Gen ECHS1 kodira za enoil-CoA hidratazu kratkog lanca 1, mitohondrijski enzim uključen u metabolizam amino kiselina i masnih kiselina razgranatog lanca. Retke nasledne mutacije u ECHS1 dovode do mitohondrijalnog nedostatka ECHS1, što dovodi do poremećaja metabolizma esencijalne aminokiseline valina i akumulacije valinskih intermedijera.
U stvari, ECHS1 je jedan od najčešćih uzročnika mitohondrijalnih bolesti. Ovi mutantni enzimi takođe izazivaju lezije mozga i ozbiljna kašnjenja u psihomotornom razvoju deteta, zajedno sa povećanjem nivoa laktata u krvi. Varijante ECHS1 su prijavljene širom sveta, a identifikovane su mnoge mutacije koje izazivaju bolest u celom genu ECHS1. Nedavni napredak u genetskom testiranju omogućio je dijagnozu brojnih novih slučajeva sa ECHS1 varijantama.
Međutim, oni su takođe doveli do povećanja broja ECHS1 varijanti neprepoznatog značaja (VUS), koje predstavljaju veliku prepreku genetskoj dijagnozi. Testovi koji kombinuju klasterizovana, redovno raspoređena kratka palindromska ponavljanja (CRISPR)/Cas9 i genomsko sekvenciranje se rutinski koriste za identifikaciju ECHS1 VUS kod karcinoma. Međutim, uloga VUS-a u retkim bolestima i molekularnim mehanizmima koji su u osnovi formiranja ovih ECHS1 varijanti ostaju slabo shvaćeni.
Sada je tim istraživača na čelu sa profesorom Jasušijem Okazakijem iz Centra za istraživanje neuhvatljivih bolesti na Univerzitetu Juntendo u Tokiju, Japan, a koji čine kolege Jošihito Kišita i Ajumu Sugiura, između ostalih, razvio brz, efikasan sistem analize za validaciju ECHS1 varijanti.
Njihovi nalazi i njihove potencijalne implikacije opisani su u novoj studiji objavljenoj u The Journal of Medical Genetics.
„Dijagnostikovanje mitohondrijske bolesti nikada nije bilo lakše zahvaljujući tehnologiji sekvenciranja sledeće generacije. Međutim, samo 40% slučajeva se dijagnostikuje, a 30% ima VUS gde ne možemo predvideti patogenost“, kaže dr Okazaki, objašnjavajući svoju motivaciju za nastavak istraživanja. . Došlo je vreme za VUS sistem validacije visoke propusnosti, jer će ispravno označavanje ECHS1 varijanti pomoći brzoj genetskoj dijagnozi mitohondrijalnih bolesti i dovesti do njihovog ranog lečenja.
Prvi korak u razvoju testa visoke propusnosti za verifikaciju VUS funkcije uključivao je katalogizaciju ECHS1 varijanti ekspresijom sintetičkih komplementarnih DNK (cDNK) koje sadrže VUS u ECHS1 nokaut ćelijama.
Grupa je istovremeno izvršila genetsku analizu koristeći uzorke pacijenata sa mitohondrijskom bolešću. Konačno, oni su potvrdili efekat na ekspresiju gena u potvrđenim slučajevima korišćenjem sekvenciranja RNK i analize proteoma. Ovaj proces funkcionalne VUS validacije pomogao je da se identifikuju nove varijante koje uzrokuju gubitak funkcije ECHS1.
Govoreći o glavnim nalazima tima, dr Okazaki kaže: „Uprkos svojoj složenosti, naš test visoke propusnosti brzo je utvrdio VUS koji je doprineo gubitku funkcije u ECHS1. Važno je da smo identifikovali novu sinonimnu zamenu koja uzrokuje abnormalnost spajanja, a ovo test pruža robusnu platformu za tumačenje ovih varijanti.“
Još jedna prednost novog testa je njegova sposobnost da otkrije efekat VUS-a u složenom heterozigotnom stanju – kada svaki roditelj donira mutantni alel, od kojih oba sadrže različite mutacije. Pored toga, pružio je novi pristup varijantnom tumačenju.
Grupa je takođe bila oduševljena kada je njihova komplementarna „omika“ analiza uhvatila neke slučajeve koji nisu bili dijagnostikovani testom. Pružajući sredstva za podršku brzoj genetskoj dijagnozi ili ranoj i kasnoj mitohondrijalnoj bolesti, ovi kliničari su uvereni da mogu poboljšati kvalitet života pacijenata sa mitohondrijskom bolešću.
Ali kakav značaj imaju nalazi studije za buduću genetsku dijagnozu?
Zajedno sa otkrivanjem novih slučajeva ECHS1, ovaj test validacije se takođe može koristiti za funkcionalnu procenu drugih gena povezanih sa mitohondrijalnim bolestima, čineći rano lečenje stvarnošću za mnoge pacijente.
„VUS validacija drugih gena je reproducibilna i već je počela. Naš tim je uspešno identifikovao varijante u kompleksu mitohondrijalnog respiratornog lanca I“, kaže dr Okazaki.
