Χαρακτηρισμός μεταλλάξεων που προκαλούν την εμφάνιση νωτιαιοπαρεγκεφαλιδικών αταξιών στον άνθρωπο
Authors: Βότση Χριστίνα 
Published: August 2021

Οι νωτιαιοπαρεγκεφαλιδικές αταξίες αποτελούν μια ετερογενή ομάδα νευρολογικών παθήσεων, στις οποίες επηρεάζονται κυρίως: η λειτουργία της παρεγκεφαλίδας, του εγκεφαλικού τμήματος που αποτελεί συνέχεια του νωτιαίου μυελού καθώς και των αισθητικών περιοχών του νωτιαίου μυελού σε ορισμένες περιπτώσεις. Το κοινό και κυριότερο χαρακτηριστικό τους σύμπτωμα είναι η αταξία. Δηλαδή η αδυναμία συντονισμού της στάσης και της κίνησης. Συνήθως παρατηρείται έλλειψη συγχρονισμού του βαδίσματος και στη συνέχεια ελαττωμένος συγχρονισμός των χεριών, της ομιλίας και των κινήσεων του ματιού. Σε μετέπειτα στάδιο ενδεχομένως να επηρεαστεί και η λειτουργία άλλων συστημάτων και να παρουσιαστούν καρδιοπάθεια, σακχαρώδης διαβήτης, αναπνευστικά και σκελετικά προβλήματα. Παρόλο που χαρακτηρίζονται από μεγάλη γενετική ετερογένεια, υπάρχει μεγάλη φαινοτυπική αλληλοεπικάλυψη η οποία συχνά εμποδίζει τη σωστή κλινική τους ταξινόμηση. Με κριτήριο την ύπαρξη κληρονομικότητας διαχωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τις σποραδικές και τις μορφές όπου ακολουθείται μεντελική κληρονόμηση. Όσον αφορά τις κληρονομικές μορφές, έχουν γίνει κατά καιρούς στο παρελθόν διάφορες προσπάθειες ταξινόμησης, όμως το θέμα παραμένει ακόμα αμφιλεγόμενο. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μια νέα ταξινόμηση που πραγματοποιήθηκε λαμβάνοντας υπόψη τις προηγούμενες προτάσεις και επιλέγοντας κριτήρια στα οποία ήταν βασισμένες, χωρίς όμως να ακολουθείται πιστά κάποια από αυτές. Για τις υποτελείς και υπερέχουσες μορφές έχουν αναγνωριστεί μέχρι σήμερα πάνω από 55 γονίδια, μεταλλάξεις των οποίων προκαλούν την πάθηση. Ιδιαίτερα όσον αφορά τις υποτελείς μορφές η μεγαλύτερη πρόοδος έχει σημειωθεί τα τελευταία 15 χρόνια, όπου ταυτοποιήθηκαν πάνω από 20 γονίδια. Στον Κυπριακό πληθυσμό οι μελέτες οικογενειών και σποραδικών πασχόντων με παρεγκεφαλιδική αταξία είχαν ξεκινήσει από το 1989 στο τμήμα Νευρογενετικής του Ινστιτούτου Νευρολογίας και Γενετικής Κύπρου, και συνεχίζονται μέχρι σήμερα. Η πλειονότητα των πασχόντων ανήκουν σε οικογένειες στις οποίες η νόσος κληρονομείται κατά τον υποτελή τρόπο ή είναι σποραδικοί. Μελέτες του παρελθόντος οδήγησαν στην ανίχνευση ενός αριθμού πασχόντων και φορέων της αταξίας του Friedreich, με υπεύθυνη μετάλλαξη την επιμήκυνση της GAA επανάληψης στο γονίδιο FXN η οποία είναι και η πιο συχνή αιτία της νόσου μέχρι στιγμής στο νησί. Η δεύτερη πιο συχνή αιτία είναι όπως φαίνεται, μια Κυπριακή μετάλλαξη που βρέθηκε πρόσφατα (c.5308_5311 del GAGA) στο γονίδιο SETX, που δεν έχει αναφερθεί σε άλλους πληθυσμούς. Η παρούσα εργασία αποτέλεσε συνέχεια των προηγούμενων μελετών έχοντας ως αντικείμενο τη μελέτη σε μοριακό γενετικό επίπεδο των αδιάγνωστων περιπτώσεων, που αποτελούν και το μεγαλύτερο ποσοστό των πασχόντων με αταξία. Στο ξεκίνημα της διατριβής υπήρχαν συγκεντρωμένες 14 οικογένειες και 37 σποραδικοί πάσχοντες που είχαν συλλεχθεί με την πάροδο των χρόνων. Από τις οικογένειες, στις 12 η νόσος φάνηκε να κληρονομείται κατά τον υποτελή τρόπο, σε μια κατά τον υπερέχοντα τρόπο, ενώ σε μια ο τρόπος κληρονόμησης δεν ήταν ξεκάθαρος. Σε όλους τους σποραδικούς πάσχοντες και τις οικογένειες είχε αποκλειστεί προηγουμένως η παρουσία της πιο συχνής μετάλλαξης στο FXN, όπως επίσης και η παρουσία άλλων γνωστών μεταλλάξεων που έχουν ανευρεθεί σε άλλους πληθυσμούς. Αρχικά πραγματοποιήθηκε έλεγχος για την ύπαρξη δύο γνωστών μεταλλάξεων οι οποίες δεν είχαν προηγουμένως ελεγχθεί: την πεντανουκλεοτιδική επέκταση στο γονίδιο ATXN10 και την Κυπριακή μετάλλαξη που πρόσφατα βρέθηκε στο γονίδιο SETX. Έπειτα πραγματοποιήθηκε έλεγχος για τυχόν διαφοροποίηση στις δόσεις των εξονίων των γνωστών γονιδίων APTX, SETX και FXN μέσω της δυνατότητας εφαρμογής της μεθόδου MLPA. Μετά τον αποκλεισμό της παρουσίας των πιο πάνω μεταλλάξεων σε όλους τους πάσχοντες, ακολούθησε έλεγχος όλων των οικογενειών στις οποίες η νόσος κληρονομείται κατά τον υποτελή τρόπο για τη διερεύνηση του ενδεχομένου ύπαρξηςσύνδεσης της νόσου με τους γνωστούς γονιδιακούς τόπους APTX, SETX, POLG, TDP1, SACS, SYNE1, C10orf2, SCAR3 και SCAR7. Από αυτή την ανάλυση, αρχικά αποκλείστηκε το ενδεχόμενο σύνδεσης της νόσου με όλους τους γονιδιακούς τόπους στις μεγαλύτερες οικογένειες 815, 869, 904 και 908, ενώ χρειάστηκε επιπλέον ανάλυση για τον αποκλεισμό του ενδεχομένου σύνδεσης της νόσου με τους πιο πάνω γονιδιακούς τόπους στις οικογένειες 910, 915, 922, 924 και 871. Οι οικογένειες 923 και 925 στις οποίες το υπεύθυνο για τη νόσο γονίδιο φάνηκε να συνδέεται με τους γονιδιακούς τόπους των TDP1 και C10orf2 αντίστοιχα, χρειάζονται ακόμα περισσότερη διερεύνηση ώστε να διαφανεί αν πρόκειται για πραγματικές ή λανθασμένες ενδείξεις. Στην αιμομικτική οικογένεια 903 είχε σημειωθεί η πιο σημαντική ένδειξη σύνδεσης της νόσου με το γονιδιακό τόπο του APTX, η οποία αποδείχτηκε πραγματική και έτσι ακολούθησε μετέπειτα διερεύνηση. Μετά από εκτεταμένο έλεγχο του APTX αποκλείστηκε οποιαδήποτε μετάλλαξη θα μπορούσε να υπάρχει στο γονίδιο και η μετέπειτα διερεύνηση στην οικογένεια με μελέτες σύνδεσης και ομοζυγωτίας σε όλο το γονιδίωμα, είχε ως στόχο την εύρεση νέου γονιδιακού τόπου ή γονιδίου. Η διερεύνηση αρχικά ξεκίνησε με τη χρήση μικροδορυφορικών πολυμορφικών δεικτών από όλο το γονιδίωμα ενώ ολοκληρώθηκε με μια δεύτερη προσέγγιση, τη χρήση μικροσυστοιχείας μονονουκλεοτιδικών πολυμορφισμών. Με τον ίδιο στόχο διερευνήθηκαν επίσης και οι οικογένειες 908 και 815 χρησιμοποιώντας μικροδορυφορικούς πολυμορφικούς δείκτες από όλο το γονιδίωμα. Τα αποτελέσματα ήταν καταληκτικά μόνο για την οικογένεια 903 στην οποία η νόσος φάνηκε να συνδέεται με το χρωμόσωμα 9, στην περιοχή 9p21.1-p13.2 μεγέθους 6.49 Mb, γεγονός που υποδεικνύει την εύρεση ενός νέου γονιδιακού τόπου για τις υποτελείς αταξίες. Το διάστημα που βρέθηκε περιέχει 164 υποψήφια γονίδια συμπεριλαμβανομένου και του APTX το οποίο έχει αποκλειστεί. Η εύρεση του νέου υπεύθυνου γονιδίου παραμένει υπό διερεύνηση. Μέχρι στιγμής τέσσερα επιπλέον γονίδια (ACO1, DNAJA1, UBAP1 και SIGMAR1) μελετήθηκαν και αποκλείστηκε η παρουσία σημειακών μεταλλάξεων καθώς και η πιθανή επέκταση επαναληπτικών ακολουθιών. Όσον αφορά τις οικογένειες 908 και 815 μετά την αρχική τους ανάλυση, οι περιοχές στις οποίες βρέθηκαν οι πιο ψηλές ενδείξεις σύνδεσης διερευνήθηκαν με τη χρήση πυκνότερων δεικτών και τελικά αποκλείστηκε το ενδεχόμενο σύνδεσης της νόσου με αυτές, με εξαίρεση την περιοχή 6q21 στην οικογένεια 908. Για αυτή την περιοχή λόγω του ότι έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί όλοι οι διαθέσιμοι δείκτες, απαιτείται πλέον εύρεση άλλου τρόπου μελλοντικής διερεύνησης για την εξαγωγή τελικού συμπεράσματος. Παρέμειναν επίσης υποψήφιες προς μελλοντική διερεύνηση και για τις δύο οικογένειες, περιοχές στις οποίες είχαν σημειωθεί μικρότερες ενδείξεις σύνδεσης αρχικά. Επιπλέον, όσον αφορά την οικογένεια 815, τα αποτελέσματα φαίνεται να ενισχύουν μια αρχική υποψία ότι ενδεχομένως η νόσος να κληρονομείται κατά τον υπερέχοντα και όχι τον υποτελή τρόπο αν υπάρχει το φαινόμενο της επίσπευσης από γενιά σε γενιά. Συμπερασματικά, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας, ο Κυπριακός πληθυσμός φαίνεται ότι παρουσιάζει ιδιαιτερότητες όσον αφορά τους γενετικούς παράγοντες που εμπλέκονται στην ανάπτυξη των νωτιαιοπαρεγκεγφαλιδικών αταξιών και το πιθανότερο είναι να προκαλούνται από άγνωστες ή σπάνιες μεταλλάξεις που χρειάζεται αρκετή ακόμα διερεύνηση ώστε να ανακαλυφθούν. Η δυνατότητα χρησιμοποίησης νέων τεχνολογιών που έχουν εμφανιστεί στο προσκήνιο τα τελευταία χρόνια (μικροσυστοιχείες και μέθοδοι ανάλυσης ακολουθίας της επόμενης γενιάς), ενδεχομένως να διευκολύνει σημαντικά αυτή τη διερεύνηση που θα οδηγήσει στην αποκάλυψη των αιτιών της νόσου. Επιπρόσθετα, φαίνεται τελικά να υπάρχει γενετική ετερογένεια στον πληθυσμό παρόλο που αποτελεί μια μικρή κλειστή κοινωνία και τελικά ίσως για κάθε οικογένεια το υπεύθυνο γονίδιο να είναι διαφορετικό.