Ocular manifestations of microcephaly with or without chorioretinopathy, lymphedema or intellectual disability (MCLID) syndrome associated with mutations in KIF11

Purpose Microcephaly with or without chorioretinopathy, lymphedema or intellectual disability (MCLID) is an autosomal dominant condition. Mutations in KIF11 have been found to be causative in approximately 75% of cases. This study describes the ocular phenotype in patients with confirmed KIF11 mutations. Methods Standard ophthalmic examination and investigation including visual acuity, refraction and fundus examination was carried out in all patients. Fundus autofluorescence imaging (FAF) was performed in three patients, and four patients underwent spectral domain optical coherence tomography (OCT). Flash electroretinography (ERG) was performed in seven patients, and five underwent additional pattern electroretinography (PERG). Results The patients ranged in age from 2 to 10 years. Most presented with visual acuity loss. Fundus examination revealed lacunae of chorioretinal atrophy. Pigmentary macular changes and optic disc pallor were present in three of seven patients. Fundus autofluorescence demonstrated hypoautofluorescence at the macula in two of three patients. The lacunae of chorioretinal atrophy were hypoautofluorescent. The OCT showed atrophic maculae in three of four patients. Follow-up in one patient showed no deterioration of the vision over a 9-year period. The lesions appear not to be progressive on the follow-up imaging. Electrophysiology showed generalized rod and cone dysfunction and severe macular dysfunction. Inner retinal dysfunction was evident in three of seven patients. Conclusions Patients with KIF11 mutations show a specific ocular phenotype with variable expressivity and intrafamilial variability. Macular atrophy and dysfunction have not been consistently documented before. The fundus lesions appear non-progressive. The findings assist in providing an accurate diagnosis and thus improving the management and follow-up of patients with this syndrome.

What's the hype about CDK5RAP2?

Cyclin dependent kinase 5 regulatory subunit-associated protein 2 (CDK5RAP2) has gained attention in the last years following the discovery, in 2005, that recessive mutations cause primary autosomal recessive microcephaly. This disease is seen as an isolated developmental defect of the brain, particularly of the cerebral cortex, and was thus historically also referred to as microcephalia vera. Unraveling the pathomechanisms leading to this human disease is fascinating scientists because it can convey insight into basic mechanisms of physiologic brain development (particularly of cortex formation). It also finds itself in the spotlight because of its implication in trends in mammalian evolution with a massive increase in the size of the cerebral cortex in primates. Here, we provide a timely overview of the current knowledge on the function of CDK5RAP2 and mechanisms that might lead to disease in humans when the function of this protein is disturbed.

Novel Alternative Splice Variants of Mouse Cdk5rap2

Autosomal recessive primary microcephaly (MCPH) is a rare neurodevelopmental disorder characterized by a pronounced reduction of brain volume and intellectual disability. A current model for the microcephaly phenotype invokes a stem cell proliferation and differentiation defect, which has moved the disease into the spotlight of stem cell biology and neurodevelopmental science. Homozygous mutations of the Cyclin-dependent kinase-5 regulatory subunit-associated protein 2 gene CDK5RAP2 are one genetic cause of MCPH. To further characterize the pathomechanism underlying MCPH, we generated a conditional Cdk5rap2 LoxP/hCMV Cre mutant mouse. Further analysis, initiated on account of a lack of a microcephaly phenotype in these mutant mice, revealed the presence of previously unknown splice variants of the Cdk5rap2 gene that are at least in part accountable for the lack of microcephaly in the mice.

Molecular evolution of microcephalin, a gene determining human brain size

Microcephalin gene is one of the major players in regulating human brain development. It was reported that truncated mutations in this gene can cause primary microcephaly in humans with a brain size comparable with that of early hominids. We studied the m

A common SNP of MCPH1 is associated with cranial volume variation in Chinese population

Microcephaly (MCPH) genes are informative in understanding the genetics and evolution of human brain volume. MCPH1 and abnormal spindle-like MCPH associated (ASPM) are the two known MCPH causing genes that were suggested undergone recent positive selectio

Mutations in NGLY1 cause an inherited disorder of the endoplasmic reticulum-associated degradation pathway.

PURPOSE: The endoplasmic reticulum-associated degradation pathway is responsible for the translocation of misfolded proteins across the endoplasmic reticulum membrane into the cytosol for subsequent degradation by the proteasome. To define the phenotype associated with a novel inherited disorder of cytosolic endoplasmic reticulum-associated degradation pathway dysfunction, we studied a series of eight patients with deficiency of N-glycanase 1. METHODS: Whole-genome, whole-exome, or standard Sanger sequencing techniques were employed. Retrospective chart reviews were performed in order to obtain clinical data. RESULTS: All patients had global developmental delay, a movement disorder, and hypotonia. Other common findings included hypolacrima or alacrima (7/8), elevated liver transaminases (6/7), microcephaly (6/8), diminished reflexes (6/8), hepatocyte cytoplasmic storage material or vacuolization (5/6), and seizures (4/8). The nonsense mutation c.1201A>T (p.R401X) was the most common deleterious allele. CONCLUSION: NGLY1 deficiency is a novel autosomal recessive disorder of the endoplasmic reticulum-associated degradation pathway associated with neurological dysfunction, abnormal tear production, and liver disease. The majority of patients detected to date carry a specific nonsense mutation that appears to be associated with severe disease. The phenotypic spectrum is likely to enlarge as cases with a broader range of mutations are detected.

Delineation of a recognisable phenotype of interstitial deletion 3 (q22.3q25.1) in a case with previously unreported truncus arteriosus

Interstitial deletions of chromosome 3q22.3e25.1 are very rare with only five previous reports of deletions in this region [1,2,4,7,9]. We describe a case of a female infant with a de novo deletion. Dysmorphic features and congenital heart disease led to a clinical genetics assessment on day 1 of life. Chromosomal analysis showed an interstitial deletion with a female karyotype 46,XX,del (3)(q23q25.1) dn. Subsequent array CGH demonstrated the breakpoints as 3q22.3q25.1. This is the first documented association with a truncus arteriosus. We identify an emerging clinical phenotype of microphthalmia, microcephaly, congenital heart disease, slow feeding, skeletal abnormalities, with an abnormal facies and developmental delay. Array CGH demonstrated that the FOXL2 gene responsible for BPES was not deleted in this patient. (C) 2010 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Mosaic monosomy 14: clinical features and recognizable facies

A 1-year-old child with clinical features of monosomy 14 is reported. She has dysmorphic facial features including ocular colobomata, dolichocephaly and microcephaly, retinal pigmentation, severe seizures, fair curly hair and tapering fingers. There was severe mental retardation. This is the first reported case of severe mosaic monosomy 14, with up to 30% mosaicism. A recognizable facial gestalt is present in children with 14q deletions or partial monosomy 14, as well as susceptibility to infection, feeding difficulties, seizures and retinal pigmentation. (C) 2004 Lippincott Williams Wilkins.

Mutations in the MECP2 Gene Are Not a Major Cause of Rett Syndrome-Like or Related Neurodevelopmental Phenotype in Male Patients

Rett syndrome is a genetic neurodevelopmental disorder that affects mainly girls, but mutations in the causative MECP2 gene have also been identified in boys with classic Rett syndrome and Rett syndrome-like phenotypes. We have studied a group of 28 boys with a neurodevelopmental disorder, 13 of which with a Rett syndrome-like phenotype; the patients had diverse clinical presentations that included perturbations of the autistic spectrum, microcephaly, mental retardation, manual stereotypies, and epilepsy. We analyzed the complete coding region of the MECP2 gene, including the detection of large rearrangements, and we did not detect any pathogenic mutations in the MECP2 gene in these patients, in whom the genetic basis of disease remained unidentified. Thus, additional genes should be screened in this group of patients.

Exploration génomique de la déficience intellectuelle

La déficience intellectuelle (DI) définit un groupe de conditions génétiquement hétérogènes caractérisées par l’apparition de troubles cognitifs précoces chez l’enfant. Elle affecte 1-3% de la population dans les pays industrialisés. La prévalence de la DI est beaucoup plus élevée ailleurs dans le monde, en raison de facteurs sociodémographiques comme le manque de ressources dans le système de santé, la pauvreté et la consanguinité. Des facteurs non-génétiques sont mis en cause dans l’étiologie de la DI ; on estime qu’environ 25% des cas de DI sont d’origine génétique. Traditionnellement, les bases moléculaires de la DI ont été investiguées par des analyses cytogénétiques, les approches de cartographie génétique et le séquençage de gènes candidats ; ces techniques de génétiques classiques sont encore mises à rude épreuve dans l’analyse de maladies complexes comme la DI. La DI liée à l’X a été particulièrement étudiée, avec plus d’une centaine de gènes identifiés uniquement sur le chromosome X. Des mutations hétérozygotes composites sont mises en évidence dans la DI autosomique, dans le contexte d’unions non-consanguines. L’occurrence de ce type de mutations est rare, chez des individus non-apparentés, de sorte que les mutations dominantes de novo sont plus courantes. Des mutations homozygotes sont attendues dans les populations consanguines ou marquées par un effet fondateur. En fait, les bases moléculaires de la DI autosomique ont été presqu’exclusivement étudiées dans le contexte de populations avec des forts taux de consanguinité. L’origine de la DI demeure encore inconnue dans environ 60 % des cas diagnostiqués. En l’absence de facteurs environnementaux associés à la DI chez ces individus, il est possible d’envisager que des facteurs génétiques non identifiés entrent en jeu dans ces cas de DI inexpliqués. Dans ce projet de recherche, nous voulions explorer l’origine génétique de la DI, dans vingt familles, où une transmission de la maladie selon un mode autosomique récessif est suspectée. Nous avons mis de l’avant les techniques de séquençage de nouvelle génération, afin de mettre en évidence les déterminants génétiques de la DI, à l’échelle du génome humain. En fait, nous avons priorisé la capture et le séquençage de l’exome; soient la totalité des régions codantes du génome humain et leurs sites d’épissage flanquants. Dans nos analyses, nous avons ciblé les variants qui ne sont pas rapportés trop fréquemment dans différentes bases de données d’individus contrôles, ces mutations rares cadrent mieux avec une condition comme la DI. Nous avons porté une attention particulière aux mutations autosomiques récessives (homozygotes et hétérozygotes composites) ; nous avons confirmé que ces mutations ségréguent avec une transmission récessive dans la famille à l’étude. Nous avons identifié des mutations dans des gènes pouvant être à l’origine de la DI, dans certaines des familles analysées ; nous avons validé biologiquement l'impact fonctionnel des mutations dans ces gènes candidats, afin de confirmer leur implication dans la pathophysiologie de la DI. Nous avons élucidé les bases moléculaires de la DI dans huit des familles analysées. Nous avons identifié le second cas de patients avec syndrome de cassure chromosomique de Varsovie, caractérisé par des dysfonctions de l’ARN hélicase DDX11. Nous avons montré qu’une perte de l’activité de TBC1D7, une des sous-unités régulatrice du complexe TSC1-TSC2, est à l’origine de la pathologie dans une famille avec DI et mégalencéphalie. Nous avons mis en évidence des mutations pathogéniques dans le gène ASNS, codant pour l’Asparagine synthétase, chez des patients présentant une microcéphalie congénitale et une forme progressive d’encéphalopathie. Nous avons montré que des dysfonctions dans la protéine mitochondriale MAGMAS sont mises en cause dans une condition caractérisée par un retard prononcé dans le développement associé à une forme sévère de dysplasie squelettique. Nous avons identifié une mutation tronquant dans SPTBN2, codant pour la protéine spinocerebellar ataxia 5, dans une famille avec DI et ataxie cérébelleuse. Nous avons également mis en évidence une mutation dans PIGN, un gène impliqué dans la voie de biosynthèse des ancres de glycosylphosphatidylinositol , pouvant être à l’origine de la maladie chez des individus avec épilepsie et hypotonie. Par ailleurs, nous avons identifié une mutation - perte de fonction dans CLPB, codant pour une protéine chaperonne mitochondriale, dans une famille avec encéphalopathie néonatale, hyperekplexie et acidurie 3-méthylglutaconique. Le potentiel diagnostic des techniques de séquençage de nouvelle génération est indéniable ; ces technologies vont révolutionner l’univers de la génétique moléculaire, en permettant d’explorer les bases génétiques des maladies complexes comme la DI.

Bases moléculaires et cellulaires d’un trouble neurodéveloppemental causé par l’haploinsuffisance de SYNGAP1.

La déficience intellectuelle est la cause d’handicap la plus fréquente chez l’enfant. De nombreuses évidences convergent vers l’idée selon laquelle des altérations dans les gènes synaptiques puissent expliquer une fraction significative des affections neurodéveloppementales telles que la déficience intellectuelle ou encore l’autisme. Jusqu’à récemment, la majorité des mutations associées à la déficience intellectuelle a été liée au chromosome X ou à la transmission autosomique récessive. D’un autre côté, plusieurs études récentes suggèrent que des mutations de novo dans des gènes à transmission autosomique dominante, requis dans les processus de la plasticité synaptique peuvent être à la source d’une importante fraction des cas de déficience intellectuelle non syndromique. Par des techniques permettant la capture de l’exome et le séquençage de l’ADN génomique, notre laboratoire a précédemment reporté les premières mutations pathogéniques dans le gène à transmission autosomique dominante SYNGAP1. Ces dernières ont été associées à des troubles comportementaux tels que la déficience intellectuelle, l’inattention, des problèmes d’humeur, d’impulsivité et d’agressions physiques. D’autres patients sont diagnostiqués avec des troubles autistiques et/ou des formes particulières d’épilepsie généralisée. Chez la souris, le knock-out constitutif de Syngap1 (souris Syngap1+/-) résulte en des déficits comme l’hyperactivité locomotrice, une réduction du comportement associée à l’anxiété, une augmentation du réflexe de sursaut, une propension à l’isolation, des problèmes dans le conditionnement à la peur, des troubles dans les mémoires de travail, de référence et social. Ainsi, la souris Syngap1+/- représente un modèle approprié pour l’étude des effets délétères causés par l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur le développement de circuits neuronaux. D’autre part, il est de première importance de statuer si les mutations humaines aboutissent à l’haploinsuffisance de la protéine. SYNGAP1 encode pour une protéine à activité GTPase pour Ras. Son haploinsuffisance entraîne l’augmentation des niveaux d’activité de Ras, de phosphorylation de ERK, cause une morphogenèse anormale des épines dendritiques et un excès dans la concentration des récepteurs AMPA à la membrane postsynaptique des neurones excitateurs. Plusieurs études suggèrent que l’augmentation précoce de l’insertion des récepteurs AMPA au sein des synapses glutamatergiques contribue à certains phénotypes observés chez la souris Syngap1+/-. En revanche, les conséquences de l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur les circuits neuronaux GABAergiques restent inconnues. Les enjeux de mon projet de PhD sont: 1) d’identifier l’impact de mutations humaines dans la fonction de SYNGAP1; 2) de déterminer si SYNGAP1 contribue au développement et à la fonction des circuits GABAergiques; 3) de révéler comment l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux circuits GABAergiques affecte le comportement et la cognition. Nous avons publié les premières mutations humaines de type faux-sens dans le gène SYNGAP1 (c.1084T>C [p.W362R]; c.1685C>T [p.P562L]) ainsi que deux nouvelles mutations tronquantes (c.2212_2213del [p.S738X]; c.283dupC [p.H95PfsX5]). Ces dernières sont toutes de novo à l’exception de c.283dupC, héritée d’un père mosaïque pour la même mutation. Dans cette étude, nous avons confirmé que les patients pourvus de mutations dans SYNGAP1 présentent, entre autre, des phénotypes associés à des troubles comportementaux relatifs à la déficience intellectuelle. En culture organotypique, la transfection biolistique de l’ADNc de Syngap1 wild-type dans des cellules pyramidales corticales réduit significativement les niveaux de pERK, en fonction de l’activité neuronale. Au contraire les constructions plasmidiques exprimant les mutations W362R, P562L, ou celle précédemment répertoriée R579X, n’engendre aucun effet significatif sur les niveaux de pERK. Ces résultats suggèrent que ces mutations faux-sens et tronquante résultent en la perte de la fonction de SYNGAP1 ayant fort probablement pour conséquences d’affecter la régulation du développement cérébral. Plusieurs études publiées suggèrent que les déficits cognitifs associés à l’haploinsuffisance de SYNGAP1 peuvent émerger d’altérations dans le développement des neurones excitateurs glutamatergiques. Toutefois, si, et auquel cas, de quelle manière ces mutations affectent le développement des interneurones GABAergiques résultant en un déséquilibre entre l’excitation et l’inhibition et aux déficits cognitifs restent sujet de controverses. Par conséquent, nous avons examiné la contribution de Syngap1 dans le développement des circuits GABAergiques. A cette fin, nous avons généré une souris mutante knockout conditionnelle dans laquelle un allèle de Syngap1 est spécifiquement excisé dans les interneurones GABAergiques issus de l’éminence ganglionnaire médiale (souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+). En culture organotypique, nous avons démontré que la réduction de Syngap1 restreinte aux interneurones inhibiteurs résulte en des altérations au niveau de leur arborisation axonale et dans leur densité synaptique. De plus, réalisés sur des coupes de cerveau de souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+, les enregistrements des courants inhibiteurs postsynaptiques miniatures (mIPSC) ou encore de ceux évoqués au moyen de l’optogénétique (oIPSC) dévoilent une réduction significative de la neurotransmission inhibitrice corticale. Enfin, nous avons comparé les performances de souris jeunes adultes Syngap1+/-, Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ à celles de leurs congénères contrôles dans une batterie de tests comportementaux. À l’inverse des souris Syngap1+/-, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ ne présentent pas d’hyperactivité locomotrice, ni de comportement associé à l’anxiété. Cependant, elles démontrent des déficits similaires dans la mémoire de travail et de reconnaissance sociale, suggérant que l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux interneurones GABAergiques dérivés de l’éminence ganglionnaire médiale récapitule en partie certains des phénotypes cognitifs observés chez la souris Syngap1+/-. Mes travaux de PhD établissent pour la première fois que les mutations humaines dans le gène SYNGAP1 associés à la déficience intellectuelle causent la perte de fonction de la protéine. Mes études dévoilent, également pour la première fois, l’influence significative de ce gène dans la régulation du développement et de la fonction des interneurones. D’admettre l’atteinte des cellules GABAergiques illustre plus réalistement la complexité de la déficience intellectuelle non syndromique causée par l’haploinsuffisance de SYNGAP1. Ainsi, seule une compréhension raffinée de cette condition neurodéveloppementale pourra mener à une approche thérapeutique adéquate.

“Era uma vez… na era da inclusão” : superando lacunas inerentes a um diagnóstico de Microcefalia no 3º Ciclo do Ensino Básico

O trabalho apresentado resultou de um projeto, realizado no âmbito do Curso de 2º Ciclo em Educação Especial, na Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias. Este projeto teve como objetivo intervir num grupo / turma que incluía um jovem com microcefalia e reduzir as dificuldades cognitivas e relacionais apresentadas pelo jovem aluno, atuando nas áreas da autonomia e socialização numa perspetiva inclusiva. “T.” foi a letra que optámos para designar o aluno que frequentava o 8º ano do 3º Ciclo de uma escola pública, da sua área de residência. O enquadramento teórico permitiu fundamentar a intervenção realizada atendendo à problemática do aluno, e enquadrada numa perspetiva inclusiva. Para a caraterização do “T.” e dos contextos em que ele se insere utilizámos como técnicas de recolha de dados, a pesquisa documental, as entrevistas semidiretivas ao diretor de turma e também professor do aluno, à professora de educação especial que deu apoio personalizado ao aluno em estudo, a observação naturalista e a sociometria. As linhas orientadoras da intervenção realizada perspetivaram-se na investigação-ação. Os principais objetivos delineados para o grupo e para o “T.”, as estratégias e atividades realizadas, assentaram numa perspetiva de aprendizagem estruturada, cooperativa, que após a sua aplicação, foi alvo de avaliação e reflexão para que o processo pudesse ser passível de reformulação em prol das necessidades evidenciadas por todos os intervenientes do processo. Promoveram-se práticas inclusivas que permitiram à turma e ao “T.” adquirir mais autonomia, melhor sociabilidade, mais participação e mais conhecimentos académicos.

Smith-Lemli-Opitz syndrome: clinical and biochemical findings in Brazilian patients

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Oropharyngeal dysphagia and language delay in partial trisomy 9p: case report

The phenotype of partial trisomy 9p includes global developmental delay, microcephaly, bulbous nose, downturned oral commissures, malformed ears, hypotonia, and severe cognitive and language disorders. We present a case report and a comparative review of clinical findings on this condition, focusing on speech-language development, cognitive abilities and swallowing evaluation. We suggest that oropharyngeal dysphagia should be further investigated, considering that pulmonary and nutritional disorders affect the survival and quality of life of the patient. As far as we know, this is the first study of a patient with partial trisomy 9p described with oropharyngeal dysphagia.