Tarptautinė mokslininkų komanda pateikė genetinę diagnozę 30 asmenų, kurių būklė daugelį metų nebuvo diagnozuota, nepaisant išsamių klinikinių ar genetinių tyrimų. Tyrimas, atliktas Baylor College of Medicine, Nacionalinio Singapūro universiteto ir bendradarbiaujančių institucijų visame pasaulyje, buvo paskelbtas m. Genetika medicinoje.
„Mūsų išvadų istorija prasidėjo nuo vieno paciento, kurį mačiau klinikoje, turintį neįprastą problemų derinį“, – sakė pirmasis ir bendradarbiaujantis autorius Dr. Daniel Calame, Baylor vaikų neurologijos ir vystymosi neuromokslų instruktorius.
„Pacientas turėjo sunkių vystymosi sutrikimų, epilepsijos ir visiško nejautrumo skausmui, kuris buvo labai netipiškas. Būklė liko nediagnozuota, nepaisant daugybės genetikų ir neurologų atliktų tyrimų.”
Calame įtraukė pacientą į BCM GREGoR (Genomics Research to Ucicate the Genetics of Rare Diseases) tyrimų programą. „Mes iš naujo išanalizavome paciento genetinius ir klinikinius duomenis ir tai atvedė mus prie geno FLVCR1 ir medicininės paslapties, kurią reikia išspręsti”, – sakė Calame.
Vienas genas, kelios sąlygos
Siekdami suprasti, kaip reta paciento FLVCR1 mutacija gali sukelti tokią būklę, Calame ir jo kolegos tyrinėjo mokslinę literatūrą apie šį geną. Dabartiniai įrodymai rodo, kad FLVCR1 baltymas atlieka pagrindinį vaidmenį gaminant raudonuosius kraujo kūnelius ir transportuojant choliną bei etanolaminą ląstelėse.
Cholinas ir etanolaminas yra svarbūs ląstelėms. Jie yra atitinkamai fosfatidilcholino ir fosfatidiletanolamino pirmtakai, kurie reikalingi ląstelių membranos vientisumui palaikyti, reikalingam ląstelių dalijimuisi ir kitoms esminėms ląstelių funkcijoms palaikyti.
Kiti tyrėjai ištyrė Flvcr1 geną, žmogaus geno ekvivalentą, su gyvūnų modeliais. Jie išsiaiškino, kad genų išmušimas iš pelių buvo mirtinas embriono stadijoje. „Embrionai turi daug kaulų apsigimimų galvoje ir galūnėse ir sutrikusi raudonųjų kraujo kūnelių gamyba, o tai žmonėms primena Diamond-Blackfan anemiją (DBA), – sakė Calame. „Tačiau tai skyrėsi nuo to, ką matėme savo paciente.”
Pacientai, sergantys DBA, taip pat turi kaulų apsigimimų. Įdomu tai, kad nors pelių įrodymai parodė, kad FLVCR1 yra DBA sukeliantis genas, tuo metu nebuvo nustatyta, kad genas vaidina svarbų vaidmenį DBA sergantiems pacientams. Buvo atrasti kiti genai, kurie sukėlė būklę.
Be to, kituose tyrimuose buvo aptiktos retos defektinės FLVCR1 geno kopijos pacientams, sergantiems vaikystėje ar suaugusiųjų ataksija – būkle, kuriai būdinga bloga raumenų kontrolė ir koordinacijos sutrikimas, kurie taip pat turėjo jutimo problemų ir pigmentinį retinitą arba progresuojantį regėjimo praradimą. Šios problemos taip pat nebuvo tokios, kokias Calame matė savo paciente.
„Mes buvome suintriguoti. Viena vertus, mes turėjome pacientą su reta FLVCR1 mutacija ir sunkiomis vystymosi sąlygomis, epilepsija ir visišku nejautrumu skausmui, tačiau, kita vertus, buvo pacientų su retomis to paties geno mutacijomis, kurios pasireiškė kitokiu problemų“, – sakė Calame. „Ar gali būti, kad tos skirtingos FLVCR1 mutacijos sukėlė ne vieną rinkinį, o savybių spektrą, kurį stebėjome visiems pacientams kartu?
FLVCR1 paslapties išsprendimas atneša atsakymus pacientams
Komanda ieškojo atsakymo į šią paslaptį derindama dvi strategijas. Viena strategija buvo padidinti pacientų, kuriuos jie galėtų tirti, skaičių, nustatant asmenis, turinčius nenustatytus neurologinio vystymosi sutrikimus ir FLVCR1 geno variantus dideliuose specializuotuose duomenų rinkiniuose. Jie identifikavo pacientus per Baylor-Hopkins Mendelio genomikos centrą / BCM GREGoR duomenų bazę, Baylor Genetics klinikinės diagnostikos laboratorijų duomenų bazę, GeneMatcher arba kitas tyrimų ir klinikinės diagnostikos laboratorijas.
„Mes nustatėme 30 pacientų iš 23 nesusijusių šeimų su retais FLVCR1 variantais“, – sakė Calame.
Tyrėjai rado 22 genų variantus, iš kurių 20 anksčiau nebuvo aprašyti. Pacientams būdingi sunkūs vystymosi sutrikimai su dideliu vystymosi vėlavimu, mikrocefalija (daug mažesnė nei tikėtasi galva), smegenų apsigimimų, epilepsijos ir priešlaikinės mirties. Smarkiai paveikti pacientai turi bendrų bruožų, įskaitant anemiją ir kaulų apsigimimus, o pelėms trūksta Flvcr1 geno ir DBA, kurie anksčiau nebuvo susieti su FLVCR1.
Antroji strategija, siekiant rasti atsakymą į šią medicininę paslaptį, buvo FLVCR1 variantų funkcinių pasekmių apibūdinimas atliekant laboratorinius eksperimentus, bendradarbiaujant su daktaru Long Nam Nguyen ir kolegomis iš Singapūro nacionalinio universiteto Yoon Long Lin medicinos mokyklos.
Komanda norėjo geriau suprasti, kokį poveikį skirtingi pacientų variantai turės cholino ir etanolamino transportavimui laboratorijos ląstelėse. Jie nustatė, kad FLVCR1 variantai žymiai sumažina cholino ir etanolamino transportavimą – iki pusės transportavimo, matomo naudojant normalius FLVCR1 baltymus. „Siūlome, kad ligos sunkumas priklausytų nuo paciento turimo FLVCR1 variantų likutinio transportavimo aktyvumo“, – sakė Calame.
Kiti tyrimai parodė, kad cholinas reikalingas normaliam nervų sistemos vystymuisi, o jo trūkumas taip pat sukelia anemiją, kepenų ligas, augimo sulėtėjimą ir imuninės sistemos stoką. „Neurovystymąsi taip pat sutrikdo netinkamas cholino įsisavinimas, ir mes parodėme, kad mūsų pacientų variantai sumažina cholino transportavimą“, – sakė Calame.
Iš viso išvados rodo, kad FLVCR1 variantai sukelia platų vystymosi problemų spektrą, pradedant nuo sunkių daugelio organų vystymosi sutrikimų, panašių į DBA, iki suaugusiųjų neurodegeneracijos. Pacientams nustatyti variantai sumažina cholino ir etanolamino transportavimą ląstelėse laboratorijoje, o tai rodo, kad šių molekulių transportavimas į centrinę ir periferinę nervų sistemas yra būtinas norint išvengti neurodegeneracijos ir reikalingas normaliam neurologiniam vystymuisi.
„Mūsų išvados taip pat remia tolesnį galimos cholino ar etanolamino papildymo terapinės vertės tyrimą sergant su FLVCR1 susijusiomis ligomis“, – sakė Calame. „30 pacientų, kuriuos nustatėme, daugelį metų neturėjo diagnozės; buvo malonu paaiškinti savo būklę.
Šis tyrimas taip pat pabrėžia retų ligų diagnozavimo svarbą plačiau. „30 labai paveiktų asmenų, apie kuriuos pranešta čia, visiems buvo atliktas klinikinis arba mokslinis egzomas arba genomo seka, kuri identifikavo praneštus FLVCR1 variantus, tačiau kiekvienu atveju variantai anksčiau buvo jaučiami nepriklausantys arba neaiškios reikšmės, atsižvelgiant į akivaizdų charakteristikų neatitikimą. pacientų“, – sakė Calame.
„Tokios klaidingos prielaidos iliustruoja, kaip svarbu įtraukti modelio organizmo duomenis į individualizuotą retųjų ligų genomo analizę ir būtinybę numatyti sunkesnes ir švelnesnes paciento savybes, susijusias su kiekvienu ligos genu, siekiant maksimaliai padidinti diagnostinių genetinių tyrimų rezultatus.