Co to jest zespół Dravet?

Mutacja nie jest konieczna do postawienia diagnozy, ale może być pomocna w postawieniu diagnozy klinicznej i warto zrozumieć czym jest DNA, geny i mutacje. Każda osoba posiada dwie kopie genu SCN1A: po jednej od każdego z rodziców. Wiele mutacji występujących w zespole Dravet powoduje, że jedna kopia staje się dysfunkcyjna, pozostawiając tylko jedną funkcjonalną kopię. Powoduje to stan zwany haploinsufficiency, co oznacza, że jedna funkcjonująca kopia jest niewystarczająca do zapobiegania objawom. Około 90% mutacji w zespole Dravet jest mutacjami de novo, co oznacza, że nie są one dziedziczone od rodzica, ale raczej są nowymi mutacjami u dziecka.

Co to jest DNA?

DNA jest zestawem instrukcji zawartych w każdej komórce naszego ciała. Instrukcje te mówią komórce, jak budować białka, których potrzebuje do funkcjonowania. Nić DNA to długi łańcuch 4 różnych nukleotydów (w skrócie A, T, C i G) ułożonych w określonej kolejności, o długości miliardów nukleotydów. Ponieważ w naszych komórkach jest tak dużo DNA, jest ono zorganizowane w 23 pary chromosomów, podobnie jak dwa zestawy encyklopedii byłyby zorganizowane w 23 tomy każdy. Kiedy plemnik i jajeczko, z których każde zawiera 23 chromosomy, łączą się, w rezultacie otrzymujemy 46 całkowitych chromosomów, zorganizowanych w 23 pasujące do siebie pary.

genetyka-1-300x140

Co to jest gen?

23 pary chromosomów są dalej podzielone na mniejsze segmenty zwane genami. Gen jest jak rozdział w encyklopedii i zawiera instrukcje dotyczące produkcji konkretnego białka. Każdy gen jest małym odcinkiem DNA, a więc również długim łańcuchem 4 różnych nukleotydów połączonych ze sobą w określonej kolejności. Ponieważ nasze komórki posiadają po jednej kopii każdego genu od każdego z rodziców, każda komórka posiada dwie kopie każdego genu, chyba że gen jest przenoszony na chromosomie X lub Y determinującym płeć. SCN1A nie znajduje się na chromosomie X ani Y.

Geny są odczytywane w grupach po 3 nukleotydy zwane kodonami. Każdy kodon jest tłumaczony na jeden z dwudziestu aminokwasów, które są następnie nawleczone razem jak koraliki na naszyjniku. Aminokwasy oddziałują ze sobą w oparciu o ich właściwości chemiczne, podobnie jak koraliki magnetyczne przyciągają się i odpychają od siebie, gdy są złożone w dłoni. Gdy aminokwasy oddziałują na siebie, długi łańcuch składa się, tworząc bardzo specyficzny trójwymiarowy kształt. W przypadku SCN1A, ten trójwymiarowy kształt jest kanałem jonowym, który funkcjonuje jako kanał bramkowany w błonie komórkowej, wpuszczając jony sodu do komórki i wypuszczając je z niej. Napływ i odpływ jonów pozwala sygnałom elektrycznym rozchodzić się wzdłuż neuronów.

genetyka-2-1024x308

Co to jest mutacja?

Mutacja jest zmianą w oczekiwanej sekwencji nukleotydów w obrębie genu. Ta zmiana w oryginalnej sekwencji DNA może zmienić sekwencję aminokwasów, co może spowodować przedwczesne zakończenie łańcucha, nieprawidłowe złożenie lub w inny sposób zmienić funkcjonalność sodowego kanału jonowego. Zaburzenia funkcjonowania sodowych kanałów jonowych mogą prowadzić do nieprawidłowej aktywności elektrycznej i napadów drgawkowych.

Ale SCN1A ma 160 000 nukleotydów, organizm edytuje tę sekwencję 160 000 do około 6 000 w ostatecznym transkrypcie SCN1A, który służy jako instrukcja dla sodowego kanału jonowego. Mimo to, przy ponad 6000 pozycji nukleotydów, nic dziwnego, że większość mutacji opisanych w literaturze nie została jeszcze zaobserwowana u innego pacjenta.

Pamiętajmy, że każda komórka zawiera dwie kopie SCN1A; po jednej od każdego rodzica. Zazwyczaj tylko jedna kopia jest zmutowana, co jest stanem określanym jako heterozygotyczność. Około 4% mutacji występujących w zespole Dravet jest dziedziczonych bezpośrednio od rodziców, przy czym rodzice często doświadczają mniejszej liczby i mniej poważnych objawów niż dziecko, co jest zjawiskiem znanym jako zmniejszona penetracja.

Istnieją trzy główne typy mutacji: mutacje typu missense, nonsensowne oraz insercje/delecje.

Missense:

Mutacja typu missense jest prostą zamianą jednego nukleotydu na inny w jednym miejscu genu. Ta niewielka zmiana w sekwencji nukleotydów może, ale nie musi, skutkować jednym zmienionym aminokwasem w długim łańcuchu.

Jeśli mutacja typu missense występuje w pobliżu regionu tworzącego pory sodowego kanału jonowego, prawdopodobnie znacząco zmieni funkcję kanału jonowego i spowoduje cięższe przypadki padaczki związanej z SCN1A, takie jak zespół Dravet. Jeśli mutacja typu missense występuje w mniej krytycznym miejscu genu, może powodować łagodniejsze objawy kliniczne lub brak objawów. Około 47% mutacji występujących u pacjentów z zespołem Dravet to mutacje typu missense.

Mutacja typu missense zgłoszona przez firmę testującą może wyglądać następująco:

Wariant 1: Transwersja G>T
Pozycja nukleotydu: 4073
Pozycja kodonu: 1358
Zmiana aminokwasów: Tryptophan>Leusine
Variant of Unknown Significance (heterozygous)

To mówi, że mutacja była substytucją T dla G na 4073. pozycji nukleotydu (z 6000 w końcowym genie, który jest czytany). Pamiętaj, że nukleotydy są odczytywane w grupach po 3, zwanych kodonami, więc 4073 podzielone przez 3 daje ci pozycję aminokwasu lub kodonu 1358. Aminokwas Leucyna został zastąpiony aminokwasem Tryptofan. Laboratorium nie jest w stanie określić znaczenia, ponieważ mutacje typu missense mogą być związane zarówno z łagodnymi, jak i ciężkimi objawami klinicznymi. Pacjent ma tylko jedną kopię tej mutacji i jest heterozygotyczny. Ta rzeczywista mutacja jest rzeczywiście w regionie porów sodowego kanału jonowego, a ten pacjent ma zespół Dravet.

Nonsens:

Mutacje nonsensowne są podobne do mutacji braku sensu w tym, że jeden nukleotyd jest zastąpiony innym. Jednakże, w przypadku mutacji nonsensownej, substytucja ta powoduje, że kodon jest odczytywany jako sygnał „STOP”. Komórka przestaje odczytywać gen przedwcześnie, a białko ulega znacznemu skróceniu lub obcięciu. Mutacje nonsensowne są często związane z cięższymi padaczkami związanymi z SCN1A, takimi jak zespół Dravet. Około 20-40% mutacji w zespole Dravet to mutacje nonsensowne (truncation). Mutacja nonsensowna może być opisana w następujący sposób:

„Mutacja c.3985C>T (heterozygotyczna) skutkująca kodonem terminacji lub stopu przy Arg 1329 została wykryta w eksonie 20 próbki pacjenta i jest związana z zespołem Dravet.”

To mówi, że nukleotyd C został zastąpiony przez T w pozycji 3985, co spowodowało zastąpienie aminokwasu Argininy kodonem stopu w pozycji 1329. (3985 nukleotydów, czytanych w grupach po 3, odpowiada 1329 aminokwasom.) Tylko jedna z dwóch kopii SCN1A u pacjenta jest zmutowana (heterozygotyczna), jak to zwykle bywa. W raporcie laboratoryjnym mogą pojawić się nazwy „Amber”, „Opal” i „Ochre”, które są niektórymi z nazw kodonów stopu. Laboratorium może być dość pewne, że ta mutacja jest chorobotwórcza ze względu na wysoką korelację między mutacjami truncacji a zespołem Dravet.

Ta sama mutacja może być zgłoszona przez inne laboratorium w ten sposób:

genetic-report

Ten raport nie określa pozycji nukleotydu, ale identyfikuje pozycję aminokwasu jako 1329, a gwiazdka (*) obok pozycji aminokwasu wskazuje na kodon stop. Ponownie, laboratorium jest przekonane, że ta mutacja spowoduje zespół Dravet.

Insertacje/Delecje:

Czasami jeden lub więcej nukleotydów jest usuwanych z genu. Jeśli jeden lub dwa nukleotydy są wstawione lub usunięte, ramka odczytu kodonów jest przesunięta i każdy aminokwas jest nieprawidłowy od tego punktu w łańcuchu dalej. Zwykle powoduje to dysfunkcję sodowego kanału jonowego. Dodatkowo, przesunięcie ramki odczytu często powoduje, że jeden z kodonów dalej w dół łańcucha jest interpretowany jako kodon stop, przedwcześnie kończąc już dysfunkcyjny łańcuch.

Jeśli grupa 3 nukleotydów jest wstawiona lub usunięta, tylko jeden kodon jest dodany lub usunięty, odpowiednio, a białko może być nadal funkcjonalne w zależności od lokalizacji tej wstawki lub delecji.

Duże segmenty DNA mogą być wstawione lub usunięte, w tym cały gen SCN1A i / lub pobliskie geny. Mutacje te mają różne fenotypy i stanowią około 2-5% mutacji Dravet.

Mozaicyzm:

Gdy mutacja występuje w plemniku, jajku lub bardzo szybko po zapłodnieniu, wszystkie komórki potomne pochodzące z rozwijającego się zarodka będą zawierały mutację. Tak jest w przypadku większości mutacji występujących w zespole Dravet .

Jednakże, jeśli mutacja występuje później w rozwoju embrionu, tylko komórki wywodzące się ze zmutowanej komórki będą nosić mutację. Komórki wywodzące się z niezmutowanych komórek zarodka pozostaną zdrowe. W ten sposób powstaje osobnik, który jest mozaikowy dla danej mutacji. Im później doszło do mutacji, tym niższy jest procent komórek pochodzących od zmutowanej komórki i tym niższy jest „% mozaikowatości” lub „ładunek mozaikowy”. (Jest to szerokie uogólnienie: W rzeczywistości, stopień specjalizacji komórek w czasie mutacji odgrywa znaczącą rolę w tym, gdzie zmutowane komórki są skoncentrowane w ciele pacjenta i jaki jest ostateczny ładunek mozaikowy). Jedno z badań wykazało, że mutacje SCN1A z 12-25% obciążeniem mozaikowym były potencjalnie patogenne, przy zmniejszonej penetracji, co oznacza, że nie wszyscy, którzy nosili mutację w formie mozaikowej, wykazywali oznaki lub objawy .

SNP’s:

Mutacje są właściwie naturalnym zjawiskiem, które występuje we wszystkich organizmach od tysięcy lat. Większość zmian w sekwencji DNA ma niewielki lub żaden wpływ na końcowe produkty białkowe, ponieważ występują one w regionach, które są edytowane podczas przetwarzania genów, lub ich lokalizacja w końcowym białku nie zmienia jego funkcji. W rzeczywistości, wielu członków zdrowej populacji posiada warianty w swoich genach, które są wspólne dla znacznego procenta populacji. Ponieważ warianty te nie mają oczywistych objawów klinicznych, nazywa się je polimorfizmami pojedynczego nukleotydu (SNP) i nie są one uważane za mutacje. Raport laboratoryjny może zawierać te SNP, ale ich obecność nie jest uważana za pozytywny wynik testu SCN1A.

Co to oznacza dla pacjenta?

Badacze i epileptolodzy każdego dnia dowiadują się więcej o roli, jaką mutacje SCN1A odgrywają w zespole Dravet i pokrewnych padaczkach. W tym momencie jest jasne, że mutacje SCN1A każdego rodzaju mogą być odpowiedzialne za zespół Dravet. Jednakże, ponieważ niektóre mutacje SCN1A występują u osób z łagodnymi objawami, istnieje prawdopodobnie wiele czynników modyfikujących, które decydują o nasileniu objawów wynikających z mutacji. Mutacje SCN1A są pomocne we wspieraniu diagnozy klinicznej, ale należy pamiętać, że około 20% pacjentów z zespołem Dravet nie ma wykrytej mutacji, a mutacja nie jest wymagana do postawienia diagnozy.

Czy to wszystko złe wieści?

Nie! Istnieje tak wiele aktywnych badań nad SCN1A i pokrewnymi padaczkami, że naukowcy codziennie odkrywają nową wiedzę i potencjalne ścieżki terapeutyczne. Fakt, że zespół padaczkowy taki jak Dravet może być prześledzony do pierwotnej przyczyny, pomimo wielu nieznanych czynników i modyfikatorów, czyni go atrakcyjnym celem badań i daje pacjentom nadzieję na wyleczenie.

Updated 2016 by Nicole Villas