НИИ
медицинской
генетики

Effective molecular diagnosis of congenital diseases hinges on comprehensive 36 genomic analysis, traditionally reliant on various methodologies specific to each variant 37 type—whole exome or genome sequencing for single nucleotide variants (SNVs), array 38 CGH for copy-number variants (CNVs), and microscopy for structural variants (SVs). We 39 introduce a novel, integrative approach combining exome sequencing with chromosome 40 conformation capture, termed Exo-C. This method enables the concurrent identification of SNVs in clinically relevant genes and SVs across the genome and allows analysis of 42 heterozygous and mosaic carriers. Enhanced with targeted long-read sequencing, Exo43 C evolves into a cost-efficient solution capable of resolving complex SVs at base-pair 44 accuracy. Through several case studies, we demonstrate how Exo-C's multifaceted 45 application can effectively uncover diverse causative variants and elucidate disease 46 mechanisms in patients with rare disorders.

У большинства женщин патогенные варианты на Х-хромосоме не проявляются либо проявляются в ослабленной форме, поскольку они являются гетерозиготами по патогенному варианту и одна из Х-хромосом у женщин всегда инактивирована. Но 15–20% генов на Х-хромосоме человека избегают инактивации и экспрессируются с обеих хромосом. У пациентки в возрасте 11 лет с энцефалопатией сочетанного генеза и задержкой речевого развития стандартным цитогенетическим анализом была выявлена дупликация на длинном плече Х-хромосомы. С помощью хромосомного микроматричного анализа мы уточнили локализацию перестройки: arr[GRCh38] Xq22.3q25(104563898_122794771)х3. Дупликация имела размер 18 млн п.н. У пациентки наблюдалась экстремально асимметричная инактивация Х-хромосомы (95%). В районе дупликации локализовано 9 генов, избегающих инактивации. Избыточная доза гена ALG13, патогенные варианты в котором ассоциированы с энцефалопатией развития и эпилептической энцефалопатией 36, может быть причиной клинических симптомов у пациентки. 

Введение. Подавляющее большинство обнаруженных на данный момент миссенс-вариантов имеет неизвестное клиническое значение. В связи с этим классификация таких вариантов является актуальной проблемой медицинской генетики, поскольку невозможность установить клиническую значимость варианта затрудняет диагностику наследственных болезней, а также разработку или применение существующих терапевтических стратегий. В данной работе использован новый биоинформатический инструмент AlphaMissense для оценки эффективности классификации вариантов в гене TCF4. Цель: прогнозирование патогенного эффекта всех возможных миссенс-вариантов в гене TCF4 с помощью инструмента AlphaMissense, основанного на машинном обучении, и оценка способности классификации вариантов данным инструментом с использованием ROC-анализа. Методы. Для создания и анализа данных, рассматриваемых в работе, были использованы среда разработки Google Colab, язык программирования Python v3.10, библиотеки Biopython для работы с биологическими последовательностями, scikitlearn для проведения ROC-анализа. В качестве референса была использована последовательность гена TCF4 из геномной сборки версии GRCh38.p14 (транскрипт NM_001083962.2), содержащаяся в базе данных NCBI. Были созданы 1241319 вариантов однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), среди которых 6906 вариантов находятся в кодирующей последовательности, из них 3747 были определены, как миссенс-варианты. Аннотация полученных данных производилась по базам данных ClinVar и AlphaMissense с использованием инструмента OpenCRAVAT. Из всех обнаруженных миссенс-вариантов оценку AlphaMissense получили 979 варианта, из которых всего 101 вариант был указан в базе данных ClinVar. Результаты. При сравнении показателей чувствительности (Se), специфичности (Sp), а также графиков ROC-кривых и значений показателей площади под кривой (AUC) явное отличие имеет оценка классификации SNP, как вероятно патогенных (AUC = 0,81, Se = 0,68, Sp = 0,78). Она может быть использована как дополнительный критерий при определении клинической значимости вариантов в диагностике синдрома Питта-Хопкинса. И напротив, классификация вариантов как вероятно доброкачественных или неопределенных не обладает достаточными чувствительностью и специфичностью, а показатели AUC характеризуют их как модели со средним качеством. Таким образом, варианты, вошедшие в эти группы, требуют дополнительной переоценки другими инструментами. Заключение. Измеренные показатели показывают, что лучше всего инструмент AlphaMissense определяет вероятно патогенные варианты. Однако стоит с сомнением относиться к вариантам, определенным как вероятно доброкачественные или неопределенные и делать проверку с использованием других инструментов. Варианты, полученные в ходе искусственного мутагенеза и оцененные как вероятно патогенные, но не указанные в базах данных, могут быть полезны при определении ранее неизвестных вариантов в гене TCF4 и помочь в диагностике и разработке терапии ассоциированных заболеваний. Ключевые слова: миссенс-варианты, биоинформатика, ROC-анализ, TCF4, синдром Питта-Хопкинса.

Мукополисахаридоз тип IIIС (МПС IIIС, синдром Санфилиппо) − наследственное заболевание, обусловленное патогенными вариантами в гене HGSNAT, который кодирует лизосомный фермент альфа-глюкозаминид N-ацетилтрансферазу. Характерный фенотип является первичным показанием для направления на биохимическую диагностику болезней накопления и последующее молекулярногенетическое исследование. Пациент наблюдался с задержкой психомоторного развития, аутоподобным поведением. При внешнем осмотре обращали на себя внимание грубые черты лица, долихоцефалическая форма черепа, жесткие темные волосы, густые брови, выпяченная нижняя губа, короткая шея, гипертрихоз, цилиндрическая грудная клетка, пупочная грыжа, длинные руки, плосковальгусные стопы. При осмотре психиатром выявлена задержка психо-речевого и моторного развития, аутоподобное поведение. По результатам биохимической диагностики выявлено повышение общей концентрации гликозаминогликанов. По результатам одномерного электрофореза гликозаминогликанов выявлена повышенная экскреция гепарансульфата с мочой. При молекулярногенетическом исследовании обнаружены два патогенных варианта c.848C>T и c.743+1del в гене HGSNAT, унаследованные от родителейносителей. На основании клинических данных, результатов биохимического и молекулярно-генетического исследования поставлен диагноз «Мукополисахаридоз тип IIIС». Клинический случай демонстрирует МПС IIIС с характерными фенотипическими признаками и поражением центральной нервной системы. Представленный случай демонстрирует необходимость установления генетического диагноза наследственной патологии в семье для дальнейшего планирования деторождения.