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Geistige Behinderung (ID) ist definiert als erhebliche Beeinträchtigung kognitiver und adaptiver Funktionen mit Beginn in der Kindheit und hat eine geschätzte Prävalenz von 1,5% -2,0%.1 Die rasante Entwicklung neuer Technologien, einschließlich der Sequenzierung der nächsten Generation, hat in den letzten Jahren die Aufklärung einer großen Anzahl bisher nicht diagnostizierter Mendelscher Störungen ermöglicht. Dies gilt insbesondere für Kinder mit scheinbar sporadischen, nicht-syndromischen oder leichten dysmorphen Formen von geistiger Behinderung und / oder globaler Entwicklungsverzögerung (ID / GDD), die vor dem Aufkommen von chromosomalen Microarrays und nicht systematisch auf genomweiter Ebene analysiert werden konnten -Exom- oder Genomsequenzierung. In der Tat haben neuere Studien pathogene De-novo-Mutationen bei einer schnell wachsenden Anzahl von Individuen mit ID / GDD identifiziert und damit die Leistungsfähigkeit der Probanden-Eltern-Trio-Whole-Exome-Sequenzierung insbesondere etabliert.2-4

Hier berichten wir über fünf unabhängige Personen, drei Männer und zwei Frauen, mit ID / GDD, schwerer Sprachstörung und ähnlichen (wenn auch subtilen) Gesichtsdysmorphismen (Tabelle 1; Abbildung 1). Bei allen fünf Individuen identifizierte die Trio-Whole-Exome-Sequenzierung ursächliche De-novo-Frameshift- oder Nonsense-Mutationen in CHAMP1 (chromosomenausrichtungserhaltendes Phosphoprotein 1; auch CAMP, ZNF828 oder C13orf8 genannt). CHAMP1 (GenBank: NM_032436.2; MIM: 616327) kodiert für ein Zinkfinger-Protein, das an der Aufrechterhaltung der Kinetochor-Mikrotubuli-Bindung während der Mitose und der Regulation der genauen Chromosomensegregation beteiligt ist5, von denen bekannt ist, dass sie beide für die kortikale und mentale Entwicklung entscheidend sind.6 Alle biologischen Proben und Bilder wurden nach schriftlicher Einverständniserklärung der Eltern der betroffenen Personen erhalten. Die Studie wurde in Übereinstimmung mit den Deklarationsprotokollen von Helsinki durchgeführt und von den Ethikkommissionen der jeweiligen Institutionen genehmigt.

Der erste Proband (Individuum II-1 der Familie A) ist das erste Kind gesunder, nicht verwandter Eltern Europäischer Abstammung. Er wurde nach einer ereignislosen Schwangerschaft in der 40. Schwangerschaftswoche mit normalem Geburtsgewicht und normaler Länge und einem Borderline occipitofrontalen Kopfumfang (OFC) von 33 cm (-2 SD) geboren. Fütterungsschwierigkeiten, Erbrechen und Gewichtsverlust charakterisierten die frühe postnatale Periode. Entwicklungsverzögerung, Muskelhypotonie und Strabismus zeigten sich erstmals im Alter von 3 Monaten. Hyperopie wurde im Alter von 9 Monaten diagnostiziert. Alle Meilensteine der motorischen Entwicklung verzögerten sich; Er rollte mit 12 Monaten um, saß mit 12 Monaten, krabbelte mit 30 Monaten und ging mit 4 Jahren. Im Alter von vier Jahren zeigte er eine schwere Entwicklungsverzögerung mit Mikrozephalie (OFC -2,2 SD) und trunkaler und orofazialer Hypotonie. Sein Gang war leicht ataxisch, und er zeigte stereotype Bewegungen einschließlich häufigem Handflattern und Jaktieren. Sein Verhalten war sehr freundlich und aufgeschlossen. Zusätzlich zur Gelenkhypermobilität und einem Nabelbruch wurden leichte dysmorphe Merkmale beobachtet, darunter ein abgeflachtes Hinterhaupt, ein langes Gesicht, eine kurze Nase mit antevertierten Nasen, ein kurzes Philtrum, eine dünne und zeltartige Oberlippe, eine umgestülpte Unterlippe, ein spitzes Kinn, ein hoch gewölbter Gaumen und dysplastische Zähne (Abbildung 1A). Die Sprachentwicklung war im Alter von 4 Jahren erheblich verzögert und auf drei Wörter beschränkt. Seine Eltern beobachteten zusätzlich ein vermindertes Schmerzempfinden. Eine Gehirn-MRT, die im Alter von 4 Jahren durchgeführt wurde, ergab eine leichte generalisierte Atrophie des Gehirns, ein vereinfachtes Gyralmuster und eine leichte kleinhirnkortikale Dysplasie, die einer milden Form einer partiellen Rhombencephalosynapsis mit verschmolzenen oberen hinteren Kleinhirnhemisphären, aber getrennten unteren vorderen Kleinhirnhemisphären ähnelte (Abbildung S1). Konventionelle Chromosomenanalyse von Lymphozyten, Interphasenfluoreszenz-in-situ-Hybridisierungsanalyse (FISH) in bukkalen Tupferzellen, Array-vergleichende genomische Hybridisierung (CGH), SNRPN-Locus-Methylierungsanalyse (MIM: 182279) und direkte Sequenzierung von ARX (MIM: 300382) durchgeführt, die alle normale Ergebnisse lieferten. Dies veranlasste uns, eine Trio-Exomsequenzierung mit DNA-Proben sowohl gesunder Eltern als auch des Probanden durchzuführen, wie zuvor beschrieben.2 In Kürze wurden kodierende DNA-Fragmente mit einem SureSelect Human All Exon 50Mb V5 Kit (Agilent) angereichert und die Sequenzierung auf einem HiSeq2500 System (Illumina) durchgeführt. Die Lesevorgänge wurden mit dem Burrows-Wheeler Aligner (BWA, v.0.5.87.5) auf die Humangenomassemblierung hg19 (UCSC Genome Browser) ausgerichtet, und der Nachweis genetischer Variationen wurde mit SAMtools (v.0.1.18), PINDEL (v. 0.2.4t) und ExomeDepth (v.1.0.0). Die bioinformatische Filterung ergab keine seltenen Kandidatenvarianten (geringe Allelhäufigkeit < 0,01) nach einer autosomal-rezessiven oder X-chromosomal-rezessiven Vererbungsart. Wir identifizierten jedoch eine einzelne nicht annotierte De-Novo-Sequenzänderung mit schwerwiegenden Auswirkungen auf die Proteinstruktur (Tabelle S1A). Diese 2 bp Deletion an cDNA-Position 1.866 bp (c.1866_1867delCA) in CHAMP1 wird voraussichtlich den Leserahmen verändern und ein vorzeitiges Stoppcodon an Aminosäure 629 induzieren (s.1622glufs∗8). Die Sanger-Sequenzierung bestätigte die heterozygote c.1866_1867delCA-Mutation im Probanden (Abbildung S2) und ihre Abwesenheit in der Blut-DNA beider Elternteile.

Der zweite Proband (Individuum II-3 der Familie B) ist das dritte Kind nicht blutsverwandter niederländischer Eltern. Der Junge wurde nach einer unauffälligen Schwangerschaft in der 39. Sein Geburtsgewicht war normal. In der Neugeborenenperiode hatte er Fütterungsschwierigkeiten und wurde sechs Wochen lang sondengefüttert. Eine verzögerte Entwicklung und Sehstörungen wurden im ersten Monat seines Lebens festgestellt. Eine Gehirn-MRT im Alter von 3 Monaten zeigte eine leicht verzögerte Myelinisierung. Er war von schwerer Hypotonie betroffen, die sich im Laufe der Zeit besserte. Darüber hinaus litt er an wiederkehrenden Infektionen der oberen Atemwege und Aspirationspneumonien. Im Alter von 2 Jahren ergab eine Untersuchung mehrere dysmorphe Merkmale, darunter Brachyzephalie, ein niedriger frontaler Haaransatz, Hypertelorismus, epicanthische Falten und eine breite Nasenbrücke. Seine Größe lag bei -2.2 SD, während sein Gewicht und sein OFC im normalen Bereich lagen. Er konnte im Alter von 2 Jahren mit einiger Unterstützung stehen.5 Jahre und gehen Sie im Alter von 3 Jahren einige Schritte ohne Unterstützung, aber mit unzureichendem Kopfgleichgewicht. Er zeigte ein stereotypes Verhalten, das durch Drehen, Verdrehen der Arme und Hände, Seufzen und Schütteln seines Körpers gekennzeichnet war. Nächtliche frontotemporale Epilepsie, wahrscheinlich ursächlich für Schlafapnoe, wurde erfolgreich mit Carbamazepin behandelt. Obwohl er eine Sehbehinderung mit einem suboptimalen visuell evozierten Potential und einem normalen Elektroretinogramm hat, ist die Ursache seiner Sehbehinderung noch unbekannt. Im Alter von 5 Jahren zeigte eine erneute Untersuchung einen sehr fröhlichen Jungen mit Stereotypien wie oben beschrieben, ohne Sprache und einem frontalen Upsweep der Haare, mandelförmigen Augen, einem hohen Gaumen, kleinen Zähnen und Diasthema, zusätzlich zu den zuvor erwähnten dysmorphen Merkmalen (Abbildung 1B). Er hatte auch einen Nabelbruch entwickelt. Im Laufe der Zeit ergaben grundlegende metabolische Studien, Sequenzanalyse von ATRX (MIM: 300032), SNP-Array und Methylierungsstudien für das Prader-Willi-Syndrom (MIM: 176270) normale Ergebnisse. Wir führten daher eine Trio-Exom-Sequenzierung mit DNA-Proben der Eltern und des Probanden durch, wie zuvor beschrieben.3 Kurz gesagt, die Exomsequenzierung wurde mit einer SOLiD 5500XL-Maschine (Life Technologies) nach Anreicherung mit dem Agilent SureSelectXT Human All Exon 50Mb Kit (Agilent) durchgeführt. Die Daten wurden mit LifeScope-Software (Applied Biosystems, Life Technologies) analysiert. Eine De-Novo-Analyse wurde mit der DNA der Eltern und des Probanden durchgeführt, wobei eine einzelne nicht annotierte De-Novo-Sequenzänderung mit schwerwiegenden Auswirkungen auf die Proteinstruktur identifiziert wurde (Tabelle S1B). Dies war eine Einzelnukleotidvariante (SNV) c.1768C>T in CHAMP1, was zu einer Nonsense-Mutation an der Aminosäure 590 (p.Gln590∗) führte. Die Sanger-Sequenzierung bestätigte die heterozygote c.1768C>T-Mutation im Probanden (Abbildung S3) und ihre Abwesenheit in der Blut-DNA beider Elternteile.Der dritte Proband (Individuum II-2 der Familie C) ist ein 18-jähriger Mann, das zweite von drei Kindern nicht blutsverwandter niederländischer Eltern. Er wurde in der 39. Schwangerschaftswoche nach einer ereignislosen Schwangerschaft mit normalem Geburtsgewicht und normaler Körpergröße geboren. OFC im Alter von 6 Wochen war -2,1 SD. Hypothermie und Fütterungsprobleme charakterisierten die ersten Lebenstage und es wurde ein Reflux der Speiseröhre vermutet. Hypotonie und Entwicklungsverzögerung wurden in den ersten Monaten offensichtlich. Im Alter von 1 Jahr führten Entwicklungsverzögerung und Ernährungsprobleme im Zusammenhang mit Gewichtsverlust zu einer umfangreichen klinischen Aufarbeitung, die normale Ergebnisse in der Stoffwechselanalyse, MRT des Gehirns, Bestimmung des Knochenalters, Schädelröntgen und pH-Metrie ergab. Die Motilitätsanalyse des Ösophagus zeigte verminderte Schluckbewegungen, schloss jedoch eine strukturelle Anomalie aus. Intermittierende Exotropie und hohe Hyperopie (+6,25 Dioptrien (dpt), bilateral) wurden diagnostiziert. Die klinische Untersuchung ergab eine starke Abflachung des Hinterkopfes und einen erhöhten Abstand seiner großen und hervorstehenden oberen Schneidezähne. Die Fütterung verbesserte sich im Laufe der Zeit. Er litt an wiederholten Infektionen der oberen Atemwege und Gastritis. Motorische Meilensteine verzögerten sich, einschließlich des Überrollens nach 9 Monaten, des Sitzens nach 13 Monaten und des Gehens nach 30 Monaten. Seine Sprachentwicklung verzögerte sich ebenfalls erheblich. Er sprach die ersten Worte im Alter von 3 Jahren. Wiederholte Erhöhung der Pipecolsäure im Serum veranlasste eine umfangreiche metabolische Aufarbeitung, einschließlich Analyse in Kolonie-stimulierendem Faktor, Fibroblasten und Lebergewebe. Normale Ergebnisse machten einen peroxisomalen Defekt unwahrscheinlich. Beim letzten Besuch im Alter von 18 Jahren lagen sein Gewicht, seine Länge und sein OFC unter dem normalen Bereich (Gewicht -2,7 SD; Größe -2,9 SD; OFC -3,1 SD). Autismus wurde diagnostiziert. Er sprach in kurzen Sätzen mit verwaschener Sprache. Er liebte Musik und Schwimmen und konnte seinen Computer gut bedienen. Sein Verhalten war freundlich. Eltern berichteten von einem verminderten Schmerzempfinden. Die klinische Untersuchung ergab eine muskuläre Hypotonie, insbesondere eine orofaziale Hypotonie mit offenem Mund und Speichelfluss, ein langes Gesicht, nach oben geneigte Palpebralfissuren, ein kurzes Philtrum, eine dünne Oberlippe und eine umgestülpte Unterlippe, ein spitzes Kinn und tief anliegende Ohren (Abbildung 1C). Im Laufe der Jahre wurden Karyotypisierung, Array-CGH sowie FISH- und Methylierungstests an der Chromosomenregion 15q11q13 sowie Analysen von ARX, VPS13B (MIM: 607817) und UBE3A (MIM: 601623) ohne pathogene Befunde durchgeführt. Dies veranlasste uns, eine diagnostische Trio-Exomsequenzierung mit DNA-Proben des Probanden und beider Eltern durchzuführen. Exome wurden mit dem SureSelect XT Human All Exon V5 Kit (Agilent) angereichert und im Rapid Run Modus auf dem HiSeq2500 Sequenziersystem (Illumina) sequenziert. Reads wurden mit der BWA auf hg19 ausgerichtet (BWA-MEM v.0.7.5a) und Varianten wurden mit dem Genome Analysis Toolkit haplotype caller (v.2.7-2) aufgerufen. Erkannte Varianten wurden mit der Bench Lab NGS-Plattform (Cartagena) kommentiert, gefiltert und priorisiert. Die De-novo-Mutationsanalyse identifizierte durch Filtern aller erkannten Varianten gegen Eltern- und Populationsvarianten eine einzelne nicht annotierte De-novo-Sequenzänderung mit schwerwiegenden Auswirkungen auf die Proteinstruktur (Tabelle S1C). Dies war der CHAMP1 SNV c.1192C>T, der zu einer Nonsense-Mutation an Aminosäure 398 führte (p.Arg398∗). Die heterozygote c.1192C>T-Mutation wurde validiert und durch Sanger-Sequenzierung als de novo nachgewiesen (Daten nicht gezeigt).

Der vierte Proband (Individuum II-2 der Familie D) ist ein dichorionischer diamniotischer Zwilling niederländischer Herkunft. Die Mutter wurde nach In-vitro-Fertilisation (IVF) durch intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) wegen väterlicher Oligoasthenospermie schwanger. Die Schwangerschaft wurde durch Präeklampsie kompliziert. Das Mädchen wurde nach 37 Wochen und 2 Tagen der Schwangerschaft geboren und per Kaiserschnitt entbunden. Ihr Geburtsgewicht und ihre Länge waren normal, aber ihr OFC lag unter dem dritten Zentil. Direkt nach der Geburt wurden eine leichte Neigung der Palpebralfissuren, ein kurzer Hals mit Nackenfalte und geschwollene Schamlippen festgestellt. Sie war leicht hypotonisch. Fütterungsschwierigkeiten und Reflux der Speiseröhre waren in den ersten Lebenswochen vorhanden, und sie wurde 10 Tage lang mit Sonden gefüttert. Aneuploidie für Chromosomen X, Y, 13, 18 und 21 wurde durch quantitative Fluoreszenz-PCR (qfPCR) ausgeschlossen, und Array-CGH ergab normale Ergebnisse. Die MRT des Gehirns zeigte zunächst eine reduzierte Gyration und breite Sulci, obwohl die Diagnose eines vereinfachten Gyralmusters nicht gestellt werden konnte. Es wurde jedoch berichtet, dass die Gehirn-MRT im Alter von 3 Monaten normal war. Die Magnetresonanzspektroskopie zeigte keine Anomalien von Cholin, Kreatin, N-Acetylaspartat (NAA), Inositol, Glutamat / Glutamin oder Lactat. Es wurden keine Herz- oder Nierenanomalien festgestellt. Ihre motorische Entwicklung verzögerte sich. Sie begann im Alter von 18 Monaten zu laufen. Bayley Scales of Infant Development (BSID-III) Tests nach 2 Jahren und 4 Monaten zeigten eine Entwicklungsverzögerung von 12 Monaten; Ihre Feinmotorik und Sprachentwicklung waren verzögert. Ihre rezeptive Sprache war besser entwickelt als ihre expressive Sprache. Sie litt an wiederkehrenden Infektionen der oberen Atemwege und einer chronischen Mittelohrentzündung. Darüber hinaus wurden hohe Hyperopie (+7 dpt) und Astigmatismus diagnostiziert. Ihr Schlaf war deutlich gestört, und es gab keine Verbesserung nach der Behandlung mit Melatonin. Ein Schlaf-EEG zeigte keine Anomalien, Die Eltern berichteten jedoch von Starrzaubern, in denen sie nicht reagierte. Ihr Verhalten ist sehr offen und freundlich und sie hat ein vermindertes Schmerzempfinden. Sie zeigte Handstereotypien, taktile Überempfindlichkeit und sexuelle Selbststimulation. Fütterungsschwierigkeiten waren immer noch vorhanden, insbesondere beim Schlucken bestimmter fester Lebensmittel. Die klinische Untersuchung im Alter von 3 Jahren zeigte leichte dysmorphe Merkmale, einschließlich voller Augenbrauen, epicanthic Falten, eine breite Nasenbrücke, leichte seitliche Umstülpung der unteren Augenlider, ein kurzes Philtrum, orofaziale Hypotonie mit offenem Mund-Aussehen, eine dünne und zeltartige Oberlippe, eine prominente Unterlippe, ein hoch gewölbter Gaumen, kleine Zähne und Diasthema (Abbildung 1D). Ihr Gang war ungeschickt und leicht breitbeinig. Wir führten eine Trio-Exomsequenzierung mit DNA-Proben der Eltern und des Probanden durch, wie oben für Individuum II-3 der Familie B beschrieben, die eine einzelne nicht annotierte De-novo-Sequenzänderung identifizierte (Tabelle S1D). Diese 1-bp-Deletion an cDNA-Position 635 (c.635delC) in CHAMP1 wird voraussichtlich den Leserahmen verändern und ein vorzeitiges Stoppcodon an der Aminosäure 218 induzieren (p.Pro212Leufs∗7). Die Sanger-Sequenzierung bestätigte die heterozygote c.635delC-Mutation im Probanden (Daten nicht gezeigt) und ihre Abwesenheit in der Blut-DNA beider Elternteile.

Eine unabhängige schädliche de novo CHAMP1-Veränderung wurde zuvor in einer systematischen Trio-Exomsequenzierungsstudie an 51 Personen mit schwerer nicht-syndromischer ID identifiziert.2 Diese CHAMP1-Veränderung ist eine von 87 de-novo-Varianten in der Probanden-Gruppe, die ohne detaillierte klinische Beschreibung im Supplementary Material gemeldet wurden. Aufgrund des Fehlens weiterer Betroffener blieb die Pathogenität dieser Variante zu diesem Zeitpunkt unklar. Bemerkenswerterweise war dies die identische Nonsense-Mutation (c. 1192C>T; p.Arg398∗; Abbildung S4), die wir auch hier in Individuum II-2 aus Familie C identifiziert haben. Bei diesem fünften Probanden (Individuum II-2 aus Familie E) handelt es sich um ein neunjähriges Mädchen, das zweite Kind gesunder, nicht blutsverwandter deutscher Eltern. Ihre Mutter entwickelte im Alter von 24 Jahren einen Wilms-Tumor; Die weitere Familiengeschichte war unauffällig. Der Proband wurde durch Vakuumextraktion nach 40 Schwangerschaftswochen mit normalem Geburtsgewicht und normaler Länge geboren. OFC bei der Geburt ist unbekannt, obwohl es im Alter von vier Wochen im normalen Bereich war. Die psychomotorische Entwicklungsverzögerung wurde im zweiten Lebensjahr offensichtlich. Sie begann im Alter von 11 Monaten zu krabbeln und im Alter von 20 Monaten zu laufen. Tests im Denver-Maßstab im Alter von 36 Monaten ergaben eine Verzögerung aller Funktionen, insbesondere der Sprachentwicklung. In der Tat war die Sprachentwicklung deutlich verzögert, und sie sprach nur zehn Wörter im Alter von 4 Jahren und 8 Monaten. Ihre rezeptiven Sprachkenntnisse waren im Vergleich besser, aber für ihr Alter immer noch verzögert. Grundlegende metabolische Studien, EEGs und eine Gehirn-MRT im Alter von 3 Jahren ergaben normale Ergebnisse. Die neurologische Untersuchung im Alter von 4 Jahren ergab eine orofaziale Hypotonie. Die Eltern beschrieben ein vermindertes Schmerzempfinden. Bei der Untersuchung im Alter von 4 Jahren und 8 Monaten lagen ihre Körperlänge und ihr OFC im normalen Bereich, aber sie war übergewichtig (BMI 19,8, +3 SD). Sie zeigte leichte dysmorphe Gesichtszüge, darunter nach oben geneigte Palpebralfissuren, epicanthische Falten, tief anliegende Ohren, eine hervorstehende Nase, ein kurzes Philtrum, ein offenes Mundbild mit einer dünnen und zeltartigen Oberlippe, einer hervorstehenden Unterlippe und einem hoch gewölbten Gaumen (Abbildung 1E). Ihr Gang war ungeschickt. Ihr Verhalten war sehr freundlich und aufgeschlossen. Bei der letzten Untersuchung nach 8 Jahren und 11 Monaten blieben ihre Länge und OFC im normalen Bereich, aber die Fettleibigkeit hatte zugenommen (BMI 23, 3, +3, 3 SD). Ihre Rede war verschwommen und sie sprach in bis zu Drei-Wort-Sätzen und verwendete zusätzlich Handzeichen. Orofaziale Hypotonie war immer noch vorhanden. Die Eltern berichteten auch von trunkaler Hypotonie. Inzwischen wurden Hyperopie (rechts, +4,50 dpt; links, +3,50 dpt) und bilateraler Astigmatismus diagnostiziert. Vor Aufnahme in die Trio-Exomsequenzierungsstudie, Karyotypisierung, FISH-Tests an der Chromosomenregion 15q11q13 für Prader-Willi und Angelman (MIM: 105839) Syndrome, Fragile X-Analyse (MIM: 300624), MLPA P245 (Mikrodeletionssyndrome-1, MRC Holland) und Array-CGH-Analyse hatten normale Ergebnisse geliefert.

zusammengenommen sind alle fünf Personen mit einer de-novo-schädlichen CHAMP1-Mutation von ID und verzögerter motorischer Entwicklung betroffen, wobei die Sprachentwicklung besonders stark verzögert ist. Während sich die motorische Entwicklung im Laufe der Zeit verbesserte, blieb die Sprachstörung bestehen. Alle Personen litten an muskulöser, insbesondere trunkaler Hypotonie. Orofaziale Hypotonie wurde bei vier Probanden beobachtet. Ähnliche dysmorphe Merkmale, einschließlich eines kurzen Philtrums, einer zeltartigen Oberlippe und einer umgestülpten Unterlippe, wurden bei allen Individuen beobachtet. Drei Personen mit nach oben geneigten palpebralen Fissuren, tief sitzenden Ohren und einem langen Gesicht und einem spitzen Kinn. Ein freundliches Verhalten wurde bei allen Individuen beschrieben. Verminderte Schmerzempfindung, Fütterungsschwierigkeiten während der Neugeborenenperiode, Hyperopie und ein hoher gewölbter Gaumen wurden bei vier Personen festgestellt. Drei Personen zeigten stereotype Bewegungen. Drei Personen zeigten Mikrozephalie. Vor der Identifizierung der ursächlichen CHAMP1-Mutationen wurden verschiedene spezifische Gentests durchgeführt. Die wichtigsten genetischen Differentialdiagnosen waren das Prader-Willi-Syndrom (PWS) und das Angelman-Syndrom (AS). PWS wurde bei drei Probanden wegen Fütterungsschwierigkeiten vermutet. Im Kleinkindalter machten die stark verzögerte Sprachentwicklung, die Mikrozephalie und der ataxische Gang das Angelman-Syndrom zu einer wichtigen Differentialdiagnose, die an drei Probanden getestet wurde. Die ARX-Analyse wurde aufgrund von ID und Sprachverzögerung bei zwei männlichen Probanden durchgeführt.Bemerkenswerterweise war keine der vier in unserer Studie identifizierten CHAMP1-Veränderungen in dbSNP136, der ExAC-Datenbank oder den 1000-Genomdaten vorhanden, was darauf hindeutet, dass sie in der Bevölkerung sehr selten sind und es unwahrscheinlich ist, dass es sich um krankheitsunabhängige Veränderungen handelt. Weitere bestätigende Beweise für die pathogene Natur von CHAMP1-Mutationen in unseren Probanden stammen aus einer kürzlich durchgeführten groß angelegten Sequenzierungsstudie (Entschlüsselung von Entwicklungsstörungen) an insgesamt 1.133 Personen mit ID und Entwicklungsverzögerung. In dieser Studie wurden schädliche de novo CHAMP1-Veränderungen bei zwei unabhängigen Personen berichtet. Der erste Proband war ein Junge, der die SNV c.1002G>trug, von der vorhergesagt wurde, dass sie zu der Nonsense-Variante bei Aminosäure 334 (p.Trp334∗) führte und von der berichtet wurde, dass sie ID, obstruktive Schlafapnoe, überzählige Brustwarzen und Plagiozephalie zeigte. Der zweite Proband war ein Mädchen mit dem SNV c.1489C>T, was zu einer Nonsense-Variante bei Aminosäure 497 (p.1497∗) führte und GDD, Gelenkhypermobilität, Anomalien des Nierensammelsystems und des ZNS, Koordinationsstörungen und Diastase zeigte recti. Die Autoren klassifizierten CHAMP1 als „neuartiges Gen mit überzeugenden Beweisen für eine Rolle bei Entwicklungsstörungen.“4

Die Befunde von insgesamt sieben unabhängigen Individuen bestätigen somit, dass Mutationen in CHAMP1 eine monogene Ursache für ID/GDD sind. In Übereinstimmung mit dieser Annahme gibt es keine einzige Loss-of-Function-CHAMP1-Variante, die in der ExAC-Datenbank hinterlegt ist, einschließlich mehr als 110.000 sequenzierter Allele an diesem Locus, was stark für eine schädliche Wirkung von CHAMP1-Mutationen spricht. Bemerkenswert ist, dass der Residual Variation Intolerance (RVI) Score, der die Genintoleranz gegenüber funktionellen Mutationen quantifiziert7 von CHAMP1, ist -0.75 (13.71 Perzentil) und damit sogar niedriger als der durchschnittliche RVI-Score für Gene, die an Entwicklungsstörungen beteiligt sind (0.56; 19.54 Perzentil). Dies deutet darauf hin, dass der Grad der Intoleranz gegenüber schädlichen Varianten von CHAMP1 signifikant ausgeprägter ist als der durchschnittliche Grad der Intoleranz gegenüber schädlichen Varianten von Genen, von denen bekannt ist, dass sie Mutationen aufweisen, die Entwicklungsstörungen verursachen.

CHAMP1 befindet sich auf Chromosom 13q34 und enthält ein einzelnes kodierendes Exon (sowie zwei 5′-untranslatierte Exons), das für ein Zinkfingerprotein von 812 Aminosäuren kodiert. Es wurde gezeigt, dass CHAMP1 mit dem mitotischen Kontrollprotein MAD2L2 interagiert und für seine Spindellokalisierung erforderlich ist. CHAMP1 lokalisiert auf Chromosomen und die mitotische Spindel und reguliert die Lokalisierung von CENPE und CENPF auf Kinetochoren. Darüber hinaus reguliert es die Kinetochor-Mikrotubuli-Bindung und damit die richtige Chromosomenausrichtung.5 Mutationen, die Gene beeinflussen, die für Proteine kodieren, die die Chromosomenausrichtung und / oder die Spindelanordnung regulieren, sind eine gut etablierte Ursache für eine Vielzahl von syndromischen und nicht-syndromischen Entwicklungsstörungen. Beispiele sind POGZ (MIM: 614787),4KIF2A (MIM: 602591), TUBG1 (MIM: 191135),6KIF4A (MIM: 300521) und KIF5C (MIM: 604593), 8CENPE (MIM: 117143),9 und BUB1B (MIM: 602860).10 Daher stellt CHAMP1 ein attraktives funktionelles Kandidatengen für eine Entwicklungsstörung dar. Interessanterweise wurde gezeigt, dass die Lokalisation von CHAMP1 zu Chromosomen und der mitotischen Spindel durch seine C-terminale Region reguliert wird, die Zinkfinger-Domänen enthält. Letztere wurden weiter gezeigt, für die richtige Chromosomenausrichtung erforderlich sein.5 Bemerkenswert ist, dass alle bisher identifizierten schädlichen De-novo-Mutationen, wenn sie zu einem stabilen Protein führen, voraussichtlich zum Verlust dieser funktionell wichtigen C-terminalen Domäne führen (Abbildung 2).

Insbesondere wurden mehrere chromosomale Deletionen mit CHAMP1 berichtet. Mikroskopisch sichtbare Deletionen von Chromosom 13q wurden in Abhängigkeit von der Lokalisation der deletierten Regionen in drei Gruppen eingeteilt. Es wurde berichtet, dass Personen der Gruppe 3, d. H. Personen mit Deletions-Haltepunkten distal zu 13q32, durch eine mittelschwere bis schwere ID und in der Mehrzahl der Fälle gekennzeichnet sind das Fehlen schwerwiegender Missbildungen und Wachstumsmängel.11 Neuere Berichte über Personen mit Deletionen von 13q33–13q34 haben dieses klinische Spektrum erweitert. Zum Beispiel wurde berichtet, dass eine Person zusätzlich zu ihrer mittelschweren bis schweren ID mit schwerer Sprachverzögerung eine Gaumenspalte, Mikrozephalie und Hypospadie hatte.12 Es wird berichtet, dass eine andere Person mit intrauteriner Wachstumsverzögerung, generalisierter Hypotonie, schwerer Sprachverzögerung und Gesichtsdysmorphismus einschließlich epikanthaler Falten sozial aufgeschlossen ist, ähnlich wie die hier berichteten SNV-tragenden Personen.13 Klinische Ähnlichkeiten mit den hier berichteten Personen bestehen auch bei Personen mit submikroskopischen Deletionen, einschließlich CHAMP1, die in der DECIPHER-Datenbank oder früheren Veröffentlichungen gemeldet wurden. 23 von 26 Personen mit einer Deletion, die nur die Chromosomenbanden 13q33 und 13q34 betrifft (maximale Größe 13,5 Mb, Tabelle S2), zeigen ID / GDD an. Man kann daher annehmen, dass die Deletion von CHAMP1 die Hauptursache für ID / GDD bei Personen mit Deletions-CNVs von Terminal 13q sein kann. Interessanterweise sind einige andere häufige Befunde bei den fünf hier berichteten Personen auch bei mehreren Personen mit Deletionen von 13q33–13q34 vorhanden, wie Muskelhypotonie (n = 5), ein schmaler oder hoch gewölbter Gaumen (n = 5), Sprachverzögerung oder eine gewölbte Oberlippe (jeweils n = 3) sowie nach oben geneigte Palpebralfissuren oder epikanthische Falten (jeweils n = 3). Angesichts der Unvollständigkeit der Datenbankeinträge sollte dies natürlich nicht überinterpretiert werden. Einige der veröffentlichten Probanden weisen jedoch drei bis vier dieser zusätzlichen Merkmale auf.14 Somit kann CHAMP1 zumindest teilweise für einige der klinischen Merkmale neben der ID bei Personen mit Deletionen des Chromosoms 13q der Gruppe 3 verantwortlich sein. Angesichts der Tatsache, dass die klinischen Befunde von Personen mit De-novo-Mutationen in CHAMP1 und Probanden mit größeren chromosomalen Deletionen, die das gesamte CHAMP1-Gen umfassen, vergleichbar erscheinen, ist es verlockend zu spekulieren, dass dies ein Hinweis auf eine Haploinsuffizienz als gemeinsamen ätiologischen Mechanismus sein könnte.Zusammenfassend identifizierten wir fünf ID-betroffene Personen mit de-novo-schädlichen Mutationen in CHAMP1. Unsere Daten belegen daher schädliche Mutationen in CHAMP1 als monogene Ursache einer Entwicklungsstörung. Darüber hinaus bieten wir die erste detaillierte klinische Beschreibung von Personen mit CHAMP1-Mutationen, die ID mit stark beeinträchtigter expressiver Sprache und verzögerter motorischer Entwicklung, Muskelhypotonie, Neugeborenen-Fütterungsschwierigkeiten und Hyperopie sowie ähnlichen milden dysmorphen Merkmalen als häufige klinische Symptome aufdecken. Darüber hinaus schlagen wir vor, dass die genetische Analyse von CHAMP1 bei Personen mit nicht klassifizierten, nicht syndromalen oder leichten dysmorphen Formen von ID / GDD in Betracht gezogen werden sollte, insbesondere wenn Muskelhypotonie und schwere Sprachverzögerung vorliegen und PWS- und AS-Tests normale Ergebnisse erbracht haben. Schließlich unterstreichen unsere Daten die Bedeutung der Kinetochoren und der chromosomalen Ausrichtung für die ordnungsgemäße Entwicklung und Funktion der menschlichen Neuronen.