Screening auf GJB2-Mutationen mit Wangenabstrichmaterial zur nicht-invasiven Diagnostik genetisch bedingter Innenohrschwerhörigkeit

Zusammenfassung

Einleitung: In den letzen Jahren konnte gezeigt werden, dass mehr als 50 % der angeborenen Innenohrschwerhörigkeiten genetisch bedingt sind. Insbesondere Mutationen des für Connexin 26 (Cx26) kodierenden Gens GJB2 sind von besonderer Bedeutung.

Methode: Es wurde überprüft, ob durch Wangenabstriche mit der Gewinnung bukkaler Zellen ein Verfahren zur Verfügung steht, mit dem nicht-invasiv auch bei kleinsten Kindern Material für eine entsprechende genetische Untersuchung gewonnen werden kann. Hierzu wurden in der Abteilung für Hör-, Stimm- und Sprachheilkunde des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf 43 Wangenabstriche bei innenohrschwerhörigen Kindern im Alter von 6 Monaten und 16 Jahren und einigen schwerhörigen Eltern dieser Patienten durchgeführt. Zusätzlich wurden 16 Wangenabstriche von gehörlosen Personen aus Ghana, Westafrika, zur Bestimmung der Prävalenz von GJB2-Mutationen der dortigen Bevölkerung analysiert.

Ergebnisse: Das entnommene Zellmaterial reichte bei 53 von 59 Proben für eine GJB2-Amplifikation mittels Polymerase-Kettenreaktion und die anschließende DNA-Sequenzierung aus. Bei 34 Wangenabstrichen waren GJB2-Mutationen nachweisbar. Im Einzelnen handelte es sich um 13 Fälle der bei Kaukasiern am häufigsten anzutreffenden Mutation 35delG, vier Fälle der seltenen W24X- und jeweils einen Fall einer heterozygoten V153I- und L90P-Mutation. Bei den afrikanischen Probanden fand sich in zwei Fällen die 35insG-Mutation und in den anderen Fällen GJB2-Varianten, die bisher nur in Afrika beobachtet worden waren. Die Entnahme der Wangenabstriche war bei allen Personen, besonders auch bei Kleinkindern, problemlos.

Schlussfolgerung: Das Screening auf Cx26-Mutationen bei schwerhörigen Kindern zum Nachweis dieser häufigen Form genetisch bedingter Schwerhörigkeit stellt eine Möglichkeit dar, eine häufige Ursache angeborener Schwerhörigkeit früh zu diagnostizieren und die Eltern zu beraten. Auf aufwändige weitere Untersuchungen zur Abklärung der Schwerhörigkeit kann im Einzelfall verzichtet werden. Das Screening von Kindern und Erwachsenen ist für eine humangenetische Beratung wichtig.

Abstract

Background: Approximately 1 out of 1000 children is affected by severe or profound hearing impairment at birth. In the last years it has been shown that more than 50 % of inherited prelingual, sensorineural hearing impairment may be attributed to genetic defects. Most commonly, the GJB2 gene (chromosome 13q11) that encodes connexin 26 (Cx26) is affected. Cx26 is crucial for the formation of gap junctions which play an important role in the intercellular exchange of electrolytes. A variety of autosomal recessive GJB2 mutations associated with inherited hearing impairment has meanwhile been identified. The most common GJB2 mutation in Caucasian populations, 35delG accounts for the majority of cases and has a carrier frequency of more than 2.5 %. Other distinct mutations account for hearing impairment in other parts of the world.

Material and Methods: We examined in 59 Caucasian and Ghanaian individuals whether DNA recovered from buccal smears was appropriate for genetic testing by polymerase-chain reaction (PCR) based DNA-sequencing.

Results: Buccal smears could be taken conveniently in all cases, even from small babies. In 53 out of 59 samples the material recovered from buccal smears could be subjected to PCR of the second exon of the GJB2 gene and subsequent DNA-sequencing. GJB2 mutations were identified in 34 patients. 13 Caucasian individuals exhibited the most common mutation 35delG. In addition, four cases of the rare W24X and each one heterozygous case of the V153I- and the L90P mutation were found. In two African individuals the 35insG mutation was detected. All other African patients had mutations exclusively identified in Ghana so far with the exception of R143W. R143W accounts for most cases of profound deafness in Ghana and has been identified in low frequencies in other ethnic groups as well.

Conclusion: Screening for GJB2 mutations in DNA recovered from buccal smears of individuals with inherited hearing impairment offers an easy, non-invasive method for early diagnosis and a basis of genetic counselling.

Connexin 26 - GJB2 - genetisch - angeborene Schwerhörigkeit - Screening - Wangenabstrich

Connexin 26 - GJB2 - genetic - congenital deafness - prelingual hearing loss - screening test - cheek cuts

Literatur

• 1 Gorlin R. Hereditary Hearing Loss and its Syndromes. New York; Oxford Univ. Press 1995
• 2 Kelsell D P, Dunlop J, Stevens H P, Lench N J, Liang J N, Parry G, Mueller R F, Leigh I M. Connexin 26 mutations in hereditary non-syndromic sensorineural deafness.  Nature. 1997;  387 80-83
• 3 Brobby G W, Müller-Myhsok B, Horstmann R D. Connexin 26 R143W mutation associated with recessive nonsyndromic sensorineural deafness in Africa.  N Engl J Med. 1998;  338 548-549
• 4 del Castillo I, Villamar M, Moreno-Pelayo M A, del Castillo F J, Alvarez A, Telleria D, Menendez I, Moreno F. A deletion involving the connexin 30 gene in nonsyndromic hearing impairment.  N Engl J Med. 2002;  346 243-249
• 5 Denoyelle F, Weil D, Maw M A, Wilcox S A, Lench N J, Allen-Powell D R, Osborn A H, Dahl H HM, Middleton A, Houseman M J, Dadé C, Marline S, Boulila-ElGaied A, Grati M, Ayadi H, BebArab S, Bitoun P, Lina-Granade G, Godet J, Mustapha M, Loiselet J, El-Zir E, Aubois A, Joannard A, Levilliers J, Garabédian E N, Mueller R F, McKinlay R J, Petit C. Prelingual deafness: high prevalence of a 30 delG mutation in the connexin 26 gene.  Hum Mol Genet. 1997;  6 2173-2177
• 6 The connexin deafness homepage: http://www.crg.es/deafness/. 
• 7 Hergersberg M, Weigell-Weber M. Erbliche Schwerhörigkeit: neue Möglichkeiten in der Diagnostik.  Schweiz Med Wochenschrift. 2000;  130 485-489
• 8 Kammen-Jolly K, Ichiki H, Scholtz A W, Gsenger M, Kreczy A, Schrott-Fischer A. Connexin 26 in human fetal development of the inner ear.  Hear Res. 2001;  160 15-21
• 9 Tekin M, Arons K S, Pandya A. Advances in hereditary deafness.  Lancet. 2001;  358 1082-1090
• 10 Hamelmann C, Amedofu G K, Albrecht K, Muntau B, Gelhaus A, Brobby G W, Horstmann R D. Pattern of connexin 26 (GJB2) mutations causing sensorineural hearing impairment in Ghana.  Hum Mutat. 2001;  18 84-85
• 11 Wilcox S A, Saunders K, Osborn A H, Arnold A, Wunderlich J, Kelly T, Collins V, Wilcox L J, McKinlay-Gardner R J, Kamarinos M, Cone-Wesson B, Williamson R, Dahl H H. High frequency hearing loss correlated with mutations in the GJB2 gene.  Human Genet. 2000;  106 399-405
• 12 Angeli S, Utrera R, Dib S, Chiossone E, Naranjo C, Henriquez O, Porta M. GJB2 gene mutations in childhood deafness.  Acta Otolaryngol. 2000;  120 133-136
• 13 Baris I, Kilinc M O, Tolun A. Frequency of the 35delG mutation in the connexin 26 gene in Turkish hearing-impaired patients.  Clin Genet. 2001;  60 452-455
• 14 Lautermann J, Gabriel H D, Kupsch P, Winterhager E, Jahnke K. Connexin26 und -30 im Innenohr und ihre klinische Bedeutung.  Laryngo-Rhino-Otol. 2001;  80 719-724
• 15 Rabionet R, Gasparini P, Estivill X. Molecular genetics of hearing impairment due to mutations in gap junction genes encoding beta connexins.  Hum Mutat. 2000;  16 190-202
• 16 Ben Arab S, Hmani M, Denoyelle F, Boulila-Elgaied A, Chardenoux S, Hachicha S, Petit C, Ayadi H. Mutations of GJB2 in three geographic isolates from northern Tunesia: evidence for the heterogeneity within isolates.  Clin Genet. 2000;  57 439-443
• 17 Pfister M. Molekulargenetische Aspekte in der HNO-Heilkunde.  HNO. 2002;  50 791-793
• 18 Kikuchi T, Adams J C, Paul D L, Kimura R S. Gap junction systems in the rat vestibular labyrinth: immunohistochemical and ultrastructural analysis.  Acta Otolaryngol. 1994;  114 520-528
• 19 Lefebvre P P, van de Water T R. Connexins, hearing and deafness: clinical aspects of mutations in the connexin 26 gene.  Brain Res Rev. 2000;  32 159-162
• 20 Labarthe M P, Bosco D, Saurat J H, Meda P, Salomon D. Upregulation of connexin 26 between keratinocytes of psoriatic lesions.  J Invest Dermatol. 1998;  111 72-76
• 21 Meyer C G, Amedofu G K, Brandner J M, Pohland D, Timmann C, Horstmann R D. Selection for deafness?.  Nature Med. 2002;  12 1332-1333
• 22 Richard G. Connexin disorders of the skin.  Adv Dermatol. 2001;  17 243-277
• 23 White T W. Functional analysis of human Cx26 mutations associated with deafness.  Brain Res Rev. 2000;  32 181-183
• 24 Gabriel H, Kupsch P, Sudendey J, Winterhager E, Jahnke K, Lautermann J. Mutations in the connexin26/GJB2 gene are the most common event in non-syndromic hearing loss among the german population.  Hum Mutat. 2001;  17 521-522
• 25 Kenna M A, Wu B L, Contanche D A, Korf B R, Rehm H L. Connexin 26 studies in patients with sensorineural hearing loss.  Arch Otolaryngol Head Neck Surg. 2001;  127 1037-1042
• 26 Stern S J, Arnos K S, Murrelle L, Welch K O, Nance W E, Pandya A. Attitudes of deaf and hard of hearing subjects towards genetic testing and prenatal diagnosis of hearing loss.  J Med Genet. 2002;  39 449-453
• 27 Middleton A, Hewison J, Mueller R F. Attitudes of deaf adults toward genetic testing for hereditary deafness.  Am J Hum Genet. 1998;  63 1175-1180
• 28 Estivill X, Fortina P, Surrey S, Rabionet R, Melchionda S, D'Agruma L, Mansfield E, Rappaport E, Govea N, Milà M, Zelante L, Gasparini P. Connexin-26 mutations in sporadic and inherited sensorineural deafness.  The Lancet. 1998;  351 394-398
• 29 Green G E, Scott D A, McDonald J M, Woodworth G G, Sheffield V C, Smith R JH. Carrier rates in the Midwestern United States for GJB2 mutations causing inherited deafness.  JAMA. 1999;  281 2211-2216
• 30 Zelante L, Gasparini P, Estivill X, Melchionda S, D'Agruma L, Govea N, Milá M, Monica M D, Lufti J, Shohat M, Mansfield E, Delgrosso K, Rappaport E, Surrey S, Fortina P. Connexin26 mutations associated with the most common form of non-syndromic neurosensory autosomal recessive deafness (DFNB1) in Mediterraneans.  Hum Mol Genet. 1997;  6 1605-1609
• 31 Löffler J, Nekahm D, Hirst-Stadlmann A, Gunther B, Menzel H J, Utermann G, Janecke A R. Sensorineural hearing loss and the incidence of Cx26 mutations in Austria.  Eur J Hum Genet. 2001;  9 226-230