Wat is het Dravet-syndroom?

Hoewel een mutatie niet noodzakelijk is voor de diagnose, kan het een klinische diagnose ondersteunen en is het nuttig te begrijpen wat DNA, genen en mutaties zijn. Elke persoon heeft twee kopieën van het SCN1A-gen: één van elke ouder. Veel mutaties die bij het Dravet syndroom gevonden worden maken één kopie disfunctioneel, waardoor er maar één functionele kopie overblijft. Dit resulteert in een aandoening die haploinsufficiëntie wordt genoemd, wat betekent dat één functionerende kopie niet voldoende is om symptomen te voorkomen. Ongeveer 90% van de Dravet-mutaties zijn de novo, wat betekent dat ze niet van een ouder zijn geërfd, maar dat het om nieuwe mutaties in het kind gaat.

Wat is DNA?

DNA is de set instructies die in elke cel van ons lichaam zit. De instructies vertellen de cel hoe hij de eiwitten moet bouwen die hij nodig heeft om te functioneren. Een streng DNA is een lange keten van 4 verschillende nucleotiden (afgekort A, T, C, en G) aan elkaar geregen in een bepaalde volgorde, miljarden nucleotiden lang. Omdat er zoveel DNA in onze cellen zit, is het georganiseerd in 23 paren chromosomen, net zoals twee sets encyclopedieën elk in 23 delen zouden worden georganiseerd. Wanneer een spermacel en een eicel, die elk 23 chromosomen bevatten, worden gecombineerd, zijn er in totaal 46 chromosomen, georganiseerd in 23 bij elkaar passende paren.

genetica-1-300x140

Wat is een gen?

De 23 paar chromosomen zijn verder onderverdeeld in kleinere segmenten die genen worden genoemd. Een gen lijkt op een hoofdstuk in een encyclopedie en bevat de instructies voor de productie van een specifiek eiwit. Elk gen is een klein segment van DNA en is dus ook een lange keten van 4 verschillende nucleotiden aaneengeregen in een bepaalde volgorde. Omdat onze cellen één kopie van elk gen van elke ouder hebben, heeft elke cel twee kopieën van elk gen, tenzij het gen op het geslachtsbepalende X- of Y-chromosoom wordt gedragen. SCN1A bevindt zich niet op het X of Y chromosoom.

Gen worden afgelezen in groepen van 3 nucleotiden die codons worden genoemd. Elk codon wordt vertaald in een van de twintig aminozuren, die vervolgens aan elkaar worden geregen als kralen aan een ketting. De aminozuren werken met elkaar samen op basis van hun chemische eigenschappen, vergelijkbaar met de manier waarop magnetische kralen elkaar aantrekken en afstoten wanneer ze in iemands hand worden opgevouwen. Door de wisselwerking tussen de aminozuren vouwt de lange keten zich op tot een zeer specifieke 3D-vorm. In het geval van SCN1A is deze 3-D vorm een ionkanaal dat functioneert als een “gated channel” in het celmembraan, waardoor natriumionen de cel in en uit kunnen. Door de in- en uitstroom van ionen kunnen elektrische signalen zich langs neuronen voortplanten.

genetica-2-1024x308

Wat is een mutatie?

Een mutatie is een verandering in de verwachte sequentie van nucleotiden binnen een gen. Deze verandering in de oorspronkelijke volgorde van het DNA kan de volgorde van de aminozuren veranderen, waardoor de keten voortijdig kan eindigen, onjuist kan vouwen of de functionaliteit van het natriumionkanaal op een andere manier kan veranderen. Disfunctionele natriumionkanalen kunnen leiden tot onjuiste elektrische activiteit en aanvallen.

Hoewel SCN1A 160.000 nucleotiden heeft, knipt het lichaam deze sequentie van 160.000 tot ongeveer 6.000 in het uiteindelijke SCN1A-transcript dat dient als de instructies voor het natriumionkanaal . Toch is het met meer dan 6.000 nucleotideposities geen wonder dat de meeste in de literatuur gerapporteerde mutaties nog niet bij een andere patiënt zijn gezien.

Bedenk dat elke cel in feite twee kopieën van SCN1A bevat; één van elke ouder. Gewoonlijk is slechts één exemplaar gemuteerd, een toestand die heterozygositeit wordt genoemd. Ongeveer 4% van de mutaties die bij het Dravet syndroom worden gezien, erven rechtstreeks van de ouders, waarbij de ouder vaak minder en minder ernstige symptomen ervaart dan het kind, een verschijnsel dat bekend staat als verminderde penetrantie.

Er zijn drie hoofdtypen mutaties: missense, nonsense, en inserties/deleties.

Missense:

Een missense mutatie is een eenvoudige vervanging van een nucleotide voor een andere op een enkele plaats in een gen. Deze kleine verandering in de volgorde van de nucleotiden kan al dan niet resulteren in een veranderd aminozuur in de lange keten.

Als een missense-mutatie optreedt in de buurt van een porievormende regio van het natriumionkanaal, zal zij waarschijnlijk de functie van het ionkanaal aanzienlijk veranderen en een ernstiger geval van SCN1A-gerelateerde epilepsie veroorzaken, zoals het Dravet-syndroom. Als een missense mutatie optreedt op een minder kritieke plaats in het gen, kan deze mildere klinische symptomen of helemaal geen symptomen veroorzaken. Ongeveer 47% van de mutaties die bij Dravet-patiënten worden gezien, zijn missense mutaties.

Een missense mutatie die door een testbedrijf wordt gerapporteerd, kan er als volgt uitzien:

Variant 1: Transversie G>T
Nucleotide Positie: 4073
Codon Positie: 1358
Amino Zuur Verandering: Tryptofaan>Leusine
Variant van onbekende betekenis (heterozygoot)

Dit zegt dat de mutatie een vervanging was van T voor G op de 4073e nucleotidepositie (van 6000 in het uiteindelijke gen dat wordt afgelezen) . Vergeet niet dat nucleotiden worden gelezen in groepen van 3, codons genoemd, dus 4073 gedeeld door 3 geeft je het aminozuur of codon positie van 1358. Het aminozuur Leucine werd vervangen door het aminozuur Tryptofaan. Het lab is niet in staat de betekenis te bepalen omdat missense mutaties geassocieerd kunnen worden met zowel milde als ernstige klinische presentaties. De patiënt heeft slechts één kopie van deze mutatie en is dus heterozygoot. Deze echte mutatie zit inderdaad in een poriegebied van het natriumionkanaal, en deze patiënt heeft inderdaad het Dravet-syndroom.

Nonsense:

Nonsense mutaties zijn vergelijkbaar met missense mutaties in die zin dat een nucleotide door een andere wordt vervangen. In het geval van een nonsense-mutatie zorgt die vervanging er echter voor dat het codon als een “STOP”-signaal wordt gelezen. De cel stopt voortijdig met het lezen van het gen, en het eiwit wordt aanzienlijk verkort, of afgekapt. Nonsense mutaties worden vaak geassocieerd met ernstigere SCN1A-gerelateerde epilepsieën zoals het Dravet syndroom. Ongeveer 20-40% van de mutaties bij het Dravet syndroom zijn nonsense (truncatie) mutaties. Een nonsense-mutatie kan als volgt worden gerapporteerd:

“De mutatie c.3985C>T (heterozygoot) resulterend in een terminatie- of stopcodon op Arg 1329 werd gedetecteerd in exon 20 van het patiëntenmonster en wordt geassocieerd met het Dravet syndroom.”

Dit zegt dat de nucleotide C werd vervangen door een T op positie 3985, wat resulteerde in de vervanging van het aminozuur Arginine door een stopcodon op positie 1329. (3985 nucleotiden, gelezen in groepen van 3, komen overeen met 1329 aminozuren.) Slechts één van de twee kopieën van SCN1A in de patiënt is gemuteerd (heterozygoot), zoals meestal het geval is. “Amber”, “Opal” en “Ochre” kunnen op het laboratoriumrapport voorkomen en zijn enkele van de namen voor stopcodons. Het lab kan er vrij zeker van zijn dat deze mutatie ziekteverwekkend is, gezien de hoge correlatie tussen truncatiemutaties en het Dravet-syndroom.

Dezelfde mutatie kan door een ander laboratorium als volgt worden gerapporteerd:

genetisch-rapport

In dit rapport wordt de nucleotidepositie niet gespecificeerd, maar wordt de aminozuurpositie aangeduid als 1329, en de asterisk (*) naast de aminozuurpositie duidt op een stopcodon. Ook hier is het laboratorium ervan overtuigd dat deze mutatie het Dravet-syndroom tot gevolg zal hebben.

Inserties/Deleties:

Soms worden een of meer nucleotiden uit het gen verwijderd. Als één of twee nucleotiden worden ingevoegd of verwijderd, verschuift het leeskader van de codons en is elk aminozuur vanaf dat punt in de keten onjuist. Dit veroorzaakt meestal een disfunctioneel natriumionkanaal. Bovendien zal de verschuiving in het leeskader er vaak toe leiden dat een van de codons verderop in de keten als stopcodon wordt geïnterpreteerd, waardoor een reeds disfunctionele keten voortijdig wordt beëindigd.

Als een groep van 3 nucleotiden wordt ingevoegd of verwijderd, wordt respectievelijk slechts één codon toegevoegd of verwijderd, en kan het eiwit nog steeds functioneel zijn, afhankelijk van de plaats van die invoeging of verwijdering.

Grote segmenten van het DNA kunnen worden ingevoegd of verwijderd, waaronder het gehele SCN1A-gen en/of nabijgelegen genen. Deze mutaties hebben uiteenlopende fenotypen en maken ruwweg 2-5% van de Dravet-mutaties uit.

Mosaïcisme:

Wanneer de mutatie in het sperma, de eicel of zeer kort na de bevruchting optreedt, zullen alle dochtercellen die uit het groeiende embryo voortkomen, de mutatie bevatten. Dit is het geval bij de meeste mutaties die bij het Dravet-syndroom worden gevonden.

Als de mutatie echter later in de ontwikkeling van het embryo optreedt, zullen alleen de cellen die van de gemuteerde cel afstammen, de mutatie dragen. De cellen die afstammen van de niet-gemuteerde cellen van het embryo blijven gezond. Dit resulteert in een individu dat mozaïek is voor de mutatie. Hoe later de mutatie plaatsvond, hoe lager het percentage cellen dat afstamt van de gemuteerde cel, en hoe lager het “% mozaïcisme” of de “mozaïekbelasting”. (Dit is een ruime veralgemening: In werkelijkheid speelt de specialisatiegraad van de cellen op het tijdstip van de mutatie een belangrijke rol bij de vraag waar de gemuteerde cellen in het lichaam van de patiënt geconcentreerd zijn en wat de uiteindelijke mozaïekbelasting is). Eén studie meldde dat SCN1A-mutaties met 12-25% mozaïekbelasting potentieel pathogeen waren, met verminderde penetrantie, wat betekent dat niet iedereen die de mutatie in mozaïekvorm bij zich droeg tekenen of symptomen vertoonde.

SNP’s:

Mutaties zijn eigenlijk een natuurlijk verschijnsel dat al duizenden jaren in alle organismen voorkomt. De meeste veranderingen in de DNA-sequentie hebben weinig tot geen effect op de uiteindelijke eiwitproducten, omdat ze voorkomen in regio’s die tijdens de genverwerking worden geëlimineerd, of omdat hun plaats in het uiteindelijke eiwit de functie ervan niet verandert. In feite hebben veel leden van de gezonde bevolking varianten in hun genen die gedeeld worden met een aanzienlijk percentage van de bevolking. Omdat deze varianten geen duidelijke klinische symptomen hebben, worden ze single nucleotide polymorfismen (SNP’s) genoemd en worden ze niet als mutaties beschouwd. Uw laboratoriumrapport kan deze SNP’s bevatten, maar hun aanwezigheid wordt niet beschouwd als een positieve SCN1A-test.

Wat betekent dit voor de patiënt?

Onderzoekers en epileptologen komen elke dag meer te weten over de rol die SCN1A-mutaties spelen bij het Dravet-syndroom en verwante epilepsieën. Op dit moment is het duidelijk dat SCN1A-mutaties van welke aard dan ook verantwoordelijk kunnen zijn voor het Dravet-syndroom. Echter, omdat sommige SCN1A mutaties aanwezig zijn bij individuen met milde symptomen, zijn er waarschijnlijk veel modificerende factoren die de ernst van de symptomen bepalen die het gevolg zijn van de mutatie. SCN1A mutaties zijn nuttig bij het ondersteunen van een klinische diagnose, maar vergeet niet dat bij ruwweg 20% van de patiënten met het Dravet syndroom geen mutatie is aangetoond, en een mutatie is niet vereist voor de diagnose.

Is het allemaal slecht nieuws?

Nee! Er is zoveel actief onderzoek naar SCN1A en verwante epilepsieën dat wetenschappers elke dag nieuwe kennis en mogelijke therapeutische paden ontdekken. Het feit dat een epilepsiesyndroom als Dravet kan worden herleid tot een hoofdoorzaak, ondanks de vele onbekende factoren en modifiers, maakt het een aantrekkelijk doelwit voor onderzoek en geeft patiënten hoop op genezing.

Geactualiseerd 2016 door Nicole Villas