Characterization of Bruton's Tyrosine Kinase Genetic Mutations in One Korean X-linked Agammaglobulinemia Family

반성 열성 범저감마글로불린혈증 1가계 3환자의 Bruton's Tyrosine Kinase 유전자 변이 및 임상 양상

Purpose : X-linked agammaglobulinemia(XLA) is an immunodeficiency caused by abnormalities in Bruton's tyrosine kinase(Btk), and is characterized by a deficiency of peripheral blood B cells. We studied the cytoplasmic expression of Btk protein and analyzed the Btk gene in peripheral blood mononuclear cells from two siblings and one cousin with XLA, as well as additional family members. Methods : Btk protein expression was analyzed by flow cytometry. Isolation of the coding sequence of the Btk gene was performed by amplification using the reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR) technique. Sequence alterations were screened by the single-stranded conformation polymorphism(SSCP) method and characterized by standard sequencing protocols. Results : Cytoplasmic expression of Btk protein in monocytes was not detected in three patients with XLA. In addition, Btk protein analysis clearly showed cellular mosaicism in monocytes from four obligate carriers, findings further supported by SSCP. A single base pair mutation(T to C) in Btk-exon three, which encodes the PH domain, was identified in four XLA patients. A diagnostic sequencing analysis was established to detect heterozygotic pattern in 4 carrier females. Furthermore, we found significant clinical heterogeneity in individuals with the same gene mutation. Conclusion : The implicating genetic alteration provided valuable clues to the pathogenesis of XLA in Korea and the flow cytometric analysis was suggested as a useful tool for rapid detection of XLA patients and carriers. The present study has identified a genetic mutation in the Btk coding region and demonstrated heterogeneity in clinical manifestations among patients with the same mutation. A flow cytometric analysis was found to be informative in establishing a deficiency of Btk protein in both patients and carriers and is recommended as a frontline procedure in the molecular diagnosis and work-up of XLA.

목 적 : 본 연구에서는 임상적으로 XLA로 진단받고 현재 치료 중인 한가족 3명 환아의 가계를 대상으로 말초혈액 단핵구의 Btk 단백질 발현과 Btk 유전자 변이를 분석하고자 하였다. 방 법 : 환아 말초혈액 단핵구의 Btk 발현도를 항 Btk 항체를 이용한 유세포계측을 통해 분석하고 PCR-SSCP 및 직접 염기서열 분석에 의해 Btk 유전자 변이를 분석하였다. 결 과 : 유세포 계측 및 PCR-SSCP에 의하여 가계내의 환자 3명 및 보인자 4명을 확인하였으며 환아들의 단핵구의 Btk 발현도를 조사한 결과 2.7% 미만으로 건강인에 비해 매우 유의한 감소를 나타내었다. 유전자 변이 분석 결과 Btk 유전자 exon 3에서 점돌연변이($T{\rightarrow}C$)가 발견되어 61번째 아미노산의 치환이 일어난 과오돌연변이를 확인할 수 있었다. 동일한 유전형을 지닌 3명의 환아들은 임상적으로 매우 다양한 표현형을 나타내었다. 특히 환아들의 혈청 IgG level이 낮을수록 임상 양상은 심한 소견을 보였다. 결 론 : 본 연구 결과를 종합해 볼 때 임상적으로 XLA로 진단된 환아와 가족에 대한 항 Btk 항체를 이용한 유세포계측 및 PCR-SSCP 방법은 XLA 환아 및 보인자의 진단에 매우 유용하며 신속하게 적용될 수 있는 기법으로 생각된다. 또한 분자유전학 기법을 이용하여 환아의 유전자 변이를 검색한 결과 Btk의 PH 도메인 내 한개의 과오돌연변이를 검색하여 XLA를 최종 확진할 수 있었다.