New approach for diagnostic of Facioscapulohumeral muscular dystrophy based on PCR
Authors: Зернов Н.В. , Гуськова А.А. , Скоблов М.Ю. 
Published: December 2020

Актуальность. Миодистрофия Ландузи-Дежерина (МЛД) является одной из наиболее часто встречающихся мышечных дистрофий. В 95% случаев заболевание связано с частичной делецией массива повторов D4Z4 на одном из аллелей 4-й хромосомы. Существующие диагностические методики гибридизации по Саузерну и молекулярного комбинга являются ресурсо- и времязатратными. В настоящее время в Российской Федерации молекулярно-генетическая диагностика МЛД не проводится. Цель. Поиск новых подходов к диагностике МЛД для использования в молекулярно-генетических лабораториях. Методы. ДНК выделялась в агарозных блоках и подвергалась обработке эндонуклеазой EcoRI. Полученные фрагменты ДНК разделялись методом пульс-электрофореза в агарозном геле, после этого агарозный гель фрагментировался согласно маркеру молекулярного веса и использовался в качестве матрицы для полимеразной цепной реакции (ПЦР). Принадлежность полученных ПЦР-продуктов к последовательностям повторов D4Z4 4-й хромосомы подтверждалась секвенированием по Сэнгеру. Результаты. Протокол пульс-электрофореза оптимизирован таким образом, что после всех этапов ДНК в агарозном геле пригодна для использования в качестве матрицы для ПЦР. Разработана ПЦР-система специфичной амплификации контрольных ДНК-матриц 4-й хромосомы и подтверждена секвенированием принадлежность получаемых ПЦР-продуктов к последовательности повторов D4Z4 4-й хромосомы. Выводы. Показана возможность использования ДНК в агарозном геле после пульс-электрофореза в качестве матрицы для детекции повторов D4Z4 методом ПЦР. Представленная ПЦР-система специфично амплифицирует последовательности D4Z4 4-й хромосомы. Используя данную ПЦР-систему и геномную ДНК пациента с известной длиной массива повторов D4Z4 проведена успешная диагностика МЛД. Таким образом разработан новый подход к диагностике МЛД для использования в молекулярно-генетических лабораториях.

Relevance. Facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD) is one of the most common muscular dystrophies. In 95% of cases, the disease is associated with partial deletion of the array of the D4Z4 repeats on one of the alleles of the 4th chromosome. The existing diagnostic methods of Southern blotting and molecular combing are quite resource-and time-consuming. At the moment, molecular genetic diagnostic of FSHD is not provided on the territory of the Russian Federation. Aim: to find new approaches for molecular genetic diagnostic of FSHD acceptable for use in standard molecular genetic laboratories Materials and methods: DNA isolated in agarose plugs and treated by the EcoRI restriction enzyme. DNA fragments then were separated by pulse field gel electrophoresis (PFGE) in agarose gel. After PFGE, the agarose gel was fragmented and used as a matrix for PCR. The identity of the obtained PCR products to the sequence of the D4Z4 repeats of the 4th chromosome was confirmed by sequencing by Sanger. Results. The PFGE protocol is optimized in such a way that, after all stages, DNA in agarose gel is suitable for use as a matrix for PCR. We achieve a specific amplification of the control DNA matrices of the 4th chromosome and confirm belonging of the PCR products to the sequence of D4Z4 repeats of the 4th chromosome by the Senger sequencing. Conclusions. This paper shows the possibility of using DNA in agarose gel after PFGE as a matrix for detection of D4Z4 repeats by PCR. The presented PCR system specifically amplify sequence of the 4th chromosome D4Z4 repeats. Using this PCR system and genomic DNA of a patient with a known length of the D4Z4 repeats array, a successful diagnosis of FSHD was performed. Thus, we propose a new approach for FSHD diagnostic, acceptable for use in standard molecular genetic laboratories.