genetyka i diagnostyka chorób lizosomalnych

wszystkie LSD z wyjątkiem dwóch, choroby Fabry ’ ego i MPS typu II (choroba Huntera), są dziedziczone jako cechy autosomalne recesywne. Choroby Fabry ’ ego i Huntera są dziedziczone jako cechy recesywne związane z chromosomem X. Większość mutacji powodujących pojedyncze LSD powoduje pojedyncze zmiany aminokwasowe w łańcuchu polipeptydowym enzymu, co skutkuje brakiem lub wadliwym działaniem. Geny kodujące większość białek lizosomalnych zostały sklonowane i nie ma oczywistego klastrowania tych genów w genomie. W niektórych przypadkach opisano również niefunkcjonalne pseudogeny, które mogą lub nie mogą być transkrybowane lub tłumaczone na niefunkcjonalne białko. Chociaż nie ma grupowania genów lizosomalnych, większość wykazuje skoordynowane zachowanie transkrypcyjne i jest regulowana przez TFEB.4,17 w LSDs TFEB jest często przenoszony z cytoplazmy do jądra, aby „włączyć” ekspresję innych białek lizosomalnych i wzmocnić biogenezę lizosomalną. Jest to mechanizm, za pomocą którego komórki próbują kompensować dysfunkcję lizosomalną. Jednakże, ponieważ nowo utworzone lizosomy w tych chorobach zachowają tę samą pierwotną wadę metaboliczną, może to prowadzić do amplifikacji patologii choroby.

zmutowane białka u pacjentów z LSD mogą być stabilne i dostarczane do lizosomów (aczkolwiek ze zmniejszoną funkcją katalityczną) lub mogą być niestabilne z tylko częściowym lub nieobecnym dostarczaniem do lizosomów. Skutki poszczególnych mutacji mogą być również specyficzne dla komórek i tkanek w zależności od normalnego wzorca ekspresji enzymów. Ogólnie rzecz biorąc, heterozygotyczne „nośniki” pojedynczych mutacji w genie lizosomalnym nie rozwijają klinicznych objawów zaburzenia, z wyjątkiem zaburzeń związanych z X. Na przykład, w chorobie Fabry ’ ego wzorce inaktywacji X mogą prowadzić do skupisk komórek bez aktywności enzymatycznej, a osobniki żeńskie posiadające jedną mutację α-galaktozydazy a mogą rozwinąć patologię związaną z chorobą.Ponadto jeden gen lizosomalny, SMPD1 kodujący kwaśną sfingomyelinazę (ASM), jest znany jako „paternally imprinted” (tj., preferencyjnie wyrażona z chromosomu matki), co sugeruje, że osoby z grupy NPD typu A i B, które dziedziczą „ciężkie” mutacje SMPD1 na chromosomie matki, mogą być bardziej dotknięte niż osoby, które dziedziczą te same mutacje z chromosomu Ojcowskiego.Sugeruje to również, że u niektórych nosicieli NPD typu A i B z mutacjami pochodzącymi od matek mogą występować kliniczne lub laboratoryjne objawy zaburzenia, a istnieje co najmniej jeden raport dokumentujący bardzo małe stężenie lipoprotein o dużej gęstości w surowicy u takich nosicieli.

testy diagnostyczne u pacjentów, u których podejrzewa się LSD polegają na pomiarze specyficznych aktywności enzymatycznych w wyizolowanych leukocytach, hodowanych fibroblastach lub przekształconych limfoblastach. W przypadku niektórych zaburzeń dostępna jest również identyfikacja nosiciela i diagnostyka prenatalna. Jednakże, ponieważ Detekcja poszczególnych aktywności enzymu jest często złożona (np., używa substratów nienaturalnych, detergentów i innych specyficznych warunków testowych), zaleca się przeprowadzenie enzymatycznego potwierdzenia podejrzanych przypadków w wyspecjalizowanych laboratoriach doświadczonych w tych metodach. Ponadto, ponieważ w większości leukocytów LSDs i fibroblastów skóry nie są klinicznie istotnymi typami komórek, te metody oznaczania są w najlepszym razie pośrednimi pomiarami wadliwej funkcji białka lizosomalnego w miejscach patologicznych. Z tego powodu przewidywanie wyników badań in vitro nie jest na ogół wiarygodne.Na przykład, komórki od pacjentów z infantylną, neurologiczną postacią NPD z niedoborem ASM (Typ A) i późniejszą, nonneurologiczną postacią (Typ B) często mają podobne resztkowe aktywności enzymatyczne, chociaż ich przebieg kliniczny jest znacznie inny. To prawdopodobnie odzwierciedla funkcję poszczególnych zmutowanych polipeptydów ASM w mózgu. Istnieje wiele innych przykładów dla innych LSD, jak również, stanowi unikalne wyzwanie dla przewidywania wyników fenotypowych u nowo zdiagnozowanych pacjentów.

jak już wspomniano, wiele nieprawidłowości genetycznych zostały zidentyfikowane dla większości poszczególnych LSD. W przypadku większości chorób stwierdzono wiele mutacji, a większość z nich jest unikalna (tj. prywatna) dla poszczególnych rodzin. Jednak w przypadku niektórych LSD istnieją specyficzne populacje, które mogą mieć powtarzające się mutacje spowodowane przez efekty założycielskie i / lub pokrewieństwo, co ułatwia stosowanie metod przesiewowych opartych na DNA w celu wykrycia LSD. Zostało to najskuteczniej przełożone na zastosowanie kliniczne w populacji Żydów aszkenazyjskich, u których stosunkowo niewielka liczba (y) mutacji stanowi kilka LSD.22 doprowadziło to do utworzenia opartego na DNA Panelu przesiewowego „Żydowska choroba genetyczna” i identyfikacji osób nosicieli tego samego zaburzenia w oparciu o populację. Takie osoby są kierowane do poradnictwa genetycznego, aby pomóc w planowaniu rodziny i ciąży wyborów wyników. Wdrożenie takich badań przesiewowych doprowadziło do dramatycznego zmniejszenia częstości występowania niektórych chorób w tej populacji (np. infantylnej choroby Tay–Sachsa) i prawdopodobnie doprowadzi do zapobiegania również innym zaburzeniom. Szybka ewolucja opłacalnych, wysokoprzepustowych metod sekwencjonowania jest również prawdopodobne, aby otworzyć inne populacje i zaburzenia do tych metod badań przesiewowych opartych na DNA.Należy jednak zauważyć, że funkcjonalne konsekwencje większości nieprawidłowości DNA dla funkcji białka nie zostały potwierdzone, a zatem nie należy stosować samych metod opartych na DNA do przewidywania wyników klinicznych u pacjentów, chyba że biochemiczne konsekwencje tych nieprawidłowości są w pełni ustalone. Ogólnie rzecz biorąc, potwierdzenie podejrzenia przypadku LSD powinno być realizowane zarówno przez badania enzymatyczne, jak i oparte na DNA, a tylko w rzadkich przypadkach te testy laboratoryjne są przydatne do przewidywania wyników klinicznych.