Das Nijmegen Breakage Syndrom (NBS, OMIM 251260) ist eine seltene autosomal- rezessive Krankheit aus der Gruppe der chromosomalen Instabilitätssyndrome. Das klinische Erscheinungsbild ist gekennzeichnet durch eine Mikrozephalie und einen Minderwuchs, ein vogelkopfartiges faziales Erscheinungsbild sowie eine Defizienz des humoralen und zellulären Immunsystems. Krankheitsverursachend sind Mutationen im NBS1-Gen auf Chromosom 8q21, das für ein Protein aus 754 Aminosäuren, Nibrin genannt, kodiert. Über 90 % der Patienten sind homozygot für eine Deletion von 5 Basenpaaren, 657del5, im Exon 6. Hierbei handelt es sich um eine slawische Gründer-Mutation, der überwiegende Anteil Betroffener stammt daher aus Osteuropa. Nibrin ist Teil des MRE11/RAD50/Nibrin-(MRN)-Proteinkomplexes, der in die DNA-Doppelstrangbruch- Reparatur, die Zellzykluskontrolle und die Aufrechterhaltung der Telomerstabilität einbezogen ist. NBS-Patienten weisen daher eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber ionisierender Strahlung und eine hohe Prädisposition für maligne Tumoren, insbesondere Lymphome, auf. Eine erhöhte Tumordisposition konnte auch für heterozygote Genträger nachgewiesen werden. Gegenstand der Arbeit ist (1.) die Ermittlung der Prävalenz heterozygoter Genträger in zwei Gegenden Deutschlands mit hohem bzw. niedrigen Anteil slawischer Bevölkerung, (2.) die Ermittlung der Häufigkeit Heterozygoter unter Krebspatienten und (3.) die Bestimmung der NBS1-Genkonstitution in den Tumoren heterozygoter Individuen. 1\. Patienten mit dem Nijmegen Breakage Syndrom finden sich in Deutschland gehäuft in Oberfranken und der Oberpfalz. Es wurde daher ein Kollektiv Neugeborener aus der Region Bayreuth in Oberfranken auf Mutationen im NBS1-Gen gescreent sowie als Kontrolle ein Kollektiv aus Berlin. Dabei konnten unter 1056 Neugeborenen aus dem Raum Bayreuth 6 heterozygote Träger der Mutation 657del5 (Frequenz 1:176) und 2 Individuen mit der Mutation R215W (Frequenz 1:528) identifiziert werden. Unter den 990 Neugeborenen aus Berlin fanden sich jeweils 1 heterozygoter Träger der Mutationen 657del5 und R215W (Frequenzen jeweils 1:990). Insgesamt konnte damit ein ausgeprägter Häufigkeitsunterschied Heterozygoter für die slawische Mutation 657del5 in den beiden untersuchten deutschen Neugeborenenkollektiven festgestellt werden. Die hohe Frequenz dieser Mutation unter den Bayreuther Neugeborenen entsprach dabei dem hohen Bevölkerungsanteil slawischer Abstammung. 2\. Um herauszufinden, ob heterozygote Träger von NBS1-Mutationen eine erhöhte Disposition für maligne Tumore aufweisen, wurden insgesamt 589 erwachsene polnische Tumorpatienten auf eine Heterozygotie für NBS1-Genmutationen im Exon 6 untersucht und mit einer Kontrollgruppe verglichen. Hierbei konnten 5 heterozygote Träger der Mutation 657del5 und 4 Heterozygote der Mutation R215 identifiziert werden. Es wurde ein signifikant erhöhtes Risiko heterozygoter 657del5-Genträger für maligne Melanome nachgewiesen. Zudem war die Anzahl heterozygoter Träger der Mutation R215W mit kolorektalem Karzinom und Hodgkin- Lymphom signifikant erhöht. 3\. Um die Bedeutung der NBS1-Mutation 657del5 für die Carcinogenese zu untersuchen, wurden in Tumorgeweben 8 Heterozygoter die Anteile an Wildtyp- und 657del5-Allelen bestimmt. Das Vorliegen erhöhter 657del5-Allelanteile konnte durch die in der Mehrzahl der Tumoren nachgewiesenen Polysomien der Chromosomen 8 erklärt werden, die bevorzugt das 657del5-Allel trugen. Als Folge davon liegt ein höherer Anteil des verkürzten p70-Nibrin-Fragmentes vor, das zu einem funktionell eingeschränkten MRN(p70)-Proteinkomplex führt. Die betreffenden Zellen sollten eine erhöhte genomische Instabilität und damit eine höhere Wahrscheinlichkeit einer malignen Entartung aufweisen.
The Nijmegen Breakage Syndrome (NBS, OMIM #251260) is a rare autosomal recessive disease that belongs to the group of chromosomal instability syndromes. This syndrome is clinically characterized by microcephaly and growth retardation, a bird-like facial appearance as well as immunodeficiency involving the humoral and cellular systems. Mutations in the NBS1 gene located on chromosome 8q21 are responsible for NBS. This gene encodes a 754 amino acid protein called nibrin. More than 90 % of the patients are homozygous for a 5-base pair deletion in exon 6 (657del5). This founder mutation of Slavic origin affects mostly individuals from Eastern Europe. Nibrin is part of the MRE11/RAD50/nibrin (MRN) protein complex, which is involved in DNA double-strand break repair, cell cycle control, and maintenance of telomere stability. Therefore, NBS patients show hypersensitivity to ionizing radiation and predisposition for cancer, especially lymphomas. A higher risk for tumors was also demonstrated for heterozygous individuals. The aims of this study were: (1.) to determine the prevalence of heterozygous carriers in two regions of Germany with a high and a low percentage of Slavic population, respectively; (2.) to determine the frequency of heterozygous individuals among cancer patients and (3.) to define the NBS1 genotype of tumors from heterozygous individuals. 1\. Patients with Nijmegen Breakage Syndrome are more frequently found in Upper Franconia and Upper Palatinate than in other parts of Germany. Therefore, a newborn screening for NBS1 mutations was performed for one group from Bayreuth (Upper Franconia) and for a control group from Berlin. This revealed that 6 heterozygous carriers of the 657del5 mutation (frequency 1/176) and 2 individuals with the R215W mutation (frequency 1/528) were identified from 1056 newborns in the Bayreuth area. Only 1 heterozygous carrier of each mutation 657del5 and R215W was found (frequencies 1/990 each) among the 990 newborns from Berlin. Comparing the two collectives of newborns, a marked difference in the frequency of heterozygous carriers of the Slavic mutation , 657del5, was detected. The high frequency of this mutation among the newborns in the Bayreuth area corresponds to the large proportion of Slavic origin in the population. 2\. To analyze if heterozygous carriers of the NBS1 mutations show a higher predisposition for cancer, 589 adult Polish cancer patients were studied to detect heterozygosity for NBS1 mutations in exon 6 and were compared with a control group. As a result 5 heterozygous carriers of the 657del5 mutation and 4 heterozygous carriers of the R215 mutation were identified. The risk for malignant melanomas was significantly higher for heterozygous carriers of the 657del5 mutation. Furthermore, the incidence of colorectal carcinoma and Hodgkin s lymphoma was significantly increased among the heterozygous carriers of the R215W mutation. 3\. To study the significance of the 657del5 mutation in the NBS1 gene in carcinogenesis, wild type and 657del5 alleles of tumor samples from 8 heterozygous patients were determined. The majority of the tumors showed polysomy of chromosome 8, preferentially carrying the 657del5 alleles, explaining the increased frequency of 657del5 alleles. Consequently the proportion of the truncated p70-nibrin fragment is increased, leading to a reduced functionality of the MRN (p70) protein complex. The affected cells should have a higher genomic instability and, therefore, a predisposition to malignant degeneration.
