facebook
logo Grupy ALAB
Znajdź badanie
Wyniki online
Sklep online
Punkty badań
Strefa pacjenta
Kontakt

Diagnostyka genetyczna autyzmu


Badania genetyczne w diagnostyce
zaburzeń ze spektrum autyzmu (ASDs, ang. autism spectrum disorders).

Zaburzenia ze spektrum autyzmu (ASDs, ang. autism spectrum disorders) są jedną z najczęściej występujących grup zaburzeń neurorozwojowych i dotyczą około 0,6-1% ogólnej populacji dzieci. Autyzm klasyczny będący częścią zaburzeń ASD dotyczy ok. 0,2-0,3% dzieci. Zaburzenia charakteryzują się upośledzeniem komunikacji i interakcji społecznych oraz ograniczonym, powtarzającym się i stereotypowym zachowaniem. Szacuje się, że zaburzenia ASD dotyczą łącznie około 21,7 milionów ludzi na świecie, w tym obejmują jedno na siedemdziesiąt dzieci w wieku szkolnym. Mechanizm powstawania ASD jest wciąż mało poznany, ale wiadomo, że w etiologii tych zaburzeń istotną rolę odgrywają zarówno czynniki genetyczne jak i środowiskowe.

Choroby ze spektrum autyzmu mają wieloczynnikową etiologię. Klinicznie pacjenci są bardzo zróżnicowani – od niemal niezauważalnych objawów do niepełnosprawności intelektualnej, która dotyczy 30-50% pacjentów. U ok. 30% współistnieje padaczka, kolejne w częstości obserwowane zmiany to nietypowe EEG (Elektroencefalografia), ADHD (zespół nadpobudliwości z deficytem uwagi) i makrocefalia.

Podłoże genetyczne ASD udaje się obecnie potwierdzić u 25-30% pacjentów. Różnorodność objawów obserwowanych u osób z zaburzeniami autystycznymi, jak również wyniki badań z ostatnich lat świadczą o udziale wielu różnych genów w mechanizmie powstawania autyzmu.

Nieprawidłowości genetyczne obserwowane w ASD mogą być różnego typu. Aberracje chromosomowe występują u około 3-6% pacjentów najczęściej pod postacią translokacji, inwersji, delecji i duplikacji. Najczęściej nieprawidłowości dotyczą chromosomów 15 i 16.

U około 10% pacjentów identyfikuje się mutacje pojedyncze odpowiedzialne za znane choroby lub zespoły monogenowe jak: zespół kruchego chromosomu X, zespół Retta, stwardnienie guzowate, neurofibromatoza typu I, zespół Cowdena. Zespół Jouberta oraz zespół Timothy, zespół Smitha i Lemliego i Opitza.

Częstymi zmianami obserwowanymi w ASD są pojedyncze mutacje typu CNV (zmiana liczby kopii). Powstają one najczęściej de novo i są obecne często u pacjentów bez wywiadu rodzinnego w kierunku ASD. Około 5-10 % wszystkich pacjentów posiada tego typu mutacje.

Najczęstszymi uszkodzeniami objęte są geny kodujące białka uczestniczące w procesie rozwoju układu nerwowego w tym powstawaniu, różnicowaniu i funkcjonowaniu synaps oraz  transmisji sygnałów poprzez receptory AMPA, NMDA i GABA. Zidentyfikowano kilkadziesiąt genów mających swój udział w tym procesie których uszkodzenie obserwowano u dzieci autystycznych.

W świetle ostatnich badań ASD wydaje się być wspólną reprezentacją kliniczną wielu genetycznych uszkodzeń ośrodkowego układu nerwowego. Manifestacja tych uszkodzeń ma wiele obrazów ze względu na różną penetrację genów oraz dodatkowy wpływ czynników środowiskowych i innych zachodzących w sposób losowy zdarzeń.

Diagnostyka:

U wszystkich osób z cechami autystycznymi i cechami dysmorfii należy brać pod uwagę czynniki genetyczne. Pamiętać należy, że ustalenie genetycznej przyczyny jest możliwe przy obecnym stanie wiedzy tylko u części pacjentów.

Są przynajmniej trzy powody dla których warto wykonać diagnostykę:

  1. Jeśli zaburzenie na które cierpi pacjent jest uleczalne – badanie stanowi podstawę do wdrożenia przyczynowego leczenia
  2. Badanie dostarcza informacji co do ryzyka wystąpienia ASD u kolejnego potomstwa tej samej pary
  3. Znalezienie przyczyny – nawet jeśli nie jest znana terapia pozwala na określenie patofizjologii i wdrożenia leczenia objawowego.

Oferujemy wykonanie kompleksowej diagnostyki genetycznej zaburzeń ze spektrum autyzmu. Jako test pierwszego wyboru zaleca się test  metodą MLPA, który jest testem przesiewowym. Dodatkowo zaleca się możliwe jest wykonanie testu mikromacierzą CGH, pozwalającego na mikrodelecji lub mikroduplikacji w całym genomie.

 W cenie badania oferujemy uzyskanie kompetentnej porady genetycznej dla osób i rodzin, u których rozpoznano lub istnieje podejrzenie choroby/wady wrodzonej uwarunkowanej genetycznie.

Do diagnostyki genetycznej w ASD rekomenduje się stosowanie metod analizy całego genomu o dużej rozdzielczości, które dają możliwość badania wielu genów równocześnie. Wprowadzenie w ostatnich latach do diagnostyki nowoczesnych metod molekularnych pozwoliło na wykrycie nowych nieprawidłowości w budowie chromosomów (aberracji), nierozpoznawalnych za pomocą klasycznych technik cytogenetycznych. Tym samym, metody te umożliwiły lepszą diagnostykę pacjentów z ASD.

Dodatkowo, w jednym z pierwszych etapów diagnostyki, warto zbadać występowanie tzw. łamliwego chromosomu X, który będąc przyczyną niepełnosprawności intelektualnej często jest obserwowany u dzieci z zaburzeniami typu ASD. W tym kierunku także prowadzona jest szczegółowa diagnostyka (patrz niżej). 

  • Test subtelomerowy 22 genów metodą MLPA w kierunku zaburzeń ze spektrum autyzmu (MLPA-AU):

Test metodą MLPA (Multiplex Ligation – dependent Probe Amplification, multipleksowa amplifikacja sondy zależnej od ligacji) umożliwia ilościową ocenę sekwencji nukleotydowych DNA w wybranych regionach, które najczęściej są zmienione w przypadku osób z ASD. Badanie dotyczy regionów 15q11-q13, 15q13, 16p11 oraz regionu 22q13 w którym znajdują się geny kodujące białko SHANK3. Nieprawidłowości wykryte w regionie 15q11-13 są bezpośrednią  przyczyną występowania zespołu Prader-Williego oraz zespołu Angelmana, natomiast zmiany w regionie 16p11 są związane z występowaniem autyzmu, upośledzeniem umysłowym, wadami wrodzonymi i schizofrenii. Z kolei gen SHANK3 jest genem kodującym  białko o krytycznym znaczeniu dla funkcjonowania synaps w układzie nerwowym. Utrata funkcjonalnej kopii tego genu może prowadzić do powstawania zaburzeń ze spektrum autyzmu.

  • Mikromacierz (aCGH) - badanie całogenomowe dedykowane pacjentom z zaburzeniami ze spektrum autyzmu (ACGH-AU):

Mikromacierz (aCGH, array Comparative Genomic Hybridization, porównawcza hybrydyzacja genomowa do mikromacierzy) umożliwia badanie wszystkich chromosomów (całego genomu) z najlepszą możliwą obecnie dokładnością (rozdzielczością). Wykrywane są nawet bardzo małe zmiany w obrębie chromosomów (delecje - braki lub duplikacje - nadmiary fragmentów DNA) niemożliwe do wykrycia innymi metodami, np. obejmujące jeden gen. Metoda ta umożliwia wykrycie aberracji u ok. 15-20% pacjentów z ASD. Z tego względu badanie to jest zalecane jako istotny krok w diagnostyce osób z zaburzeniami ze spektrum autyzmu.

W oferowanym badaniu używa się około 180 tysięcy sond genowych pokrywających cały genom człowieka ze szczególnym uwzględnieniem 227 genów mogących odgrywać istotną rolę w patogenezie ASD – opisanych w literaturze.  Wyniki tych badań mogą być podstawą znalezienia przyczyny wystąpienia ASD u dziecka oraz do określenia ryzyka powtórzenia choroby u kolejnego potomstwa rodziców pacjenta, a także u jego najbliższych krewnych.

Piśmiennictwo:

  • Haploinsufficiency of the autism-associated Shank3 gene leads to deficits in synaptic function, social interaction, and social communication, Ozlem Bozdagi†, Takeshi Sakurai†, Danae Papapetrou, Xiaobin Wang, Dara L Dickstein, Nagahide Takahashi, Yuji Kajiwara, Mu Yang, Adam M Katz, Maria Luisa Scattoni, Mark J Harris, Roheeni Saxena, Jill L Silverman, Jacqueline N Crawley, Qiang Zhou, Patrick R Hof and Joseph D BuxbaumEmail author †Contributed equally; Molecular Autism2010
  • Lisik MZ. Molecular aspects of autism spectrum disorders. Psychiatr. Pol. 2014; 48(4): 689–700
  • Wiśniowiecka-Kowalnik B., Kastory-Bronowska M., Stankiewicz P. Genetic bases od autism spectrum disorders. Developmental Period Medicine, 2013, XVII,3
  • Rybakowski F. Current understanding of autism spectrum disorders – epidemiology, clinical presentation and genetic studies. Wiadomości Psychiatryczne 1 5 ,4 , 2012

Badania genetyczne w niepełnosprawności intelektualnej
związanej z zespołem łamliwego chromosomu X

Niepełnosprawność intelektualna  dotyczy ok. 3% populacji na świecie i  stanowi poważny problem zarówno medyczny jak  i społeczny. Genetyczne przyczyny upośledzenia umysłowego takie jak wady rozwojowe, zaburzenia chromosomowe, choroby wrodzone monogenowe czy zaburzenia metaboliczne stanowią 60% przypadków o znanej etiologii i związane są z prenatalnym okresem rozwoju.

Zespół łamliwego chromosomu X (FraX) – to druga po zespole Downa przyczyna niepełnosprawności intelektualnej. W populacji występuje z częstotliwością 1/4000 u mężczyzn i 1/8000 u kobiet. Zespół FraX jest chorobą monogenową, czyli spowodowaną mutacją jednego genu. Mutacja ta ma charakter dominujący (choroba ujawnia się u osoby, która posiada jedną zmutowaną kopię genu) oraz sprzężony z płcią (geny są zlokalizowane na chromosomie X). Matki są nosicielkami choroby, często bezobjawowymi. Niektóre objawy behawioralne są podobne do tych występujących w autyzmie. Z tego też powodu niezbędne jest różnicowanie pomiędzy ASD a niepełnosprawnością intelektualną, które to należy wykonać podczas diagnostyki ASD.

Zespół związany jest z wystąpieniem dynamicznej mutacji w genie FMR1, która powoduje zahamowanie ekspresji, a w konsekwencji brak syntezy białka FMRP. Białko to jest niezbędne do prawidłowego rozwoju układu nerwowego w fazie prenatalnej natomiast w okresie postnatalnym pacjenci z brakiem FMRP demonstrują niepełnosprawność intelektualną różnego stopnia. Dochodzi do zaburzeń związanych z pamięcią krótkotrwałą, zdolnością do koncentracji, myśleniem abstrakcyjnym. Pacjenci mogą mieć trudność z adaptacją społeczną, tendencje do stanów lękowych, agresji oraz obsesji. W fenotypie pacjenta zwracają uwagę cechy dysmorfii twarzy: duże odstające uszy, prognatyzm, wystające czoło czy też podłużna twarz.

W wyniku mutacji dochodzi do powielenia segmentu genu o sekwencji nukleotydów CGG. U osób zdrowych liczba powtórzeń mieści się na ogół w zakresie od 6 do 49 powtórzeń CGG.  Jeśli powtórzeń CGG  będzie 59-200 mówimy wtedy o premutacji, która w większości przypadków nie daje objawów chorobowych. U kobiet zmiana ta wiąże się z podwyższonym ryzykiem przedwczesnego wygaśnięcia funkcji jajników (POI), a u starszych mężczyzn z wystąpieniem zespołu drżenia i ataksji związanego  z zespołem FraX.

Osoby z premutacją w genie FMR1 są nosicielami zespołu łamliwego chromosomu X, wiąże się to z ryzykiem  ekspansji liczby powtórzeń CGG powyżej 200 i wystąpieniem choroby u ich potomstwa. Pełną mutację daje ponad 200 powtórzeń CGG w eksonie 1 genu FMR1, objawy występują u wszystkich obciążonych chłopców i u połowy dziewczynek. Spotykane są osoby, które pomimo posiadania zmutowanego genu nie wykazują objawów choroby.

Diagnostyka genetyczna niepełnosprawności intelektualnej związanej z zespołem łamliwego chromosomu X:

W pierwszej kolejności zaleca się wykonanie testu przesiewowego, którego wynik będzie zawierał rekomendacje do wykonania kolejnych, bardziej szczegółowych badań genetycznych.

  • Zespół łamliwego chromosomu X (FraX) - badanie przesiewowe mutacji w genie FMR1 :

Badanie przesiewowe jest wykonywane metodą PCR i określa prawidłową liczbę powtórzeń  (CGG) genu FMR1. Analiza rozmiaru powielonych fragmentów DNA pobranego od pacjentów pozwala na identyfikację alleli genu o prawidłowej ilości powtórzeń oraz niewielkich premutacji (do 100 powtórzeń CGG).  Nieprawidłowy wynik (stwierdzona obecność premutacji) jest wskazaniem do rozszerzonej diagnostyki.

  • Zespół łamliwego chromosomu X (FraX) - analiza premutacji/mutacji w genie FMR1:

Badanie to jest zalecane jako kolejne po badaniu przesiewowym. W jego trakcie określana jest dokładnie liczba powtórzeń CGG metodą Southern Blot, która pozwala na bardziej dokładne określenie wielkości alleli zmutowanego genu do 200 powtórzeń sekwencji CGG. Dokładnie określa również mozaikowate allele (czyli osoby, które mają komórki o różnych genach) z pełną mutacją o liczbie powtórzeń CGG co najmniej 1300 kopii. Technika ta odznacza się wyższą rozdzielczością w wykrywaniu przerwania sekwencji AGG w próbkach żeńskich homo- i heterozygotycznych.

  • Zespół łamliwego chromosomu X (FraX) - określenie statusu metylacji metodą  MS-MLPA (tylko płeć męska)

Badanie to jest wariantem poprzedniego badania i także służy do rozszerzenia diagnostyki po nieprawidłowym wyniku testu przesiewowego będąc alternatywą testu z wykorzystaniem metody Southern Blot. Wskazaniem do jego wykonania jest podejrzenie zespołu łamliwego chromosomu X oraz wykrycie obecności premutacji w genie FMR1 u pacjentów płci męskiej. Test pozwala na ilościowe określenie  metylacji promotora genu FMR1, co prowadzi do ekspansji powtórzeń CSS w eksonie 1 tego genu.

Piśmiennictwo:

  • Rzońca S ,  Gos M.  FMRP protein: function and role in pathogenesis of fragile X syndrome. Postępy biologii komórki 2012, 39,3 (459–476)
  • Towards a Better Molecular Diagnosis of FMR1-Related Disorders—A Multiyear Experience from a Reference Lab; Sylwia Olimpia Rzońca 1,*,†, Monika Gos 1,†, Daniel Szopa 1, Danuta Sielska-Rotblum, Aleksandra Landowska 1, Agnieszka Szpecht-Potocka 1,3, Michał Milewski 1, Jolanta Czekajska 1, Anna Abramowicz 1, Ewa Obersztyn 1, Dorota Maciejko 1,4, Tadeusz Mazurczak 1,5, and Jerzy Bal; 2016 by the authors; licensee MDPI, Basel, Switzerland