Orvosi genetika. A dystrophin gén de novo mutációjának kimutatása és jelentősége az orvosi genetikai tanácsadásban Duchenne izomdisztrófiában (klinikai megfigyelés)
A The New York Times szerint amerikai tudósok három csoportja, egymástól függetlenül, először sikerült kapcsolatot létesítenie bizonyos gének mutációi és annak valószínűsége között, hogy egy gyermekben autizmus spektrumzavarok alakulnak ki. Emellett a kutatók tudományos megerősítést találtak a szülők, különösen az apák életkora és az autizmus kialakulásának kockázata között korábban feltárt közvetlen kapcsolatra.
Mindhárom csoport a genetikai mutációk egy ritka, "de novo" nevű csoportjára összpontosított. Ezek a mutációk nem öröklődnek, hanem a fogantatás során fordulnak elő. Genetikai anyagként olyan családtagoktól vettek vérmintát, akiknél a szülők nem voltak autisták, és a gyerekeknél különböző autizmus spektrum zavarok alakultak ki.
A tudósok első csoportja Matthew W. State, a Yale Egyetem genetikai és gyermekpszichiátriai professzora vezetésével, munkája április 4-én jelent meg a Nature folyóiratban, de novo mutációk jelenlétét elemezte 200 autizmussal diagnosztizált emberben, akiknek szülei voltak. , a testvérek nem voltak autisták. Ennek eredményeként két gyermeket találtak ugyanabban a génben ugyanazzal a mutációval, és a diagnózison kívül semmi más nem kapcsolta össze őket.
"Olyan ez, mintha dartsozás közben kétszer eltalálnák ugyanazt a pontot egy nyíllal egy célponton. 99,9999 százalék az esély arra, hogy a kimutatott mutáció autizmussal jár" - idézi State Professzor a kiadványt.
Az Evan E. Eichler, a Washingtoni Egyetem genetikai professzora által vezetett csapat 209 autista gyermeket nevelő család vérmintáját vizsgálta, és ugyanazt a mutációt találta ugyanabban a génben egy gyermekben. Ezenkívül két különböző családból származó autista gyermeket azonosítottak, akiknek azonos "de novo" mutációi voltak, de különböző génekben. Ilyen egybeeséseket nem figyeltek meg a nem autista alanyoknál.
A kutatók harmadik csoportja, Mark J. Daly professzor, a Harvard Egyetem professzora vezetésével több esetben is de novo mutációt talált ugyanabban a három génben autista gyerekekben. Bármely ember genotípusában legalább egy ilyen típusú mutáció jelen van, de Daly szerint az autistáknál átlagosan lényegesen több van belőlük.
Mindhárom kutatócsoport megerősítette a korábban megfigyelt összefüggést a szülői életkor és a gyermekek autizmusa között. Minél idősebbek a szülők, különösen az apa, annál nagyobb a de novo mutációk kockázata. 51 mutáció elemzése után az Eichler professzor vezette csapat megállapította, hogy ez a fajta károsodás négyszer gyakrabban fordul elő a férfiak DNS-ében, mint a nőkben. És még inkább, ha egy férfi életkora meghaladja a 35 évet. Így a tudósok azt sugallják, hogy az utódok fogantatáskor nyert, károsodott apai genetikai anyaga az, amely az autisztikus rendellenességek kialakulásához vezető mutációk forrása.
A tudósok egyetértenek abban, hogy az események ilyen kifejlődésének megakadályozására irányuló módszerek keresése hosszú lesz, az autizmus genetikai természetének kutatása még csak most kezdődik. Konkrétan Eichler és Daly csapatai találtak bizonyítékot arra, hogy a „de novo” mutációkkal rendelkező gének ugyanazokban a biológiai folyamatokban vesznek részt. „De ez csak a jéghegy csúcsa – mondja Eichler professzor. – A lényeg az, hogy mindannyian megegyeztünk abban, hogy hol kezdjük.
A skizofrénia az egyik legtitokzatosabb és legösszetettebb betegség, és sok szempontból. Nehéz diagnosztizálni - még mindig nincs konszenzus abban, hogy ez a betegség egy vagy több hasonló-e. Nehéz kezelni – ma már csak olyan gyógyszerek vannak, amelyek elnyomják az ún. pozitív tünetek (például delírium), de nem segítik vissza az embert a teljes élethez. A skizofréniát nehéz tanulmányozni – az emberen kívül egyetlen állat sem szenved tőle, ezért szinte nincs is modell a tanulmányozására. A skizofrénia nagyon nehezen érthető genetikai és evolúciós szempontból – tele van ellentmondásokkal, amelyeket a biológusok még nem tudnak feloldani. A jó hír azonban az, hogy az elmúlt években a dolgok végre elindulni látszottak. A skizofrénia felfedezésének történetéről és neurofiziológiai módszerekkel történő vizsgálatának első eredményeiről már szóltunk. Ezúttal arról lesz szó, hogyan keresik a tudósok a betegség genetikai okait.
Ennek a munkának nem is az a jelentősége, hogy a bolygón szinte minden századik ember skizofréniában szenved, és az ezen a területen elért előrelépésnek legalább radikálisan le kell egyszerűsítenie a diagnózist, még akkor is, ha nem lehet azonnal jó gyógyszert létrehozni. A genetikai kutatások jelentősége abban rejlik, hogy már most megváltoztatják az összetett tulajdonságok öröklődésének alapvető mechanizmusairól alkotott ismereteinket. Ha a tudósoknak sikerül megérteniük, hogy egy ilyen összetett betegség, mint a skizofrénia, hogyan „bújhat el” DNS-ünkben, az radikális áttörést jelent a genom szerveződésének megértésében. És az ilyen munka jelentősége messze túlmutat a klinikai pszichiátrián.
Először is néhány nyers tény. A skizofrénia súlyos, krónikus, fogyatékosságot okozó mentális betegség, amely általában fiatal korban érinti az embereket. Világszerte körülbelül 50 millió embert érint (a lakosság valamivel kevesebb, mint 1%-át). A betegséget apátia, akarathiány, gyakran hallucinációk, delírium, gondolkodás és beszéd dezorganizációja, motorikus zavarok kísérik. A tünetek általában társadalmi elszigeteltséget és csökkent teljesítményt okoznak. A skizofrén betegek öngyilkosságának megnövekedett kockázata, valamint az egyidejű szomatikus betegségek azt a tényt eredményezik, hogy a teljes várható élettartamuk 10-15 évvel csökken. Ezenkívül a skizofrén betegeknek kevesebb gyermekük van: a férfiak átlagosan 75 százaléka, a nőké 50 százalék.
Az elmúlt fél évszázad az orvostudomány számos területén a gyors fejlődés időszaka volt, de ez a fejlődés alig érintette a skizofrénia megelőzését és kezelését. Végül, de nem utolsósorban ennek az az oka, hogy még mindig nincs világos elképzelésünk arról, hogy mely biológiai folyamatok megsértése okozza a betegség kialakulását. Ez a meg nem értés azt jelentette, hogy az első antipszichotikus gyógyszer, a klórpromazin (kereskedelmi név: Aminazine) több mint 60 évvel ezelőtti piaci bevezetése óta nem történt minőségi változás a betegség kezelésében. A skizofrénia kezelésére jelenleg engedélyezett antipszichotikumok mindegyike (mind a tipikus, mind a klórpromazin, mind az atípusos antipszichotikumok) ugyanazzal a fő hatásmechanizmussal rendelkezik: csökkentik a dopaminreceptorok aktivitását, ami kiküszöböli a hallucinációkat és téveszméket, de sajnos kevés hatással van a negatívra. tünetek, mint az apátia, az akarathiány, a gondolkodási zavarok stb. A mellékhatásokat nem is említjük. A skizofréniakutatásban általános csalódás, hogy a gyógyszergyártó cégek régóta csökkentik az antipszichotikumok finanszírozását, még akkor is, ha a klinikai vizsgálatok száma folyamatosan növekszik. A skizofrénia okainak tisztázására irányuló remény azonban meglehetősen váratlan irányból érkezett – ez a molekuláris genetika példátlan előrehaladásával függ össze.
Kollektív felelősség
Már a skizofrénia első kutatói is észrevették, hogy a megbetegedések kockázata szorosan összefügg a beteg hozzátartozók jelenlétével. A skizofrénia öröklődési mechanizmusának megállapítására szinte közvetlenül a Mendel-törvények újrafelfedezése után, a XX. század legelején történtek kísérletek. Sok más betegséggel ellentétben azonban a skizofrénia nem akart beilleszkedni az egyszerű mendeli modellek keretei közé. A nagy örökölhetőség ellenére nem lehetett egy vagy több génnel összekapcsolni, ezért a század közepére egyre népszerűbbé váltak az úgynevezett "szintézisek". a betegségek kialakulásának pszichogén elméletei. A század közepére rendkívül népszerű pszichoanalízissel egyetértésben ezek az elméletek a skizofrénia látszólagos öröklődését nem a genetikával, hanem a nevelés sajátosságaival és a családon belüli egészségtelen légkörrel magyarázták. Még olyan is volt, hogy "skizofrenogén szülők".
Ez az elmélet azonban népszerűsége ellenére nem tartott sokáig. Arra a kérdésre, hogy a skizofrénia örökletes betegség-e, a végső pontot már a 60-70-es években végzett pszichogenetikai vizsgálatok tették fel. Ezek elsősorban ikertanulmányok, valamint örökbefogadott gyermekek vizsgálatai voltak. Az ikervizsgálatok lényege, hogy összehasonlítják valamely jel - jelen esetben a betegség kialakulásának - megnyilvánulásának valószínűségét egypetéjű és testvérikreknél. Mivel a környezet ikrekre gyakorolt hatásának különbsége nem függ attól, hogy egypetéjűek vagy testvériek, ezek a valószínűségek különbségei elsősorban abból adódnak, hogy az egypetéjű ikrek genetikailag azonosak, míg az ikreké átlagosan csak a fele. a gének gyakori változatai.
A skizofrénia esetében kiderült, hogy az egypetéjű ikrek konkordanciája több mint 3-szor magasabb, mint a testvérikrek konkordanciája: az elsőnél körülbelül 50 százalék, a másodiknál pedig kevesebb, mint 15 százalék. Ezeket a szavakat a következőképpen kell érteni: ha egy azonos ikertestvére skizofréniában szenved, akkor 50 százalékos valószínűséggel maga is megbetegszik. Ha te és a testvéred ikrek vagytok, akkor a megbetegedések kockázata nem több, mint 15 százalék. Az elméleti számítások, amelyek emellett figyelembe veszik a skizofrénia lakossági prevalenciáját is, az öröklődésnek a betegség kialakulásához való hozzájárulását 70-80 százalékra becsülik. Összehasonlításképpen: a magasság és a testtömeg-index nagyjából ugyanúgy öröklődik – ezeket a tulajdonságokat mindig is a genetikához szorosan kapcsolódónak tekintették. Egyébként, mint utóbb kiderült, a négy másik nagy mentális betegség közül háromra is ugyanez a magas öröklődés jellemző: a figyelemhiányos hiperaktivitás, a bipoláris zavar és az autizmus.
Az ikervizsgálatok eredményeit teljes mértékben megerősítették olyan gyermekek vizsgálata során, akik skizofrén betegektől születtek, és korai csecsemőkorukban örökbe fogadtak egészséges örökbefogadó szülőktől. Kiderült, hogy náluk a skizofrénia kialakulásának kockázata nem csökken a skizofréniás szüleik által felnevelt gyerekekhez képest, ami egyértelműen jelzi a gének kulcsszerepét az etiológiában.
És itt elérkeztünk a skizofrénia egyik legtitokzatosabb jellemzőjéhez. A helyzet az, hogy ha ilyen erősen öröklődik, és ugyanakkor nagyon negatív hatással van a hordozó alkalmasságára (emlékezzünk arra, hogy a skizofrén betegek legalább feleannyi utódot hagynak maguk után, mint az egészségesek), akkor hogyan sikerül legalább a lakosságban marad ? Ezt az ellentmondást, amely körül sok tekintetben a különböző elméletek közötti fő harc folyik, „a skizofrénia evolúciós paradoxonának” nevezték.
Egészen a közelmúltig teljesen homályos volt a tudósok számára, hogy a skizofrén betegek genomjának milyen sajátosságai határozzák meg a betegség kialakulását. Évtizedek óta heves vita nem is arról szól, hogy mely géneket változtatják meg a skizofrén betegekben, hanem arról, hogy mi a betegség általános genetikai "architektúrája".
A következőket jelenti. Az egyes emberek genomja nagyon hasonlít egymásra, a különbségek átlagosan a nukleotidok kevesebb mint 0,1 százalékát teszik ki. A genom e megkülönböztető jegyei közül néhány meglehetősen elterjedt a lakosság körében. Hagyományosan úgy gondolják, hogy ha az emberek több mint egy százalékában fordulnak elő, akkor általános változatoknak vagy polimorfizmusoknak nevezhetők. Úgy gondolják, hogy ezek a gyakori változatok több mint 100 000 évvel ezelőtt jelentek meg az emberi genomban, még a modern ember őseinek Afrikából való első migrációja előtt, ezért általában megtalálhatók a legtöbb emberi alpopulációban. Természetesen ahhoz, hogy a populáció jelentős részében több ezer nemzedéken át létezzen, a legtöbb polimorfizmus nem lehet túlságosan káros a hordozóira.
Azonban minden egyes ember genomjában vannak más genetikai jellemzők - fiatalabbak és ritkábbak. Legtöbbjük semmilyen előnyt nem biztosít a fuvarozóknak, így gyakoriságuk a populációban, még ha rögzített is, elenyésző marad. Sok ilyen tulajdonság (vagy mutáció) többé-kevésbé kifejezett negatív hatással van az alkalmasságra, ezért a negatív szelekció fokozatosan eltávolítja őket. Ehelyett egy folyamatos mutációs folyamat eredményeként újabb, káros változatok jelennek meg. Összefoglalva, az új mutációk gyakorisága szinte soha nem haladja meg a 0,1 százalékot, és az ilyen változatokat ritkaságnak nevezik.
Egy betegség architektúrája tehát azt jelenti, hogy pontosan mely genetikai variánsok – gyakori vagy ritka, erős fenotípusos hatású, vagy csak kis mértékben növelik a betegség kialakulásának kockázatát – előre meghatározzák annak előfordulását. Egészen a közelmúltig ez a téma körül zajlott a skizofrénia genetikájával kapcsolatos fő vita.
Az egyetlen tény, amelyet molekuláris genetikai módszerekkel vitathatatlanul megállapítottak a skizofrénia genetikájával kapcsolatban a 20. század utolsó harmadában, az a hihetetlen összetettség. Ma már nyilvánvaló, hogy a betegségre való hajlamot több tucat gén változása határozza meg. Ugyanakkor a skizofrénia ez idő alatt javasolt összes „genetikai architektúrája” két csoportba sorolható: a „közös betegség – gyakori változatok” (CV) modellbe és a „gyakori betegség – ritka változatok” modellbe (közös betegség – ritka változatok", RV). Mindegyik modell saját magyarázatot adott a „skizofrénia evolúciós paradoxonára”.
RV vs. önéletrajz
A CV-modell szerint a skizofrénia genetikai szubsztrátja genetikai tulajdonságok összessége, egy poligén, amely rokon azzal, ami meghatározza a mennyiségi tulajdonságok, például a magasság vagy a testsúly öröklődését. Az ilyen poligén polimorfizmusok halmaza, amelyek mindegyike csak kismértékben befolyásolja a fiziológiát (ezeket "okságinak" nevezik, mert bár nem egyedül, de a betegség kialakulásához vezetnek). A skizofréniára jellemző meglehetősen magas előfordulási arány fenntartásához szükséges, hogy ez a poligén közös változatokból álljon - elvégre nagyon nehéz sok ritka változatot összegyűjteni egy genomban. Ennek megfelelően minden ember genomjában több tucat ilyen kockázatos változat található. Összefoglalva, minden ok-okozati variáns meghatározza az egyes egyének genetikai hajlamát (felelősségét) a betegségre. Feltételezhető, hogy a kvalitatív komplex jellemzők esetében, mint például a skizofrénia, van egy bizonyos küszöbérték a hajlamnak, és csak azoknál az embereknél alakul ki a betegség, akiknél a hajlam meghaladja ezt a küszöbértéket.
A betegségre való hajlam küszöbmodellje. A vízszintes tengelyen ábrázolt hajlam normál eloszlása látható. Azoknál az embereknél alakul ki a betegség, akiknél a hajlam meghaladja a küszöbértéket.
Először 1967-ben javasolta a skizofrénia ilyen poligénes modelljét a modern pszichiátriai genetika egyik megalapítója, Irving Gottesman, aki szintén jelentős mértékben hozzájárult a betegség örökletes természetének bizonyításához. A CV-modell hívei szempontjából a skizofrénia ok-okozati változatainak sok generáción át tartó, nagy gyakoriságú fennmaradása a populációban több magyarázattal is szolgálhat. Először is, minden egyes ilyen variáns meglehetősen csekély hatással van a fenotípusra, az ilyen „kvázi-semleges” változatok láthatatlanok lehetnek a szelekció számára, és gyakoriak maradnak a populációkban. Ez különösen igaz az alacsony effektív méretű populációkra, ahol a véletlen befolyása nem kevésbé fontos, mint a szelekciós nyomás – ide tartozik fajunk populációja is.
Másrészt feltételezések születtek a skizofrénia esetében az ún. kiegyensúlyozó szelekció, azaz a "skizofrén polimorfizmusok" pozitív hatása az egészséges hordozókra. Nem olyan nehéz elképzelni. Ismeretes például, hogy a skizofréniára nagy genetikai hajlamú skizoid egyéneket (amelyek a betegek közeli hozzátartozói között sok van) a kreatív képességek megnövekedett szintje jellemzi, ami kismértékben fokozhatja alkalmazkodásukat (ezt már meg is határozták). több műben is látható). A populációgenetika lehetővé teszi azt a helyzetet, hogy az ok-okozati variánsok pozitív hatása az egészséges hordozókban meghaladhatja a negatív következményeket azoknál az embereknél, akiknél túl sok ilyen "jó mutáció" van, ami a betegség kialakulásához vezetett.
A skizofrénia genetikai architektúrájának második alapmodellje az RV-modell. Azt sugallja, hogy a skizofrénia egy gyűjtőfogalom, és hogy a betegség minden egyes esete vagy családi anamnézise egy különálló kvázi-mendeli betegség, amely minden egyes esetben egyedi genomváltozással társul. Ebben a modellben az ok-okozati genetikai változatok nagyon erős szelekciós nyomás alatt állnak, és gyorsan eltávolítják őket a populációból. De mivel minden generációban kisszámú új mutáció fordul elő, bizonyos egyensúly jön létre a szelekció és az ok-okozati variánsok megjelenése között.
Egyrészt az RV-modell megmagyarázhatja, hogy a skizofrénia miért öröklődik nagyon jól, de univerzális génjeit még nem találták meg: elvégre minden család örökli a saját ok-okozati mutációit, és egyszerűen nincsenek univerzálisak. Másrészt, ha ez a modell vezérel bennünket, akkor el kell ismernünk, hogy több száz különböző gén mutációja vezethet ugyanahhoz a fenotípushoz. Végül is a skizofrénia gyakori betegség, és ritka az új mutációk előfordulása. Például az apa-anya-gyermek hármasok szekvenálására vonatkozó adatok azt mutatják, hogy minden generációban a diploid genom 6 milliárd nukleotidján csak 70 új egynukleotidos szubsztitúció történik, amelyek közül elméletileg csak néhánynak van hatása. a fenotípusról és más típusok mutációiról - még ritkább előfordulás.
Néhány empirikus bizonyíték azonban közvetve alátámasztja a skizofrénia genetikai felépítésének ezt a modelljét. Például az 1990-es évek elején felfedezték, hogy az összes skizofréniás beteg körülbelül egy százalékában volt mikrodeléció a 22. kromoszóma valamelyik régiójában. Az esetek túlnyomó többségében ez a mutáció nem a szülőktől öröklődik, hanem előfordul de novo gametogenezis során. 2000 emberből egy születik ezzel a mikrodelécióval, amely a szervezetben számos rendellenességhez, úgynevezett "DiGeorge-szindrómához" vezet. Az ebben a szindrómában szenvedőket a kognitív funkciók és az immunitás súlyos károsodása jellemzi, gyakran kíséri hipokalcémia, valamint szív- és veseproblémák. A DiGeorge-szindrómában szenvedők negyedében alakul ki skizofrénia. Csábító lenne azt sugallni, hogy a skizofrénia más esetei hasonló, katasztrofális következményekkel járó genetikai rendellenességek következményei.
Egy másik empirikus megfigyelés, amely közvetve alátámasztja a szerepet de novo A skizofrénia etiológiájában fellépő mutációk a megbetegedési kockázat és az apa életkorának kapcsolata. Egyes adatok szerint tehát azok között, akiknek édesapja 50 év feletti volt a születéskor, háromszor több skizofrén beteg van, mint azok között, akiknek apja 30 év alatti volt. de novo mutációk. Ilyen összefüggést például régóta megállapítottak egy másik (monogén) örökletes betegség - achondroplasia - szórványos eseteinél. Ezt a korrelációt legutóbb a fent említett triplet szekvenálási adatok erősítették meg: de novo a mutációk az apa életkorához kapcsolódnak, de nem az anya életkorához. A tudósok számításai szerint egy gyermek átlagosan 15 mutációt kap az anyától, életkorától függetlenül, és az apától - 25, ha 20 éves, 55, ha 35 éves, és több mint 85, ha több mint 50. Vagyis a szám de novo A mutációk száma a gyermek genomjában kettővel nő az apa életének minden évével.
Úgy tűnt, ezek az adatok együttesen egyértelműen jelzik a kulcsszerepet de novo mutációk a skizofrénia etiológiájában. A helyzet azonban valójában sokkal bonyolultabbnak bizonyult. A skizofrénia genetikája évtizedekig a két fő elmélet szétválása után is stagnált. Szinte semmilyen megbízható, megismételhető bizonyítékot nem szereztek egyikük javára. Sem a betegség általános genetikai felépítéséről, sem a betegség kialakulásának kockázatát befolyásoló konkrét változatokról. Éles ugrás történt az elmúlt 7 évben, és ez elsősorban a technológiai áttörésekhez kapcsolódik.
Gének keresése
Az első emberi genom szekvenálása, a szekvenálási technológiák ezt követő fejlesztése, majd a nagy áteresztőképességű szekvenálás megjelenése és széles körű bevezetése végül lehetővé tette az emberi populáció genetikai variabilitás szerkezetének többé-kevésbé teljes megértését. Ezt az új információt azonnal elkezdték használni bizonyos betegségekre, köztük a skizofréniára való hajlam genetikai meghatározóinak teljes körű kutatására.
Hasonló tanulmányok a következőképpen épülnek fel. Először egy mintát gyűjtünk össze nem rokon beteg emberekből (esetekből) és egy körülbelül azonos méretű, nem rokon egészséges egyénekből (kontroll). Mindezeket az embereket bizonyos genetikai változatok jelenléte határozza meg – éppen az elmúlt 10 évben a kutatóknak lehetőségük nyílt arra, hogy teljes genom szintjén határozzák meg őket. Ezután az egyes azonosított változatok előfordulási gyakoriságát összehasonlítják a betegek csoportjai és a kontrollcsoport között. Ha ugyanakkor a hordozókban egy vagy másik változat statisztikailag szignifikáns feldúsulását találjuk, azt asszociációnak nevezzük. Így a nagyszámú létező genetikai változat között vannak olyanok is, amelyek a betegség kialakulásához kapcsolódnak.
A betegséggel összefüggő variáns hatását jellemző fontos mérőszám az OD (odds ratio), amelyet úgy definiálnak, hogy az e változat hordozóinak megbetegedési esélyei hányadosak azokhoz képest, akiknél nem. Ha egy változat OD értéke 10, ez a következőket jelenti. Ha a variáns hordozóinak egy véletlenszerű csoportját vesszük, és egy egyenlő csoportot, akik nem rendelkeznek ezzel a változattal, akkor kiderül, hogy az első csoportban 10-szer több beteg lesz, mint a másodikban. Ugyanakkor minél közelebb van az OD egy adott variánshoz, annál nagyobb mintára van szükség ahhoz, hogy megbízhatóan megbizonyosodjunk arról, hogy az összefüggés valóban létezik - hogy ez a genetikai változat valóban befolyásolja a betegség kialakulását.
Az ilyen munkák mára több mint egy tucat, skizofréniával összefüggő szubmikroszkópos deléció és duplikáció kimutatását tette lehetővé az egész genomban (ezeket CNV-nek hívják – kópiaszám-variációk, az egyik CNV éppen a nálunk már ismert DiGeorge-szindrómát okozza). A skizofréniát okozó CNV-k esetében az OD 4 és 60 között van. Ezek magas értékek, de rendkívül ritkaságuk miatt, még összességében is, mind csak egy nagyon kis részét magyarázzák a skizofrénia öröklődésének. népesség. Mi a felelős a betegség kialakulásáért mindenki másnál?
Viszonylag sikertelen kísérletek után olyan CNV-k felkutatására, amelyek nem néhány ritka esetben, hanem a lakosság jelentős részében okoznák a betegség kialakulását, a „mutációs” modell hívei nagy reményeket fűztek egy másik típusú kísérlethez. A skizofrén betegek és az egészséges kontrollok esetében nem a masszív genetikai átrendeződések jelenlétét hasonlítják össze, hanem a genomok vagy exomák teljes szekvenciáját (az összes fehérjét kódoló szekvencia összességét). Az ilyen, nagy áteresztőképességű szekvenálás segítségével nyert adatok lehetővé teszik olyan ritka és egyedi genetikai jellemzők felkutatását, amelyeket más módszerekkel nem lehet kimutatni.
A szekvenálás olcsóbbá válása lehetővé tette az elmúlt években, hogy ilyen jellegű kísérleteket végezzenek meglehetősen nagy mintákon, több ezer beteget és ugyanennyi egészséges kontrollt is magában foglaló legújabb vizsgálatok során. Mi az eredmény? Sajnos eddig csak egy gént találtak, amelyben a ritka mutációk megbízhatóan kapcsolódnak a skizofréniához - ez a gén SETD1A, amely a transzkripció szabályozásában szerepet játszó egyik fontos fehérjét kódolja. Mint a CNV esetében, itt is ugyanaz a probléma: a gén mutációi SETD1A nem tudja megmagyarázni a skizofrénia öröklődésének jelentős részét, mivel egyszerűen nagyon ritkák.
Kapcsolat a társult genetikai változatok (vízszintes tengely) előfordulása és a skizofrénia (OR) kialakulásának kockázatára gyakorolt hatása között. A fő diagramon a piros háromszögek az eddig azonosított betegségekhez kapcsolódó CNV-k egy részét, a kék körök pedig a GWAS-ból származó SNP-ket mutatják. A bemetszés a ritka és gyakori genetikai változatok területeit mutatja ugyanazon a koordinátán.
Vannak arra utaló jelek, hogy vannak más ritka és egyedi változatok is, amelyek befolyásolják a skizofrénia iránti fogékonyságot. És a minták további növelése a szekvenálást alkalmazó kísérletekben segíthet megtalálni néhányat. Bár a ritka változatok tanulmányozása továbbra is nyújthat értékes információkat (különösen ez az információ lesz fontos a skizofrénia sejtes és állati modelljeinek megalkotásához), a legtöbb tudós egyetért abban, hogy a ritka változatok csak csekély szerepet játszanak az öröklődésben. skizofrénia A CV-modell sokkal jobban leírja a betegség genetikai felépítését. A CV-modell helyességébe vetett bizalom mindenekelőtt a GWAS-típusú vizsgálatok kidolgozásával jött létre, amelyekről a második részben részletesen is kitérünk. Röviden, az ilyen típusú tanulmányok feltárták azt a nagyon gyakori genetikai variabilitást, amely a skizofrénia örökölhetőségének nagy részét írja le, és amelynek létezését a CV-modell előre jelezte.
A skizofrénia CV-modelljének további alátámasztása a skizofrénia genetikai hajlamának szintje és az úgynevezett skizofrénia spektrum zavarai közötti kapcsolat. Már a szkizofrénia korai kutatói is észrevették, hogy a skizofrén betegek hozzátartozói között gyakran nemcsak más skizofrén betegek vannak, hanem „különc” személyiségek is, akiknek jellembeli furcsaságai és tünetei hasonlóak a skizofréniához, de kevésbé kifejezettek. Később az ilyen megfigyelések arra az elképzelésre vezettek, hogy létezik egy egész sor olyan betegség, amelyet a valóság észlelésének többé-kevésbé kifejezett zavarai jellemeznek. Ezt a betegségcsoportot skizofrénia spektrumzavarnak nevezik. A skizofrénia különféle formái mellett ezek közé tartoznak a téveszmés rendellenességek, a skizotipikus, paranoid és skizoid személyiségzavarok, a skizoaffektív rendellenességek és néhány egyéb patológia. Gottesman a skizofrénia poligénes modelljét javasolva azt javasolta, hogy a betegségre való hajlam küszöbérték alatti értékeivel rendelkező embereknél a skizofrénia spektrumának egyéb patológiái alakulhatnak ki, és a betegség súlyossága korrelál a hajlam szintjével.
Ha ez a hipotézis igaz, logikus lenne azt feltételezni, hogy a skizofréniával összefüggésbe hozható genetikai változatok a skizofrénia spektrumzavarban szenvedők körében is gazdagodnának. Az egyes egyedek genetikai hajlamának felmérésére egy speciális értéket használnak, amelyet poligén kockázati szintnek (poligén kockázati pontszám) neveznek. A poligén kockázat szintje figyelembe veszi a GWAS-ban azonosított összes gyakori kockázati változatnak az adott személy genomjában jelenlévő összesített hozzájárulását a betegségre való hajlamhoz. Kiderült, hogy a CV modell előrejelzése szerint a poligén kockázati szint értékei nemcsak magával a skizofréniával (ami triviális), hanem a skizofrénia spektrum más betegségeivel is korrelálnak, és a poligén kockázat magasabb szintje is megfelel. súlyos típusú rendellenességekre.
Egy probléma azonban továbbra is fennáll – az „öreg apák” jelensége. Ha az empirikus bizonyítékok nagy része a skizofrénia poligénikus modelljét támasztja alá, hogyan lehet összeegyeztetni vele az apai életkor és a gyermekek skizofrénia kialakulásának kockázata között régóta fennálló összefüggést?
Ennek a jelenségnek egy elegáns magyarázatát egykor az önéletrajz-modell kapcsán terjesztették elő. Feltételezik, hogy a késői apaság és a skizofrénia nem ok és okozat, hanem egy közös ok két következménye, nevezetesen a késői apák skizofréniára való genetikai hajlamának. Egyrészt a skizofréniára való magas fokú hajlam összefüggésbe hozható az egészséges férfiaknál a későbbi apasággal. Másrészt egyértelmű, hogy az apa nagy hajlama előre meghatározza annak nagyobb valószínűségét, hogy gyermekei skizofréniában szenvednek. Kiderült, hogy két független összefüggéssel számolhatunk, ami azt jelenti, hogy a hím spermiumok prekurzoraiban előforduló mutációk felhalmozódása szinte semmilyen hatással lehet az utódaik skizofrénia kialakulására. Friss modellezési eredmények epidemiológiai adatok, valamint a gyakoriságra vonatkozó friss molekuláris adatok figyelembevételével de novo A mutációk jól egyeznek az „öreg apák” jelenségének ezzel a magyarázatával.
Így jelenleg azt feltételezhetjük, hogy szinte nincs meggyőző érv a skizofrénia "mutációs" RV modellje mellett. Tehát a betegség etiológiájának kulcsa abban rejlik, hogy a gyakori polimorfizmusok egy bizonyos halmaza okozza a skizofréniát a CV-modellnek megfelelően. Az, hogy a genetikusok hogyan keresik ezt a készletet, és mit fedeztek fel már, történetünk második részének témája lesz.
Arkagyij GolovA szindróma a 11-es kromoszóma rövid karján található genetikai anyag egy részének hiánya miatt következik be. A genetikai anyag egy darabjának eltávolítását deléciónak nevezzük. A deléció azon funkciók elvesztéséhez vezet, amelyeket az elveszett géneknek kellett volna ellátniuk.
Minden gén, néhány kivételével, amelyek a nemi kromoszómákon találhatók, duplikátumban vannak képviselve. Minden ember az anyától kapja a gének egy részét, a második azonosat az apjától. Ezek viszont a szüleiktől kapták a génpárjaikat. A genetikai anyag a szülőktől a csírasejteken keresztül kerül átadásra. A nemi sejtek (pete vagy sperma) az egyetlen olyan sejt a szervezetben, amelyek a genetikai anyagnak csak egy példányát hordozzák. Mielőtt a genetikai anyag bejutna a csírasejtbe, a gének megkeverednek a gén két másolata között, és mindegyik szülőben a genetikai anyag a csírasejtbe kerül, ami annak az anyagnak a keveréke, amelyet ő viszont kapott a szülei. Új életüket is megkeverik, mielőtt a szexketrecbe helyeznék, hogy létrehozzák a következő generációt. Ezt a folyamatot keresztezésnek nevezik. A kromoszómák homológ régiói között fordul elő, a csírasejtek kialakulásának folyamatában. Az átkelés folyamatában a gének új kombinációkat hozhatnak létre. Az ilyen keverés számos új generációt biztosít. Mire való? Erre azért van szükség, hogy biztosítsuk a generációs variabilitást, ellenkező esetben az egyik szülőnktől kapott kromoszómák pontos másolatait adnánk át gyermekeinknek, rendkívül korlátozott lenne a generációs variabilitás, ami rendkívül megnehezítené a biológiai evolúciót a Földön, ezért csökkentené. túlélési esélyeket. Abban a pillanatban, amikor ilyen folyamatok mennek végbe, a kromoszóma egy darabja leválik, és „törlés” következik be. A deléció a mutáció egy fajtája. Ha először fordult elő, akkor egy ilyen mutációt de novo mutációnak neveznek (a legelső, kezdeti). A szervezetben először megjelent mutációk mellett vannak öröklődő mutációk is. Egy de novo mutációt át lehet adni a következő generációnak, akkor már nem nevezik de novo mutációnak.
A WAGR-szindróma esetén a genetikai kód egy része eltávolítódik, és nincs elég genetikai anyag.
A természetben vannak fordított állapotok, amikor a betegség a genetikai anyag extra másolata miatt nyilvánul meg.
A WAGR-szindróma megnyilvánulása attól függ, hogy mely gének kapcsolódnak ki a deléció következtében. A szomszédos gének mindig kiesnek. A WAGR-ben a PAX6 gén és a WT1 gén mindig elveszik, ami a betegség tipikus megjelenéséhez vezet. A PAX6 gén pontmutációi aniridiához, a WT1 mutációi pedig Wilms daganathoz vezetnek. A WAGR esetén ezek a gének nem mutációt mutatnak – maguk a gének hiányoznak.
A WAGRO (hozzáadott O betű – elhízás) szindrómában szenvedőknek BDNF génsérülésük van. Ez a gén az agyban expresszálódik, és fontos a neuronok életében. A fehérje, amely ennek a génnek a hatására termelődik, nagy valószínűséggel részt vesz a jóllakottság, a szomjúság és a testsúly szabályozásában. A BDNF elvesztése nagy valószínűséggel a gyermekkori elhízáshoz kapcsolódik a WAGRO-szindrómás gyermekeknél. A WAGRO-ban szenvedő betegeknél nagyobb a kockázata az olyan neurológiai problémáknak, mint az intellektuális hanyatlás, az autizmus. Nem teljesen ismert, hogy ez a kockázat összefügg-e a BDNF gén elvesztésével.
Tudunk valamit a WAGR-szindrómában kikapcsolt génekről:
WT1
A WT1 egy gén (Wilms tumorgén), amely a vesék és az ivarmirigyek (női petefészkek, férfiaknál a herék) normális fejlődéséhez szükséges fehérjét választ ki. Ezekben a szövetekben a fehérje szerepet játszik a sejtdifferenciálódásban és az apoptózisban. Mindezen funkciók végrehajtásához a WT1 a DNS régióinak megkötésével szabályozza más gének aktivitását.
A WT1 gén szükséges a Wilms-daganat elnyomásához. A Wilm-féle tumor tumorszuppresszor gén1 gén (olyan gén, amely elnyomja a Wilms-daganat kialakulását) nevének létezik egy változata, amelynek mutációja vagy hiánya a daganat kialakulásának fokozott kockázatához vezet. Pontosan azért, mert mivel ez a gén részt vesz a WAGR-szindrómában, ezért a vesék állapotának állandó monitorozása szükséges.
PAX6
A PAX6 egy olyan gének családjába tartozik, amelyek kritikus szerepet játszanak a szervek és szövetek fejlődésében az embrionális fejlődés során. A PAX család tagjai fontosak a különböző testsejtek születés utáni normális működéséhez. A PAX család gének olyan fehérjék szintézisében vesznek részt, amelyek specifikus DNS-régiókhoz kötődnek, és így szabályozzák más gének aktivitását. E tulajdonsága miatt a PAX fehérjéket transzkripciós faktoroknak nevezik.
Az embrionális fejlődés során a PAX 6 fehérje aktiválja a szem, az agy, a gerincvelő és a hasnyálmirigy fejlődésében részt vevő géneket. A PAX 6 részt vesz a szaglórendszer idegsejtjeinek fejlődésében, amelyek a szaglásért felelősek. Jelenleg a PAX 6 funkciója a magzati fejlődés során valószínűleg nem teljesen ismert, és idővel új tényeket kapunk. A PAX6 születése után a fehérje számos gént szabályoz a szemben.
A PAX 6 gén funkciójának hiánya születés után szemproblémákhoz vezet.
BDNF
A BDNF gén az agyban és a gerincvelőben található fehérjét kódol. Ez a gén szerepet játszik az idegsejtek növekedésében és érésében. A BDNF fehérje aktív az agy szinapszisaiban. A szinapszisok változhatnak és alkalmazkodhatnak a tapasztalatok hatására. A BDNF fehérje segít szabályozni a szinaptikus variabilitást, ami elengedhetetlen a tanuláshoz és a memóriához.
A BDNF egy fehérje, amely az agy azon régióiban található, amelyek felelősek a jóllakottságért, a szomjúságért és a testsúlyért. Valószínűleg ez a fehérje hozzájárul ezekhez a folyamatokhoz.
Ennek a génnek az expressziója csökkent Alzheimer-, Parkinson- és Huntington-kórban, szerepe lehet a stresszreakciókban és a hangulatzavarokban. A BDNF gén sok kutató figyelmét felkeltette. Vannak olyan munkák, amelyek a BDNF fehérje aktivitását tanulmányozzák az agyban, edzéstől, étrendtől, mentális stressztől és egyéb körülményektől függően. E fehérje aktivitása szellemi aktivitással és mentális állapotokkal van összefüggésben, és ennek szintjét próbálják befolyásolni.
Hálás lennék, ha felvilágosítana az ezzel kapcsolatos új információkkal. Írj mindent a megjegyzésekbe.
Jegyzet:
A protein és protein szavak szinonimák.
A dystrophin gén denovo mutációjának kimutatása és jelentősége az orvosi genetikai tanácsadásban Duchenne izomdisztrófiában
(klinikai megfigyelés)
Muravleva E.A., Starodubova A.V., Pyshkina N.P., Duisenova O.S.
Tudományos tanácsadó: d.m.s. Assoc. Kolokolov O.V.
Állami Költségvetési Szakmai Felsőoktatási Intézmény Szaratovi Állami Orvostudományi Egyetem im. AZ ÉS. Razumovsky, az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériuma
Neurológiai Osztály FPC és PPS őket. K.N. Tretyakova
Bevezetés. A Duchenne-izomdystrophia (DMD) az egyik leggyakoribb örökletes neuromuszkuláris betegség. Prevalenciája a lakosság 2-5: 100 000, népesedési gyakorisága 1: 3 500 újszülött fiú. Az izomdisztrófia ezen formáját először Edward Meryon (1852) és Guillaume Duchenne (1861) írta le.
A betegséget X-hez kötött recesszív öröklődés és súlyos, progresszív lefolyás jellemzi. A DMD-t a disztrofin gén mutációja okozza, amelynek lókusza az Xp21.2-n található. Az esetek mintegy 30%-át de novo mutációk okozzák, 70%-ban pedig a mutáció anyja általi hordozása. A disztrofin felelős azért, hogy az egyes izomrostok citoszkeletonját összekapcsolja a fő bazális laminával (extracelluláris mátrix) egy fehérjekomplexen keresztül, amely számos alegységből áll. A disztrofin hiánya a felesleges kalcium behatolásához vezet a szarkolemmába (sejtmembrán). Az izomrostok nekrózison mennek keresztül, az izomszövetet zsírszövet, valamint kötőszövet váltja fel.
A DMD modern diagnosztikája a betegség megnyilvánulásai klinikai és anamnesztikus és laboratóriumi-műszeres (szérum kreatin-kináz (CS), elektroneuromiográfia (ENMG), izombiopszia hisztokémiai vizsgálata) kritériumoknak, genealógiai analízisnek, ill. molekuláris genetikai vizsgálatokból származó adatok.
Az orvosi genetikai tanácsadás jelenleg sok családban megelőzheti a beteg gyermek születését. A terhesség korai szakaszában végzett prenatális DNS diagnózis DMD-ben szenvedő gyermeket nevelő családokban lehetővé teszi a szülők számára, hogy további taktikát válasszanak, és lehetőség szerint korán megszakítsák a terhességet, ha a magzat betegségben szenved.
Egyes esetekben a klinikai kép a nőknél figyelhető meg - a mutáns gén heterozigóta hordozói a vádli izomzatának növekedése, mérsékelt izomgyengeség, az ín- és periostealis reflexek csökkenése formájában, a paraklinikai vizsgálatok szerint a CCS szintje. növeli. Ezenkívül a DMD klasszikus klinikai megnyilvánulásai Shereshevsky-Turner-szindrómában (45-ös genotípus, CW) szenvedő nőknél fordulhatnak elő.
Klinikai példa. Rendelőnkben egy 7 éves K. kisfiút figyelnek meg, aki karok és lábak izomgyengeségére, hosszú séta közbeni fáradtságra panaszkodik. A gyermek anyja megjegyzi, hogy időszakos esések, nehézségekbe ütközik a lépcsőzés, járászavarok (mint a "kacsa"), nehezen tud felállni ülő helyzetből, megnövekszik a vádli izomzata.
A gyermek korai fejlődése eseménytelen volt. 3 éves korban a környező emberek észrevették a motoros funkciók megsértését a lépcsőn való járás nehézségei formájában, felálláskor a gyermek nem vett részt szabadtéri játékokban, és gyorsan elfáradt. Aztán a kacsa típusú járás megváltozott. A nehézségek nőttek ülő helyzetből vagy hason fekvő helyzetből: lépésről lépésre felkelés „létrával”, aktív kézhasználattal. Fokozatosan észrevehetővé vált a vádli és néhány más izom térfogatának növekedése.
A neurológiai vizsgálatban a vezető klinikai tünet a szimmetrikus proximális perifériás tetraparesis, amely kifejezettebb a lábakban (izomerő a felső végtagok proximális részein - 3-4 pont, a distalis részeken - 4 pont, a proximális részein az alsó végtagok - 2-3 pont, a disztális részeken - 4 pont). A járás a "kacsa" típusának megfelelően változik. Kisegítő ("miopátiás") technikákat használ, például "létrával" feláll. Az izomtónus csökken, nincsenek kontraktúrák. A medence és a vállöv izmainak hipotrófiája. "Miopátiás" jellemzők, például széles lapockaközi tér formájában. A vádli izmainak pszeudohipertrófiája van. Ín- és periosteális reflexek - jelentős oldalkülönbség nélkül; bicipitalis - alacsony, tricipitális és carporadialis - közepes élénkség, térd és Achilles - alacsony. A klinikai leletek alapján DMD gyanúja merült fel.
A KKS vizsgálata során szintje 5379 egység/l volt, ami 31-szer magasabb a normánál (a norma legfeljebb 171 egység/l). Az ENMG szerint olyan jeleket regisztráltak, amelyek inkább egy közepesen zajló primer izomfolyamatra jellemzőek. Így a kapott adatok megerősítették a DMD jelenlétét a betegben.
A proband mellett a szüleit és a nővérét is megvizsgálták. A proband egyik rokonánál sem volt DMD klinikai megnyilvánulása. Az anya azonban észrevette a vádli izomzatának enyhe növekedését. A genealógiai elemzés szerint a proband az egyetlen beteg a családban. Ugyanakkor nem zárható ki, hogy a gyermek anyja és a proband húga a mutáns gén heterozigóta hordozói (1. ábra).
Rizs. 1 Törzskönyv
Az orvosi genetikai tanácsadás részeként a K. családot megvizsgálták a dystrophin gén delécióinak és duplikációinak jelenlétére/hiányára. Az Orosz Orvostudományi Akadémia Moszkvai Állami Tudományos Központjának DNS-diagnosztikai laboratóriumában végzett molekuláris genetikai elemzés a 45-ös exon delécióját tárta fel a K. próbában, ami végül megerősíti a DMD megállapított klinikai diagnózisát. A fiúban talált 45-ös exon delécióját az anyánál nem találták meg. A nővérnél az elemzés eredményeként a testvérben észlelt 45-ös exon delécióját nem találták meg. Ezért az alanyban a mutáció nagy valószínűséggel de novo eredetű, de lehet az anya csíravonal-mozaikizmusának eredménye is. Ennek megfelelően egy de novo mutáció esetén annak a kockázatát, hogy egy anyában beteg gyermek születik, ennek a mutációnak a populációs gyakorisága (1:3500, ‹‹1%) határozza meg, ami sokkal kisebb, mint az X-hez kötött recesszív esetében. az öröklődés típusa (a fiúk 50%-a). Mivel nem zárható ki teljesen, hogy a mutáció a csíramozaikosság eredménye, amelyben a Mendel-törvények szerinti öröklődés sérül, a prenatális diagnózis javasolt a következő terhesség során a proband anyja és nővére esetében.
Következtetés. Jelenleg az orvos a DMD kezelésében alkalmazott tüneti gyógyszerek széles arzenáljával rendelkezik, azonban a tudomány vívmányai ellenére a DMD etiológiai kezelése még nem alakult ki, és a DMD szubsztitúciós kezelésére sem léteznek hatékony gyógyszerek. A legújabb őssejtkutatások szerint vannak olyan ígéretes vektorok, amelyek pótolhatják a sérült izomszövetet. Jelenleg azonban csak tüneti kezelés lehetséges, amelynek célja a beteg életminőségének javítása. Ebben a tekintetben a DMD korai diagnózisa fontos szerepet játszik az orvosi genetikai tanácsadás időben történő lefolytatásában és a további családtervezési taktika megválasztásában. A prenatális DNS-diagnosztikához a korionbiopszia (CVS) vizsgálata a terhesség 11-14. hetében végezhető, a magzatvíz vizsgálata 15 hét után, a magzati vérvétel pedig körülbelül 18 hét után lehetséges. Ha a vizsgálatot a terhesség korai szakaszában végzik, a terhesség korai megszakítása lehetséges, ha a magzat betegségben szenved. Egyes esetekben tanácsos preimplantációs DNS-diagnosztikát végezni, amelyet in vitro megtermékenyítés követ.
Következtetések. A DMD korai felismerésének és megelőzésének biztosítása érdekében szükséges a molekuláris genetikai diagnosztikai módszerek szélesebb körű alkalmazása; növelje a szakemberek éberségét ezzel a patológiával kapcsolatban. De novo mutáció esetén annak kockázatát, hogy egy anyánál beteg gyermek születik, a disztrofin génmutáció populációs gyakorisága határozza meg. Azokban az esetekben, amikor a proband anyja hordozza a mutációt, a családtervezéshez prenatális vagy periimplantációs DNS diagnosztika szükséges.
