Опыт молекулярно-генетической диагностики гипертрофической кардиомиопатии с использованием нанопорового секвенирования ДНК

Р. Р. Салахов; М. В. Голубенко; Е. Н. Павлюкова; А. Н. Кучер; Н. П. Бабушкина; Н. Р. Валиахметов; А. В. Марков; Е. О. Беляева; А. Ф. Канев; М. С. Назаренко

Статья

Опыт молекулярно-генетической диагностики гипертрофической кардиомиопатии с использованием нанопорового секвенирования ДНК

Р. Р. Салахов,

М. В. Голубенко,

Е. Н. Павлюкова,

А. Н. Кучер,

Н. П. Бабушкина,

Н. Р. Валиахметов,

А. В. Марков,

Е. О. Беляева,

А. Ф. Канев,

М. С. Назаренко

2021

https://doi.org/10.15829/1560-4071-2021-4673

Цель. Оценить возможность применения технологии секвенирования третьего поколения компании Oxford Nanopore Technologies для диагностики гипертрофической кардиомиопатии.Материал и методы. Обследованы 12 пациентов с установленным диагнозом “гипертрофическая кардиомиопатия”: 9 женщин и 3 мужчин, в возрасте от 18 до 67 лет. ДНК-библиотека для секвенирования была приготовлена на основе продуктов Long-Range ПЦР, охватывающих полную последовательность генов MYH7, MYBPC3, TNNT2, TNNI3 и TPM1 (по протоколу “PCR barcoding amplicons (SQKLSK109)”). Секвенирование выполнено на платформе MinION компании Oxford Nanopore Technologies (UK). Биоинформатические алгоритмы обработки данных включали “Guppy v.5.0.7”, “Nanopolish” и “Clairvoyante”. Выявленные генетические варианты были подтверждены с помощью секвенирования по Сэнгеру.Результаты. Получены данные о полной последовательности пяти основных генов саркомерных белков гипертрофической кардиомиопатии. Из восьми вариантов в генах MYH7, MYBPC3 и TNNT2, выявленных в результате мономолекулярного секвенирования и потенциально являющихся причиной заболевания, были подтверждены с помощью секвенирования по Сэнгеру лишь четыре (p.Arg243Cys, p.Tyr609Asn, p.Arg870His в гене MYH7 и p.Lys985Asn гене MYBPC3). Проведен каскадный скрининг патогенного варианта p.Arg870His в гене MYH7. Установлено наличие гетерозиготного носительства у одной из дочерей пробанда.Заключение. Технология мономолекулярного секвенирования имеет потенциал для диагностики гипертрофической кардиомиопатии при условии повышения точности секвенирования ДНК, а также оптимизации и упрощения биоинформатических алгоритмов идентификации генетических вариантов.

Салахов Р. Р., Голубенко М. В., Павлюкова Е. Н., Кучер А. Н., Бабушкина Н. П., Валиахметов Н. Р., Марков А. В., Беляева Е. О., Канев А. Ф., Назаренко М. С. Опыт молекулярно-генетической диагностики гипертрофической кардиомиопатии с использованием нанопорового секвенирования ДНК. Российский кардиологический журнал. 2021;26(10):4673. https://doi.org/10.15829/1560-4071-2021-4673

Цитирование

Список литературы

1. Semsarian C, Ingles J, Maron MS, et al. New perspectives on the prevalence of hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol. 2015;65(12):1249-54. doi:10.1016/j.jacc.2015.01.019.

2. McKenna WJ, Judge DP. Epidemiology of the inherited cardiomyopathies. Nat Rev Cardiol. 2021;18(1):22-36. doi:10.1038/s41569-020-0428-2.

3. Repetti GG, Kim Y, Pereira AC, et al. Discordant clinical features of identical hypertrophic cardiomyopathy twins. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021;118(10):e2021717118. doi:10.1073/pnas.2021717118.

4. Ingles J, Goldstein J, Thaxton C, et al. Evaluating the Clinical Validity of Hypertrophic Cardiomyopathy Genes. Circ Genom Precis Med. 2019;12(2):e002460. doi:10.1161/CIRCGEN.119.002460.

5. Elliott P. M., Anastasakis A. A., Borger M., et al. Рекомендации ESC по диагностике и лечению гипертрофической кардиомиопатии 2014. Российский кардиологический журнал. 2015;(5):7-57. doi:10.15829/1560-4071-2015-5-7-57.

6. Deamer D, Akeson M, Branton D. Three decades of nanopore sequencing. Nat Biotechnol. 2016;34(5):518-24. doi:10.1038/nbt.3423.

7. Ameur A, Kloosterman WP, Hestand MS. Single-Molecule Sequencing: Towards Clinical Applications. Trends Biotechnol. 2019;37(1):72-85. doi:10.1016/j.tibtech.2018.07.013.

8. Dainis A, Tseng E, Clark TA, et al. Targeted Long-Read RNA Sequencing Demonstrates Transcriptional Diversity Driven by Splice-Site Variation in MYBPC3. Circ Genom Precis Med. 2019;12(5):e002464. doi:10.1161/CIRCGEN.119.002464.

9. Hathaway J, Heliö K, Saarinen I, et al. Diagnostic yield of genetic testing in a heterogeneous cohort of 1376 HCM patients. BMC Cardiovasc Disord. 2021;21(1):126. doi:10.1186/s12872-021-01927-5.

10. Loman NJ, Quick J, Simpson JT. A complete bacterial genome assembled de novo using only nanopore sequencing data. Nat Methods. 2015;12(8):733-5. doi:10.1038/nmeth.3444.

11. Luo R, Sedlazeck FJ, Lam TW, Schatz MC. A multi-task convolutional deep neural network for variant calling in single molecule sequencing. Nat Commun. 2019;10(1):998. doi:10.1038/s41467-019-09025-z.

12. Рыжкова О. П., Кардымон О. Л., Прохорчук Е. Б. и др. Руководство по интерпретации данных последовательности ДНК человека, полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS) (редакция 2018, версия 2). Медицинская генетика. 2019;18(2):3-23. doi:10.25557/2073-7998.2019.02.3-23.

13. Richards S, Aziz N, Bale S, et al. Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology. Genet Med. 2015;17(5):405-24. doi:10.1038/gim.2015.30.

14. Kelly MA, Caleshu C, Morales A, et al. Adaptation and validation of the ACMG/AMP variant classification framework for MYH7-associated inherited cardiomyopathies: recommendations by ClinGen’s Inherited Cardiomyopathy Expert Panel. Genet Med. 2018;20(3):351-9. doi:10.1038/gim.2017.218.

15. Walsh R, Mazzarotto F, Whiffin N, et al. Quantitative approaches to variant classification increase the yield and precision of genetic testing in Mendelian diseases: the case of hypertrophic cardiomyopathy. Genome Med. 2019;11(1):5. doi:10.1186/s13073-0190616-z.

16. ClinVar. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/clinvar/.

17. Gruen M, Gautel M. Mutations in beta-myosin S2 that cause familial hypertrophic cardiomyopathy (FHC) abolish the interaction with the regulatory domain of myosinbinding protein-C. J Mol Biol. 1999;286(3):933-49. doi:10.1006/jmbi.1998.2522.

18. Cuda G, Fananapazir L, Epstein ND, et al. The in vitro motility activity of beta-cardiac myosin depends on the nature of the beta-myosin heavy chain gene mutation in hypertrophic cardiomyopathy. J Muscle Res Cell Motil. 1997;18(3):275-83. doi:10.1023/a:1018613907574.

19. Rayment I, Holden HM, Sellers JR, et al. Structural interpretation of the mutations in the beta-cardiac myosin that have been implicated in familial hypertrophic cardiomyopathy. Proc Natl Acad Sci U S A. 1995;92(9):3864-8. doi:10.1073/pnas.92.9.3864.

20. Nishi H, Kimura A, Harada H, et al. A myosin missense mutation, not a null allele, causes familial hypertrophic cardiomyopathy. Circulation. 1995;91(12):2911-5. doi:10.1161/01.cir.91.12.2911.

21. Tanjore RR, Sikindlapuram AD, Calambur N, et al. Genotype-phenotype correlation of R870H mutation in hypertrophic cardiomyopathy. Clin Genet. 2006;69(5):434-6. doi:10.1111/j.1399-0004.2006.00599.x.

22. Capek P, Vondrasek J, Skvor J, et al. Hypertrophic cardiomyopathy: from mutation to functional analysis of defective protein. Croat Med J. 2011;52(3):384-91. doi:10.3325/cmj.2011.52.384.

23. Laredo R, Monserrat L, Hermida-Prieto M, et al. Beta-myosin heavy-chain gene mutations in patients with hypertrophic cardiomyopathy. Rev Esp Cardiol. 2006;59(10):1008-18. doi:10.1157/13093977.

24. Hershkovitz T, Kurolap A, Ruhrman-Shahar N, et al. Clinical diversity of MYH7-related cardiomyopathies: Insights into genotype-phenotype correlations. Am J Med Genet A. 2019;179(3):365-72. doi:10.1002/ajmg.a.61017.

25. Bashyam MD, Savithri GR, Gopikrishna M, et al. A p.R870H mutation in the beta-cardiac myosin heavy chain 7 gene causes familial hypertrophic cardiomyopathy in several members of an Indian family. Can J Cardiol. 2007;23(10):788-90. doi:10.1016/s0828282x(07)70828-0.

Документы

Информация

Автор

Р. Р. Салахов НИИ медицинской генетики Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»,
М. В. Голубенко НИИ медицинской генетики Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»,
Е. Н. Павлюкова НИИ кардиологии Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»
А. Н. Кучер НИИ медицинской генетики Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»
Н. П. Бабушкина НИИ медицинской генетики Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»
Н. Р. Валиахметов НИИ медицинской генетики Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»
А. В. Марков НИИ медицинской генетики Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»
Е. О. Беляева НИИ медицинской генетики Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»
А. Ф. Канев НИИ кардиологии Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»
М. С. Назаренко НИИ медицинской генетики Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук»

Название журнала

Российский кардиологический журнал

Ключевые слова

Статья