2658-6533Научные результаты биомедицинских исследований2658-653310.18413/2658-6533-2019-5-4-0-41836ГенетикаЦитогенетический анализ в эпоху высокоразрешающих молекулярно-цитогенетических методов: возможности «обратного» кариотипированияCytogenetic analysis in the era of high-resolution molecular-cytogenetic methods: the potential of «reverse» karyotypingКолотийАлексей ДмитриевичKolotiyAlexey D.kolotiyad@yandex.ruВорсановаСветлана ГригорьевнаVorsanovaSvetlana G.svorsanova@mail.ruЮровЮрий БорисовичYurovYuri B.КуриннаяОксана СергеевнаKurinnayaOksana S.ЗеленоваМария АлександровнаZelenovaMaria A.maria_zelenova@yahoo.comВасинКирилл СергеевичVasinKirill S.vasin-ks@rambler.ruДемидоваИрина АлександровнаDemidovaIrina A.demidovaia@yandex.ruКравецВиктор СергеевичKravetsVictor S.victorskravets@mail.ruШаронинВасилий ОлеговичSharoninVasiliy O.sharoninvo@gmail.comБулатниковаМарина АлексеевнаBulatnikovaMarina A.marinaus3@yandex.ruВоиноваВиктория ЮрьевнаVoinovaVictoria Y.vivoinova@yandex.ruБоченковСергей ВикторовичBochenkovSergey V.boch@pedklin.ruЮровИван ЮрьевичIourovIvan Y.ivan.iourov@gmail.com20195400

Актуальность: Внедрение высокоразрешающих молекулярно-цитогенетических методов в клиническую практику позволило определять сложные «скрытые» структурные хромосомные перестройки, не выявленные классическим цитогенетическим анализом. Некоторые из них, размером от 5 млн пар нуклеотидов, можно определить с помощью повторного или «обратного» кариотипирования, проведенного после молекулярных исследований. В этом случае применяется «таргетный» подход к исследованию перестроенной хромосомы на метафазных пластинках с разрешением 500-800 полос на гаплоидный кариотип. «Обратное» кариотипирование необходимо для дальнейшего цитогенетического обследования семьи больного ребенка на носительство возможной сбалансированной хромосомной перестройки, поскольку она не может быть выявлена молекулярным методом. Цель исследования: Выявить методом «обратного» кариотипирования сложные структурные хромосомные перестройки, обнаруженные молекулярно-цитогенетическими методами, у больных детей, первичное кариотипирование которых не определило хромосомные аномалии; провести цитогенетическое и FISH исследования родителям для прогноза будущего потомства. Материалы и методы: Проведено повторное цитогенетическое исследование («обратное» кариотипирование) девяти детям с задержкой психоречевого и психомоторного развития, пороками и/или микроаномалиями развития, имеющим несбалансированные структурные хромосомные (геномные) аномалии, выявленные методом молекулярного кариотипирования. Проведено цитогенетическое и FISH исследования их родителям. В работе были использованы классические цитогенетические методы, FISH исследование, молекулярное кариотипирование с оригинальным биоинформатическим анализом. Результаты: Приведены цитогенетические, молекулярно-цитогенетические и клинические данные о 9-ти пациентах с задержками развития, пороками и/или микроаномалиями развития, имеющих несбалансированные структурные хромосомные аномалии размером от 4,7 млн пар нуклеотидов и более, а также данные об обследовании их родителей. Все девять случаев «скрытых» хромосомных перестроек были выявлены повторным «обратным» кариотипированием. В большинстве случаев аномалия представляла собой изменение дифференциальной исчерченности участка перестройки при неизменённой длине хромосомы. Обследование родителей позволяет проводить корректное медико-генетическое консультирование семьи. Заключение: Применение «обратного» кариотипирования показало его эффективность для детекции небольших по размеру, но цитогенетически видимых, перестроек. Молекулярно-цитогенетические и цитогенетические методы исследования должны использоваться совместно для достижения наиболее корректных результатов генетической диагностики в семье, включая больного ребёнка.

Background: The introduction of high-resolution molecular-cytogenetic methods to clinical practice has allowed to reveal complex “cryptic” structural chromosomal rearrangements, which could not be detected by a standard cytogenetic analysis. The rearrangements larger than 5 Mb may be discovered by a repeated, or “reverse” karyotyping, performed after molecular studies. In these cases the target approach to investigation of a rearranged chromosome on metaphase spreads with the resolution of 500-800 bands should be used. The “reverse” karyotyping is necessary for further analyses of the diseased child’s family in order to find possible balanced rearrangements, as they cannot be revealed by molecular methods. The aim of the study: We performed additional cytogenetic analysis (“reverse” karyotyping) for 9 children with developmental and motor delay, congenital malformations and dysmorphic features, carrying unbalanced structural chromosomal abnormalities, detected by molecular karyotyping, as well as standard karyotyping and FISH for their parents. We used conventional cytogenetic methods, FISH, and molecular karyotyping with bioinformatic algorithms. Materials and methods: A repeated cytogenetic study (“reverse” karyotyping) was conducted for 9 children with developmental and motor delay, congenital malformations and dysmorphic features, carrying unbalanced structural chromosomal abnormalities, detected by molecular karyotyping, as well as standard karyotyping and FISH for their parents. We used conventional cytogenetic methods, FISH, and molecular karyotyping with bioinformatic algorithms. Results: The study provides cytogenetic, molecular-cytogenetic and clinical data on 9 children with developmental delay, congenital malformations and/or dysmorphisms, which carry unbalanced structural chromosomal abnormalities from 4.7 Mb in size, and data of their parents analyses. All 9 cases of “cryptic” chromosomal rearrangements were detected by a repetitive “reverse” karyotyping. In most cases the rearrangement represented a change of differential staining (banding) of the rearranged locus with no visible changes of the chromosome length. The parents’ analyses allow for correct genetic family counseling. Conclusion: The application of “reverse” karyotyping appeared to be effective in detection of small but cytogenetically visible rearrangements. Combined molecular-cytogenetic and cytogenetic methods should be used to obtain the most precise results in these families, including the diseased child.

«обратное» кариотипированиемолекулярное кариотипирование«скрытые» хромосомные перестройкизадержка психоречевого (ЗПРР) и психомоторного развития (ЗПМР)микроаномалии развития (МАР)“reverse” karyotypingmolecular karyotyping“cryptic” chromosomal rearrangementsspeechdevelopmental and motor delaydysmorphisms

Исследование частично выполнено в рамках государственного задания № АААА-А18-118051590122-7, «Персонифицированная геномика недифференцированных форм умственной отсталости у детей», 2018-2020 гг.

Список литературыВорсанова С.Г., Юров Ю.Б., Чернышов В.Н. Медицинская цитогенетика (учебное пособие). М.: Медпрактика, 2006. 300 с.Структурные вариации генома при аутистических расстройствах с умственной отсталостью / И.Ю. Юров [и др.] // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2016. N 116(7). С. 50-54. DOI: https://doi.org/10.17116/jnevro20161167150-54.Выявление микроаномалий хромосом у детей с недифференцированными формами умственной отсталости: оригинальный алгоритм анализа хромосом высокого разрешения методами молекулярной цитогенетики / А.Д. Колотий [и др.] // Фундаментальные исследования. 2013. N 6. С. 1411-1419.Iourov I.Y., Vorsanova S.G., Yurov Y.B. In silico molecular cytogenetics: a bioinformatic approach to prioritization of candidate genes and copy number variations for basic and clinical genome research // Mol Cytogenet. 2014. Vol. 7(1). P. 98. DOI: https://doi.org/10.1186/s13039-014-0098-zЮров И.Ю., Ворсанова С.Г., Юров Ю.Б. Геномные и хромосомные болезни центральной нервной системы: молекулярные и цитогенетические аспекты. М.: Медпрактика-М, 2014. 384 с.Yurov Y.B., Vorsanova S.G., Iourov I.Y. Network-based classification of molecular cytogenetic data // Curr Bioinformatics. 2017. Vol. 12, N 1. P.27-33. DOI: https://doi.org/10.2174/1574893611666160606165119Юров И.Ю., Ворсанова С.Г., Юров Ю.Б. Трансляционные молекулярно-генетические исследования аутизма // Психиатрия. 2013. N 1(57). С. 51-57.Молекулярные и клинические основы наследственных болезней (учебное пособие) / И.Ю. Юров [и др.] М.: Издательский дом «Академии Естествознания», 2018. 100 с.Гетерохроматиновые районы хромосом человека: клинико-биологические аспекты / С.Г. Ворсанова [и др.]. М.: Медпрактика-М, 2008. 300 с.Yurov Y.B., Vorsanova S.G., Soloviev I.V., et al. Original collection of DNA probes for preimplantational, fetal prenatal and postnatal diagnosis of сhromosomal analysis by FISH / (eds): Macek M.Sr., Bianchi D., Cuckle H. Early prenatal diagnosis, fetal cells and DNA in mother, present state and perspectives. Prague. 2002. P. 275-283.Microwave activation of fluorescence in situ hybridization: a novel method for rapid chromosome detection and analysis / I.V. Soloviev [et al.] // Focus. 1994. 4. P.115-116.ISCN 2016 – An international systeme for human cytogenetic nomenclature. McGowan-Jordan J., Simons A., Schmid M. (ed) // S. Karger, Basel, 2016. 139 p.Complex rearrangements in patients with duplications of MECP2 can occur by fork stalling and template switching / C.M.B. Carvalho [et al.] // Hum Mol Genet. 2009. Vol. 18. P. 2188-2203. DOI: https://doi.org/10.1093/hmg/ddp151Ramocki M.B., Tavyev Y.J., Peters S.U. // Am J Med Genet. 2010. Vol. 152A. P. 1079-1088. DOI: https://doi.org/10.1002/ajmg.a.33184Mowat D.R., Wilson M.J. Mowat-Wilson syndrome. In: Cassidy SB, Allanson JE, editors. . New York, NY, USA: John Wiley and Sons. 2010. P. 517-529.Hirschsprung disease, microcephaly, mental retardation, and characteristic facial features: delineation of a new syndrome and identification of a locus at chromosome 2q22–q23 / D.R. Mowat [et al.] // J Med Genet. 1998. Vol. 35(8). P. 617-623. DOI: https://doi.org/10.1136/jmg.35.8.617Assessment of 2q23.1 microdeletion syndrome implicates MBD5 as a single causal locus of intellectual disability, epilepsy, and autism spectrum disorder / M.E. Talkowski [et al.] // Am J Hum Genet. 2011. Vol. 89. P. 551-563. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2011.09.011Phenotypic and molecular convergence of 2q23.1 deletion syndrome with other neurodevelopmental syndromes associated with autism spectrum disorder / S.V. Mullegama [et al.] // Int J Molec Sci. 2015. Vol. 16. P. 7627-7643.Features of KAT6B-related disorders in a patient with deletion / E. Preiksaitiene [et al.] // Ophthalmic Genet. 2017. Vol. 38, N 4. P. 383-386. DOI: https://doi.org/10.1080/13816810.2016.1227452Prospective investigation of autism and genotype-phenotype correlations in 22q13 deletion syndrome and SHANK3 deficiency / L. Soorya [et al.] // Molecular autism. 2013. Vol. 4, N 1. P. 17. DOI: https://doi.org/10.1186/2040-2392-4-18Late-onset epileptic spasms in a patient with 22q13.3 deletion syndrome / N. Ishikawa [et al.] // Brain and development. 2016. Vol. 38, N 1. P. 109-112.Phelan M.C. Deletion 22q13.3 syndrome // Orphanet j rare diseases. 2008. Vol. 3, N 14. P. 6. DOI: https://doi.org/10.1186/1750-1172-3-14Biallelic TBCD mutations cause early-onset neurodegenerative encephalopathy / N. Miyake [et al.] // Am J Hum Genet. 2016. Vol. 99. P. 950-961.Schinzel A. Catalogue of unbalanced chromosome aberrations in man. // Walter de Gruyter Berlin New York. 2nd ed. Walter de Gruyter Inc., Berlin. 2001.Genotype-phenotype correlation in 21 patients with Wolf-Hirschhorn syndrome using high resolution array comparative genome hybridisation (CGH) / N.M.C. Maas [et al.] // J Med Genet. 2008. Vol. 45. P. 71-80.Characterizing the functional consequences of haploinsufficiency of NELF-A (WHSC2) and SLBP identifies novel cellular phenotypes in Wolf-Hirschhorn syndrome / C. Kerzendorfer [et al.] // Hum Mol Genet. 2012. Vol. 21. P. 2181-2193.Primary autosomal recessive microcephaly (MCPH1) maps to chromosome 8p22-pter / A.P. Jackson [et al.] // Am J Hum Genet. 1998. Vol. 63. P. 541-546.Slowed conduction and thin myelination of peripheral nerves associated with mutant Rho guanine-nucleotide exchange factor 10 / K. Verhoeven [et al.] // Am J Hum Genet. 2003. Vol. 73. P. 926-932.Heterozygous submicroscopic inversions involving olfactory receptor - gene clusters mediate the recurrent t(4;8)(p16;p23) translocation / S. Giglio [et al.] // Am J Hum Genet. 2002. Vol. 71. P. 276-285.Kurahashi H., Shaikh T.H., Emanuel B.S. Alu-mediated PCR artifacts and the constitutional t(11;22) breakpoint // Hum Molec Genet. 2000. Vol. 9. P. 2727-2732.Ontogenetic and pathogenetic views on somatic chromosomal mosaicism / I.Y. Iourov [et al.] // Genes. 2019. Vol. 10, N 379. P. 1-25. DOI: https://doi.org/10.3390/genes1005037Козлова С.И., Демикова Н.С. Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование (3-е изд.) // М: Т-во научных изданий КМК, Авторская академия, 2007. 448с.Недифференцированные формы умственной отсталости у детей: цитогенетические и молекулярно-цитогенетические аспекты / С.Г. Ворсанова [и др.] М.: Издательский дом «Академии Естествознания», 2017. 244 с.Юров И.Ю., Ворсанова С.Г., Юров Ю.Б. Постгеномные исследования и их возможности для персонализированной психиатрии. // Психическое здоровье. 2018. N 5. С. 36-37.Vorsanova S.G., Yurov Y.B., Iourov I.Y. Neurogenomic pathway of autism spectrum disorders: linking germline and somatic mutations to genetic-environmental interactions // Curr Bioinformatics. 2017. Vol. 12, N 1. P. 19-26. DOI: https://doi.org/10.2174/1574893611666160606164849FISH-Based analysis of mosaic aneuploidy and chromosome instability for investigating molecular and cellular mechanisms of disease / S.G. Vorsanova [et al.] // OBM Genetics. 2019. Vol. 3, N 1. P. 9. DOI: https://doi.org/10.21926/obm.genet.1901068