Ugrás a tartalomhoz

Molekuláris diagnosztika

Dr. Balogh István, Dr. Kappelmayer János, Dr. Tőzsér József (2011)

Debreceni Egyetem

10. fejezet - 10. Példák monogénes betegségekre

10. fejezet - 10. Példák monogénes betegségekre

Tartalom

A korábban ismertetett Duchenne/Becker izomsorvadás és a cisztikus fibrózis a leggyakoribb súlyos monogénes betegségek közé tartozik. Az alábbi példák más, igen ritka monogénes betegségeket érintenek, ízelítőt adva a rendkívül diverzitásból mind a mutáció spektrum, mind a klinikai kép, mind a molekuláris módszertani lehetőségek tekintetében. Megegyeznek viszont ezek a betegségek abban a tényben, hogy esetükben - mivel a gén klónozva van - a magzati diagnosztika, különösen ha ismert a családra jellemző genetikai háttér, immáron realitás (kivéve természetesen a multifaktoriális kórkép, a vénás thrombosis kockázati tényezőjét, a FV Leiden mutációt).

  1. PKHD1 gén.

    A lényegesen jóindulatúbb domináns párjával szemben az autoszomális recesszíven öröklődő policisztás vesebetegség (ARPKD, autosomal recessive polycystic kidney disease) igen jelentős morbiditási és mortalitási ok. A neonatális mortalitás 25-35%. A betegség prevalenciája 1:20000, míg a hordozó gyakoriság 1:70. A felelős gén egy 4074 aminosav hosszúságú ismeretlen funkciójú nagy fehérjét, a fibrocystin vagy polyductint (10.1. ábra) kódoló gén, a PKHD1.

    10.1. ábra - 10.1. ábra. A PKHD1 fehérje szerkezete.

    10.1. ábra. A PKHD1 fehérje szerkezete.

    A PKHD1 gén esetében mutációs forró pont hiányában a teljes gén vizsgálat az egyedüli megoldás.

  2. NPC1 gén.

    A Niemann-Pick C típusú betegség ritka lipid metabolikus monogénes kórkép, mely a koleszterin intracelluláris transzportját érinti. A betegség jelenleg nem gyógyítható, az életminőséget nagymértékben rontja. A betegséget az esetek 95%-ában az NPC1 génben bekövetkezett mutációk okozzák. A kódolt fehérje szerkezete látható a 10.2. ábrán, bejelölve az eddig leírt funkcióvesztő patogén mutációk.

    10.2. ábra - 10.2. ábra. NPC1 fehérje

    10.2. ábra. NPC1 fehérje

    A 10.3. ábrán a Niemann-Pick C típusú betegség hátterében álló NPC1 génben bekövetkezett mutációk fehérje szintű értelmezése látható. Az ábrázolt domén ciszteinben gazdag régió, ami azt jelenti, hogy a cisztein aminosavak által alkotott diszulfid híd igen fontos a domén csomagolódása (foldingja) és szerkezetének fenntartása szempontjából. Az ábrán dupla nyilakkal jelölt egy betűs aminosav kódok a már leírt patogén eltéréseket jelzik. A piros színnel jelölt aminosav pozíciók filogenetikai konzervativizmust mutatnak, ami azt jelenti, hogy valószínűleg nem tűrik az adott aminosav megváltozását, az így bekövetkezett mutáció nagymértékben interferál a domén szerkezetével.

    10.3. ábra - 10.3. ábra. Mutációk hatásának vizsgálata: NPC1 gén

    10.3. ábra. Mutációk hatásának vizsgálata: NPC1 gén

  3. Példák a véralvadás monogénes és multifaktoriális betegségeire.

    A véralvadás komplex humorális útja következtében fibrin háló alakul ki és zárja el a vér útját érfal sérülés esetén. E folyamat egyik része a végső effektor enzim, a trombin (a 10.4. ábrán T) aktiválódása.

    Ábramagyarázat:

    1. Az enzimatikus funkcióval nem bíró prokoaguláns kofaktor, a faktor V (FV) aktivációja. Az aktivációt trombin vagy aktív faktor X végzi. Az FVa funkciója az FXa kofaktoraként a protrombin trombinná alakítása.

    2. A trombin trombomodulin komplex aktiválja a protein C-t (PC), a természetes antikoagulánst.

    3. A faktor V-nek van antikoaguláns funkciója is.

    4. Az FXa / FVa komplex az aktivált membránon Ca2+ jelenlétében aktiválja a protrombint.

    5. A prokoaguláns faktor V a-t az APC kofaktora, a PS jelenlétében limitált proteolízissel több arginin mellett inaktiválja

    6. A prokoaguláns faktor V-a inaktivációját a trombin is képes elvégezni.

    7. A faktor VIII-a inaktivációja látható APC/PS/FVac által.

    Az ábrán szereplő FVIII fehérje génjében bekövetkező mutációk okozzák a hemofília A-t. Az APC és PS génekben bekövetkező funkcióvesztéssel járó mutációk súlyos trombotikus megbetegedéseket okoznak. A faktor X génjében bekövetkező mutációk súlyos vérzékenységet okoznak. A faktor V génjében bekövetkező mutációk mindkét irányba hathatnak. A funkcióvesztéssel járó mutációk recesszív öröklődésmenetet mutatva súlyos vérzékenységgel járó faktor V hiányt okoznak (melynek prevalenciája 1:1000000). Ezzel ellentétben az egyik APC általi inaktivációs helyet (ábra 5-ös pont) érintő 506-os arginin glutaminra változása azt megszünteti. Következményeként a keringésben lényegesen tovább marad az aktív, prokoaguláns faktor Va. Ez öröklött trombózis készséghez vezet. A heterozigóta genotípus 5-10-szeres, míg a homozigóta mutáns genotípus 50-100-szoros kockázatot jelent mély vénás trombózis elszenvedésére. Népegészségügyi jelentőségét az adja, hogy a faktor V Leiden mutáció igen gyakori, Magyarországon prevalenciája 10%. A faktor V Leiden mutáció molekuláris genetikai diagnosztikai vizsgálata az egyik leggyakrabban igényelt diagnosztikai teszt.

10.4. ábra - 10.4. ábra. Véralvadás: A protein C / protein S / Faktor V rendszer

10.4. ábra. Véralvadás: A protein C / protein S / Faktor V rendszer

A molekuláris genetikai vizsgálatok gyakran kiegészülnek protein alapú tesztendszerekkel, mint láttuk fentebb a Duchenne izomsorvadás esetén, vagy mint az alábbi példa mutatja. A 10.5. ábrán egy V-ös véralvadási faktor (FV) hiányos csecsemő (IV nemzedék, nyíllal jelölt) családjának FV antigén szintjének meghatározása látható. Az autoszomális recesszíven öröklődő FV hiány igen ritka betegség, prevalenciája 1:1000000. A betegség kialakulásához két patogén, transz módon öröklődő mutációra van szükség. Az ábra tanúsága szerint az apai ágon az apai nagymamáig (II. 2) vezethető vissza a genetikai eltérés. Mivel az 50 % körüli faktor szint a véralvadás korrekt működéséhez elegendő, a heterozigóta hordozóban tünetek nem jelentkeznek. A másik mutáció csak a beteg édesanyjában (III. 2) mutatható ki, a korábbi nemzedékekben nem, ami a mutáció de novo keletkezésére utal. Az antigén szintek azt jelzik, hogy az FV hiány ebben az esetben un. CRM – (cross reactive material - ) azaz az FV aktivitás csökkenés az alacsony FV antigén szint miatt alakul ki, tehát a mutációk a fehérje keletkezésével vagy stabilitásával interferálnak.

10.5. ábra - 10.5. ábra. A molekuláris genetikai diagnosztika fehérje szintű kiegészítő vizsgálatai: fehérje koncentráció meghatározás ELISA módszer segítségével

10.5. ábra. A molekuláris genetikai diagnosztika fehérje szintű kiegészítő vizsgálatai: fehérje koncentráció meghatározás ELISA módszer segítségével