대한임상검사학회지 : 41권제1호, 6-10, 2009 ISSN 1738-3544 FISH 에의해확진된 Mosaic Ring Chromosome 4 의환아 1 예 강동성심병원진단검사의학과 윤숙경 임민혜 김실경 조현찬 A Case of Mosaic Ring Chromosome 4 Diagnosed by FISH Technique Sook-Kyung Yun, Min-Hye Lim, Sil-Kyung Kim, and Hyoun-Chan Cho Department of Clinical Laboratory medicine, Kangdong Sacred Heart Hospital, Hallym University Medical Center, Seoul 134-701, Korea Ring chromosome occurs when both telomeres of a chromosome are lost and the remaining portion of the chromosome circularizes to re-establish chromosome stability. This abnormal structure shows mitotic instability unlike the normal chromosomes, causing problems during mitosis. Here, we report one case of "chromosome 4 ring syndrome" on a 6-month-old male patient with growth retardation. Ring chromosome, monosomy, dicentric chromosome were shown by conventional chromosome analysis using peripheral blood. Peripheral blood was used and incubated for 72 hours for chromosome analysis. 3 probes (LSI WHS SpectrumOrange/CEP 4 SpectrumGreen, 4p subtelomere probe, 4q subtelomere probe) were used to detect the origin and breakpoint of ring chromosome 4 by FISH (fluorescense in situ hybridization) technique Key Words : Ring chromosome, Telomeres, Mitosis, Monosomy, Dicentric chromosome, Fluorescense in situ hybridization technique I. 서론 환염색체 (ring chromosome) 는 1966년 McIlee에의해처음보고되었는데염색체의장완 (q-arm) 또는단완 (p-arm) 의말단이일부소실되어양쪽끝끼리붙어서고리형태를형성하는변형된염색체를말하는데 (McIlee 등, 1966), 세포분열시문제가발생하고, 일반적인염색체와는달리매우불안정한유사분열 (mitotic instability) 을보 교신저자 : 윤숙경, ( 우 )134-701, 서울특별시강동구길동 445 번지강동성심병원진단검사의학과 TEL : 02-2224-2320 E-Mail : sky6807@hanmail.net 인다. 환의형성과정에서염색체의손실이일어나는경우염색체의양이나범위에따라표현형의차이가많이나게된다 (Gardner 등, 1996). 유전물질의결손정도에따라다양한임상양상을보이며, 특징적인임상증상으로는미숙아, 태아발육지연, 지능장애, 소두증, 대뇌기형, 안면부기형, 심장기형, 골격계및생식기기형을보인다 (Blackett 등, 2005). 2007년 6월에생후 6개월된남아가발달지연을주소로내원하였다. 말초혈액을이용한염색체배양검사를실시한결과에서환염색체 (ring chromosome) 와단일염색체 (monosomy), 이동원체성환염색체 (ring isochromosome) 등의 chromosome 4 ring syndrome 이라는극히드문질 6
Korean J. Clin. Lab. Sci. 41(1):6-10, 2009 환을경험하였기에증례를보고하는바이다. 국내에서도 4번환염색체와 WHS증후군의유전질환을보고한사례도있었다 ( 양등, 1995). II. 대상및방법 1. 증례 6개월된남아가성장지연을주소로한강성심병원소아과로내원하여말초혈액염색체검사를실시하였다. III. 결과 1. 이학적검사결과일반혈액검사, 일반화학검사, 면역혈청검사, 중금속검사등에서이상소견이발견되지않았으며, 환아는 3백분위수에해당하는신장과갑상선저형성의소견을제외하고는전반적으로정상적인발달소견을보였다. 2. 검사방법환아를대상으로실시한검사는일반혈액검사, 일반화학검사, 핵의학영상검사, 중금속검사, 면역혈청검사, 내분비검사, 진단유전검사등을실시하였다. 그리고세포유전학적검사는보내준검체로 ethidium bromide를첨가한고정도분염법및일반세포배양법두가지로검사하였는데일반세포배양법에서훨씬많은분열세포가나타났다. 염색체검사과정은헤파린용기에채혈한말초혈액을 RPMI 1640 배지, 10% 우태아혈청, penicillin-streptomycin, L-glutamin, phytohemagglutinin(pha) 을혼합한플라스크에첨가한후 37, 5% CO 2 에서 72 시간동안배양하였다. T림프구수획단계에서염색체의농축을방지하여유사분열전기또는전중기의긴염색체를얻고자배양액에 ethidium bromide를첨가하는고정도기법을시행하였고 colcemid를첨가한후배양하여 0.075 M KCl 저장용액으로처리하고 3:1 비율의 methanol 및 glacial acetic acid 혼합액으로고정하였다. 세포부유액을 metaphase spreader를이용하여슬라이드를만들고 65 건조기에서건조시킨후에 GTG(G-bands by trypsin using Giemsa) 분염법을실시하였다. 염색체명명은 International System for Human Cytogenetics Nomenclature(ISCN) 2005의명명규약에준하였다. 또한소실된염색체부위를정확히분석하기위해서 FISH (fluorescense in situ hybridization) 검사를시행하였다. 염색체검사시와동일한방법에의해슬라이드를준비한후에 probe와슬라이드에부착된염색체의 DNA를변성시킨후형광보합반응시켜분석하여소실된부위를동정하였다. Fig. 1. Various structure of ring chromosome 4 2. 세포유전학적검사소견환아의핵형분석결과 107 개의분열세포를분석하였는데 9개에서는 4번염색체하나가소실된 monosomy 4 를보였고, 나머지는모두 4번염색체가환 (ring) 모양을보이는구조적이상이발견되었다. 이들중 2 개는 2 개의 4번염색체가환모양을보이기도하였다. 정상적인핵형은찾아볼수없었으며, 모든분열세포가비정상적인핵형을보였다. 2005년 ISCN 명명법표기로핵형은 45,XY,-4[9]/ 46,XY,r(4)(p16q35)[96]/46,XY,dicr(4)(::p16 q35::p16 q35)[2] 이었다 (Fig. 2, Fig. 3). 이러한 chromosome 4 ring syndrome 은 4번염색체단완과장완말단부위의염색질결실과함께서로붙게되어생기는극히드문질환으로 (Fig. 1) 나타나는이상소견은소실된유전물질정도에따라다양하다고하는데출생시저체중, 성장지연, 정신지체발육지연, 소두증, 대뇌기형, 안면부기형, 심장기형, 골격계및생식기기형등이다 (Kocks 등, 2002). 3. FISH 검사소견환염색체를보인 4번염색체의기원을확인하고절단점을찾기위해 4번염색체의 3 가지의 probe(lsi WHS SpectrumOrange/CEP 4 SpectrumGreen, 4p subtelomere 7
대한임상검사학회지 41(1):6-10, 2009 Fig. 2. 46,XY,dic r(4)(::16 q35::p16 q35) Fig. 3. 46,XY,r(4)(p16q35) probe, 4q subtelomere probe) 를이용하여 FISH를시행하여 signal을관찰하였다. FISH검사상 4q subtelomere부분과 WHS region은보존되었으나 4p subtelomere부위가소실된소견을보였다. (Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6) 또한가족력등을밝히기위하여부모의혈액을이용한염색체검사도실시하였으나특이한염색체이상은관찰되지않고모두정상핵형 (46,XY, 46,XX) 을보였다. IV. 고찰 1억 8600만염기쌍으로구성된 4번염색체는다양한질병관련유전자, 즉 Huntington s disease gene, Wolf-Hirschhorn syndrome 유전자등이있어관심과주목을받아왔다. 1980년밝혀진 Ring chromosome 4는 (Young과 Zalneraitis, 1980) 에의하면문헌상 15 예정도로환자의삼분의일은 4 번염색체단완의결실 (p16-) 을동반하기때문에전형적인 4p- 표현형이고, 나머지는임상소견이다양하게나타난다고한다. 4번환염색체와관련된결손부위와연관지어임상양상을분류하는데첫번째 WHS 부위의결실여부로이부분이결손되었다면 Wolf-Hirschhorn syndromd(whs) 으로분류되며 Wolf-Hirschhorn 증후군은 1965년 Wolf 등과 Hirschhorn 등에의해처음기술된염색체질환으로 (Wolf 등, 1965; Hirschhorn 등, 1965) 4번염색체단완부말단에서다양한결실 (deletion) 및재배열 (rearrangemet) 로인 하여여러가지전신적기형을일으키는선천적질환이다. 빈도는출생아 30,000 명내지 50,000 명중한명이다. 대부분의환아에서그리스투구모양의얼굴을가졌다하여 Greek-Helmet face 라고불리는독특한두개안면기형이나타나는데소두증, 전두부돌출, 양안격리증, 넓은코근간부, 소악증, 이개하위등의소견을보인다. 대개사산되거나생후 1년이내에사망하는데극히드물게는 20 세이상까지생존한예도보고되었다 (Anderson 등, 1997; Balci 등, 2006; Chen 등, 2007). 이와같이대부분의 W-H증후군은염색체의결실과재배열로인해임상증상을나타내며아주드문일부예에서는환염색체가발견되기도한다. 결실된크기는 4번염색체단완의 10% 내지 100% 까지다양하며결실의정도와임상양상과의연관성에대해서는다양한견해들이있다. 본환자에서는 FISH에의해 WHS의 region이보존되었기에 W-H증후군은아니라는확진을할수있었다. 두번째로는환자의 4p subtelomere probe와 4q subtelomere probe를이용한 FISH결과에서는 4q subtelomere 는보존되었지만 4p subtelomere부위는소실되었음을알수있었다. 최근 4번염색체의원위부는유지되어있으면서근위부결손 (proximal interstitial deletion) 만관찰되는증례들도보고되고있는데, 이들에서는 W-H증후군의특징적인얼굴소견이나심한성장지연및심장기형등이관찰되지않을뿐더러지능장애도심하지않는등예후도비교적양호하여 W-H증후군과구별하여 proximal 4p- syndrome 8
Korean J. Clin. Lab. Sci. 41(1):6-10, 2009 이라고명명되었다. 이는 4p16.3을포함하는원위부의결실이임상양상을나타내는데주로관여하며근위부의결실은환자의표현형에큰영향은미치지는않은것으로생각된다 (Estabrooks 등. 1995; 이등, 1999). 우리는환자의염색체결과와 FISH결과에서얻을수있었던결론은 ring chromosome(4) 을보이는환자에서 4p16.3의어느정도위치까지소실되었느냐가환자표현 Fig. 6. FISH with WHS probes showing presence of WHS regions on both normal chromosome 4 and ring chromosome 4. Fig. 4. FISH with subtelomeric 4p probe showing absence of 4p subtelomeric region on ring chromosome 4. 형에영향을미치며 (Francke 등, 1997) subtelomere 부위의작은소실로도 short stature와 mild developmental delay와의연관성이어느정도있는것이란새로운사실을알게되었다. 또한놀라운사실은이렇듯 4번염색체의단일염색체와환염색체등의세포유전학적이상이있음에도불구하고아무런신체적기형이없으면서단지성장지연소견만나타내는 (Lee 등, 2005) 환자의결과였다. 염색체이상 Fig. 5. FISH with subtelomeric 4q probe showing presence of 4q subtelomeric region on both normal chromosome 4 and ring chromosome 4. Fig. 7. FISH with WHS, 4centromere probe showing presence of WHS, 4centromere regions on both normal chromosome 4 and ring chromosome 4. 9
대한임상검사학회지 41(1):6-10, 2009 의기원과가족력등을밝히기위해부모를대상으로실시한염색체검사에서어떠한이상도발견되지않아가족력과는관계없는새로운 (de novo) 형으로밝혀졌다. 따라서우리가경험한본환자에서 W-H증후군은아니라는 FISH결과의확진과함께 proximal 4p- syndrome이라는진단을내리고, 환염색체와단일염색체등의 Mosaic Ring Chromosome 4 syndrome 이라는극히드문질환을경험하였기에증례를보고하는바이다. 지금까지대부분의환염색체환자들은특징적인임상양상과세포유전학적검사로진단되었으나최근에는염색체의기원을확인하고절단점을찾기위해여러가지 probe를이용한 FISH를시행하여 signal을관찰하여확진하고있다. 위와같이 DNA probe를사용한 FISH방법이환염색체의기원을밝히는데많은도움이되었으므로세포유전학분야에이러한새로운기법을도입하는것이환자의진단에대단히유용하리라고사료된다. 참고문헌 1. Anderson CE, Wallerstein R, Zamerowaki ST. Ring chromosome 4 mosaicism coincidence of oligomeganephronia and signs of Seckel syndrome. Am J Med Genet 72:281-285, 1997. 2. Balci S, Engiz O, Aktas D, Vargel I, Beksac MS, Mrasek K, Vermeesch J, Liehr T. Ring chromosome 4 and Wolf-Hirschhorn syndrome (WHS) in a child with multiple anomalies. Am J Med Genet A 140: 628-632, 2006. 3. Chen CP, Hsu CY, Tzen CY, Lee CC, Chen WL, Chen LF, Wang W. Prenatal diagnosis of mosaic ring chromosome 4. Prenat Diag 27:479-487, 2007. 4. Estabrooks LL, Breg WR, Hayden MR, Ledbetter DH, Myer RM, Wyandt HE, Yang-Feng TL, Hirschhorn K. Summary of the 1993 ASHG ancillary meeting Recent research on 4p syndrome and gene. Am J Med Genet 44:453-458, 1995. 5. Francke U, Arias DE, Nyhan WL. Proximal 4p- deletion;phenotype differs from classical 4p-syndrome. J Pediatr 90:250-252, 1997. 6. Gardner RJM, Sutnerland GR. Chromosome abnormalities and genetic counselling. 2nd ed. p177-180, Oxford university press, inc, 1996. 7. Hirschhorn K, Cooper HL, Firsachein I. Deletion of short arm of chromosome 4-5 in a child with defects on midline fusion. Humangenetik 1:479-482, 1965. 8. Kocks A, Endele S, Heller R, Schroder B, Schafer HJ, Stadtler C, Makrigeorgi-Butera M, Winterpacht A. Partial deletion of 4p and 4q in a fetus with ring chromosome 4 phenotype and molecular mapping of the breakpoint. Am J Med Genet 39:E23-E23, 2002. 9. Lee MH, Park SY, Kim YM, Kim JM, Yoo KJ, Lee HH, Ryu HM. Molecular cytogenetic characterization of ring chromosome 4 in a female having a chromosomally normal child. Cytogenet Genome Res 111:175-178, 2005. 10. McIlee ME, Tulloch WS, Newsam JE. Studies on human meiotic chromosome from testicular tissue. Lancet 1:679-682, 1966. 11. Blackett PR, Li S, Mulvihill JJ. Ring chromosome 4 in a patient with Early Onset type 2 Diabetes, Deafness, and Developmental Delay. Am J Med Genet A 137:213-216, 2005. 12. Wolf U, Reinwein H, Porsch R, Schreoter R, Baitsch H. Defizienz an den Kurzen Armen Eines chromosome Nr. 4. Humangenetik 1:479-482, 1965. 13. Young RS, Zalneraitis EL. Neurological and neuropathological findings in ring chromosome 4. Am J Med Genet 6:487-490, 1980. 14. 양수연, 김옥영, 정옥승, 서손상, 최원영. Ring 4 chromosome과관련된 Wolf-Hirschhorn 증후군 1례. 대한신생아학회지 2(1):107-111, 1995. 15. 이정수, 강은숙, 허정원, 유정현, 이영경, 조현찬, 홍기숙. 4p15.2 부위의결실을보인 Wolf-Hirschhorn 증후군 1예. 대한임상병리학회지 :19(1):137-140, 1999. 10