImpDis. For patients and their families, the growing knowledge contributes to a more directed genetic counseling of the families and personalized therapeutic approaches.


Рисунки к статье

Нарушения импринтинга (ImpDis) - это группа врожденных болезней, вызываемых общим типом нарушений, затрагивающими регион импринтированных генов или хромосом. Хотя патофизиологические механизмы неясны для большинства ассоциированных с ImpDis свойств, считается , что все они результат дисбаланса тонко настроенной экспрессии генов, регулируемых с помощью differentially methylated regions (DMRs) в импринтируемых регионах хромосом. Молекулярные изменения являются гетерогенными для некоторых ImpDis (Table 1), и представлены не только разными типами альтераций в одном и том же локусе, но и также разными повреждениями разных локусов и/или хромосом при одном и том же ImpDis.

Table 1. Overview of the molecular and clinical findings in the currently known ImpDis

(см. оригинал статьи - http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cge.12827/full)

Молекулярная патология ImpDis представлена геномными, а также эпигеномными изменениями (Fig. 1). В противоположность большинству биаллельно экспрессируемых генов, импринтируемые гены экспрессируются моноаллельно и зависят от родительского происхождения аллеля, т.e. экспрессируется или материнский или отцовский аллель. На молекулярном уровне экспрессия генов внутри импринтируемых регионов, подвержена влиянию метилирования CpG остатков в геномной ДНК (организованных в дифференциально метилированные регионы - DMRs), вмешательству со стороны не кодирующих РНК (ncRNAs), изменений в структуре хроматина и пост-трансляционных модификаций гистонов. Итак, обнаружено более 90 импринтируемых генов человека, но, по-видимому, их больше (for review: http://www.geneimprint.com/site/home, last check: April 2016). Эпигенетические опознавательные признаки генома человека наследуются из гамет родителей и затем сохраняются в большинстве соматических клеток и тканей индивида. Метки геномного импринтинга являются примером общего онтогенетического репрограммирования маркирования метилированием; но вместо этого они стираются в зародышевой линии и затем восстанавливаются в соответствии с полом вносящего вклад родителя для следующего поколения. Большинство генов, регулируемых с помощью геномного импринтинга, обнаруживаются в кластерах, т.e. импринтируемые локусы часто представлены множественными генами под скоординированным контролем.

Figure 1. Schematic overview of the currently known molecular alterations and their functional consequences leading to ImpDis and ImpDis-like phenotypes.



Clinical pictures


Кстати, 12 ImpDis были идентифицированы (Table 1) благодаря характерным клиническим находкам и/или были ассоциированы с молекулярными нарушениями в специфических импринтированных локусах. Большинство ImpDis обнаруживает признаки принадлежности к общим клиническим группам, т.e.: 1. аберрантный пре- и/или постнатальный рост, 2. гипо-или гипергликемия, 3. аномальное поведение кормления в раннем детстве и позднее, 4. поведенческие затруднения, умственная задержка, 5. преждевременное полове созревание.
Однако, различия между разными ImpDis временами становятся трудно различимыми из-за общих фенотипических признаков и перекрывания молекулярных альтераций [1], это вызывает проблему с аккуратным диагностированием у некоторых пациентов. Клинические системы оценок доступны для некоторых ImpDis (Table 2), и определяются типичными фенотипическими признаками для этих нарушений, но могут быть не обнаружены у пациентов с минорными или атипичными клиническими признаками. Более того, даже в случаях удовлетворительных клинических, диагностических критериев для специфических ImpDis могут проявляться молекулярные изменения, типичные для др. ImpDis.

Table 2. Diagnostic, clinical and management guidelines published for ImpDis* ImpDis OMIM Clinical scoring systems/clinical diagnosis CUGC GeneReviews® Molecular guidelines Clinical guidelines/consensus guidelines " CUGC, clinical utility gene cards; NA, not available. " *http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1116/. TNDM 601410 NA [2] Yes NA NA SRS 180860 [3] (68) Yes [4] In preparation BB-MR 612292 NA NA NA NA NA BWS 130650 [5, 6] [7] Yes [4] In preparation TS14 616222 [8] NA NA NA NA KOS14 608149 [9] NA NA NA NA PWS 176270 [10] [11] Yes [12] [13] AS 105830 NA [14] Yes [12] NA PPS-2 615346 NA NA NA NA NA SHFYNG 615547 NA NA NA NA NA PHPIb 603233 [15] [16] [15] [17] In preparation upd(20)mat NA [18] NA NA NA NA

Почти все пациенты с ImpDis, диагностируются в (раннем) детстве. Однако, клинический диагноз часто затруднен из-за широты фенотипических признаков, которые иногда тонкие, перекрывающиеся и преходящие. Позднее диагноз может затушевываться в половозрелом возрасте и у взрослых. Как следствие, неизвестен ряд ImpDis пациентов, которые, по-видимому, или не диагностированы или диагностированы неправильно.

Common molecular alterations


Пока, 4 разных типа молекулярных изменений, как было установлено, ассоциированы ImpDis, (i) copy number variations (CNVs: делеции, дупликации) из импринтируемого региона, (ii) uniparental disomy (UPD), (iii) аберрантные метки метилирования ('эпимутации'), и (iv) точечные мутации в (импринтируемых) генах. За исключением точечных мутаций, которые непосредственно затрагивают функцию относящихся к делу продуктов, функциональное значение этих изменений может быть лишь подсчитано: как упоминалось прежде, они могут, по-видимому, затрагивать тонко сбалансированную экспрессию импринтируемых факторов, но детальная патофизиология не установлена для большинства нарушений.
CNVs стали первыми альтерациями, выявляемыми при ImpDis и являются чрезвычайно ценными для идентификации и выяснения геномных локализаций импринтируемых факторов и регионов. Первым примером стали 15q делеции, затрагивающие или матерински или отцовски наследуемый аллель при синдромах Angelman и Prader-Willi, соотв. [19].
(i) Значение CNVs разных размеров для понимания иерархической регуляции DMRs в одном и том же хромосомном регионе иллюстрируется с помощью MEG3 и IG-DMRs в 14q32, где IG-DMR является доминантным по отношению к MEG3 DMR [20, 21]. После идентификации импринтируемых геномных регионов, детальная характеристика малых CNVs при этом внесла вклад в идентификацию последовательностей, участвующих в закладке импринтируемых меток (e.g. [22]).
(ii) Второго класса мутации, обычно ассоциированные с ImpDis, это однородительская дисомия (UPD), т.e. наследование обеих хромосом или хромосомных регионов пары только от одного родителя [23]. Первая описанная UPD у человека касалась upd(7)mat у пациентов с кистозным фиброзом (Cystic Fibrosis) с неожиданной гомозиготностью по аутосомно-рецессивной мутации CFTR [24]. Пациент обнаруживал также клинические проявления Silver-Russell syndrome (SRS), но связь между upd(7)mat и SRS не была установлена вплоть до 1995 [25]. Первая ассоциация между UPD и импринтируемым регионом и специфическим фенотипом была опубликована в 1989 для синдрома Prader-Willi [19].
Первые сообщения по UPD проиллюстрировали два подтипа UPD. Upd(7)mat является примером однородительской изодисомии (UPiD), т.e. наследовались две идентичные копии одной и той же хромосомы; гомозиготность по аутосомно-рецессивному наследуемому нарушению может быть результатом, как в случае Spence et al. [24]. Др. подтип UPD это однородительская гетеродисомия (UPhD), т.e. наследование хромосом от одного и того же родителя. Были предположены разные способы образования UPD, все в результате механизмов мейотического и/или митотического нерасхождения (rev.. [25]). Основным способом образования UPD является избавление от трисомии, которое в основном приводит к образованию UPhD по целой хромосоме или к смеси UPhD/UPiD. Напротив, чистая UPiD часто вызывается пост-зиготическим нерасхождением. И UPiD и UPhD возникают в результате одних и тех же патофизиологических эффектов, когда они влияют на экспрессию импринтируемых генов. В самом деле, за исключением central precocious puberty-2, Schaaf-Yang syndrome и Birk-Barel mental retardation, UPD были идентифицированы при всех ImpDis. Вклад UPD в спектр мутаций при ImpDis варьирует в пределах от 1% (при синдроме Angelman, AS) до почти 80% (при Temple syndrome, TS14). UPDs вносят вклад в идентификацию импринтируемых хромосом, но в противоположность CNVs затрагивают импринтируемые гены, UPD часто представлена целыми хромосомами или крупными сегментами ('segmental UPD') и поэтому они не помогают идентификации импринтируемых генов или регионов.
(iii) Термин 'эпимутация' описывает аберрантные метилирование ДНК или паттерн модификации гистонов в DMR без нарушения последовательности геномной ДНК в соотв. DMR. Первоначально эпимутации определяли, как изолированные альтерации импринтируемых меток, без какой-либо ассоциации с альтерациями последовательности ДНК, тогда как вторичные эпимутации считались результатом изменений последовательности ДНК вне DMR (rev. [26]). При BWS, первичные эпимутации с ICR2 DMR были ассоциированы с использованием вспомогательных репродуктивных технологий [27]. Растет число сообщений о геномных мутациях, которые вызывают вторичные эпимутации в импринтируемых локусах. Эти геномные варианты представлены как CNVs или точечными мутациями непосредственно рядом с DMR (cis действие) , так и вариантами в др. регионах хромосомы (trans действие) (Fig. 2).

Figure 2. Illustration of the influence of cis-acting elements and trans-acting factors on imprinted genes and their expression for the imprinted region in 11p15.
(iv) Точечные мутации в белок-кодирующих генах были описаны только в 5 из 10 известных ImpDis; за исключением central precocious puberty-2 (PPS2) и Birk-Barel умственной отсталости, они обнаруживаются у небольшого количества пациентов или в единичных случаях (Table 1). Необходимо отметить, что они являются единственным классом вариантов при ImpDis, которые, скорее всего, вызывают непосредственно характерные признаки. Несмотря на это в этой группе молекулярных дефектов патогенетические механизмы всё ещё не установлены.

Peculiarities in genetics of imprinting disorders


Нарушения импринтинга являются генетически обусловленными синдромами, но обнаруживают некоторые отличия от классически наследуемых болезней.
Если семейное наследование CNVs и точечных мутаций обычно аутосомно доминантное, то пенетрантность мутаций зависит от пола родителя, вносящего вклад в молекулярные альтерации. Типичными примерами являются MKRN3, MAGEL2, KCNK9, UBE3A, CDKN1C и IGF2 мутации, вызывающие патологические фенотипы только, если активен затронутый материнский или отцовский аллель. Генетическое консультирование становится ещё сложнее в случае хромосомных транслокаций, предрасполагающих к делециям или дупликациям импринтируемого региона, поскольку могут ожидаться разные ImpDis. Кроме того, эта ситуация может быть осложнен (теоретическим) риском образования UPD (e.g. [28]).
Дальнейшей общей молекулярной находкой в некоторых ImpDis является мозаицизм. Он обнаруживается у пациентов, несущих UPiD и эпимутации и изменений. Мозаицизм может затушевывать генотип-фенотипические корреляции и может существенно затруднять обнаружение и диагностику обоих нарушений.
Третьим специфичным для ImpDis наблюдением является появление дискордантных монозиготных (DMZ) близнецов, которые в частности были описаны при BWS (rev. [29]). Этот диссонанс удивителен, поскольку MZ близнецы происходят из одной и той же зиготы и, следовательно, генетически идентичны. Однако это может иметь отношение к феномену, родственному эпигенетическому мозаицизму у ранних эмбрионов с заметным мозаицизмом между разными клетками, возникающим у одиночного мозаичного индивида, или если фрагменты эмбриона могут развиваться в монозиготных близнецов с разными степенями эпимутаций. Частота DMZ близнецов в несколько раз выше в случае BWS, TNDM и MLID (see below) , чем в генеральной популяции [29-31]. На сегодня неясно, действительно ли гипометилирование предрасполагает к появлению DMZ близнецов или vice versa. Интересно, что имеется существенная предрасположенность к женскому полу среди MZ близнецов с BWS, и была предположена функциональная связь между измененным импринтингом и инактивацией X хромосомныe [32].

Advances in imprinting disorders I: identification of new disorders


В то время как Prader-Willi, Angelman, Beckwith-Wiedemann и Silver-Russell syndromes, преходящий сахарны диабет и pseudohypoparathyroidism Ib (PWS, AS, BWS, SRS, TNDM и PHPIb) хорошо известны как ImpDis, 5 др. ImpDis были идентифицйированы недавно (Table 1).
Два из наиболее недавно охарактеризованных синдромов ассоциированы с хромосомным регионом 14q32, и были впервые описаны как upd(14)mat и upd(14)pat синдромы. Сравнительно недавно дополнительные молекулярные изменения, были описаны были названы Temple syndrome (TS14) для upd(14)mat и Kagami-Ogata синдромом (KOS14) для upd(14)pat [1, 21]. При обоих синдромах, по крайней мере, два DMRs участвуют (MEG3/DLK1:IG-DMR и MEG3:TSS-DMR), а роль третьего предполагается [33]. TS14 и KOS14 возникают в результате противоположных молекулярных изменений - фактически maternalization и paternalization соотв. - на chr14 DMRs. Пары синдромов, вызываемые противоположными молекулярными изменениями, наблюдаются также в 15q11q13 при PWS/AS и 11p15.5 при SRS/BWS. Для TS14, роль измененной экспрессии RTL1 и DLK1 подтверждена [21]. В случае синдрома Kagami-Ogata постулируется, что повышенная экспрессия RTL1 регулируется c помощью MEG3/DLK1:IG-DMR и является ответственной за клинический исход, тогда как роль DLK1 может быть обесценена [21]. Экспрессия этих генов является иерархической и в первую очередь регулируется c помощью MEG3/DLK1:IG-DMR, тогда как MEG3:TSS-DMR является подчиненной [20, 21].
Мутации в KCNK9 (8q24.3) были описаны у индивидов с Birk-Barel умственной отсталостью [34] при этом фенотип проявлялся только после передачи от матери, что согласуется со статусом импринтинга гена [35]. Это нарушение ассоциирует с от умеренной до тяжелой умственной отсталостью, трудностями кормления, гипотонией в раннем возрасте и с довольно характерным удлиненным лицом. Однако, скрининг индивидов с нарушениями спектра аутизма, болезнью генетически сцепленной с проксимальной частью локуса 8q [36], или индивидов с более специфическими перекрывающимися когнитивными признаками оказались неспособны идентифицировать дополнительные мутации KCNK9 или дефекты конституитивного метилирования вблизи PEG13 DMR [37]. Всё это указывает на то, что матерински-наследуемые KCNK9 мутации вызывают фенотипические отклонения благодаря доминантно-негативному эффекту с белками др. калиевых каналов в головном мозге.
Central precocious puberty 2 (CPP2) недавно было идентифицировано как изолированное свойство, вызываемое геномными вариантами гена Makorin ring finger 3 (MKRN3) [38-41]: в соответствии со статусом импринтинга MKRN3 фенотипическое отклонение присутствует только в случае передачи мутации от отца. Мутации в MKRN3, как было установлено, являются наиболее частой причиной семейного CPP и они были также обнаружены почти в 4% в когорте из 215 не семейных случаев идиопатического CCP [38]. Ген MKRN3 (известен также как ZNF127) является лишенным интронов транскриптом, расположенным на хромосоме 15q11.2 в критическом регионе PWS, кодирующим белок с C3H цинковыми пальчиками и RING zinc-finger мотивами. Напротив, широкий молекулярный спектр ассоциирует с др. ImpDis, геномные точечные мутации в MKRN3 на сегодня единственный тип вариантов, ассоциированных с CPP2.
Тот же самый хромосомный регион ассоциирует с др. недавно предположенной ImpDis, Schaaf-Yang синдромом (SHFYNG) [42]. Нарушения, вызываемые гетерозиготными мутациями в гене MAGEL2, которые возникают в отцовском аллеле. Клинически фенотип напоминает PWS.
Материнская однородительская дисомия в хромосоме 20 (upd(20)mat) has been reported in 12 patients [18], три из них имели также мозаицизм по полной или частичной трисомии хромосомы 20. Пока др. типы молекулярных альтераций не были описаны и регион кандидат в хромосоме 20 на сегодня неизвестен. Превалирование upd(20)mat на сегодня неизвестно; одной из причин, по-видимому, является отсутствие специфичности его основных клинических признаков, т.e. неспособность к преуспеванию и задержка внутриматочного и постнатального роста. В частности, дизморфизмы, врожденные аномалии или сильная задержка развития, пока не описаны, что может вносить вклад в дальнейшее клиническое определение нарушения. Upd(20)mat была идентифицирована у одиночных пациентов, отмеченных признаками SRS или TS14; т.о., эти когорты могут содержать др. индивидов с upd(20)mat , т.к. существует существенное фенотипическое перекрывание.

Advances in imprinting disorders II: towards an understanding of the pathomechanisms in imprinting disorders


При постоянном улучшении диагностических методов и экстенсивной молекулярной характеристике когорт пациентов сImpDis и мышиных моделей будут расти вновь идентифицированные молекулярные альтерации и (импринтированные) генетические локусы, ассоциированные с ImpDis фенотипами. Не все новые находки в области ImpDis могут быть описаны в данном обзоре, но мы сконцентрируемся на факторах, принадлежащих 11p15.5 импринтированным регионам и их взаимодействию со своими партнерами.
В последнее время было установлено, что многие импринтируемые гены принадлежат к общим функциональным сетям, или по своей физиологической функции или из-за того, что относятся к так наз. сети импринтированных генов (IGN) (rev. [43]). Эти сети комбинируют наборы массивных транскриптомных данных и варианты генов, указывающие на генетические модификаторы, которые модулируют пространственную и временную экспрессию стержневых онтогенетических сетей. Это, в конечном итоге, отражает скоординированный синтез мРНК посредством общих транскрипционных факторов (TFs), стабильности мРНК и стабильности белка.
Как было установлено ранее имеется существенное клиническое и молекулярное перекрывание между разными ImpDis, это может быть объяснено предположением, что IGN контролируется с помощью zinc-finger TF PLAGL1, которы1 экспрессиется совместно с сотнями генов, многие из которых импринтированы [44]. Сюда входят H19, IGF2 и CDKN1C у мышей и людей (Fig. 3) [44, 45]. Умеренные изменения в количестве или активности одиночного TF, такого как PLAGL1 может приводить к изменению экспрессии нижестоящих генов мишеней, включая ImpDis-ассоциированные гены H19 и CDKN1C вызывая воздействие PLAGL1 на фенотипические проявления SRS и BWS. Более того, дополнительный импринтированный zinc-finger TF Peg3 также вызывает трансактивацию многих генов [46], включая GRB10, импринтированный ген, ассоциированный с цитогенетическими аберрациями при SRS [47].

Figure 3. Exemplary illustration of the physiological interaction between imprinted and not imprinted genes affecting growth. The different interactions are summarized from numerous studies in mice and human tissues, thus the capitalization of the gene names is not linked with a specific organism. (blue paternally expressed genes, red maternally expressed genes, white not imprinted, blue and red stripes gene with tissue and species specific and opposite imprinting; red lines inhibitory effect, green arrow promoting effect). Gene regulation is not a linear process, but rather occurs in the context of complex networks of interactions between multiple genes and mechanisms, which encompass TFs and post-transcriptional regulation. This is highlighted in the case of IGN, in which the TF PLAGL1 influences the expression of the H19 ncRNA, which itself acts as microRNAs (miRNA) sponge antagonizing numerous miRNAs [48] and encodes for miR-675 which would have an augmenting effect on target mRNAs [49]. Consistent with this interactive IGN, numerous imprinted genes on different chromosomes, including Gnas, Rtl1, Dlk2 and IGF2r are deregulated in mice carrying maternal deletions of H19 [50]. Interestingly PLAGL1 expression levels remained constant in this model.

Недавно были описаны дополнительные сети, регулирующие рост, ассоциированный с импринтированными генами, включая роль свободных insulin и insulin-like growth factor 1 рецепторов [51](Fig. 3). Этот новый не канонический механизм также не зависит от PLAGL1, несмотря на на его влияние на многие те же самые гены мишени, указывая тем самым, что IGN может быть подразделена на небольшие взаимосвязанные центры ('hubs') [52].
Наконец, экспрессируемая отцовская ncRNA IPW локализуется в регионе PWS на хромосоме 15 регулирует уровни матерински экспрессируемых[ транскриптов внутри импринтированного кластера на хромосоме 14 [53]. Транс-действующая репрессия локуса DLK1-DIO3 с помощью IPW участвует в рекрутировании H3K9 histone methyltransferase G9a на хромосому 14 на импринтируемые контрольные регионы, IG-DMR. Эти наблюдения подтверждают быстро распространяющуюся теорию, что IGN влияет на клинические проявления, ассоциированные с ImpDis, что подкрепляется индивидами с TS14, которые обнаруживают PWS-подобные фенотипы [54]. Остается определить, действительно ли эти совместно экспрессируемые локусы взаимодействуют внутри ядра, придавая IGN физическое измерение, которое может появиться, если они обладают общими факториями транскрипции.
Транс-действующие механизмы также являются основой для наблюдения, что геномные мутации в факторах, таких как NRLPs и ZFP57 ассоциированы с multi-locus imprinting disturbance (MLID). Мутации потери функции ZFP57, как было установлено, при TNDM вызываются с помощью MLID [55]. У мышей Zfp57 взаимодействует со специфической последовательностью мишенью в метилированных аллелях ICRs, и эта инактивация приводит к потере метилирования во многих импринтированных локусах [56, 57]. Поразительно, поскольку мышиный Zfp57 ассоциирует с импринтированными и не импринтированными DMRs, он ассоциирует преимущественно с Zac1 и Peg3, с зеркально отражающимися локусами, обычно затронутыми у человеческих пациентов с мутациями ZFP57 [58]. NLRP мутации, являются мутациями с материнским эффектом, т.е. мутации у матерей ассоциированы с MLID у их потомков. У гомозигот или компаундных гетерозигот по мутациям с материнским эффектом NLRP7, ассоциированными с пузырным заносом, исход беременности характеризуется paternalization импринтинга, несовместимым с жизнью [59, 60]. Материнские мутации NLRP2 и NLRP5 оказываются ассоциированными с MLID у живорожденных потомков [30, 61], , однако, интересно, что клинические признаки и эпимутации у затронутых детей не согласуются, указывая тем самым, что эти мутации подрывают импринтинг стохастически. Сходным образом, паттерны метилирования варьируют при пузырном заносе, вызываемом мутацией NLRP7 [37]. Однако, пузырный занос обнаруживает крайнее гипометилирование только материнских меток импринтинга, тогда как NLRP5 мутации вызывают мозаичное гипометилирование, затрагивающее и материнские и отцовские метки, указывая, что NLRP7 может осуществлять свой эффект в ооците, тогда как действие NLRP5's может быть пост-зиготическим. Межвидовая изменчивость и высокое сходство генов в кластере NLRP должны позволить выяснить их роли в ImpDis. Однако, идентификация KHDC3L и TLE1 мутаций, влияющих на способность к репродукции [62, 63] указывает на то, что гены с материнским эффектом смогут в будущем более широко влиять на импринтинг, эпигенетику и развитие.

Advances in imprinting disorders III: improvement of molecular diagnostics


Вплоть до недавнего времени молекулярное тестирование на ImpDis было ограничено одиночными специфичными для болезни локусами. Обнаружение доли, по крайней мере, PWS, AS, SRS, и BWS более или менее установлено (Table 1), но технические, биологические и клинические факторы влияют на результаты диагностики с помощью имеющихся методов.
Доступен широкий круг молекулярных тестов (rev. [64]), но их разная чувствительность и отсутствие стандартизации делают сравнение молекулярных результатов разных исследований затруднительным. Более того, мозаицизм мешает молекулярному тестированию ImpDis. Это часто происходит у пациентов, несущих UPiD и эпимутации, и это может объяснить большинство пост-зиготических источников этих изменений. Уровень мозаицизма может обнаруживать широкие пределы и иногда заметно отличается между разными тканями [65]. Ограниченная чувствительность современных тестов одиночных локусов может поэтому ограничивать их диагностическую ценность. Однако, идентификация и дискриминация молекулярных подтипов ImpDis необходимы для точной молекулярной диагностики и генетического консультирования.
Расширение молекулярного тестирования в последние годы показало, что существует значительное фенотипическое перекрывание между разными ImpDis, а использование тесто одиночных локусов может мешать диагностике базовых молекулярных дефектов и может оставлять пациентов без диагноза [4]. Применение тестов, нацеленных на разные импринтируемые локусы в диагностике ImpDis, позволяет идентифицировать неожиданные молекулярные находки и помочь решению, какой использовать локус-специфический тест в данной группе перекрывающихся и гетерогенных клинических картин. Более того, значительное число пациентов с ImpDis обнаруживает аномальное метилирование разных импринтированных локусов (MLID) [65]. Эти пациенты могут обнаруживать широкий клинический спектр, а фенотип может быть неопределенным или даже атипичным для какой-либо известной болезни ImpDis.
Одним из обязательных условий для будущего сложного диагностического анализа локусов ImpDis является идентификация и определение стандартного набора импринтируемых локусов, DMRs и CpG островков (rev. Ref. [1]. Первым шагом предпринятым Европейцами стала сеть нарушений импринтинга EUCID.net с введением общераспространенных названий и сокращений ImpDis и LRG/HGV-базирующиеся обозначения DMRs и определение их физических позиций (see www.imprinting-disorders.eu). Чтобы сделать огромное количество мутаций и эпимутаций доступными для публики, обычно используется LOVD (Leiden open variation database) общей базы данных изменчивости (http://www.lovd.nl/3.0/home), инициированной EUCID.net.
Количество проблем по диагностике и изучению ImpDis может быть снижено с использованием новых тестов, нацеленных на множественные локусы и/или весь экзом и геном. Методы глубокого секвенирования NGS разрабатываются для этих причин, показано, что NGS способно выявлять мозаицизм даже низкого уровня [20, 22].

Advances in ImpDis IV: clinical diagnosis, genetic counseling and treatment


С ростом знаний о молекулярных основах и клиническом спектре ImpDis и улучшение стратегий молекулярного тестирования, открытие более целенаправленных генетических консультаций семей закладываются персонализированные терапевтические подходы.
Однако, необходимо использование контролируемого и стандартизованного словаря для описания нозологических форм при клинической диагностике ImpDis, как это предусматривается HPO (human-phenotype ontology, http://www.human-phenotype-ontology.org/). Эта HPO номенклатура является основой для обычных анкет фенотипирования, которые теперь становятся обычным инструментом фенотипирования для EUCID.net. Подчеркивается, что диагностика почти всех ImpDis прежде всего это клиническая диагностика, а молекулярное тестирование позволяет подтвердить и идентифицировать молекулярный подтип, что обязательно для специфического клинического ведения (напр., надзор за опухолями при BWS). Литература по дифференциальной диагностике представлена в Табл. 2. Однако, из-за клинической гетерогенности диагностика ImpDis часто затруднена, т.к. многие признаки являются неспецифическими. Это ведет к большому числу молекулярных тестов у пациентов со слабыми проявлениями ImpDis и vice versa к низкому уровню правильных диагнозов (e.g. [66]). Т.о., для наиболее частых IDs система клинических оценок работает (Table 2), но в большинстве случаев клиницисты сомневаются в их пригодности. The general acceptance of the Netchine-Harbison score for SRS [3] by the SRS consensus group in 2015 and the development of tests for BWS and PHP by similar consensus activities organized by the EUCID.net hopefully will solve this problem and will contribute to a common clinical diagnosis of ImpDis. These approaches towards a common language in ImpDis and their diagnosis are complemented by the drafting of clinical utility gene cards (CUGC), GeneReviews, and recently by the first interdisciplinary diagnostic and clinical consensus guidelines (Table 2).
In case of a positive testing result, different recurrence risks can be delineated (Table 1), which are not only influenced by the type of alteration but also by the sex of the parent who contributes the affected allele. For UPD, the recurrence risk is generally low but differs among the ImpDis: whereas it can be neglected in BWS as upd(11p)pat originates from post-zygotic mitotic errors, in case of chromosomes 14 and 15 it can increase because it might be caused by a (familial) translocation. CNVs generally harbor the potential to be caused by parental translocations with a significant increase of recurrent risks, also for other different (imprinting) disorders. The difficulty of recurrence risk determination and phenotype prediction in case of CNVs is not only hampered by the parental origin of the affected segment, but also by the size of the aberrant segment and its content of genes and regulative elements, as illustrated for 11p15.5 (e.g. Ref. [67]). Epimutations mainly occur sporadically and familial cases have rarely been reported. Thus, the recurrence risk is only slightly increased, with the exception of secondary epimutations caused by genomic alterations. It is also unclear in case of MLID, here families with maternal-effect mutations in NLPR genes have been reported, and NLRP mutation carrier women are at an increased risk for children with aberrant DMR methylation.