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29. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e. V.

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie e. V.

21.09. - 23.09.2012, Bonn

Phänotypische und genotypische Diagnostik bei non-syndromaler Innenohrschwerhörigkeit

Vortrag

  • corresponding author presenting/speaker Jochen Rosenfeld - Klinik für Audiologie und Phoniatrie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland
  • author Peter Krawitz - Institut für medizinische Genetik und Humangenetik, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland
  • author Ulrike Krüger - Institut für medizinische Genetik und Humangenetik, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland
  • author Sandra Appelt - Institut für medizinische Genetik und Humangenetik, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland
  • author Jochen Hecht - Institut für medizinische Genetik und Humangenetik, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland
  • author Bernd Timmermann - Institut für medizinische Genetik und Humangenetik, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland
  • author Marlis Spormann-Lagodzinski - Klinik für Audiologie und Phoniatrie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland
  • author Manfred Gross - Klinik für Audiologie und Phoniatrie, Charité – Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deutschland

Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie. 29. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie (DGPP). Bonn, 21.-23.09.2012. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2012. Doc12dgppV14

DOI: 10.3205/12dgpp23, URN: urn:nbn:de:0183-12dgpp233

Published: September 6, 2012

© 2012 Rosenfeld et al.
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Zusammenfassung

Hintergrund: Mehr als die Hälfte aller angeborenen non-syndromalen Schwerhörigkeiten (NSHL) haben genetische Ursachen mit einer Heterogenität von über 70 bekannten Genen. Aufgrund finanzieller und zeitlicher Beschränkungen wurde bisher in der Regel lediglich das Gen GJB2 (Connexin 26) untersucht, welches in etwa die Hälfte der genetisch bedingten NSHL Fälle erklären kann. Eine umfassende molekulargenetische Diagnostik bei den verbleibenden Fällen war nicht möglich. Mit der Hochdurchsatzsequenzierung (next-generation sequencing; NGS) kann jetzt gezielt und gleichzeitig eine Liste von bekannten Schwerhörigkeitsgenen analysiert werden (gene panel approach).

Material und Methoden: 5 Kinder mit angeborener, non-syndromaler Schallempfindungsschwerhörigkeit ohne Mutationen im Gen GJB2 und GJB6 und deren Eltern wurden zunächst einer umfassenden Phänotypisierung unterzogen. Besonderes Augenmerk wurde auf die Abklärung exogener Risikofaktoren (Infektionen, Hypoxie, Medikamente) gerichtet. Durch spezifische Anreicherung (SureSelect) von 95 Schwerhörigkeitsgenen und NGS (Illumina) wurden Kandidatenmutationen für jedes Trio analysiert.

Ergebnisse: Die gezielte und gleichzeitige Hochdurchsatzsequenzierung in Form eines Diagnostik-Panels von 95 Schwerhörigkeitsgenen wurde in die Routine-Diagnostik eingeführt. Bei allen untersuchten Patienten konnten seltene nichtsynonyme Genvarianten entdeckt werden. Ein monogenetischer Erbgang (z.B. aut.-rez.) oder ein sicher krankheitsverursachendes Gen konnte in keinem der Fälle nachgewiesen werden.

Diskussion: Mittels simultaner Hochdurchsatzsequenzierung ist eine umfassende molekulargenetische Diagnostik bei non-syndromaler Schwerhörigkeit in der Routine möglich. Die Hauptaufgabe wird zukünftig die Klärung der Frage sein, ob eine gefundene genetische Auffälligkeit Krankheit oder Variation ohne Krankheitswert bedeutet. Dazu können u.a. eine exakte Phänotypisierung, umfangreiche Datenbanken mit Allele Frequenzen, Stammbäume mit vielen Betroffenen oder Betroffene konsanguiner Eltern beitragen.


Text

Hintergrund

Schwerhörigkeit ist die häufigste angeborene Sinnesstörung beim Menschen. In Industrieländern geht man bei etwa 2/3 von einer genetischen Ursache aus, von denen wiederum ca. 70% einer non-syndromalen Schwerhörigkeit (NSHL) zugeordnet werden. Ca. 80% der NSHL werden autosomal-rezessiv, ca. 20% autosomal-dominant vererbt, die übrigen X-chromosomal oder mitochondrial. Derzeit sind 135 Loci bei NSHL bekannt. 39 aut.-rez. (DFNB), 27 aut.-dom. (DFNA) und 3 X-gebundene Gene konnten identifiziert werden [1].

Eine diagnostische Ursachenabklärung einer Schwerhörigkeit kann u.a. aus folgenden Gründen sinnvoll sein: (1) Abschätzung der Prognose (z.B., ob die Schwerhörigkeit progredient verlaufen wird), (2) optimale Therapie (z.B. Hörgeräte, Cochlear Implant, Gebärdensprache), (3) Wiederholungsrisiko für weitere Kinder oder andere Familienmitglieder und (4) die Aufklärung einer syndromalen Erkrankung sowie ggf. präventive Maßnahmen (z.B. Beginn einer Blindheit im Adoleszentenalter bei Usher-Syndrom und Schutz vor Sonnenlicht sowie Vitamintherapie, um das Fortschreiten der Retinitis pigmentosa zu minimieren).

Aufgrund finanzieller und zeitlicher Beschränkungen wurde bisher in der Regel lediglich das Gen GJB2 (Connexin 26) untersucht, welches in etwa die Hälfte der genetisch bedingten NSHL Fälle erklären kann. Eine umfassende molekulargenetische Diagnostik bei den verbleibenden Fällen war nicht möglich. Mit der Hochdurchsatzsequenzierung (next-generation sequencing; NGS) kann jetzt gezielt und gleichzeitig eine Liste von bekannten Schwerhörigkeitsgenen analysiert werden (gene panel approach).

Material und Methoden

5 Kinder mit angeborener, non-syndromaler Schallempfindungsschwerhörigkeit bds. ohne Mutationen im Gen GJB2 und GJB6 und deren Eltern wurden umfassend phänotypisiert. Für die Kinder erfolgten (1) audiometrische Tests (Tympanogramm, Otoakustische Emissionen (OAE), Hirnstammaudiometrie (BERA), Reaktionsaudiometrie) im Hinblick auf Art, Grad, Frequenzabhängigkeit und Symmetrie der Schwerhörigkeit, (2) ein Spiegelbefund im Kopf-Hals-Bereich, (3) eine Anamnese incl. Familienanamnese (Stammbaum, Konsanguinität, Ethnizität, Ursprungsland, mögliches Vererbungsmuster), (4) die Erhebung eines Ganzkörperstatus in der interdisziplinären Syndrom-Sprechstunde mit Beteiligung der Facharztdisziplinen Phoniatrie und Pädaudiologie, Pädiatrie und Humangenetik zur Syndrom-Abklärung und (5) eine Blutentnahme. Als Ausschlusskriterien (exogene Risikofaktoren) galten [2]: Frühgeburt, perinatale Risikofaktoren, Geburtsgewicht <1500 g, APGAR nach 5 min <3, künstliche Beatmung, Austauschtransfusion wegen Gelbsucht, intrauterine Infektionen (Toxoplasmose, Röteln, CMV, Herpes simplex), Meningitis, ototoxische Medikamente, stationäre Behandlung wegen Schädel-Hirn-Trauma.

Im Hinblick auf die Genotypisierung wurde als Ansatz ein Diagnostik-Panel (gene panel design) gewählt. 95 Gene, die mit Schwerhörigkeit beim Menschen assoziiert sind, wurden ausgewählt und die interessierenden genetischen Bereiche angereichert (SureSelect). Die angereicherte DNA wurde dann für jedes Trio hoch parallelisiert (NGS) auf Kandidatenmutationen analysiert (Illumina). Die gewonnenen Sequenzdaten bzw. gefundene Varianten wurden anschließend bioinformatisch nach deren möglicher Bedeutung (pathogen, benigne, Varianten unklarer Signifikanz) analysiert und klassifiziert.

Ergebnisse

Bei allen 5 phänotypisierten Kindern bestand eine weitgehend symmetrische Schallempfindungsschwerhörigkeit, vom Schweregrad 1x geringgradig, 1x mittelgradig und 3x an Taubheit grenzend. 2 Kinder zeigten einen hochtonbetonten Abfall der Hörschwelle, 3 einen pantonalen Verlauf. Alle Familien stammten ursprünglich aus Deutschland. In einer Familie war ein weiteres Kind betroffen, ansonsten fanden sich in allen Familien keine weiteren betroffenen Familienmitglieder. Eine Konsanguinität wurde von keiner Familie angegeben. Der Spiegelbefund im Kopf-Hals-Bereich sowie der Ganzkörperstatus zur Syndromabklärung waren bei allen untersuchten Familienmitgliedern unauffällig. Exogene Risikofaktoren (s.o.) konnten für keines der eingeschlossenen Kinder nachgewiesen werden.

Die gezielte und gleichzeitige Hochdurchsatzsequenzierung in Form eines Diagnostik-Panels von 95 Schwerhörigkeitsgenen wurde in die Routine-Diagnostik eingeführt. Bei den untersuchten Kindern konnten zwischen 1 und 6 seltene, nichtsynonyme Varianten folgender Gene entdeckt werden: COL11A1, MYO7A, TECTA, MY015A, CCDC50, LRTOMT; PTPRQ, USH1G, MYO6A, GPR98, TPRN, COL4A4, MYH9. Bei einer Einschätzung der Wirkung dieser auf Funktion und Struktur des Proteins auf Basis der Aminosäuren-Konservierung und struktureller Daten (PolyPhen, Mutation Taster) fand sich eine Anzahl von Varianten, die die Proteinfunktion beeinträchtigen könnten („disease causing“). Ein monogenetischer Erbgang (z.B. aut.-rez.) oder ein sicher krankheitsverursachendes Gen konnte in keinem der Fälle nachgewiesen werden.

Diskussion

Mittels simultaner Hochdurchsatzsequenzierung ist eine umfassende molekulargenetische Diagnostik bei non-syndromaler Schwerhörigkeit in der Routine möglich. Aufgrund immer schnellerer und kostengünstigerer molekulargenetischer Sequenzierungsmethoden werden zunehmend genetische Varianten nachgewiesen. In der vorliegenden Arbeit, bei der bis auf eine Familie nur ein Familienmitglied von einer Schwerhörigkeit betroffen ist, konnten mehrere möglicherweise krankheitsverursachende Genvarianten entdeckt werden. Sicher krankheitsverursachende Gene wurden an dem beschriebenen Kollektiv nicht nachgewiesen. Brownstein et al. [3] konnte in einer Untersuchung von 11 Familien mit mehreren betroffenen Familienmitgliedern (familiäre Schwerhörigkeit, z.T. Konsanguinität) bei 6 die ursächlichen Allele identifizieren. Die Hauptaufgabe wird zukünftig die Klärung der Frage sein, ob eine gefundene genetische Auffälligkeit Krankheit oder Variation ohne Krankheitswert bedeutet. Dazu können u.a. eine exakte Phänotypisierung, umfangreiche Datenbanken mit Allel-Frequenzen, Stammbäume mit vielen Betroffenen oder Betroffene konsanguiner Eltern beitragen.


Literatur

1.
Van Camp G, Smith RJH. Hereditary Hearing Loss Homepage. Available from: http://www.hereditaryhearingloss.org [cited July 6, 2012] External link
2.
Finckh-Krämer U, Spormann-Lagodzinski M, Gross M. German registry for hearing loss in children: results after 4 years. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2000 Dec 1;56(2):113-27.
3.
Brownstein Z, Friedman LM, Shahin H, Oron-Karni V, Kol N, Abu Rayyan A, Parzefall T, Lev D, Shalev S, Frydman M, Davidov B, Shohat M, Rahile M, Lieberman S, Levy-Lahad E, Lee MK, Shomron N, King MC, Walsh T, Kanaan M, Avraham KB. Targeted genomic capture and massively parallel sequencing to identify genes for hereditary hearing loss in middle eastern families. Genome Biol. 2011 Sep 14;12(9):R89. DOI: 10.1186/gb-2011-12-9-r89 External link