Diagnostika thanatoforické dysplazie pomocí vyšetření klinického exomu

Diagnosis of thanatophoric dysplasia using clinical exome screening

Bone dysplasias are a broad, heterogeneous group of diseases. Thanatophoric dysplasia is a rare bone dysplasia, but it is the most common lethal skeletal dysplasias. The major role in diagnostics plays a high-quality ultrasound examination in the 2nd trimester and the latest methods of genetic testing, including clinical exome testing. Knowing the correct diagnosis is crucial for the future of the fetus and the couple.

Keywords:

skletal dysplasia – whole exome – thanaphoric dysplasia

Autoři: M. Holub ¹; M. Sekowská ¹; D. Smetanová ¹; M. Koudová ¹; K. Sobolová ¹; A. Šinská ² ; Hynek Heřman ³
Působiště autorů: Centrum fetální medicíny a lékařské genetiky, GENNET, Praha ¹; Porodnicko-gynekologická klinika LF UP a FN Olomouc ²; Ústav pro péči o matku a dítě, Praha ³
Vyšlo v časopise: Ceska Gynekol 2023; 88(5): 376-379
Kategorie: Kazuistika
doi: https://doi.org/10.48095/cccg2023376

Souhrn

Kostní dysplazie jsou širokou, heterogenní skupinou chorob. Thanatoforická dysplazie patří mezi nejčastější letální kostní dysplazie. Základem diagnostiky je kvalitní ultrazvukové vyšetření ve II. trimestru a nejnovější metody genetického testování vč. vyšetření klinického exomu. Znalost správné diagnózy je klíčová pro budoucnost plodu i páru.

Klíčová slova:

skeletální dysplazie – klinický exom – thanatoforická dysplazie

Úvod

Thanatoforická dysplazie je nejčastější letální kostní dysplazií. Poprvé byla popsána v roce 1967 [1]. Název pochází z řečtiny a znamená v překladu „smrt přinášející“. Incidence onemocnění je 1: 20 000 až 1: 50 000 porodů [2]. Jedná se o nejzávažnější formu dwarfizmu, postižení jedinci umírají v perinatálním období z důvodu respirační insuficience. Jsou popisovány i vzácné případy přežívání do pozdního dětství [3,4].

Thanatoforická dysplazie je autozomálně dominantně dědičná s úplnou penetrancí. Vzniká v důsledku de novo mutací zejména v exonech 7, 10, 15 a 19 genu FGFR3. Tento gen je lokalizován na krátkém raménku chromozomu 4. Patogenní varianty v tomto genu dávají vzniknout nezávislé tyrosinkináze a následně vedou ke zvýšené proliferaci a snížené apoptóze [5–8]. Onemocnění se může projevit již v I. trimestru zkrácením končetin či vysokým šíjovým projasněním. Dominantními projevy vyjádřenými ve II. trimestru jsou krátké končetiny, úzký hrudník, krátká žebra, makrocefalie, prominující čelo, abnormity tvaru lebky, hypertelorizmus, abnormity centrální nervové soustavy, platyspondylie a polyhydramnion. Často popisovaný znak, lebka tvaru trojlístku, se vyskytuje asi u 14 % postižených plodů a je dán časnou osifikací švů lebních kostí [9]. Onemocnění se dělí na dva typy:

Typ I je charakteristický krátkými femury zakřivenými do tvaru telefonního sluchátka.

Oproti tomu u II. typu jsou zkrácené femury rovné a zvětšená lebka má tvar trojlístku.

Pro postižené novorozence je typické zkrácení končetin, silná kůže se záhyby, relativní makrocefalie, normálně velký trup, abnormity lebky, dysmorfie obličeje a generalizovaná hypotonie. Základem diagnostiky je ultrazvukové vyšetření (UZ) a genetické testování – microarray se zaměřením na oblast genu FGFR3 a sekvenování nejčastějších mutací nebo celého genu FGFR3. Vhodnou metodou diagnostiky je i klinický exom, celoexomové multiparalelní sekvenování zaměřující se na 7 955 klinicky významných genů. Ideální je analýza tria (plod a oba rodiče) pomocí nástroje Exomizer dle předpokládaného typu dědičnosti a prioritizace závislé na fenotypu popsaném prostřednictvím jasně definovaných Human Phenotype Ontology termínů (HPO terms [10]), což umožní vybrat vhodné kandidátní varianty potenciálně kauzální pro fenotyp vyšetřovaného plodu. Ověření nalezených variant se provádí pomocí standardní Sanger sekvenace. Terapie onemocnění není možná.

Obr. 1. Zkrácené a zakřivené femury.</br>Fig. 1. Shortened and curved femurs. — Obr. 1. Zkrácené a zakřivené femury.
Fig. 1. Shortened and curved femurs.

Obr. 2. Atypické postavení bérce a výrazně zkrácené kosti dolní končetiny.</br>Fig. 2. Atypical position of the lower leg and signifi cantly shortened bones of the lower limb. — Obr. 2. Atypické postavení bérce a výrazně zkrácené kosti dolní končetiny.
Fig. 2. Atypical position of the lower leg and signifi cantly shortened bones of the lower limb.

Obr. 3. 3D obličej plodu.</br>Fig. 3. 3D fetus face. — Obr. 3. 3D obličej plodu.
Fig. 3. 3D fetus face.

Kazuistika

Pacientka, 29 let, primipara, podstoupila kombinovaný test v I. trimestru na našem pracovišti s pozitivním výsledkem – riziko trizomie chromozomu 21 (morbus Down) bylo 1: 282. Sonoanatomie plodu byla normální, šíjové projasnění (NT – nuchal translucency) 2,20 mm. Biochemické vyšetření vykázalo zvýšené fBhCG – 4,647 MoM a PAPP-A 0,796 MoM. Pacientka byla odeslána na genetickou konzultaci. Osobní a rodinná anamnéza pacientky byla geneticky nevýznamná. Pacientka nebyla v kontaktu s teratogenními látkami, neužívala žádné léky. Partner pacientky měl diagnostikován Klippel-Trénaunay-Weber syndrom, jinak byla jeho osobní i rodinná anamnéza bez genetické zátěže. Po genetické konzultaci bylo indikováno neinvazivní vyšetření nejčastějších trizomií chromozomu 21, 18 a 13 z krve matky (NIPT – neinvazivní prenatální vyšetření), které bylo negativní (odchylky v rozložení volné DNA v mateřské plazmě nezjištěny) a výsledné riziko m. Down bylo vyhodnoceno na méně než 1/50 000.

Následně pacientka přichází ve 21. týdnu gestace (20+6) k UZ vyšetření podrobné morfologie plodu. Při vyšetření zjišťujeme bilaterálně zkrácené humery, femury, kosti předloktí a bérce. Rozměry kostí byly pod 5. percentilem. Subjektivně se zdály širší a kratší dlaně, prsty byly bez deformit, ale krátké. Zkrácené femury byly prohnuté (obr. 1), chodidla normální délky, ale s atypickým nasedáním v kotníku, ne však equinovarózním. Dále bylo přítomné prohnutí bérců a větší vzdálenost mezi tibií a fibulou (obr. 2). Profil hlavy byl atypický s naznačeným zanořeným kořenem nosu (obr. 3). Obvod hrudníku byl taktéž pod 5 %, rovina hrudníku a břicha přerušená – imprese (obr. 4). Dále již plod nevykazoval další závažné vrozené vady nebo patologické znaky. Bylo vysloveno podezření na kostní dysplazii. Pár podstoupil opakovanou genetickou konzultaci. Byla indikována invazivní prenatální diagnostika – aminocentéza – k vyšet- ření nejčastějších aneuploidií (trizomie chromozomu 21, 13 a 18) a zjištění pohlaví plodu pomocí metody kvantitativní fluorescenční polymerázové řetězové reakce (QF-PCR), vyšetření chromozomálního profilu metodou microarray a vyšetření tria (plod a oba rodiče) metodou klinický exom se zaměřením na geny asociované se skeletální dysplazií. Pár byl poučen o závažnosti nálezu vč. možnosti ukončení gravidity z genetické indikace, ale zatím si přáli v graviditě dále pokračovat. Po týdnu, tedy v 21+6 g.t., provádíme další kontrolní UZ vyšetření plodu, kde pozorujeme výraznou progresi předchozího nálezu. Dlouhé kosti plodu byly téměř beze změn v délce (tab. 1). Femury byly prohnuté. Atypický úhel v kotníku a výrazný rozestup tibie a fibuly byly stále přítomny. Bylo patrné výrazné zmenšení hrudníku. Kardiothorakální index byl patologický. Hrudník byl úzký, profil hrudníku atypický. Rozdíl v obvodu hrudníku a břicha se prohloubil. Hlava plodu byla větší, abnormálního tvaru, dominovalo výrazné vyklenutí čela. Profil obličeje byl plochý a byl patrný hypertelorizmus. Mozek normálního vzhledu, ale rozměr mozečku byl na spodní hranici normy. Vyšetření microarray prokazovalo normální profil plodu, výsledek klinického exomu nebyl toho času ještě k dispozici. Na základě výrazné progrese patologického UZ nálezu se pár po domluvě s genetikem rozhodl pro ukončení těhotenství z vážných zdravotních/genetických důvodů v souladu se zákonem o umělém přerušení těhotenství. Potracený plod vykazoval typické známky thanatoforické dysplazie. Byla provedena pitva, která potvrdila výše uvedené UZ nálezy. Dále byl zhotoven RTG snímek plodu (obr. 5) s typickým postižením skeletu pro thanatoforickou dysplazii.

Po dokončení vyšetřením klinického exomu byla u plodu prokázána v heterozygotní formě missense varianta c.746C>G (p.Ser249Cys, rs121913483, NM_000142.5) v exonu 7 genu FGFR3 (obr. 6), která je jednou z běžných variant tohoto genu popsaných v souvislosti s thanatoforickou dysplazií typu 1 (TD1; De Biasio 2000, Jung 2017, Rousseau 1996, Tavormina 1995). V databázi ClinVar je uvedena jako patogenní (Variation ID: 16339) a v databázích běžné populace (1000 Genomes Project, Exome Variant Server a Genome Aggregation Database) se nevyskytuje, což naznačuje, že se nejedná o běžný polymorfizmus. Funkční studie variantního proteinu prokazují stabilní dimerizaci a konstitutivní aktivaci v nepřítomnosti ligandu (Del Piccolo 2015, Tomlinson 2007). Na základě dostupných informací je tato varianta považována za patogenní. Varianta vznikla u plodu tzv. de novo, tj. nebyla prokázána u rodičů. Tento výsledek v souladu s UZ vyšetřením i následnou pitvou plodu potvrdil diagnózu thanatoforické dysplazie s mutací receptoru pro fibroblastový růstový faktor 3. Riziko pro další graviditu partnerů bylo vyhodnoceno jako nízké (okolo 1 %) z důvodu možné germinální mozaiky a pro další graviditu byla nabídnuta léčba metodu in vitro fertilizací (IVF) s preimplantačním genetickým vyšetření embryí (PGT-M) nebo prenatální diagnostika po spontánní koncepci.

Obr. 4. Imprese přechodu hrudník/břicho. </br>Fig. 4. Imprint of the chest/abdomen transition. — Obr. 4. Imprese přechodu hrudník/břicho.
Fig. 4. Imprint of the chest/abdomen transition.

Obr. 5. RTG plodu s typickým postižením skeletu (obr. laskavě poskytl MUDr. Jan Matěcha, FN Bulovka). </br>Fig. 5. X-ray of a fetus with typical skeletal damage (image kindly provided by Jan Matěcha, MD, UH Bulovka). — Obr. 5. RTG plodu s typickým postižením skeletu (obr. laskavě poskytl MUDr. Jan Matěcha, FN Bulovka).
Fig. 5. X-ray of a fetus with typical skeletal damage (image kindly provided by Jan Matěcha, MD, UH Bulovka).

Tab. 1. Progrese růstu dlouhých kostí ve vztahu k gestačnímu stáří.</br>Tab. 1. Progression of long bone growth in relation to gestational age. — Tab. 1. Progrese růstu dlouhých kostí ve vztahu k gestačnímu stáří.
Tab. 1. Progression of long bone growth in relation to gestational age.

Diskuze

Kostní dysplazie jsou širokou heterogenní skupinou onemocnění zahrnující přes 400 onemocnění [11], které mají podobné sonografické znaky. Incidence kostních dysplazií dosahuje 1 na 4 000 porodů. Vzhledem k tomu, že thanatoforická dysplazie je letální onemocnění, je její diagnostika důležitá nejen pro další postup v graviditě, ale i pro budoucí koncepci páru. Do diferenciální diagnózy podobného UZ nálezu řadíme achondroplazii, achondrogenezi, campomelickou dysplazii, osteogenesis imperfekta, hypofosfatemii, Jarcho-Levin syndrom a další. Základem pro diagnózu je správné vyšetření sonografistou, na jehož základě poté genetik může indikovat cílené genetické vyšetření. Vzhledem k tomu, že jsou kostní dysplazie velice širokou skupinou, je výhodou využití klinického exomu. Výsledek vyšetření vyžaduje dodání přesného a podrobného popisu fenotypu plodu pomocí zobrazovacích metod (UZ, ECHO, MR) a pitvy plodu pomocí standardizovaných HPO terms a rozboru osobní a rodinné anamnézy ke stanovení předpokládaného typu dědičnosti. Díky tomuto vyšetření se výrazně rozšiřuje spektrum chorob, které jsme schopni prenatálně diagnostikovat, a to vč. velmi vzácných onemocnění. Naše práce podporuje dříve vyslovenou hypotézu, že klinický exom je důležitou součástí prenatálních genetických vyšetření a vhodnou metodou volby právě v diagnostice skeletálních dysplazií [12–14].

Obr. 6. Sekvenování nové generace v pořadí matka, plod, otec s jasným průkazem de novo mutace u plodu.</br>Fig. 6. Next generation sequencing of mother, fetus, father with clear evidence of a de novo mutation in the fetus. — Obr. 6. Sekvenování nové generace v pořadí matka, plod, otec s jasným průkazem de novo mutace u plodu.
Fig. 6. Next generation sequencing of mother, fetus, father with clear evidence of a de novo mutation in the fetus.

Závěr

Na našem případě ukazujeme význam kvalitního UZ vyšetření podrobné morfologie plodu ve II. trimestru, který je stále hlavní doménou pro UZ diagnostiku kostních dysplazií. Diferenciální diagnóza této skupiny je velice široká. Díky novým možnostem molekulárně genetického vyšetření vč. vyšetření klinického exomu jsme pak schopni stanovit včas správnou diagnózu. Definitivní rozhodnutí je vždy na klientech – páru, avšak tato informace může být rozhodující pro volbu vhodné strategie dalšího postupu v dané graviditě, vč. rozhodnutí o event. umělém přerušení těhotenství (UPT), stanovení rizika opakování pro další graviditu a zajištění vhodné prevence pomocí PGT-M nebo prenatální diagnostiky. Pro správnou intepretaci genetického vyšetření a stanovení diagnózy je důležitá především vzájemná spolupráce všech specialistů – sonografisty, genetika a pracovníka genetické laboratoře.

Doručeno/Submitted: 24. 4. 2023
Přijato/Accepted: 11. 5. 2023

MUDr. Michal Holub
Centrum fetální medicíny a lékařské genetiky, GENNET
Kostelní 9
170 00 Praha 7
holubmichal89@gmail.com

Zdroje

1. Maroteux P, Lamy M, Rober JM. Le Nanisme thanatophore. Prese Med 1967; 75 (49): 2519–2524.

2. Barbosa-Buck CO, Orioli IM, Dutra MG et al. Clinical epidemiology of skeletal dysplasias in South America. Am J Med Genet A 2012; 158A (5): 1038–1045. doi: 10.1002/ajmg.a.35 246.

3. MacDonald IM, Hunter AG, MacLeod PM et al. Growth and development in thanatophoric dysplasia. Am J Med Genet 1989; 33 (4): 608–612. doi: 10.1002/ajmg.1320330420.

4. Tonoki H. A boy with thanatophoric dysplasia surviving 212 days. Clin.Genet 1987; 32 (6): 415–416. doi: 10.1111/j.1399-0004.1987.tb03161.x.

5. Hevner RF. The cerebral cortex malformation in thanatophoric dysplasia: neuropathology and pathogenesis. Acta Neuropathol 2005; 110 (3): 208–221. doi: 10.1007/s00401-005-1059-8.

6. Tavormina PL, Shiang R, Thompson LM et al. Thanatophoric dysplasia (types I and II) caused by distinct mutations in fibroblast growth factor receptor 3. Nat Genet 1995; 9 (3): 321–328. doi: 10.1038/ng0395-321.

7. Passos-Bueno MR, Wilcox WR, Jabs EW et al. Clinical spectrum of fibroblast growth factor receptor mutations. Hum Mutat 1999; 14 (2): 115–125. doi: 10.1002/ (SICI) 1098-1004 (1999) 14: 2<115:: AID-HUMU3>3.0.CO; 2-2.

8. Sawai H, Komori S, Ida A et al. Prenatal diag- nosis of thanatophoric dysplasia by mutational analysis of the fibroblast growth factor receptor 3 gene and a proposed correction of previously published PCR results. Prenat Diagn 1999; 19 (1): 21–24. doi: 10.1002/ (sici) 1097-0223 (199901) 19: 1<21:: aid-pd457>3.0.co; 2-5.

9. Horton WA, Hood OJ, Machado MA et al. Abnormal ossification in thanatopforic dysplazia. Bone 1988; 9 (1): 53–61. doi: 10.1016/8756-3282 (88) 90027-0.

10. the Human Phenotype Ontology terms. Online [2023]. Available from: https: //hpo.jax.org/app/.

11. Mortier GR, Cohn DH, Cormier-Daire V et al. Nosology and classification of genetic skeletal disorders: 2019 revision. Am J Med Genet A 2019; 179 (12): 2393–2419. doi: 10.1002/ajmg.a.61 366.

12. Tang H, Zhang Q, Xiang J et al. Whole exome sequencing aids the diagnosis of fetal skeletal dysplasia. Front Genet 2021; 12: 599863. doi: 10.3389/fgene.2021.599863.

13. Cao J, Chen A, Tian L et al. Application of whole exome sequencing in fetal cases with skeletal abnormalities. Heliyon 2022; 8 (7): e09819. doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e09819.

14. Peng Y, Yang S, Huang X et al. Whole exome sequencing analysis in fetal skeletal dysplasia detected by ultrasonography: an analysis of 38 cases. Front Genet 2021; 12: 728544. doi: 10.3389/fgene.2021.728544.