成人患者における大規模なmtDNA欠失の診断に尿を用いること

Using urine to diagnose large-scale mtDNA deletions in adult patients.

• Kristin N Varhaug
• Gonzalo S Nido
• Irenaeus de Coo
• Pirjo Isohanni
• Anu Suomalainen
• Charalampos Tzoulis
• Per Knappskog
• Laurence A Bindoff

抄録

目的:

本研究の目的は、単一mtDNA欠失の診断に尿沈渣細胞が筋生検に代わる頑健な方法を提供するかどうかを評価することであった。

OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate if urinary sediment cells offered a robust alternative to muscle biopsy for the diagnosis of single mtDNA deletions.

方法:

進行性の外眼瞼下垂症を有し、単一mtDNA欠失が知られている成人患者11名を調査した。尿沈渣細胞を用いてＤＮＡを単離し、これを長距離ポリメラーゼ連鎖反応に付した。利用可能な場合には、患者の筋肉のDNAも並行して調査した。サンガーシークエンシングと次世代シークエンシングの両方を用いて、ブレークポイントと欠失サイズを同定した。ヘテロプラスミーのレベルは、定量的ポリメラーゼ連鎖反応を用いて決定された。

METHODS: Eleven adult patients with progressive external ophthalmoplegia and a known single mtDNA deletion were investigated. Urinary sediment cells were used to isolate DNA, which was then subjected to long-range polymerase chain reaction. Where available, the patient`s muscle DNA was studied in parallel. Breakpoint and thus deletion size were identified using both Sanger sequencing and next generation sequencing. The level of heteroplasmy was determined using quantitative polymerase chain reaction.

結果:

その結果，11例中9例で尿中の欠失が検出され，感度は80％であった．ブレークポイントと欠失サイズは、尿から抽出されたDNAから容易に検出することができました。尿の平均ヘテロプラスミー度は38％±26（範囲8～84％），筋肉の平均ヘテロプラスミー度は57％±28（範囲12～94％）であった．尿沈渣細胞におけるヘテロプラスミーレベルは筋肉におけるヘテロプラスミーレベルとは異なっていたが、これら2つのレベルの間には統計的に有意な相関が認められた（R=0.714、P=0.031(ピアソン相関)）。

RESULTS: We identified the deletion in urine in 9 of 11 cases giving a sensitivity of 80%. Breakpoints and deletion size were readily detectable in DNA extracted from urine. Mean heteroplasmy level in urine was 38% ± 26 (range 8 - 84%), and 57% ± 28 (range 12 - 94%) in muscle. While the heteroplasmy level in urinary sediment cells differed from that in muscle, we did find a statistically significant correlation between these two levels (R = 0.714, P = 0.031(Pearson correlation)).

インタープリテーション:

我々の知見は、単一のmtDNA欠失が臨床的に疑われる患者のスクリーニングに尿を使用できることを示唆している。我々のデータに基づいて、尿を使用することで、この患者群では筋生検の必要性が大幅に減少する可能性がある。

INTERPRETATION: Our findings suggest that urine can be used to screen patients suspected clinically of having a single mtDNA deletion. Based on our data, the use of urine could considerably reduce the need for muscle biopsy in this patient group.

© 2020 The Authors. Annals of Clinical and Translational Neurology published by Wiley Periodicals LLC on behalf of American Neurological Association.