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Transcription:

/ GM2 21 134 Gustavo H. B. Maegawa, MD a,b,c, Tracy Stockley, PhD d, Michael Tropak, PhD b, Brenda Banwell, MD e, Susan Blaser, MD f, Fernando Kok, MD, PhD g, Roberto Giugliani, MD, PhD h, Don Mahuran, PhD b and Joe T.R. Clarke, MD, PhD a,b a Divisions of Clinical and Metabolic Genetics; b Research Institute, Hospital for Sick Children; c Institute of Medical Sciences, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada; d Paediatric Laboratory Medicine; e Neurology; f Departments of Paediatrics, Diagnostic Imaging; g Centro do Genoma Humano, University of Sao Paulo, Sao Paulo, Brazil; h Medical Genetics Service, Hospital de Clinicas de Porto Alegre, Porto Alegre, Brazil GM2 β - GM2 GM2 (juvenile GM2 gangliosidosis); β - 21 GM2 (β-hexosaminidase deficiency); ( 15 Tay-Sachs 6 Sandhoff ) Tay-Sachs (Tay-Sachs 134 disease); Sand-hoff (Sandhoff disease); β - (lysosomal storage (5.3 4.1) disease) 8.4 y (66.7%) (52.4%) (28.6%) (28.6%) (7.1 jgm2 = juvenile GM2 gangliosidosis 5.6) (6.2 5.5) y OMIM = Online Mendelian Inheritance in Man (7.0 5.6) (5.6 5.3) y TSV = Tay-Sachs variant (10.6 7.4) (11.1 SV = Sandhoff variant 7.7) (14.6 9.7) Sandhoff CT = computed tomography MUG = 4-methylumbelliferyl-β- Tay-Sachs N-acetyl glucosaminide MRI (52.9%) MUGS = 4-methylumbelliferyl-β- 14.5 N-acetylglucosaminide-6-sulfate PEDIATRICS 2007 7 2 7 681

Tay-Sachs R178H R499H Address correspondence to Joe T. G269S R. Clarke, MD, PhD, Division of Clinical and Metabolic Genetics, Hospital for Sick Children, 555 University W474C GM2 Ave, Toronto, Ontario, Canada M5G 1X8. E-mail: joe.clarke@sickkids.ca Tay-Sachs Sandhoff Tay-Sachs HEXA GM2 (jgm2) ( GM2 ) GM2 GM2 AB GM2 (Online Mendelian Inheritance in (OMIM No.272750) [1, 2] Man OMIM) No.230700 Tay-Sachs (TSV) 1 / 201 000 1 / 222 000 β - A β - A B GM2 1 / 384 000 1 / 422 000 β - [3] TSV (1 / 30) β - A β - B β - (1 / 14) A α β (1 / 300) [4] HEXA (15q23-q24) HEXB (5q13) TSV GM2 [5, 6] β-n- β - B β (β 2 ) GM2 GM2 α HEXA β - 6 mo [7] A GM2 3 5 Tay-Sachs (OMIM No.272800) HEXB GM2 ( β ) (β - A B) Sandhoff [3] Sandhoff (SV) [1, 8 22] (OMIM No.268800) GM2 Sandhoff Tay-Sachs GM2 β - A 682 MAEGAWA et al

[11, 13, 20, 21] jgm2 21 17 1 [21, 23] MRI CT 21 / GM2 jgm2 [1, 8, 9, 11 14, 18, 20, 22, 24 82] GM2 134 jgm2 4 - - β - N - TSV (MUG) 4- -β-n- SV HEXA HEXB -6- (MUGS) [5, 83] ( ) β - MUG β - B β - A β - MUGS β - A (1) (2) TSV B1 DNA TSV SV (3) / HEXA HEXB 84 90 ( 7 8 20) DNA 21 jgm2 1968 1 2006 1 134 (University of Sao Paulo) 8.4 y ( 1.1 23.5 y) (n = 8) (Hospital for Sick Children) (n = 13) jgm2 1 18 1968 1 2006 1 1 18 GM2 PubMed juvenile GM2 gangliosidosis juvenile Tay-Sachs PEDIATRICS 2007 7 2 7 683

1 jgm2 (n = 21) (n = 134) (n = 155) ( ) 0 y ( ) 0 y ( ) 0 y 0 0 17.0 (5.4) 7 0 0 33.0 (5.1) 40 0 0 33.0 (5.2) 47 0 0 13.0 (3.6) 10 0.5 0 28.0 (5.2) 54 0.5 0 35.5 (4.4) 64 0 0 11.0 (3.9) 9 0 0 25.0 (4.6) 34 0 0 25.0 (4.2) 43 0.5 0 17.0 (4.7) 11 0 0 28.0 (4.2) 31 0 0 28.0 (4.4) 42 1.5 0 6.0 (2.8) 8 9.5 0 31.0 (12) 32 6.0 0 31.0 (7.4) 40 2.5 0 10.0 (5.9) 6 3.2 0 14.5 (7) 4 2.5 0 14.5 (6.4) 10 2.7 0.5 5.0 (2.8) 8 2.0 0 29.5 (4.2) 36 1.4 0 29.5 (3.5) 44 2.7 0.1 15.0 (5.3) 12 3.8 0 13.0 (4.7) 18 3.0 0 15.0 (5) 30 3.4 0 12.0 (4.7) 15 3.5 0 35.5 (8.1) 63 3.4 0 35.5 (6.4) 78 3.5 0 2.0 (3.7) 7 3.0 0 33.0 (8.6) 24 3.0 0 33.0 (6.1) 31 / 3.7 0 17.0 (4.5) 15 3.0 0 7.0 (3.5) 10 3.0 0 17.0 (4) 25 4.0 0 16.0 (7.7) 10 8.5 0 30.0 (11.2) 39 8.5 0 30.0 (9.4) 49 / 4.0 0 22.0 (10.5) 7 2.5 0 17.5 (5) 11 2.5 0 22.0 (7.7) 18 5.8 0 18.0 (6.9) 12 7.0 0 31.0 (12.4) 37 6.0 0 31.0 (9.6) 49 5.8 1 28.0 (9.3) 6 2.3 0 28.0 (8.3) 16 2.6 0 28.0 (8.8) 22 7.5 0 13.0 (8.4) 10 4.0 0 28.0 (9.2) 31 4.5 0 28.0 (8.8) 41 y 684 MAEGAWA et al

2 jgm2 (n = 21) a (n = 134) b (%) x s ( ) / y (%) x s ( ) / y 21 (100) 7.1 6.9 (1.5 27.0) 118 (88) 11.0 7.0 (1.0 39.0) 21 (100) 7.0 5.6 (2.0 19.0) 104 (77.6) 8.4 7.9 (1.0 40.0) 20 (95.3) 6.8 5.6 (1.5 20.0) 83 (62.4) 7.4 6.1 (1.0 35.0) 17 (81) 8.5 4.5 (2.8 16.0) 73 (54.5) 12.2 10.7 (2.0 40.0) 17 (80.9) 7.8 7.4 (1.6 26.0) 70 (52.2) 5.8 5.6 (1.0 32.0) / 16 (76.2) c 8.6 6.8 (2.0 27.0) 11 (8.2) 6.4 3.0 (1.0 10.0) 14 (66.7) d 10.6 7.4 (2.0 27.0) c 43 (32.3) 17.8 11.2 (2.3 40.0) 13 (61.9) d 11.1 7.7 (1.75 27.0) d 42 (31.3) 17.6 10.4 (1.3 38.0) 13 (61.9) d 13.6 6.0 (3.0 21.0) 47 (35.1) 12.1 8.4 (1.2 35.0) 12 (57.1) c 8.5 7.4 (2.0 25.0) 19 (14.1) 9.0 6.0 (2.1 22.0) 11 (52.4) d 5.7 3.0 (2.0 11.0) c 36 (26.9) 17.6 10.2 (2.2 40.0) 11 (52.4) c 10.9 5.8 (2.0 18.0) 6 (4.5) 7.4 3.9 (3.0 13.0) / 11 (52.4) c 14.6 9.7 (5.5 28.0) 16 (11.9) 8.2 5.3 (3.0 22.5) 10 (47.6) d 8.1 5.7 (1.5 17.0) 25 (18.6) 12.7 10.7 (1.3 40.0) 9 (42.8) c 8.1 4.1 (3.0 15.5) 6 (4.5) 8.9 9.4 (2.0 27.0) 8 (38.1) 6.0 2.0 (2.5 8.0) d 32 (23.9) 10.8 8.4 (1.5 40.0) 8 (38.1) 8.0 5.1 (2.0 7.5) 45 (33.6) 6.7 6.4 (1.5 32.0) 6 (28.6) 11.9 10.9 (2.5 30.0) 20 (14.9) 12.4 12.2 (1.6 40.0) ( ) 3 (14.3) c 5.3 3.1 (2.0 8.0) 3 (2.2) 17.3 8.1 (10.0 26.0) a (12.3 10.7) b (16.1 11.2) c P 0.001 d P 0.05 disease juvenile Sandhoff disease Tay-Sachs disease Sandhoff disease GM2 gangliosidosis 21 30 ( 30 ) 21 134 Kaplan-Meyer χ 2 Student s t 134 21 15 10 11 15 (71.4%) jgm2 TSV 6 (28.6%) jgm2 SV ( 1 3) (19.3 12.5) ( 2.7 37.2 ) PEDIATRICS 2007 7 2 7 685

(12.3 10.7) 21 jgm2 TSV 5 96 (71.6%) jgm2 SV 27 (20.1%) 4 3 134 2 2 2 AB jgm2 [1] 9 [24, 25, 29 32, 34] 2 1 jgm2 9 (6.7%) 1968 1973 1 1 GM2 ( ) [24 26, 29 32, 34, 91] 134 134 (16.1 11.2) ( 1.75 43 ) 134 70 (52.2%) 64 (47.8%) jgm2 TSV (56.3%) jgm2 SV 22.6% (30 / 134 ) 3 jgm2 Tay-Sachs Sandhoff (n = 21) (n = 134) TSV (n = 15) SV (n = 6) TSV (n = 96) SV (n = 27) _ x s / y 5.4 3.5 4.8 4.4 5.8 4.3 5.0 3.3 _ x s / y 13 12.6 10.5 3.3 17.2 11.2 15.9 11.8 / 1.0 1.0 1.23 a 0.93 / n (%) 0 1 (16.7) 11 (11.4) 14 (51.8) b / n (%); / _ x s 15 (100); 7.9 7.8 6 (100); 4.8 3.4 88 (91.6); 7.5 6.6 20 (74.1); 7.4 8.4 15 (100); 6.5 5.7 6 (100); 8.4 5.6 92 (95.8); 9.1 7.9 19 (70.4); 7.5 9.1 13 (86.7); 6.5 5.9 6 (100); 7.2 5.3 60 (62.5); 7.7 6.2 15 (55.5); 8.0 8.4 12 (80); 7.1 4.5 5 (93.4); 9.2 3.8 51 (53.1); 14.2 11.5 15 (55.5); 9.0 7.9 13 (86.7); 7.4 7.7 3 (50); 9.2 6.9 45 (46.5); 7.1 6.5 15 (55.5); 3.9 2.3 / 10 (66.7); 8.8 8.1 6 (100); 8.8 8.0 6 (6.2); 7.6 2.8 5 (18.5); 5.7 3.7 a 8 (53.3); 9.0 8.5 6 (100); 12.7 5.4 32 (33.4); 20.5 10.9 7 (25.9); 11.1 9.8 a 9 (60); 8.7 5.8 4 (66.7); 16.5 9.5 33 (34.4); 18.9 10.2 7 (25.9); 12.8 9.6 7 (46.7); 15.2 6.0 6 (100); 11.7 5.9 a 35 (36.4); 13.2 8.2 8 (29.6); 10.1 9.6 8 (53.3); 4.7 2.3 b 4 (66.7); 16.1 8.5 12 (12.5); 10.4 6.7 4 (14.8); 7.7 4.4 8 (53.3); 5.0 2.8 3 (50); 7.5 3.5 28 (29.2); 19.4 10.1 6 (22.3); 11.2 6.5 7 (46.7); 8.6 4.8 4 (66.7); 15.0 5.3 a 2 (2.1); 5.7 2.5 5 (18.5); 8.2 4.6 b / 7 (46.7); 3.5 4.8 b 4 (66.7); 19.5 10.2 10 (10.5); 5.7 3.7 5 (18.5); 9.1 8.5 9 (60); 7.1 5.0 1 (16.7); 17 17 (17.8); 13.8 11.2 6 (22.3); 11.7 10.8 6 (40); 9.7 4.2 3 (50); 4.8 1.0 4 (4.2); 10.0 11.7 NR; NR 7 (46.7); 6.6 1.7 2 (33.3); 4.2 2.5 24 (25.0); 11.0 10.6 5 (18.5); 13.3 14.7 7 (46.7); 5.2 2.1 1 (16.7); 4 1 (1.0); 7.5 7.4 7 (25.9); 5.4 4.7 4 (26.7); 7.2 6.8 2 (33.3); 16.7 9.2 2 (2.1); 14.3 12.9 3 (11.1); 5.4 3.3 ( ) 1 (6.7); 2 2 (33.3); 7.0 1.4 a 2 (2.1); 26 7.0 a 1 (3.7); 10.0 NR a P 0.05 b P 0.001 686 MAEGAWA et al

4 β - β - β - β - / nmol B / nmol mg B / % A / % mg h -1 h -1 1 2 1 2 TSV HEXA 1 2 021 (l) 1 778 (l) 88 12 c.1496g A / c.1278instatc R499H 2 681 (l) 646 (l) 95 5 c.1496g A / c.1278instatc R499H 3 739 (l) 716 (l) 97 3 c.1496g A / c.1073 1G A R499H 9 392 (l) 349 (l) 89 11 c.1422g C / c.1278instatc W474C 10 389 (l) 334 (l) 86 14 c.1422g C / c.1278instatc W474C 11 1 173 (l) 1 009 (l) 86 14 c.1496g A / c.1073 1G A R499H 12 798 (p) 487 (p) 61 39 a c.533g A / c.1510delc R178H 13 1 253 (p) 714 (p) 57 43 b c.533g A / c.533g A R178H R178H 14 647 (p) 355 (p) 55 45 c c.533g A / c.681c G R178H Y227 15 7 664 (f) 7 334 (f) 95.7 4.3 c.1496g A / c.1330 1G A R499H 16 1 166 (p) 1 003 (p) 86 14 c.805g A / c.1278instatc G269S 17 1 096 (p) 919 (p) 84 16 c.805g A / c.1278instatc G269S 18 870 (p) 835 (p) 96 4 c.805g A / c.1278instatc G269S 19 465 (p) 251 (p) 54 46 d c533g A / c.1495c T R178H R499C 21 1 202 (l) 1 166 (l) 97 3 c.805g A / c.672 1G A G269S SV HEXA 4 82 (l) ND (l) 0 100 c.1514g A / IVS11 5G A R505Q 5 51 (l) ND (l) 0 100 c.1514g A / IVS11 5G A R505Q 6 126 (l) 21 (l) 16.7 83.3 c.410g A / c.410g A C137Y C137Y 7 36 (p) ND (p) 0 100 c.796t G / IVS12 26G A Y266D 8 230 (f) ND (f) 0 100 c.796t G / IVS12 26G A Y266D 20 65 (l) ND (l) 0 100 c.1057g C / IVS12 26G A G353R T Hex (MUG) β - (nmol mg -1 h -1 ) β - A β - B B1 Tay-Sachs β - A ( 12 14 19) (MUGS) β - A (p) β- (2 400 488) nmol ml -1 h -1 β - B 30% 45% (l) ( β - 961 1 576 nmol mg -1 h -1 β - B 30% 45%) (f) ( β - 4 900 21 000 nmol mg -1 h -1 β - B a d 30% 45%) ND β - A 4.8 14.5 6.7 9.1 nmol mg -1 h -1 ( 150 390 nmol mg -1 h -1 ) 11.9% (16 / 134 ) 32 (23.9%) (9 ) (6 ) (5 ) (4 ) β - (4 ) 9 TSV β - A SV PEDIATRICS 2007 7 2 7 687

14 11 11 6 / 6 7 4 4 / 5 / 3 / 16 / 1 1 8 2 2 11 9 6 4 50 49 39 / 78 0 30 60 90 1 jgm2 (n = 21) (n = 134) [5, 83] β - ( 4) ( ) [94] 15 TSV 11 HEXA ( 1 2 9 10 16 18) 1278insTATC 7 3 (GGDE) HEXA R499H 134 (n = 5) R178H (n = 5) Y277X 7 1 11 HEXA 1 (R178H / R178H) 6 SV 5 2 ( IVS12-26G A R505Q) [7, 12, 92, 93] 1 ( 20) G353R 20 β - [95] (5.3 4.1) ( 1.5 15 ) 1 ( 2) (15 / 21 β C137Y 71.4%) 3 6 (28.6%) 2 5 (23.5%) 1 [94] Y266D 21 2 688 MAEGAWA et al

(95.3%) (80.9%) 2 1 10 6.1 1 3.4 GM2 ( 14) 0 3 jgm2 (x _ s ) 134 (5.4 4.0) ( 1 17 ) ( 2) 70 (P 0.001) ( 3) SV (52.2%) 2 13 /y TSV (P 0.05) (9.7%) 3 (P (58.2%) (37.3%) 0.05) ( 3) jgm2 (36.5%) (29.1%) TSV SV (11.9%) TSV SV ( 1) 10 SV [11, 13, 24, 35, 36, 38, 42, 64] (15.4%) TSV / [34, 36] 2 4 SV ( [1, 18, 34, 65, 70] (4.6%) 3) 20 9.6 11.5 (n =14) (n =14) (n =7) TSV SV TSV SV 21 20 [7] jgm2 1 20 TSV (12.3 10.7) ( 2.5 36.9 ) SV (7.5 8.3) y ( 0.3 26.8 y) 18 jgm2 /y 12 6 3.8 6.2 0 (n =12) (n =12) (n =8) 2 jgm2 (x _ s ) 9.4 21 3.4 y ( 0 12 y) 134 3.5 y ( 0 35.5 y) ( 3) 3 (1) ( ) (2) ( ) PEDIATRICS 2007 7 2 7 689

1.0 0.6 0.2 0 0 20 40 4 (3) ( ) 2 12 (57.4%) 2.4 4 y ( 0.5 7.0 y) TSV HEXA 3.2 y ( 0.2 10 y) SV HEXB (5.6 5.3) y ( 1 14 y) (2) 3 (1) 19 21) (3) 2 14 TSV 1 HEXA 1 R178H 3.5 y ( 0.3 8.0 y) 7 ( 12 14 19) R178H β - A B1 [75, 96, 97] 2.6 y ( 0.5 8.0 y) 7 1.8 ( 1.5 2.5 ) 1.4 y (6.2 5.5) y ( 1 16 y) 1 / 3 + (n =20) (n =31) /y jgm2 (10.5 5.5) ( 3.9 26.0 ) 1 4 31 20 (40%) 104 (19.0 2.1) y (95% 14.9 23.0) 14.5 y (95% 11.7 17.3) [1, 20, 25, 27, 29, 34, 38, 42, 56, 74, 91] (13 43.4%) 1 (neuroleptic malignant syndrome) [8] 1 [34] 11 [13, 20, 24, 27, 28, 36, 40, 45, 56, 65, 68, 70] ( 1 3 9 12 14 1.3 y ( 13 14 19) 134 30 1.2 y 7 [1, 8, 11, 13, 20, 24, 25, 27, 34, 36, 38, 42, 45, 56, 65, 68 70, 74, 91] 4 R178H 690 MAEGAWA et al

R178H / 21 17 1 MRI (9.7 7.9) ( 1.8 28.6 ) 6 5 ( 1 3 11 15) (35.3%) (5.1 1.8) ( 1 HEXA 1 R499H 1.8 6.9 ) 2.6 ( 2.0 3.0 ) ( ) 4 3.0 y R499H (23.5%) (11.4 7.3) ( 5.3 α 15.6 ) 5 [98] (29.4%) (18.6 6.4) ( 4.8 y 6 28.6 ) 1 3.3 MRI 1 / 5.3 CT 5 (13.0 HEXA 1 G269S 4.2) ( 6.9 16.0 ) 4 ( 16 18 21) 4 N- G269S TSV [4] 2% 134 35 [99] β - A α β (28.7 10.7) ( 16 42 ) 9.0 ( 6 11 ) 18 CT (21.4 y) 14 MRI 1 [38] / 2 W474C 42.8% (15 / 35 ) ( 9 10) 10 (18.0 13.3) ( 4 42 ) 15 20% (7 / 35 ) W474C (8.2 4.2) ( 2.5 15 1 α α ) [11, 13, 70] 2 8 30 MRI [100] [52, 81] W474C 17.1% (6 / 35 3.9 ) y HEXA G269S W474C (7.5 7.9) ( 2.7 20 ) 1 ( 17) G269S 16 y jgm2 SV 21 jgm2 134 PEDIATRICS 2007 7 2 7 691

( 1) jgm2 ( 1) 21 jgm2 134 [7] 2 10 GM2 / [8, 10, 39, 46, 47, 49, 52, 55, 59, 60, 67, 76] jgm2 ( 2) 1 18 jgm2 TSV SV 21 TSV SV R178H 5 SV / HEXA ( 12 14 19) B1 TSV TSV SV [96, 97] ( 3) (founder effect) HEXA ( 1) TSV 1278ins [2, 4] TACT / 3 3 3.5 ( 1 2 9 10 16 17) 692 MAEGAWA et al

SV 1 MRI / N - 101, 102 GM2 jgm2 21 jgm2 30 Kaplan-Meyer ( 4) jgm2 jgm2 10 1 / 4 ( ) HEXA R178H TSV (c. 1278insTATC c.1073 1G A) 1 Inui K, et al. Am J Hum Genet 1983;35:551 564 2 Mahuran DJ. Biochim Biophys Acta 1999;1455:105 138 3 Meikle PJ, et al. JAMA 1999;281:249 254 HEXA 4 Kaback MM. Eur J Pediatr 2000;159(Suppl 3):S192 S195 R499H 5 Kaback MM, et al. Prog Med Genet 1974;10:103 134 6 Triggs-Raine BL, et al. N Engl J Med 1990;323:6 12 7 Gravel R, et al. The GM2 gangliosidosis. In: Scriver CR, et al, eds. The Metabolic and Molecular Basis of Inherited Disease. 8th ed. G269S W474C New York, NY: McGraw-Hill; 2001:3827 3876 8 Rapin I, et al. Arch Neurol 1976;33:120 130 9 Argov Z, et al. Ann Neurol 1984;16:14 20 HEXA 10 Navon R, et al. Am J Med Genet 1986;24:179 196 11 Specola N, et al. Neurology 1990;40:145 150 12 Mitsuo K, et al. J Neurol Sci 1990;98:277 286 13 Maia M, et al. Neuropediatrics 1990;21:18 23 14 Boustany RM, et al. Ann Neurol 1991;29:104 107 15 Nishimoto J, et al. J Biol Chem 1991;266:14306 14309 16 Yuksel A, et al. Pediatr Neurol 1999;21:562 565 17 Fox J, et al. Acta Neuropathol (Berl) 1999;97:57 62 18 Unnikrishnan AG, et al. Indian Pediatr 2001;38:89 92 19 Chow GC, et al. Pediatr Neurol 2001;25:59 61 20 Hendriksz CJ, et al. J Inherit Metab Dis 2004;27:241 249 21 Neudorfer O, et al. Genet Med 2005;7:119 123 PEDIATRICS 2007 7 2 7 693

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