plik do pobrania

Warszawa, styczeń 2009
mgr Magdalena Nawara
Instytut Matki i Dziecka
Zakład Genetyki Medycznej
„Analiza genetyczna i molekularna izolowanych postaci niepełnosprawności intelektualnej.
Próba identyfikacji genów i mutacji odpowiedzialnych za postać choroby sprzężoną
z chromosomem X”.
Promotor: Prof. dr hab. Tadeusz Mazurczak
Recenzenci: Prof. dr hab. Ewa Bartnik
Prof. dr hab. Jacek Pietrzyk
Niepełnosprawność intelektualna (NI, ang. mental retardation, MR) jest objawem chorób
o różnej etiologii i dotyczy około 2-3% populacji ogólnej. Szacuje się, że czynniki genetyczne
warunkują co najmniej 50% przypadków NI, a etiologia blisko połowy z nich nie jest jeszcze
poznana. Uważa się, że postać NI dziedzicząca się jako cecha sprzężona z chromosomem X
(XLMR), jest prawdopodobnie drugą co do częstości, po aberracjach chromosomowych,
genetycznie uwarunkowaną przyczyną upośledzenia umysłowego.
Modelem klinicznym dla przeprowadzonych badań nad etiopatogenezą NI była
niespecyficzna, tzn. występująca jako cecha izolowana, postać choroby sprzężona
z chromosomem X (MRX). Przyjęto założenie, że koncentracja badań nad identyfikacją
nowych genów, warunkujących ten typ niepełnosprawności, poza szansą wyjaśnienia
patomechanizmu jej powstawania, umożliwi poznanie molekularnego podłoża procesów
biologicznych, warunkujących m.in. rozwój inteligencji.
Celami projektu była: 1) identyfikacja mutacji w wybranych znanych genach, których
defekty odpowiedzialne są za opisane przypadki choroby oraz 2) próba identyfikacji nowych,
zlokalizowanych na chromosomie X, genów uczestniczących w kształtowaniu funkcji
poznawczych człowieka.
Badania przeprowadzono wśród 200 pacjentów z idiopatyczną NI spełniających kliniczne
kryteria włączenia do badań, a także w grupie 171 pacjentów płci męskiej, u których NI
występuje prawdopodobnie jako cecha sprzężona z chromosomem X. Wykonano analizę
genów FMR2, ARX, MECP2 oraz analizy multipleksowe MLPA w kierunku mikrorearanżacji
w 15 genach MRX. Ponadto uzyskano materiał od 132 osób z 14 rodzin zakwalifikowanych
do analizy sprzężeń.
Podsumowując uzyskane wyniki, można stwierdzić, że zastosowany wachlarz
zróżnicowanych procedur molekularnych, umożliwił określenie etiologii choroby w 17
rodzinach (39 chorych). Analiza sprzężeń została zakończona identyfikacją mutacji
w znanych genach MRX w 3 rodzinach, a zawężeniem regionu, w którym może być
zlokalizowany zmutowany gen, w pozostałych 11 rodzinach. W rodzinach tych wykluczono
mutacje w 9 różnych genach: FMR2, ARX, MECP2, IL1RAPL1, PAK3, PQBP1, TMEM7,
RSK2, AP1S2, jako potencjalnie odpowiedzialne za NI, w przypadku, gdy region wykazujący
sprzężenie obejmował te geny. Badania są kontynuowane.
Przeprowadzone badania u osób z cechami niepełnosprawności intelektualnej sprzężonej
z chromosomem X, umożliwiają sformułowanie wniosków dotyczących zalecanej analizy
molekularnej badanych genów FMR2, ARX, MECP2 u określonych pacjentów z NI.
Wykazano, że rearanżacje w genie IL1RAPL1 są częstą przyczyną MRX i prowadzone są
dalsze badania mające na celu wyjaśnienie mechanizmu powstawania tych mutacji.
Uzasadnione jest, z wymienionych poniżej powodów, podejmowanie badań analizy sprzężeń
w małych rodzinach, w których uzyskiwany lod score jest stosunkowo niski (<2): a) można
wykluczyć znaczące obszary chromosomu X z analizy, co sprawia, że zredukowana zostaje
liczba genów do ewentualnych badań; b) prowadzenie analizy sprzężeń u kilku osób często
staje się bodźcem dla innych członków rodziny do uczestniczenia w badaniach, w wyniku
czego możliwe staje się uzyskanie lod score >2; c) w przypadku identyfikacji wariantu
sekwencji o nieznanej funkcji, jego klasyfikacja na podstawie segregacji z fenotypem, lub
lokalizacji genu na chromosomie X, staje się potencjalnie możliwa. Można sądzić, że
uzyskane wyniki analizy sprzężeń stanowią pierwszy etap poznania etiopatologii NI
w pozostałych 11 rodzinach. Analiza sprzężeń jest bowiem w dalszym ciągu niezastąpioną
metodą w poszukiwaniu nowych genów zaangażowanych w patogenezę chorób człowieka.
Dzięki identyfikacji mutacji członkom rodzin pacjentów możliwe było udzielnie porady
genetycznej i zaproponowanie dalszej diagnostyki. Identyfikacja mutacji w tym samym genie
u wielu pacjentów oraz analiza korelacji genotypowo-fenotypowych dały podstawy do
zaproponowania w przyszłości diagnostyki molekularnej u pacjentów z podobnymi objawami
klinicznymi. Wyniki szczegółowych analiz klinicznych oraz częstości występowania mutacji
w poszczególnych genach były podstawą zaproponowania algorytmu postępowania
diagnostycznego w wielu przypadkach NI. Rozszerzono ofertę diagnostyczną o analizę genów
o znaczącym udziale w patologii XLMR, a także wprowadzono do rutynowej diagnostyki
nowe techniki analizy molekularnej.
W wielu przypadkach wykrywanie defektów molekularnych u pacjentów z NI, poza
wyjaśnieniem etiopatogenezy choroby w danej rodzinie, umożliwia rozpoczęcie badań
prowadzących do poznania mechanizmów powstawania mutacji w genomie człowieka.
Część otrzymanych w trakcie wykonywania pracy doktorskiej wyników weszła w skład
publikacji:
Nawara M, Bal J, Mazurczak T: [Monogenic causes of nonspecific X-linked mental retardation molecular
aspects]. Med Wieku Rozwoj 2002, 6(4):281-294. (in polish)
Nawara M, Szczaluba K, Poirier K, Chrzanowska K, Pilch J, Bal J, Chelly J, Mazurczak T: The ARX mutations:
a frequent cause of X-linked mental retardation. Am J Med Genet A 2006, 140(7):727-732.
Szczaluba K, Nawara M, Poirier K, Pilch J, Gajdulewicz M, Spodar K, Chelly J, Bal J, Mazurczak T: Genotypephenotype associations for ARX gene duplication in X-linked mental retardation. Neurology 2006, 67(11):20732075.
Smyk M, Obersztyn E, Nowakowska B, Nawara M, Cheung SW, Mazurczak T, Stankiewicz P, Bocian E:
Different-sized duplications of Xq28, including MECP2, in three males with mental retardation, absent or
delayed speech, and recurrent infections. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet 2007 147B(6):799-806.
Szczepanik E, Mazurczak T, Hoffman-Zacharska D, Nawara M: [X-linked West syndrome]. Child Neurology
2007, 31:29-34. (in polish)
Nawara M, Klapecki J, Borg K, Jurek M, Moreno S, Tryfon J, Bal J, Chelly J, Mazurczak T: Novel Mutation of
IL1RAPL1 Gene in a Nonspecific X-Linked Mental Retardation (MRX) Family. Am J Med Genet A 2008,
146A(24):3167-72.
Carvalho CMB, Zhang F, Liu P, Patel A, Sahoo T, Bacino CA, Shaw C, Peacock S, Pursley A, Tavyev YJ,
Ramocki MB, Nawara M, Obersztyn E, Vianna-Morgante AM, Zoghbi HY, Cheung SW, Lupski JR: Complex
rearrangements in patients with duplications of MECP2 suggest Fork Stalling and Template Switching (FoSTeS)
as a major mechanism. Human Molecular Genetics (in press)
2