Mutacje dynamiczne w chorobach neurodegeneracyjnych Anna
advertisement
Mutacje dynamiczne w chorobach neurodegeneracyjnych Anna Sułek Zakład Genetyki, Instytut Psychiatrii i Neurologii, Warszawa Mutacje dynamiczne powodujące zwielokrotnienie liczby powtórzeń mikrosatelitarnych są przyczyną wielu chorób zwyrodnieniowych ośrodkowego układu nerwowego. Należą do nich m. in.: choroba Huntingtona (HD), grupa ataksji rdzeniowo-móżdżkowych (SCA), rdzeniowo-opuszkowy zanik mięśni (SBMA), zespół łamliwego chromosomu X i dystrofie miotoniczne (DM1 i DM2). Najczęściej spotykane są powtórzenia trójnukleotydowe, które zlokalizowane mogą być zarówno w kodujących częściach genów (HD, SCA 1, 2, 3, 6, 7, 17, SBMA), jak i w regionach nieulegających translacji (FRAX, DM, SCA8, SCA12). Zwielokrotnienie liczby powtórzeń i przekroczenie tego zakresu leży u podstaw tzw. mutacji dynamicznych oraz procesu chorobowego. Dokładny mechanizm zwiększania liczby powtórzeń trójnukleotydowych nie jest do końca poznany. Dla każdego z genów ustalono specyficzny, prawidłowy zakres powtórzeń CAG, w którym ciąg CAG jest stabilny, tzn. nie wykazuje tendencji do ekspansji. Nie przekracza on z reguły 40 powtórzeń CAG. Jednak allele z dużą, graniczną liczbą powtórzeń CAG mogą tracić stabilność i ulegać ekspansji, co jest równoznaczne z powstawaniem mutacji de novo; zostało to zaobserwowane w HD i SCA3. Allele, w których przekroczona została granica prawidłowego zakresu powtórzeń mikrosatelitarnych, wykrywa się u osób chorych. Przyczyną dalszego zwiększania się liczby powtórzeń z pokolenia na pokolenie jest ich niestabilność w gametogenezie. Diagnostyka molekularna chorób powodowanych mutacjami dynamicznymi polega na analizie DNA prowadzącej do ustalenia liczby powtórzeń mikrosatelitarnych w genach związanych z występowaniem poszczególnych wymienionych wyżej chorób. Potwierdzenie diagnozy klinicznej i określenie typu choroby możliwe jest, gdy wykaże się, że liczba powtórzeń mikrosatelitarnych w jednym z badanych genów przekracza zakres prawidłowy. Wskazaniem do analizy DNA u pacjentów z objawami choroby powinien być pozytywny wywiad rodzinny wskazujący na dominujący sposób dziedziczenia lub recesywny sprzężony z płcią w przypadku SBMA i zazwyczaj późny wiek zachorowania. Dane o pacjencie powinny obejmować szczegółowy wywiad rodzinny oraz opis badania fizykalnego - ogólnego i neurologicznego. 1 W chwili obecnej badania DNA umożliwiają diagnostykę HD, SBMA oraz siedmiu postaci autosomalnych dominujących ataksji rdzeniowo-móżdżkowych: SCA1, SCA2, SCA3, SCA6, SCA7, SCA12, SCA17 jak również dystrofii miotonicznej. Analiza DNA oparta jest na wykorzystaniu reakcji PCR z użyciem starterów specyficznych dla danego genu, zlokalizowanych tak, aby amplifikacja obejmowała region zawierający powtórzenia mikrosatelitarne. Do wizualizacji wykorzystuje się znaczniki radioizotopowe lub fluorescencyjne. Następnym etapem jest rozdział elektroforetyczny otrzymanych produktów reakcji w żelach poliakrylamidowych i ocena wielkości tych produktów z odniesieniem do standardu wielkości. Uzyskaną liczbę powtórzeń porównuje się z charakterystycznym dla badanego genu zakresem prawidłowym. W przypadku powtórzeń mikrosatelitarnych zlokalizowanych w niekodujących regionach genu obserwowany stopień niestabilności może być znacznie większy i mutacje dynamiczne mogą prowadzić do ekspansji liczących kilkaset a nawet kilka tysięcy powtórzeń (dotyczy to dystrofii miotonicznej). Wówczas klasyczna reakcja PCR jest niewystarczająca i konieczne staje się zastosowanie modyfikowanych metod z użyciem starterów, z których jeden jest specyficzny dla danego genu, a drugi do sekwencji mikrosatelitarnej. Ta metoda nie umożliwia jednak określenia liczby powtórzeń, więc w przypadkach, kiedy jest to niezbędne stosuje się technikę hybrydyzacji (Southern blot). W chorobach o dziedziczeniu autosomalnym dominującym, prawdopodobieństwo zachorowania dla dzieci chorego rodzica wynosi 50%. Wykorzystanie badań molekularnych w diagnozowaniu chorób neurodegeneracyjnych ma duże znaczenie dla poradnictwa genetycznego. Pacjentowi i jego rodzinie można zaproponować następujące rodzaje badań: - Badanie diagnostyczne - poszukiwanie mutacji dynamicznych w genach związanych z występowaniem klinicznych objawów choroby choroby. - Badanie przedobjawowe - wykonywane na życzenie pełnoletnich osób z rodziny, w której wcześniej, na podstawie badań molekularnych u probanda ustalono rozpoznanie choroby. - Badania prenatalne - analiza DNA płodu, jeśli u jednego z rodziców stwierdzono uprzednio występowanie ekspansji powtórzeń mikrosatelitarnych. 2
