Detektion und Charakterisierung subtelomerischer Chromosomenaberrationen bei Patienten mit mentaler Retardierung unklarer Genese durch Multicolour-FISH

Mentale Retardierung (MR) betrifft etwa 3% der Bevölkerung, in 40-60% ist ihre Ursache unbekannt. Neben zahlreichen endo- und exogenen Faktoren spielen numerische und struturelle Chromosomenstörungen eine entscheidende Rolle. Eine besonders viel versprechende Kandidatenregion für die Suche nach gehäuften submikroskopischen Aberrationen bei Patienten mit MR stellen die Subtelomerregionen dar. Dort bestehen zum einen Sequenzhomologien zwischen nichthomologen Chromosomen, die zu meiotischer Fehlpaarung führen können, zum anderen ist die Rekombinationsfrequenz an den Chromosomenenden erhöht. Darüber hinaus werden die Subtelomerbereiche als genreichste Regionen des menschlichen Genoms angenommen. Die Kombination aus erhöhter Aberrationsfrequenz und hoher Gendichte impliziert eine Beteiligung subtelomerischer Chromosomenaberrationen bei zahlreichen genetisch bedingten Störungen, deren Ursachen bislang unklar waren. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der subtelomerischen Chromosomenregionen mittels Multicolour-Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) bei insgesamt 82 Patienten mit MR unklarer Genese, wobei weitere klinische Parameter, u. a. Fehlbildungen, Dysmorphien und Wachstumsanomalien, erfasst wurden. Von 76 konsekutiv untersuchten Patienten waren fünf (6,6%) Träger de novo entstandener Subtelomeraberrationen. Die durchschnittliche publizierte Aberrationsfrequenz bei 3.131 MR-Patienten lag bei 4,6% mit extremen Schwankungen in den Einzelergebnissen. Unter den sechs Patienten, die nicht konsekutiv untersucht wurden, wies einer eine Subtelomeraberration auf. Da die Untersuchung der Subtelomerregionen die aufwendige Analyse von 43 genomischen Loci bedeutet, wäre eine Vorselektion der Patienten auf der Grundlage ihrer klinischen Merkmale wünschenswert. Ein häufig publizierter Ansatz zur Kollektivauswahl ist das Vorliegen weiterer Auffälligkeiten im Sinne eines „chromosomalen Phänotyps“. De Vries et al. (2001) entwickelten ein Punktesystem zur Bewertung klinischer Kriterien (MR in der Familie, prä- und postnatale Wachstumsretardierung, Dysmorphien und kongenitale Fehlbildungen). Anhand ihrer eigenen Untersuchungsgruppen schlugen die Autoren einen möglichen Schwellenwert zur Vorselektion vor, welcher bei Anwendung auf das eigene Untersuchungskollektiv zu einem Ausschluss von rund 30% der Patienten geführt hätte. Dabei wären aber auch drei der fünf konsekutiv analysierten Probanden mit Subtelomerstörungen nicht untersucht worden, so dass eine klinische Vorselektion nach diesem System im eigenen Untersuchungskollektiv nicht sinnvoll gewesen wäre. Bei den sechs Patienten mit Subtelomeraberration erfolgten die Bruchpunktbestimmungen durch FISH mittels PAC- und BAC-Sonden, die sukzessive die Aberration eingrenzten. Diese genauen Charakterisierungen ermöglichten exakte Aussagen zu Lokalisation und Ausmaß subtelomerischer Chromosomenaberrationen und trugen somit zu einer Verbesserung bestehender Karyotyp-Phänotyp Korrelationen, also der Zuordnung bestimmter phänotypischer Merkmale zu definierten chromosomalen Regionen, bei

Comprehensive analysis of human subtelomeres with combined binary ratio labelling fluorescence in situ hybridisation

Cryptic subtelomeric chromosome rearrangements play an important role in the aetiology of mental retardation, congenital anomalies, miscarriages and neoplasia. To facilitate a comprehensive molecular-cytogenetic analysis of these extremely gene-rich and mutation-prone chromosome regions, novel multicolour fluorescence in situ hybridisation (FISH) techniques are being developed. As yet, subtelomeric FISH methods have either had limited multiplicities, making it necessary to perform many hybridisations per patient, or a limited scope of analysable chromosome mutation types, thus not detecting some aberration types such as pericentric inversions or very small aberrations. COBRA (COmbined Binary RAtio) labelling is a generic multicolour FISH technique that combines ratio and combinatorial labelling to attain especially high multiplicities with few fluorochromes. The Subtelomere COBRA FISH method ('S-COBRA FISH') described here detects efficiently all 41 BAC and PAC FISH probes necessary for a complete subtelomere screening in only two hybridisations. It was applied to the analysis of 10 cases with known and partially known aberrations and successfully detected balanced and unbalanced translocations, deletions and an unbalanced pericentric inversion in a mosaic situation. The ability of S-COBRA FISH to efficiently detect all types of balanced and unbalanced subtelomeric chromosome aberrations makes it the most comprehensive diagnostic procedure for human subtelomeric chromosome regions described to date