Međunarodni tim istraživača je postavio genetsku dijagnozu za 30 osoba čije stanje je godinama bilo nedijagnostikovano uprkos opsežnim kliničkim ili genetskim testiranjima. Studija koju su sproveli istraživači sa Medicinskog fakulteta Bejlor, Nacionalnog univerziteta u Singapuru i saradničkih institucija širom sveta, objavljena je u časopisu Genetika u medicini.
„Priča o našim nalazima počela je sa jednim pacijentom kojeg sam video na klinici koji je predstavljao neuobičajenu kombinaciju problema“, rekao je prvi i korespondentni autor dr Danijel Kalame, instruktor pedijatrijske neurologije i razvojnih neuronauka u Bejloru.
„Pacijent je imao teška stanja u razvoju, epilepsiju i potpunu neosetljivost na bol, što je bilo veoma netipično. Stanje je ostalo nedijagnostikovano uprkos brojnim testovima genetičara i neurologa.
Calame je upisao pacijenta u istraživački program BCM GREGoR (Istraživanje genomike za razjašnjavanje genetike retkih bolesti). „Ponovo smo analizirali genetske i kliničke podatke pacijenta i to nas je dovelo do gena, FLVCR1, i medicinske misterije koju treba rešiti“, rekao je Kalame.
Da bi pokušali da shvate kako retka mutacija FLVCR1 kod pacijenta može dovesti do ovog stanja, Kalame i njegove kolege su istraživali naučnu literaturu o ovom genu. Trenutni dokazi pokazuju da protein FLVCR1 igra ključnu ulogu u proizvodnji crvenih krvnih zrnaca i u transportu holina i etanolamina u ćelijama.
Holin i etanolamin su važni za ćelije. Oni su prekursori za fosfatidilholin i za fosfatidiletanolamin, respektivno, koji su potrebni za integritet ćelijske membrane neophodan da podrži ćelijsku deobu i druge esencijalne ćelijske funkcije.
Drugi istraživači su proučavali gen Flvcr1, ekvivalent ljudskom genu, na životinjskim modelima. Otkrili su da je nokautiranje gena kod miševa bilo smrtonosno u embrionalnoj fazi. „Embrioni imaju mnogo koštanih malformacija u glavi i udovima i defektnu proizvodnju crvenih krvnih zrnaca, što podseća na Diamond-Blackfan anemiju (DBA) kod ljudi“, rekao je Kalame. „Ali ovo je bilo drugačije od onoga što smo videli kod našeg pacijenta.“
Pacijenti sa DBA takođe imaju malformacije kostiju. Zanimljivo je da iako su dokazi kod miševa ukazivali na FLVCR1 kao na gen koji izaziva DBA, gen nije identifikovan kao da igra ulogu kod pacijenata sa DBA u to vreme. Otkriveni su i drugi geni koji su izazvali ovo stanje.
Pored toga, druge studije su otkrile retke defektne kopije gena FLVCR1 kod pacijenata sa ataksijom u detinjstvu ili odraslom osobom, stanjem koje karakteriše loša kontrola mišića i nekoordinacija, koji su takođe imali senzorne probleme i retinitis pigmentosa, ili progresivni gubitak vida. Ovi problemi takođe nisu bili kao oni koje je Kalame video kod svog pacijenta.
„Bili smo zaintrigirani. S jedne strane, imali smo pacijenta sa retkom FLVCR1 mutacijom i teškim razvojnim stanjima, epilepsijom i potpunom neosetljivošću na bol, ali sa druge strane, bilo je pacijenata sa retkim mutacijama na istom genu koji su imali drugačiju mutaciju. skup problema“, rekao je Kalame. „Da li je moguće da te različite mutacije FLVCR1 nisu izazvale jedan set, već spektar karakteristika koje smo primetili kod svih pacijenata zajedno?“
Tim je tražio odgovor na ovu misteriju kombinovanjem dve strategije. Jedna strategija je bila povećanje broja pacijenata koje bi mogli da proučavaju identifikacijom pojedinaca sa nedijagnostikovanim neurorazvojnim poremećajima i varijantama gena FLVCR1 u velikim, specijalizovanim skupovima podataka. Identifikovali su pacijente ili preko Bailor-Hopkins centra za Mendelovu genomiku/BCM GREGoR baze podataka, baze podataka kliničke dijagnostičke laboratorije Bailor Genetics, GeneMatchera ili drugih istraživačkih i kliničkih dijagnostičkih laboratorija.
„Identifikovali smo 30 pacijenata iz 23 nepovezane porodice sa retkim varijantama FLVCR1“, rekao je Kalame.
Istraživači su pronašli 22 varijante gena, od kojih 20 ranije nije opisano. Karakteristike pacijenata se kreću od teških razvojnih poremećaja sa dubokim zaostajanjem u razvoju, mikrocefalije (glava mnogo manja od očekivane), malformacija mozga, epilepsije i prerane smrti. Teško pogođeni pacijenti dele osobine, uključujući anemiju i malformacije kostiju, sa miševima koji nemaju gen Flvcr1 i DBA, koji ranije nisu bili povezani sa FLVCR1.
Druga strategija za pronalaženje odgovora na ovu medicinsku misteriju bila je karakterizacija funkcionalnih posledica varijanti FLVCR1 u laboratorijskim eksperimentima u saradnji sa dr Long Nam Nguien i kolegama sa Ioon Long Lin School of Medicine, Nacionalnog univerziteta u Singapuru.
Tim je želeo da bolje razume efekat koje bi različite varijante koje su pronašli kod pacijenata imale na transport holina i etanolamina u ćelijama u laboratoriji. Otkrili su da varijante FLVCR1 značajno smanjuju transport holina i etanolamina – do polovine transporta koji se vidi kod normalnih proteina FLVCR1. „Predlažemo da težina bolesti zavisi od preostale transportne aktivnosti varijanti FLVCR1 koje pacijent nosi“, rekao je Calame.
Druge studije su pokazale da je holin neophodan za normalan neurorazvoj i da njegov nedostatak takođe uzrokuje anemiju, bolest jetre, usporavanje rasta i imuni nedostatak. „Neurorazvoj je takođe poremećen neispravnim unosom holina, a mi smo pokazali da varijante kod naših pacijenata smanjuju transport holina“, rekao je Kalame.
Sve u svemu, nalazi pokazuju da varijante FLVCR1 izazivaju širok spektar razvojnih problema u rasponu od teških multiorganskih razvojnih poremećaja koji liče na DBA do neurodegeneracije kod odraslih. Varijante identifikovane kod pacijenata smanjuju transport holina i etanolamina u ćelijama u laboratoriji, što sugeriše da je transport ovih molekula u centralni i periferni nervni sistem neophodan za sprečavanje neurodegeneracije i neophodan za normalan neurorazvoj.
„Naši nalazi takođe podržavaju dalje proučavanje potencijalne terapeutske vrednosti dodatka holina ili etanolamina u bolestima povezanim sa FLVCR1″, rekao je Calame. „30 pacijenata koje smo identifikovali nisu imali dijagnozu godinama; bilo je nagradno biti u mogućnosti da pruži objašnjenje za njihovo stanje.
Ova studija takođe naglašava važnost pristupa dijagnozi retkih stanja sa široke perspektive. „Svi od 30 ozbiljno pogođenih pojedinaca prijavljenih ovde su bili podvrgnuti kliničkom ili istraživačkom egzomu ili sekvenciranju genoma, koji je identifikovao prijavljene varijante FLVCR1, ali se u svakom slučaju ranije smatralo da varijante ne doprinose ili da su od neizvesnog značaja s obzirom na očiglednu neusklađenost karakteristika među pacijenti“, rekao je Kalame.
„Ovakve pogrešne pretpostavke ilustruju važnost inkorporiranja podataka modelnog organizma u personalizovanu analizu genoma za retke bolesti i potrebu da se predvide teže i blaže karakteristike pacijenata povezanih sa svakim genom bolesti kako bi se maksimizirao prinos dijagnostičkog genetskog testiranja.“
