أبعد من التنبؤ الحاسوبي: تعدد الأوميات يكشف متغيّراً إنترونياً عميقاً مُمرِضاً في جين HNRNPK بمتلازمة أو-كلاين

نشكركم على زيارة nature.com. أنتم تستخدمون نسخة متصفح ذات دعم محدود لـ CSS. للحصول على أفضل تجربة، نوصي باستخدام متصفح أحدث (أو إيقاف تشغيل وضع التوافق في Internet Explorer). في غضون ذلك، ولضمان استمرار الدعم، نعرض الموقع بدون أنماط و JavaScript.

• نُشر في: 04 سبتمبر 2026

• R. Weksberg ORCID: orcid.org/0000-0002-6501-4150 3 ، 4 ,

Journal of Human Genetics ( 2026 ) استشهد بهذه المقالة

تُصاحب المتغيرات الممرضة في HNRNPK متلازمة Au-Kline السائدة وراثيًا (AKS، متلازمة Au-Kline-Okamoto، OMIM #616580). تتميز هذه المتلازمة بتأخر النمو والإعاقة الذهنية، ونقص التوتر العضلي، وملامح الوجه المميزة. على الرغم من استخدام تسلسل الجينوم الكامل (WGS) كأداة تشخيص قوية، إلا أننا كدنا أن نغفل متغيرًا داخليًا جديدًا (NM_031263.4(HNRNPK):c.214-55 T > A) يؤثر على وصل ووظيفة HNRNPK. وعلى الرغم من أن أدوات المعلوماتية الحيوية الشائعة للتنبؤ بالوصل، بما في ذلك SpliceAI و PDIVAS، أسفرت عن نتائج غير حاسمة، إلا أن تحليل Face2Gene أشار إلى تشابه ظاهري كبير مع AKS. دعمت ملامح الوجه المميزة التي وصفها Choufani وآخرون [1] التشخيص السريري لمتلازمة AKS. وقد أظهرت الدراسات الوظيفية اللاحقة وصلًا شاذًا مع احتفاظ بالإنترون، وكشف تحليل مثيلة الحمض النووي عن بصمة وراثية فوق جينية إيجابية خاصة بـ HNRNPK. تدعم هذه الرؤى والحالة المستجدة تقييمًا بأنها محتملة الإمراضية. يدعم هذا التقرير السريري أهمية تحليل الوجه واستراتيجيات التحقق الشامل من المتغيرات، خاصة للمتغيرات الداخلية العميقة ذات التنبؤات الغامضة للوصل باستخدام المحاكاة الحاسوبية.

• تسلسل الجيل التالي

• تضخيم الجينوم الكامل

البروتين الريبوزي النووي غير المتجانس K (hnRNPK) هو بروتين يرتبط بالحمض النووي الريبوزي (RNA) والحمض النووي (DNA) ويلعب دورًا مركزيًا في تنظيم الجينات، والإشارات الخلوية، وإعادة تشكيل الكروماتين. نطاقاته الثلاثة المتماثلة لـ K (KH) محفوظة للغاية عبر البروتينات الأخرى المرتبطة بالحمض النووي الريبوزي وهي ضرورية لكل من التنظيم النسخي ووصل الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA). ينظم فسفرة hnRNPK وظيفته ويمكن أن تؤثر بشكل غير مباشر على التعبير الجيني [2]. تتسبب المتغيرات الممرضة غير المتجانسة في HNRNPK في متلازمة Au-Kline السائدة وراثيًا (AKS، متلازمة Au-Kline-Okamoto)، وهي اضطراب نمائي عصبي يتميز بتأخر النمو والإعاقة الذهنية، ونقص التوتر العضلي، وملامح الوجه المميزة، وخلل وظيفي متغير في الجهاز العصبي اللاإرادي. وُصفت تشوهات خلقية متعددة مثل استسقاء الكلى، وشذوذات الحنك، وأمراض القلب الخلقية، وقلة الأسنان (OMIM #616580). يُشتبه في أن آلية المرض هي فقدان وظيفة HNRNPK [1].

هنا، نبلغ عن حالة مريضة أُحيلت بعد وقت قصير من الولادة بسبب الفتق السري، وتضيق الصمام الأبهري، واعتلال الكلى الارتجاعي. في أحدث متابعة لها في سن الثامنة، ظهر عليها تأخر في النمو (معدل الذكاء: 51، KI-95% = 48-64)، ونقص التوتر العضلي، وقصر القامة (–2.85 انحراف معياري)، واشتباه في مرض الرئة الخلالي (ILD) (في التصوير: تغييرات منتشرة غير متقدمة في بنية الرئة مع تعتيمات زجاجية مطحونة وزيادة فرط انتفاخ الرئة)، مع التهابات تنفسية متكررة ومتطلبات الأكسجين. تحسنت الأعراض الكلوية والرئوية بمرور الوقت. شملت ملامح الوجه شقوقًا جفنية طويلة، وعيونًا لوزية الشكل، وحجاج عين ضحلة، وأنفًا عريضًا مع جسر أنفي واسع وجناحي أنف سميكين، وفمًا متجهًا للأسفل. بعد تحقيقات تشخيصية مكثفة دون نتيجة حاسمة، اقترح تحليل Face2Gene متلازمة AKS بأعلى تطابق شكلي (الشكل 1أ). حققت المريضة درجة شدة سريرية قدرها 7/14 وفقًا لـ Choufani وآخرون [1]، والتي تقع ضمن النطاق المبلغ عنه للأفراد الذين لديهم بصمة وراثية فوق جينية إيجابية للحمض النووي HNRNPK (3 - 11/14).

كشف إعادة تحليل لاحق لبيانات التسلسل مع تحليل الفصل عن متغير داخلي مستجد غير متجانس في HNRNPK (NM_031263.4:c.214-55 T > A)، والذي فاتته أدوات المعلوماتية الحيوية الشائعة للتنبؤ بالوصل، بما في ذلك SpliceAI [3] و PDIVAS [4].

حصلنا على موافقة مستنيرة خطية للتحليل الوراثي ونشر هذا التقرير السريري من والدي المريضة. لم تشمل الموافقة على النشر صورًا للوجه. كشف تحليل الكروموسومات باستخدام تقنية G-banding عن نمط نووي طبيعي 46,XX. لم يُظهر التهجين الجينومي المقارن القائم على المصفوفات الدقيقة (aCGH، Human CHG Microarray Kit 2x400k، Agilent)، وتحليل المثيلة بواسطة تضخيم المسبار المعتمد على الربط المتعدد (MLPA)، والاختبارات المستهدفة لمتلازمة Beckwith-Wiedemann (ME030-C3، MCR-Holland) ومتلازمة Kagami-Ogata (ME032-A1، MCR-Holland) أي اختلافات في عدد النسخ الممرضة أو أنماط مثيلة غير طبيعية.

اقترح Face2Gene متلازمة AKS بثقة عالية [5]. تم إجراء تسلسل الإكسوم الكامل الثلاثي (WES، Illumina-IDT Exome Enrichment Kit، NextSeq 500، Illumina) على الحمض النووي الجينومي من المريضة وكلا الوالدين. شمل استدعاء المتغيرات المُصدق عليها المناطق الإكسونية وتسلسلات الإنترونات المجاورة (± 50 زوجًا قاعديًا)، ثم تم تحديد الأولويات باستخدام مصطلحات أنطولوجيا النمط الظاهري البشري (HPO). لم يكشف تقييم لوحة أمراض الرئة الخلالية (ABCA3، CSF2RB، FLNA، FOXF1، NKX2-1، SFTPA1، SFTPA2، SFTPB، SFTPC، و TBX4) ونهج الإكسوم المفتوح عن أي متغيرات مرشحة تتوافق مع النمط الظاهري.

في وقت لاحق، كشف تسلسل الجينوم الكامل (WGS، Illumina PCR-free DNA library preparation Kit، NovaSeq 6000، Illumina) عن متغير داخلي عميق غير متجانس في HNRNPK (NM_031263.4:c.214-55 T > A، مُعرف الدخول الخاص بنا في ClinVar: 2576028، الشكل 1ب). ومع ذلك، أظهرت أدوات المعلوماتية الحيوية للتنبؤ بالوصل درجات منخفضة وغير مفيدة (SpliceAI AG Δ =0.1 عند –2 زوج قاعدي، Pangolin AG Δ =0.09 عند –98 زوج قاعدي، PDIVAS = 0.026؛ الجدول التكميلي 1) [6]، بينما أظهرت أدوات التنبؤ الأخرى باستخدام المحاكاة الحاسوبية درجات متزايدة (CADD PHRED = 17.61). أكد تحليل الفصل أن المتغير مستجد، وهو ما يتوافق مع الآلية الجزيئية المعروفة الكامنة وراء متلازمة AKS.

لمزيد من التحقيق في التأثير النسخي المحتمل المسبب للمرض، تم تحليل الخلايا الليفية المشتقة من جلد المريضة بواسطة تسلسل الحمض النووي الريبوزي القصير (Illumina TruSeq Stranded mRNA Prep Kit مع إثراء poly-A؛ NextSeq 500، Illumina). كشف تسلسل الحمض النووي الريبوزي عن وصل شاذ منخفض المستوى (النسبة المئوية للوصل، PSI = 0.75%)، مما أدى إلى إنشاء موقع قبول وصل جديد على بعد 55 زوجًا قاعديًا من الإكسون 6 داخل الإنترون 5 (الشكل 1ج، CHX غير المعالج). بناءً على هذه النتائج، أكد تثبيط تحلل الحمض النووي الريبوزي الرسول بوساطة الطفرة اللا معنى لها (NMD) باستخدام السيكلوهيكسيميد (CHX؛ سيجما-ألدريتش) إثراء نسخة شاذة (PSI = 24.9%، الشكل 1ج، CHX المعالج [7]). تشير هذه النتائج المخبرية إلى NMD للنسخة الشاذة مما يؤدي إلى كودون إنهاء مبكر (p.(Tyr72Ilefs*35)) وربما وصل متسرب. ومع ذلك، لا يمكن استبعاد تثبيط NMD غير الكامل أو احتباس النسخة الشاذة في النواة.

بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تحليل مثيلة الحمض النووي على مستوى الجينوم (Illumina human Infinium MethylationEPIC BeadChip) على الحمض النووي المشتق من دم المريضة. صنف تحليل مقارن شمل مجموعة مرجعية من مرضى HNRNPK المسببة للمرض (n = 26) وضوابط غير متأثرة (n = 46) المتغير على أنه ممرض بناءً على ملف مثيلة الحمض النووي الخاص بـ HNRNPK (الشكل 1د [1]).

كانت الاختبارات الجينية السريرية القياسية الأولية، بما في ذلك تحليل النمط النووي، وتسلسل الإكسوم الكامل الثلاثي (WES)، وتحليل المثيلة (ICR1/2 و MEG3)، غير حاسمة، ولكن بالنظر إلى تحليل Face2Gene الموحي، كشف تسلسل الجينوم الكامل (WGS) عن متغير داخلي عميق مستجد في HNRNPK (NM_031263.4:c.214-55 T > A). دعمت تحاليل الحمض النووي الريبوزي الإضافية وتحليل مثيلة الحمض النووي (DNAm) التشخيص السريري لمتلازمة AKS [1]. تم تصنيف المتغير على أنه "محتمل أن يكون ممرضًا" وفقًا لمعايير ACMG/AMP [8] ومواصفات ClinGen [9] بناءً على المعايير التالية: PVS1_moderate (RNA)، PS2 (de novo)، PM2_supporting (غير موجود في GnomAD v.4.1)، و PP4 (DNAm). قد يوسع مرض الرئة الخلالي المشتبه به الطيف الظاهري لمتلازمة AKS.

تم الإبلاغ عن العديد من المتغيرات الأخرى غير النمطية والداخلية للوصل في HNRNPK في الأدبيات، ولكن قد تكون درجات التنبؤ بالوصل باستخدام المعلوماتية الحيوية غير حاسمة (الشكل 1ب والجدول التكميلي 1). أظهر الأفراد الذين يحملون مثل هذه المتغيرات بصمات وراثية فوق جينية متوسطة أو إيجابية لـ AKS DNAm [1]، وهو ما يمكن تفسيره بالنقص غير الكامل في hnRNPK الوظيفي من هذا الأليل بسبب الوصل المتسرب. بينما تم الإبلاغ عن متغيرات ممرضة أخرى في الإنترون 6 (الشكل 1)، وبخلاف المتغير الخاص بنا، لوحظ احتفاظ بالإنترون لـ c.214-35 A > G [10]، وهو ما لا يدعم آلية مشتركة. يمكن دعم إمراضية المتغير من خلال تحليل الثلاثي وبصمات HNRNPK الوراثية فوق الجينية الخاصة، مما يؤكد قيمة النهج فوق الجينية لتشخيص الاضطرابات النادرة مثل AKS [1، 11].

هنا، كانت ملامح الوجه المميزة حاسمة لتحديد أولوية متلازمة AKS. ومع ذلك، في المرضى الذين يعانون من تأخر نمو غير محدد وأنماط ظاهرية معقدة، قد لا يكون هذا النهج القائم على النمط الظاهري ممكنًا. قد تفوت مسارات المعلوماتية الحيوية المتغيرات الداخلية العميقة وتسفر عن تنبؤات غير حاسمة باستخدام المحاكاة الحاسوبية، مما يؤكد الحاجة إلى مزيد من التنقيح والتفسير الدقيق. في هذا السياق، يمكن لتحليل الثلاثي، بالإضافة إلى نهج متعدد الأوميكس، بما في ذلك تحليلات النسخيات والتحليلات فوق الجينية، تحسين الإنتاجية التشخيصية لدى الأفراد الذين يُشتبه في إصابتهم بمرض وراثي [12، 13، 14]. ومع ذلك، لا يزال تطبيقها في الرعاية الروتينية يمثل تحديًا، حيث تتطلب مزيدًا من التقييم.

• Choufani S, McNiven V, Cytrynbaum C, Jangjoo M, Adam MP, Bjornsson HT. An HNRNPK-specific DNA methylation signature makes sense of missense variants and expands the phenotypic spectrum of Au-Kline syndrome. Am J Hum Genet. 2022;109:1867–84. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2022.08.014 . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Wang Z, Qiu H, He J, Liu L, Xue W, Fox A. The emerging roles of hnRNPK. J Cell Physiol. 2020;235:1995–2008. https://doi.org/10.1002/jcp.29186 . مقال CAS PubMed Google Scholar

• Jaganathan K, Kyriazopoulou Panagiotopoulou S, McRae JF, Darbandi SF, Knowles D, Li YI. Predicting splicing from primary sequence with deep learning. Cell. 2019;176:535–48.e24. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.12.015 . مقال CAS PubMed Google Scholar

• Kurosawa R, Iida K, Ajiro M, Awaya T, Yamada M, Kosaki K. PDIVAS: pathogenicity predictor for Deep-Intronic Variants causing aberrant splicing. BMC Genomics. 2023;24:601. https://doi.org/10.1186/s12864-023-09645-2 . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Hsieh TC, Bar-Haim A, Moosa S, Ehmke N, Gripp KW, Pantel JT. GestaltMatcher facilitates rare disease matching using facial phenotype descriptors. Nat Genet. 2022;54:349–57. https://doi.org/10.1038/s41588-021-01010-x . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Walker LC, Hoya Mdela, Wiggins GAR, Lindy A, Vincent LM, Parsons MT. Using the ACMG/AMP framework to capture evidence related to predicted and observed impact on splicing: Recommendations from the ClinGen SVI Splicing Subgroup. Am J Hum Genet. 2023;110:1046–67. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2023.06.002 . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Garrido-Martín D, Palumbo E, Guigó R, Breschi A. ggsashimi: Sashimi plot revised for browser- and annotation-independent splicing visualization. PLoS Comput Biol. 2018;14:e1006360. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1006360 . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Richards S, Aziz N, Bale S, Bick D, Das S, Gastier-Foster J. 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 Off J Am Coll Med Genet. 2015;17:405–24. https://doi.org/10.1038/gim.2015.30 . مقال Google Scholar

• Rehm HL, Berg JS, Brooks LD, Bustamante CD, Evans JP, Landrum MJ. ClinGen—the clinical genome resource. N Engl J Med. 2015;372:2235–42. https://doi.org/10.1056/NEJMsr1406261 . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Murdock DR, Dai H, Burrage LC, Rosenfeld JA, Ketkar S, Müller MF. Transcriptome-directed analysis for Mendelian disease diagnosis overcomes limitations of conventional genomic testing. J Clin Invest. 2021;131:e141500. https://doi.org/10.1172/JCI141500 . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Mingoia M, Meloni A, Sedda S, Choufani S, Asunis I, Gemma G. A novel intronic variant in the KH3 domain of HNRNPK leads to a mild form of Au-Kline syndrome. Clin Genet. 2025;108:576–81. https://doi.org/10.1111/cge.14763 . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Kernohan KD, Boycott KM. The expanding diagnostic toolbox for rare genetic diseases. Nat Rev Genet. 2024;25:401–15. https://doi.org/10.1038/s41576-023-00683-w . مقال CAS PubMed Google Scholar

• Zhao S, Macakova K, Sinson JC, Dai H, Rosenfeld J, Zapata GE. Clinical validation of RNA sequencing for Mendelian disorder diagnostics. Am J Hum Genet. 2025;112:779–92. https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2025.02.006 . مقال CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

• Bournazos AM, Riley LG, Bommireddipalli S, Ades L, Akesson LS, Al-Shinnag M. Standardized practices for RNA diagnostics using clinically accessible specimens reclassifies 75% of putative splicing variants. Genet Med Off J Am Coll Med Genet. 2022;24:130–45. https://doi.org/10.1016/j.gim.2021.09.001 . مقال CAS Google Scholar

• Landrum MJ, Lee JM, Riley GR, Jang W, Rubinstein WS, Church DM. ClinVar: public archive of relationships among sequence variation and human phenotype. Nucleic Acids Res. 2014;42:D980–985. https://doi.org/10.1093/nar/gkt1113 . مقال CAS PubMed Google Scholar

يود المؤلفون أن يشكروا العائلة على مشاركتهم السخية في هذه الدراسة ومقدمي الرعاية الصحية المشاركين في رعايتهم.

تم تمويل الوصول المفتوح وتنظيمه بواسطة Projekt DEAL.

• معهد علم الوراثة السريرية، مستشفى جامعة كارل غوستاف كاروس في جامعة دريسدن التقنية وكلية الطب بجامعة دريسدن التقنية