Was ist das Dravet-Syndrom?

Während eine Mutation für die Diagnose nicht notwendig ist, kann sie eine klinische Diagnose unterstützen und es ist hilfreich zu verstehen, was DNA, Gene und Mutationen sind. Jeder Mensch hat zwei Kopien des SCN1A-Gens: eine von jedem Elternteil. Viele Mutationen, die beim Dravet-Syndrom gefunden werden, machen eine Kopie dysfunktional, so dass nur eine funktionale Kopie übrig bleibt. Dies führt zu einem Zustand, der Haploinsuffizienz genannt wird, was bedeutet, dass eine funktionierende Kopie nicht ausreicht, um Symptome zu verhindern. Ungefähr 90 % der Dravet-Mutationen sind de novo, d. h. sie werden nicht von einem Elternteil vererbt, sondern sind neue Mutationen im Kind.

Was ist DNA?

DNA ist der Satz von Anweisungen, der in jeder unserer Körperzellen enthalten ist. Die Anweisungen sagen der Zelle, wie sie die Proteine bauen soll, die sie zum Funktionieren braucht. Ein DNA-Strang ist eine lange Kette aus 4 verschiedenen Nukleotiden (abgekürzt A, T, C und G), die in einer bestimmten Reihenfolge aneinandergereiht sind und Milliarden von Nukleotiden umfassen. Weil es so viel DNA in unseren Zellen gibt, ist sie in 23 Chromosomenpaaren organisiert, ähnlich wie zwei Sätze von Enzyklopädien in jeweils 23 Bänden organisiert wären. Wenn sich ein Spermium und eine Eizelle, die jeweils 23 Chromosomen enthalten, zusammenschließen, ergeben sich insgesamt 46 Chromosomen, die in 23 passenden Paaren angeordnet sind.

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Was ist ein Gen?

Die 23 Chromosomenpaare sind weiter in kleinere Abschnitte unterteilt, die Gene genannt werden. Ein Gen ist so etwas wie ein Kapitel in einer Enzyklopädie und enthält die Anweisungen für die Herstellung eines bestimmten Proteins. Jedes Gen ist ein kleiner Abschnitt der DNA und somit auch eine lange Kette von 4 verschiedenen Nukleotiden, die in einer bestimmten Reihenfolge aneinandergereiht sind. Da unsere Zellen eine Kopie jedes Gens von jedem Elternteil haben, hat jede Zelle zwei Kopien jedes Gens, es sei denn, das Gen befindet sich auf dem geschlechtsbestimmenden X- oder Y-Chromosom. SCN1A befindet sich nicht auf dem X- oder Y-Chromosom.

Gene werden in Gruppen von 3 Nukleotiden, den Codons, abgelesen. Jedes Codon wird in eine von zwanzig Aminosäuren übersetzt, die dann wie Perlen auf einer Kette aneinandergereiht werden. Die Aminosäuren interagieren aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften miteinander, ähnlich wie sich magnetische Perlen anziehen und abstoßen, wenn man sie in der Hand zusammenfaltet. Wenn die Aminosäuren interagieren, faltet sich die lange Kette auf sich selbst, um eine sehr spezifische 3-D-Form zu bilden. Im Fall von SCN1A ist diese 3-D-Form ein Ionenkanal, der als Gated Channel in der Zellmembran fungiert und Natriumionen in die Zelle hinein und aus ihr heraus lässt. Der Ein- und Ausfluss von Ionen ermöglicht die Ausbreitung von elektrischen Signalen entlang von Neuronen.

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Was ist eine Mutation?

Eine Mutation ist eine Veränderung in der erwarteten Sequenz von Nukleotiden innerhalb eines Gens. Diese Änderung in der ursprünglichen DNA-Sequenz kann die Sequenz der Aminosäuren verändern, was dazu führen kann, dass die Kette vorzeitig endet, sich falsch faltet oder die Funktionalität des Natriumionenkanals anderweitig verändert. Dysfunktionale Natriumionenkanäle können zu fehlerhafter elektrischer Aktivität und Krampfanfällen führen.

Obwohl SCN1A 160.000 Nukleotide hat, schneidet der Körper diese Sequenz von 160.000 auf etwa 6.000 im endgültigen SCN1A-Transkript herunter, das als Anleitung für den Natriumionenkanal dient. Bei über 6.000 Nukleotidpositionen ist es jedoch kein Wunder, dass die meisten in der Literatur berichteten Mutationen noch bei keinem anderen Patienten gesehen wurden.

Denken Sie daran, dass jede Zelle eigentlich zwei Kopien von SCN1A enthält; eine von jedem Elternteil. Normalerweise ist nur eine Kopie mutiert, ein Zustand, der als Heterozygotie bezeichnet wird. Etwa 4 % der Mutationen, die beim Dravet-Syndrom auftreten, werden direkt von den Eltern vererbt, wobei die Eltern oft weniger und weniger schwere Symptome aufweisen als das Kind, ein Phänomen, das als reduzierte Penetranz bekannt ist.

Es gibt drei Haupttypen von Mutationen: Missense, Nonsense und Insertionen/Deletionen.

Missense:

Eine Missense-Mutation ist ein einfacher Austausch eines Nukleotids gegen ein anderes an einer einzigen Stelle in einem Gen. Diese geringfügige Änderung in der Nukleotidsequenz kann zu einer veränderten Aminosäure in der langen Kette führen oder auch nicht.

Wenn eine Missense-Mutation in der Nähe einer porenbildenden Region des Natrium-Ionenkanals auftritt, ist es wahrscheinlich, dass sie die Funktion des Ionenkanals signifikant verändert und einen schwereren Fall von SCN1A-bedingter Epilepsie wie das Dravet-Syndrom verursacht. Wenn eine Missense-Mutation an einer weniger kritischen Stelle des Gens auftritt, kann sie mildere klinische Symptome oder gar keine Symptome hervorrufen. Ungefähr 47% der Mutationen bei Dravet-Patienten sind Missense-Mutationen.

Eine Missense-Mutation, die von einer Testfirma gemeldet wird, kann wie folgt aussehen:

Variante 1: Transversion G>T
Nukleotidposition: 4073
Codon Position: 1358
Aminosäurewechsel: Tryptophan>Leusin
Variante von unbekannter Bedeutung (heterozygot)

Dies besagt, dass die Mutation eine Substitution von T für G an der 4073sten Nukleotidposition (von 6000 im endgültigen Gen, das gelesen wird) war. Erinnern Sie sich daran, dass Nukleotide in Gruppen von 3 gelesen werden, die Codons genannt werden. 4073 geteilt durch 3 ergibt also die Aminosäure- oder Codon-Position von 1358. Die Aminosäure Leucin wurde durch die Aminosäure Tryptophan ersetzt. Das Labor ist nicht in der Lage, die Bedeutung zu bestimmen, da Missense-Mutationen sowohl mit leichten als auch mit schweren klinischen Präsentationen assoziiert sein können. Der Patient hat nur eine Kopie dieser Mutation und ist somit heterozygot. Diese reale Mutation befindet sich tatsächlich in einer Porenregion des Natrium-Ionenkanals, und dieser Patient hat das Dravet-Syndrom.

Nonsense:

Nonsense-Mutationen ähneln Missense-Mutationen insofern, als ein Nukleotid durch ein anderes ersetzt wird. Im Fall einer Nonsense-Mutation führt diese Substitution jedoch dazu, dass das Codon als „STOP“-Signal gelesen wird. Die Zelle hört auf, das Gen vorzeitig abzulesen, und das Protein wird deutlich verkürzt oder abgeschnitten. Nonsense-Mutationen sind häufig mit schwereren SCN1A-bezogenen Epilepsien wie dem Dravet-Syndrom verbunden. Ungefähr 20-40% der Mutationen beim Dravet-Syndrom sind Nonsense-(Trunkierungs-)Mutationen . Eine Nonsense-Mutation kann wie folgt beschrieben werden:

„Die Mutation c.3985C>T (heterozygot), die zu einem Terminations- oder Stoppcodon an Arg 1329 führt, wurde im Exon 20 der Patientenprobe nachgewiesen und ist mit dem Dravet-Syndrom assoziiert.“

Dies besagt, dass das Nukleotid C durch ein T an Position 3985 ersetzt wurde, was dazu führte, dass die Aminosäure Arginin durch ein Stoppcodon an Position 1329 ersetzt wurde. (3985 Nukleotide, gelesen in 3er-Gruppen, entsprechen 1329 Aminosäuren.) Nur eine der beiden Kopien von SCN1A im Patienten ist mutiert (heterozygot), wie es normalerweise der Fall ist. „Amber“, „Opal“ und „Ochre“ können auf dem Laborbericht erscheinen und sind einige der Namen für Stoppcodons. Das Labor kann ziemlich sicher sein, dass diese Mutation krankheitsauslösend ist, da es eine hohe Korrelation zwischen Trunkierungsmutationen und dem Dravet-Syndrom gibt.

Die gleiche Mutation kann von einem anderen Labor wie folgt gemeldet werden:

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Dieser Bericht gibt die Nukleotidposition nicht an, aber er identifiziert die Aminosäureposition als 1329, und das Sternchen (*) neben der Aminosäureposition zeigt ein Stoppcodon an. Auch hier ist das Labor zuversichtlich, dass diese Mutation zum Dravet-Syndrom führt.

Insertionen/Deletionen:

Gelegentlich werden ein oder mehrere Nukleotide aus dem Gen gelöscht. Wenn ein oder zwei Nukleotide eingefügt oder gelöscht werden, verschiebt sich das Leseraster der Codons, und jede Aminosäure ist von diesem Punkt in der Kette an falsch. Dies führt in der Regel zu einem dysfunktionalen Natriumionenkanal. Außerdem führt die Verschiebung des Leserasters oft dazu, dass eines der Codons weiter unten in der Kette als Stoppcodon interpretiert wird, wodurch eine bereits dysfunktionale Kette vorzeitig beendet wird.

Wird eine Gruppe von drei Nukleotiden eingefügt oder gelöscht, wird nur ein Codon hinzugefügt bzw. gelöscht, und das Protein kann je nach der Position dieser Einfügung oder Deletion noch funktionsfähig sein.

Große DNA-Abschnitte können eingefügt oder gelöscht werden, einschließlich des gesamten SCN1A-Gens und/oder benachbarter Gene. Diese Mutationen haben unterschiedliche Phänotypen und machen etwa 2-5 % der Dravet-Mutationen aus.

Mosaizismus:

Wenn die Mutation im Spermium, in der Eizelle oder sehr bald nach der Befruchtung auftritt, enthalten alle Tochterzellen, die aus dem wachsenden Embryo entstehen, die Mutation. Dies ist bei den meisten Mutationen, die beim Dravet-Syndrom gefunden werden, der Fall.

Wenn die Mutation jedoch später in der Entwicklung des Embryos auftritt, werden nur die Zellen, die von der mutierten Zelle abstammen, die Mutation tragen. Die Zellen, die von den nicht-mutierten Zellen des Embryos abstammen, bleiben gesund. Das Ergebnis ist ein Individuum, das für die Mutation mosaisch ist. Je später die Mutation stattgefunden hat, desto geringer ist der Prozentsatz der Zellen, die von der mutierten Zelle abstammen, und desto geringer ist der „%-Mosaizismus“ oder die „Mosaiklast“. (Dies ist eine grobe Verallgemeinerung: In Wirklichkeit spielt der Grad der Spezialisierung der Zellen zum Zeitpunkt der Mutation eine bedeutende Rolle dabei, wo die mutierten Zellen im Körper des Patienten konzentriert sind und wie hoch die letztendliche Mosaiklast ist.) In einer Studie wurde berichtet, dass SCN1A-Mutationen mit einer Mosaiklast von 12-25 % potenziell pathogen sind, mit reduzierter Penetranz, was bedeutet, dass nicht alle, die die Mutation in Mosaikform tragen, Anzeichen oder Symptome zeigen.

SNP’s:

Mutationen sind eigentlich ein natürliches Phänomen, das seit Jahrtausenden in allen Organismen auftritt. Die meisten Veränderungen in der DNA-Sequenz haben wenig bis keine Auswirkungen auf die endgültigen Proteinprodukte, da sie in Regionen auftreten, die während der Genbearbeitung herausgeschnitten werden, oder ihre Position im endgültigen Protein dessen Funktion nicht verändert. In der Tat haben viele Mitglieder der gesunden Bevölkerung Varianten in ihren Genen, die mit einem signifikanten Prozentsatz der Bevölkerung geteilt werden. Da diese Varianten keine offensichtlichen klinischen Symptome haben, werden sie als Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNP’s) bezeichnet und nicht als Mutationen angesehen. Ihr Laborbericht kann diese SNPs enthalten, aber ihr Vorhandensein wird nicht als positiver SCN1A-Test gewertet.

Was bedeutet das für den Patienten?

Forscher und Epileptologen lernen jeden Tag mehr über die Rolle, die SCN1A-Mutationen beim Dravet-Syndrom und verwandten Epilepsien spielen. Zum jetzigen Zeitpunkt ist klar, dass SCN1A-Mutationen jeglicher Art für das Dravet-Syndrom verantwortlich sein können. Da jedoch einige SCN1A-Mutationen bei Personen mit milden Symptomen vorhanden sind, gibt es wahrscheinlich viele modifizierende Faktoren, die die Schwere der Symptome bestimmen, die aus der Mutation resultieren. SCN1A-Mutationen sind hilfreich bei der Unterstützung einer klinischen Diagnose, aber bedenken Sie, dass etwa 20 % der Patienten mit Dravet-Syndrom keine nachgewiesene Mutation haben und eine Mutation für die Diagnose nicht erforderlich ist.

Ist das alles eine schlechte Nachricht?

Nein! Es gibt so viel aktive Forschung zu SCN1A und verwandten Epilepsien, dass die Wissenschaftler jeden Tag neue Erkenntnisse und potenzielle therapeutische Wege aufdecken. Die Tatsache, dass ein Epilepsiesyndrom wie Dravet trotz vieler unbekannter Faktoren und Modifikatoren auf eine Grundursache zurückgeführt werden kann, macht es zu einem attraktiven Ziel für die Forschung und gibt Patienten Hoffnung auf Heilung.

Aktualisiert 2016 von Nicole Villas