Полногеномное секвенирование для выявления однородительских дисомий

Однородительские дисомии хромосом — вид хромосомных вариаций, при которых обе гомологичные хромосомы или хромосомные области наследуются от одного родителя. Такие вариации зарегистрированы для всех хромосом. Частота однородительских дисомий составляет 1 случай на 2000 родов. Причины возникновения однородительских дисомий включают ошибки в ходе мейоза, постзиготические ошибки, робертсоновские и реципрокные транслокации. Клинические проявления связаны с потерей гетерозиготности по патогенным генетическим вариантам и дефектами геномного импринтинга.
В настоящее время диагностика однородительских дисомий осуществляется с использованием таких методов, как микросателлитный анализ, хромосомный микрочиповой анализ, метилчувствительная полимеразная цепная реакция (ПЦР), метилспецифическая амплификация зонда, зависящего от мультиплексного лигирования, а также секвенирование нового поколения (NGS). Применяемые методы по отдельности не позволяют однозначно установить наличие однородительской дисомии. Комбинация метода NGS, одновременно оценивающего статус метилирования ДНК и области потери гетерозиготности, в частности, основанного на фрагментации геномной ДНК метилзависимыми эндонуклеазами, с классическими подходами, такими, как метилчувствительная ПЦР и микросателлитное тестирование, позволит осуществлять быструю и точную диагностику однородительских дисомий.

1. Matsubara K., Kagami M., Fukami M. Uniparental disomy as a cause of pediatric endocrine disorders. Clinical pediatric endocrinology: case reports and clinical investigations. Official journal of the Japanese Society for Pediatric Endocrinology 2018; 27(3): 113–121. DOI: 10.1297/cpe.27.113

2. Chien S.C., Chen C.P., Liou J.D. Prenatal diagnosis and genetic counseling of uniparental disomy. Taiwan J Obstet Gynecol 2022; 61(2): 210–215. DOI: 10.1016/j.tjog.2022.02.006

3. Liehr T. Uniparental disomy is a chromosomic disorder in the first place. Mol Cytogenet 2022; 15(1): 5. DOI: 10.1186/s13039–022–00585–2

4. Del Gaudio D., Shinawi M., Astbury C., Tayeh M.K., Deak K. L., Rac G. et al. Diagnostic testing for uniparental disomy: a points to consider statement from the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG). Genetics in medicine: official journal of the American College of Medical Genetics 2020; 22(7): 1133–1141. DOI: 10.1038/s41436–020–0782–9

5. 23andMe Inc. https://www.23andme.com/ Ссылка активна на 28.02.2024

6. UK Biobank https://www.ukbiobank.ac.uk/ Ссылка активна на 28.02.2024

7. Nakka P., Pattillo Smith S., O’Donnell-Luria A.H., Mc-Manus K.F.; 23andMe Research Team; Mountain J.L. et al. Characterization of Prevalence and Health Consequences of Uniparental Disomy in Four Million Individuals from the General Population. Am J Hum Genet 2019; 105(5): 921–932. DOI: 10.1016/j.ajhg.2019.09.016

8. Liehr T. 2024. Cases with uniparental disomy. https://cs-tl.de/DB/CA/UPD/0-Start.html Ссылка активна на 06.02.2024

9. Benn P. Uniparental disomy: Origin, frequency, and clinical significance. Prenat Diagn 2021; 41(5): 564–572. DOI: 10.1002/pd.5837

10. Баранов В.С., Кузнецова Т.В. Цитогенетика Эмбрионального развития человека: научно-практические аспекты. Однородительская дисомия. СПб: Издательство Н-Л, Учебник, 2007; 7.3: 234–266.

11. Chavli E.A., Klaasen S.J., Van Opstal D., Laven J.S., Kops G.J., Baart E.B. Single-cell DNA sequencing reveals a high incidence of chromosomal abnormalities in human blastocysts. J Clin Invest 2024; 4:e174483. DOI: 10.1172/JCI174483

12. Papenhausen P.R., Kelly C.A., Harris S., Caldwell S., Schwartz S., Penton A. Clinical significance and mechanisms associated with segmental UPD. Mol Cytogenet 2021; 14(1): 38. DOI: 10.1186/s13039–021–00555–0

13. Poot M., Hochstenbach R. Prevalence and Phenotypic Impact of Robertsonian Translocations. Mol Syndromol 2021; 12(1): 1–11. DOI: 10.1159/000512676

14. Баранов В.С., Коган И.Ю., Кузнецова Т.В. Прогресс генетики эмбрионального развития человека и вспомогательные репродуктивные технологии. Генетика 2019; 55(10): 1109–1121.

15. Демидова И.А., Ворсанова С.Г., Куринная О.С., Васин К.С., Воинова В.Ю., Зеленова М.А. и др. Молекулярное кариотипирование хромосомных аномалий и вариаций числа копий последовательностей ДНК (CNVs) при идиопатических формах умственной отсталости и эпилепсии. Научные результаты биомедицинских исследований 2020; 6(2): 172–197.

16. Liehr T. Uniparental disomy (UPD) in clinical genetics: A guide for clinicians and patients. Springer, 2014; 192.

17. Коровкина Е.А, Жилина С.С., Конюхова М.Б., Немцова М.В., Карманов М.Е., Мутовин Г.Р. Синдром Сильвера–Рассела: Клинико-генетический анализ. Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского 2011; 90(6): 41–45.

18. Хафизова Н.Р., Мерзлякова Д.Р., Сафина Ю.Ф. Синдром Сильвера–Рассела у ребенка 7 месяцев: клиническое наблюдение. РМЖ. Мать и дитя 2021; 4(1): 103–105.

19. Горчханова З.К., Николаева Е.А., Боченков С.В., Белоусова Е.Д. Анализ клинических проявлений синдрома Ангельмана у детей. Российский вестник перинатологии и педиатрии 2021; 66(6): 63–70.

20. Абатуров А.Е., Петренко Л.Л., Кривуша Е.Л. Синдром Ангельмана. Часть 2 (клиника и диагностика). Здоровье ребенка 2015; 6(66): 119–125.

21. Сологиненко В.Г. Неонатология: национальное руководство. Врожденные дефекты и генетические синдромы. Под ред. Н.Н. Володина. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2019; 541–542.

22. Крищанович Д.Д., Артюшевская М.В., Качан С.Э., Демидович Т.В., Румянцева Н.В., Воропай Л.В. Синдром Беквита–Видемана: клинический случай, клинико-генетические маркеры. FORCIPE 2022; 5(2): 283–284.

23. Семенова Н.А., Анисимова И.В., Володин И.В., Ступина А.В., Абдраисова А.Т., Цокова И.Б. и др. Делеция импринтированного региона 14q32.2 у пациента с синдромом Кагами–Огата. Медицинская генетика 2018; 17(11): 43–47.

24. Хурс О.М., Политыко А.Д., Румянцева Н.В., Исакович Л.В., Кулак В.Д., Квасникова Н.В. и др. Синдром Прадера–Вилли в Беларуси: генетическая структура и фенотипическая характеристика. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя медыцынскіх навук 2010; 1: 5–10.

25. Вашукова Е.С., Тарасенко О.А., Козюлина П.Ю., Моршнева А.В., Мальцева А.Р., Глотов А.С. Оценка эффективности полногеномного неинвазивного пренатального тестирования для выявления редких хромосомных аномалий на основе опыта ФГБНУ «НИИ АГиР им. Д.О. Отта». Медицинская генетика 2022; 21(11): 19–22.

26. Zhang K., Liu S., Feng B., Yang Y., Zhang H., Dong R. et al.

27. Eggermann K., Bliek J., Brioude F., Algar E., Buiting K., Russo S., et al. EMQN best practice guidelines for the molecular genetic testing and reporting of chromosome 11p15 imprinting disorders: Silver–Russell and Beckwith–Wiedemann syndrome. Eur J Hum Genet 2016; 24: 1377–1387. DOI 10.1038/ejhg.2016.45

28. Su H., Sun T., Chen M., Liu J., Wang X., Chen Y., et al. Multiple methods used for type detection of uniparental disomy in paternity testing. Int J Legal Med 2020; 134(3): 885–893. DOI: 10.1007/s00414–019–02215-w

29. Чернов А.Н., Глотов О.С., Донников М.Ю., Коваленко Л.В., Белоцерковцева Л.Д., Глотов А.С. Пренатальная генетическая диагностика: принципы, методы, применение и перспективы. Вестник СурГУ. Медицина 2020; 2(44): 54–65.

30. Hoppman N., Rumilla K., Lauer E., Kearney H., Thorland E. Patterns of homozygosity in patients with uniparental disomy: detection rate and suggested reporting thresholds for SNP microarrays. Genet Med 2018; 20(12): 1522–1527. DOI: 10.1038/gim.2018.24

31. Sahoo T., Dzidic N., Strecker M.N., Commander S., Travis M.K., Doherty C. et al. Comprehensive genetic analysis of pregnancy loss by chromosomal microarrays: outcomes, benefits, and challenges. Genet Med 2017; 19(1): 83–89. DOI: 10.1038/gim.2016.69

32. Xu C., Li M., Gu T., Xie F., Zhang Y., Wang D., et al. Chromosomal microarray analysis for prenatal diagnosis of uniparental disomy: a retrospective study. Mol Cytogenet 2024; 17(1): 3. DOI: 10.1186/s13039–023–00668–8

33. Лебедев И.Н., Шилова Н.В., Юров И.Ю., Малышева О.В., Твеленева А.А., Миньженкова М.Е. и др. Рекомендации Российского общества медицинских генетиков по хромосомному микроматричному анализу. Медицинская генетика 2023; 22(10): 3–47.

34. Саженова Е.А., Лебедев И.Н. Стандарты молекулярно-генетической ДНК-диагностики болезней геномного импринтинга на примере синдромов Прадера–Вилли и Энгельмана. Медицинская генетика 2015; 14(9): 3–10.

35. Hong D.K., Park J.E., Kang K.M., Shim S.H., Shim S.H., Han Y.J. et al. Prenatal Diagnosis of Uniparental Disomy in Cases of Rare Autosomal Trisomies Detected Using Noninvasive Prenatal Test: A Case of Prader–Willi Syndrome. Diagnostics (Basel) 2023; 13(4): 580. DOI: 10.3390/diagnostics13040580

36. Брызгунова О.Е., Лактионов П.П. Современные методы исследования метилирования внеклеточных ДНК. Молекулярная биология 2017; 51(2): 195–214.

37. Dos Santos J.F., Mota L.R., Rocha P.H., Ferreira de Lima R.L. A modified MS-PCR approach to diagnose patients with Prader-Willi and Angelman syndrome. Mol Biol Rep 2016; 43(11): 1221–1225. DOI: 10.1007/s11033–016–4055–2

38. Kim B., Park Y., Cho S.I., Kim M.J., Chae J.H., Kim J.Y. et al. Clinical Utility of Methylation-Specific Multiplex Ligation-Dependent Probe Amplification for the Diagnosis of Prader–Willi Syndrome and Angelman Syndrome. Ann Lab Med 2022;42(1): 79–88. DOI: 10.3343/alm.2022.42.1.79.

39. Ribeiro Ferreira I., Darleans Dos Santos Cunha W., Henrique Ferreira Gomes L., Azevedo Cintra H., Lopes Cabral Guimarães Fonseca L., Ferreira Bastos E. et al. A rapid and accurate methylation-sensitive high-resolution melting analysis assay for the diagnosis of Prader Willi and Angelman patients. Mol Genet Genomic Med 2019; 7(6): e637. DOI: 10.1002/mgg3.637

40. Meyer R., Begemann M., Hübner C.T., Dey D., Kuechler A., Elgizouli M. One test for all: whole exome sequencing significantly improves the diagnostic yield in growth retarded patients referred for molecular testing for Silver–Russell syndrome. Orphanet J Rare Dis 2021; 16(1): 42. DOI: 10.1186/s13023–021–01683-x

41. Xiao B., Wang L., Liu H., Fan Y., Xu Y., Sun Y. et al. Uniparental isodisomy caused autosomal recessive diseases: NGSbased analysis allows the concurrent detection of homogenous variants and copy-neutral loss of heterozygosity. Mol Genet Genomic Med 2019; 7(10): e00945. DOI: 10.1002/mgg3.945

42. Scuffins J., Keller-Ramey J., Dyer L., Douglas G., Torene R., Gainullin V., et al. Uniparental disomy in a population of 32,067 clinical exome trios. Genet Med 2021; 23(6): 1101–1107. DOI: 10.1038/s41436–020–01092–8

43. Bis D.M., Schüle R., Reichbauer J., Synofzik M., Rattay T.W., Soehn A. et al. Uniparental disomy determined by whole-exome sequencing in a spectrum of rare motoneuron diseases and ataxias. Mol Genet Genomic Med 2017; 5: 280–286. DOI: 10.1002/mgg3.285

44. Wang L., Liu P., Bi W., Sim T., Wang X., Walkiewicz M. et al. Contribution of uniparental disomy in a clinical trio exome cohort of 2675 patients. Mol Genet Genomic Med 2021; 9(11): e1792. DOI: 10.1002/mgg3.1792

45. Song J., Shao H. SNP Array in Hematopoietic Neoplasms: A Review. Microarrays (Basel) 2015; 5(1): 1. DOI: 10.3390/microarrays5010001

46. Eggermann T., Mackay D.J.G., Tömer Z. Uniparental Disomy and Imprinting Disorders. OBM Genetics 2018; 2(3): 031. DOI: 10.21926/obm.genet.1803031

47. Yauy K., de Leeuw N., Yntema H.G., Pfundt R., Gilissen C. Accurate detection of clinically relevant uniparental disomy from exome sequencing data. Genet Med 2020; 22(4): 803–808. DOI: 10.1038/s41436–019–0704-x

48. Radtke M., Moch J., Hentschel J., Schumann I. altAFplotter: a web app for reliable UPD detection in NGS diagnostics. bioRxiv 2023.08.08.546838. DOI: 10.1101/2023.08.08.546838

49. Gouil Q., Keniry A. Latest techniques to study DNA methylation. Essays Biochem 2019; 63(6): 639–648. DOI: 10.1042/EBC20190027

50. Ishida M. New developments in Silver–Russell syndrome and implications for clinical practice. Epigenomics 2016; 8(4): 563–580. DOI: 10.2217/epi-2015–0010

51. Yong W.S., Hsu F.M., Chen P.Y. Profiling genome-wide DNA methylation. Epigenetics Chromatin 2016; 9: 26. DOI: 10.1186/s13072–016–0075–3

52. Yamada M., Okuno H., Okamoto N., Suzuki H., Miya F., Takenouchi T. et al. Diagnosis of Prader–Willi syndrome and Angelman syndrome by targeted nanopore long-read sequencing. Eur J Med Genet 2023; 66(2): 104690. DOI: 10.1016/j.ejmg.2022.104690

53. Aberg K.A., Chan R.F., van den Oord E.J.C.G. MBD-seq — realities of a misunderstood method for high-quality methylome-wide association studies. Epigenetics 2020; 15(4): 431–438. DOI: 10.1080/15592294.2019.1695339

54. Xing X., Zhang B., Li D., Wang T. Comprehensive Whole DNA Methylome Analysis by Integrating MeDIP-seq and MRE-seq. Methods Mol Biol 2018; 1708: 209–246. DOI: 10.1007/978–1–4939–7481–8_12

55. Abdurashitov M.A., Tomilov V.N., Gonchar D.A., Kuznetsov V.V., Degtyarev S.K. Mapping of R(5mC)GY Sites in the Genome of Human Malignant Cell Line Raji. Biol Med (Aligarh) 2015; 7(4): BM-135–15, 6 pages.

56. Boers R., Boers J., de Hoon B., Kockx C., Ozgur Z., Molijn A. et al. Genome-wide DNA methylation profiling using the methylation-dependent restriction enzyme LpnPI. Genome Res 2018; 28(1): 88–99. DOI: 10.1101/gr.222885.117

57. Abdurashitov M.A., Tomilov V.N., Gonchar D.A., Snezhkina A.V., Krasnov G.S., Kudryavtseva A.V. et al. Comparative Analysis Of RCGY Sites Methylation In Three Human Cell Lines. Epigenetic DNA diagnostics 2019; 1. DOI: 26213/SE.2019.76.40116