Eine neuartige Spleißvariante im TMC1-Gen verursacht nicht-syndromalen Hörverlust in einer chinesischen Familie
Hörverlust ist die häufigste sensorische Störung weltweit und betrifft etwa 1 von 1.000 Neugeborenen, wobei die Hälfte dieser Fälle auf genetische Ursachen zurückgeführt wird. Die Erkrankung weist eine erhebliche genetische Heterogenität auf, wobei über 110 Gene mit nicht-syndromalem Hörverlust (NSHL) assoziiert sind. Das TMC1-Gen (transmembrane channel-like 1; OMIM: 606706) spielt eine herausragende Rolle bei sowohl autosomal-rezessiven (ARNSHL) als auch autosomal-dominanten (ADNSHL) Formen des Hörverlusts. TMC1, lokalisiert auf Chromosom 9q21.13, kodiert für ein Protein, das für die Funktion der Cochlea-Haarzellen essenziell ist. Mutationen in diesem Gen stören die auditive Signaltransduktion und führen zu sensorineuralem Hörverlust. Diese Studie identifiziert eine neuartige Spleißvariante in TMC1, die mit schwerem kongenitalem Hörverlust in einer chinesischen Familie assoziiert ist, und erweitert damit das Mutationsspektrum TMC1-assoziierter Erkrankungen.
Klinische Präsentation und diagnostische Evaluierung
Der Proband, ein 2-jähriger Junge, zeigte einen kongenitalen bilateralen Hörverlust. Die Eltern, nicht konsanguin und phänotypisch unauffällig, berichteten über keine familiäre Vorgeschichte von Hörstörungen oder Exposition gegenüber ototoxischen Substanzen. Audiologische Untersuchungen ergaben einen profunden Hörverlust: Die Schwellenwerte der auditorischen Hirnstammantwort (ABR) betrugen 85 dBnHL (linkes Ohr) und 90 dBnHL (rechtes Ohr). Tests der auditorischen steady-state Response (ASSR) zeigten binaurale Schwellen zwischen 75–90 dBnHL. Distorsionsprodukte otoakustischer Emissionen (DPOAE) fehlten beidseits, was eine Dysfunktion der äußeren Haarzellen bestätigte. Radiologische Untersuchungen, einschließlich Computertomographie (CT) der Felsenbeine und Magnetresonanztomographie (MRI) des Gehirns, schlossen strukturelle Anomalien aus. Diese Befunde entsprechen dem charakteristischen DFNB7/11-Phänotyp bei TMC1-assoziiertem ARNSHL, der typischerweise kongenitalen, prälingualen, schweren bis profounden Hörverlust ohne vestibuläre Dysfunktion umfasst.
Genetische Analyse und Variantenidentifizierung
Eine gezielte Hochdurchsatzsequenzierung von 129 bekannten Hörverlustgenen wurde beim Probanden und seinen Eltern durchgeführt. Eine homozygote Variante, c.2002A>G (NM_138691.3), wurde in Exon 20 von TMC1 identifiziert. Sanger-Sequenzierung bestätigte die Segregation: Der Proband war homozygot, während beide Eltern heterozygote Träger waren. Die Variante, die in Populationsdatenbanken (ExAC und gnomAD; ACMG PM2-Kriterium) fehlt, substituiert Adenin durch Guanin an Position 2002 und könnte die kanonische Spleißstelle disruptieren.
In-silico- und funktionelle Validierung der Variante
Bioinformatische Tools sagten eine signifikante Spleißstörung voraus. MaxEntScan-Analysen deuteten auf eine veränderte Spleißstelleneffizienz hin, während ADA- (adaptives Boosting) und RF- (Random Forest) Scores von dbscSNV (>0,97) die Pathogenität stark unterstützten. Zur Validierung wurde ein Minigen-Assay entwickelt, um das Spleißen von Exon 20 zu untersuchen. Das Konstrukt umfasste Intron 19 (197 bp), Exon 20 (240 bp), Intron 20 (129 bp) und universelle flankierende Sequenzen (Exon A–Intron A; Intron B–Exon B). Wildtyp- und Mutantenplasmide wurden in HEK293T-Zellen transfiziert, und RNA-Spleißmuster wurden mittels RT-PCR analysiert.
In Wildtyp-Konstrukten wurden zwei Transkripte beobachtet: ein vorherrschendes 629-bp-Produkt mit Exon 20 und ein minoritäres 389-bp-Produkt ohne Exon 20. Mutantenkonstrukte produzierten ausschließlich das 389-bp-Transkript, was auf ein vollständiges Überspringen von Exon 20 hinweist (Abbildung 1E–F). Dies bestätigt, dass c.2002A>G die Inklusion von Exon 20 aufhebt, was zu einem Frameshift und einem vorzeitigen Stopcodon führt. Das resultierende verkürzte Protein fehlt kritische Transmembrandomänen, die für die mechanoelektrische Transduktion in Cochlea-Haarzellen erforderlich sind.
Pathogenitätsklassifizierung und Genotyp-Phänotyp-Korrelation
Die Variante c.2002A>G wurde gemäß ACMG/AMP-Leitlinien als „wahrscheinlich pathogen“ eingestuft. Schlüsselkriterien umfassten:
- PM2: Fehlen in Populationsdatenbanken.
- PM3: Homozygotie beim Probanden und Trägerstatus der Eltern.
- PS3: Funktionelle Evidenz aus dem Minigen-Assay.
- PM5: Lokalisation in der Nähe einer bekannten pathogenen Variante (c.2004T>G, p.Ser668Arg).
Diese Variante stellt die 19. TMC1-Mutation dar, die in chinesischen NSHL-Populationen berichtet wurde, und trägt zu einer wachsenden Datenbank von 120 globalen TMC1-Varianten bei. Die meisten TMC1-assoziierten ARNSHL-Fälle in China manifestieren sich als kongenitaler, schwerer bis profounder Hörverlust, konsistent mit dem Phänotyp des Probanden. Im Gegensatz dazu führen ADNSHL-assoziierte TMC1-Mutationen (z.B. DFNA36) typischerweise zu postlingualem, progressivem Hochfrequenzverlust, was die duale Rolle des Gens in rezessiver und dominanter Vererbung unterstreicht.
Breitere Implikationen und mechanistische Einblicke
TMC1 kodiert für ein Protein mit sechs Transmembrandomänen, das für die Mechanotransduktion von Haarzellen essenziell ist. Das Überspringen von Exon 20 durch c.2002A>G disruptiert die C-terminale Region des Proteins und beeinträchtigt die Ionenkanalfunktion. Dieser Mechanismus steht im Einklang mit früheren Studien, die zeigen, dass TMC1-Trunkationen die auditorische Neurotransmission stören. Die Nützlichkeit des Minigen-Assays zur Spleißvalidierung unterstreicht dessen Bedeutung in der Variantenklassifizierung, insbesondere für nicht-kanonische Spleißstellenmutationen.
Bemerkenswert ist die phänotypische Variabilität zwischen TMC1-Mutationen. Beispielsweise zeigte eine niederländische Familie mit homozygoter Spleißvariante (c.1763+3A>G) progressiven postlingualen Hörverlust, im Gegensatz zur kongenitalen Präsentation in dieser Studie. Solche Unterschiede könnten auf restliche Proteinfunktion bei hypomorphen Allelen oder Modifikatoreffekte zurückzuführen sein, was weitere Untersuchungen erfordert.
Schlussfolgerung
Diese Studie identifiziert c.2002A>G in TMC1 als neuartige pathogene Spleißvariante, die ARNSHL in einer chinesischen Familie verursacht. Umfassende klinische, genetische und funktionelle Analysen validierten ihre Rolle beim Exon-Überspringen und der Proteintrunkation. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von TMC1 in der hereditären Hörstörung und betonen die Notwendigkeit, Spleißanalysen in diagnostische Workflows zu integrieren. Die fortgesetzte Entdeckung von TMC1-Varianten wird genetische Beratung, prognostische Genauigkeit und Therapieentwicklung für betroffene Familien verbessern.