Μοριακή μελέτη της παθογένειας των κρανιοσκελετικών ανωμαλιών
Authors: Αποστολοπούλου Δέσποινα 
Published: September 2021

Οι κρανιοσκελετικές δυσπλασίες μπορούν να διακριθούν σε δύο μεγάλες κατηγορίες: τις σκελετικές δυσπλασίες και τις κρανιοσυνοστεώσεις. Η κρανιοσυνοστέωση, η πρόωρη σύντηξη των κρανιακών ραφών, διαιρείται σε μη συνδρομική και συνδρομική. Τα συχνότερα σύνδρομα κρανιοσυνοστέωσης Muenke, Crouzon και Crouzon με μελανίζουσα ακάνθωση, Apert, Pfeiffer,Saethre-Chotzen και CFNS οφείλονται σε μεταλλαγές στα γονίδια FGFR1-3, TWIST1 και EFNB1.Οι υποδοχείς FGFR1-3 και οι μεταγραφικοί παράγοντες TWIST1 και RUNX2 παίζουν ρόλο στη ρύθμιση του πολλαπλασιασμού και της διαφοροποίησης των οστεοβλαστών. Πιθανόν να αλληλοεπιδρούν κατά την οστεοβλαστογένεση και τη δημιουργία των κρανιακών ραφών,δηλαδή να συμμετέχουν στο ίδιο σηματοδοτικό μονοπάτι, αν και λόγω των αμφιλεγόμενων πειραματικών δεδομένων, δεν είναι ακόμα πλήρως γνωστός ο τρόπος. Η κρανιοσυνοστέωση λόγω μεταλλαγών στον FGFR2 και ίσως στον TWIST1 οφείλεται σε πρώιμη ή προβληματική διαφοροποίηση των οστεοβλαστών στα οστεογενετικά μέτωπα, στην οποία μπορεί να εμπλέκεται και η αύξηση του πολλαπλασιασμού τους. Ενδεχομένως όμως, να προκύπτει μέσω διαφορετικών μηχανισμών. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι :Α) Η ανίχνευση της υποκείμενης γενετικής βάσης σε ασθενείς με κρανιοσκελετικές ανωμαλίες, η οποία θα συμβάλλει στο βέλτιστο και λεπτομερή συσχετισμό γονοτύπου-φαινοτύπου και στην καλύτερη διαχείριση των ασθενών.Β) Η κατανόηση του σηματοδοτικού μονοπατιού που οδηγεί σε κρανιοσυνοστέωση. Για το λόγο αυτό επιλέχθηκαν να διερευνηθούν τα σχετικά επίπεδα έκφρασης των μεταγραφικών παραγόντων RUNX2 και TWIST1, που είναι γνωστό ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στην ρύθμιση της διαφοροποίησης των οστεοβλαστών, καθώς και του γονιδίου COL1A1, που αποτελεί δείκτη διαφοροποίησης των οστεοβλαστών μεταξύ ασθενών με κρανιοσυνοστέωση, συνδρομικού τύπου ή μη και φυσιολογικών ατόμων σε καλλιέργειες δερματικών ινοβλαστών που καλλιεργήθηκαν σε συνθήκες ανάπτυξης.Γ) Η προτυποποίηση της καλλιέργειας των δερματικών ινοβλαστών ως πιθανό μοντέλο μελέτης της διαφορικής έκφρασης γονιδίων που σχετίζονται με την πρόωρη σύντηξη των κρανιακών ραφών, του οποίου η χρησιμότητα αξίζει να διερευνηθεί για δύο βασικούς λόγους: τον αναπτυξιακό συσχετισμό τους με τους οστεοβλάστες, αντιπροσωπεύοντας έναν σχετικό με αυτούς κυτταρικό τύπο και την ευκολία χειρισμού τους.Για την παρούσα μελέτη συλλέχθηκαν βιολογικά υλικά (αίμα/δέρμα) από 48 ασθενείς με κρανιοσκελετικές ανωμαλίες και 2 φυσιολογικά ως προς την κρανιοσυνοστέωση άτομα(πλαγιοκεφαλία εκ θέσεως και φυσιολογικό δείγμα ελέγχου) που προσήλθαν στο Ελληνικό Κρανιοπροσωπικό Κέντρο του Νοσοκομείου ΜΗΤΕΡΑ. Ο μοριακός έλεγχος που πραγματοποιήθηκε με ανάλυση αλληλουχίας, ΑFLP ή/και MLPAεπιλεγμένων γενετικών τόπων, ανέδειξε μεταλλαγές σε 14/46 ασθενείς με κρανιοσυνοστέωση(μοριακή διάγνωση σε ποσοστό περίπου 30%). Βρέθηκαν συνολικά 9 διαφορετικές μεταλλαγές στα γονίδια FGFR2, FGFR3, TWIST1 και EFNB1, εκ των οποίων οι 3 ήταν νέες, μια ετερόζυγη έλλειψη του γονιδίου TWIST1 και ένας πολυμορφισμός στον FGFR3. Δύο από τις νέε ςμεταλλαγές, η παρανοηματική E125K και η πλαισιοτροποποιητική L240fsX79, βρίσκονται στο γονίδιο EFNB1. Η μεταλλαγή E125K στην περιοχή ephrin της EFNB1 αναμένεται να παρεμποδίζει την αλληλεπίδρασή της με τους υποδοχείς της Eph. Η μεταλλαγή L240fsX79 οδηγεί στη δημιουργία μικρότερης, πιθανόν ασταθούς πρωτεΐνης. Η τρίτη νέα μεταλλαγή, η παρανοηματική L138P μέσα στην υψηλά συντηρημένη περιοχή HLH του παράγοντα TWIST1 πιθανόν να παρεμποδίζει την πρόσδεσή του στο DNA.Η σημασία του μοριακού ελέγχου ασθενών με κρανιοσυνοστέωση είναι μεγάλη γιατί επιτρέπει το βέλτιστο και λεπτομερή συσχετισμό γονοτύπου-φαινοτύπου για κάθε ένα από τα σύνδρομα και μπορεί να οδηγήσει σε μοριακή διάγνωση, επιτρέποντας τον ορθό χαρακτηρισμό του συνδρόμου, την κατάλληλη κλινική αντιμετώπιση του ασθενούς, την παροχή γενετικής συμβουλευτικής και τον προγεννητικό έλεγχο.Η μελέτη των σχετικών επιπέδων έκφρασης των γονιδίων RUNX2, TWIST1 και COL1A1 που είναι γνωστό ότι εκφράζονται στους οστεοβλάστες, παίζοντας σημαντικό ρόλο στον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίησή τους, πραγματοποιήθηκε σε δερματικούς ινοβλάστες από ασθενείς με συνδρομική κρανιοσυνοστέωση, που έφεραν μεταλλαγές είτε στo γονίδιοFGFR2, είτε στο TWIST1, από ασθενείς με μη συνδρομική συνοστέωση, από έναν ασθενή με πλαγιοκεφαλία εκ θέσεως και ένα φυσιολογικό άτομο, μετά από καλλιέργεια των κυττάρων σε συνθήκες ανάπτυξης. Στους ασθενείς διαπιστώθηκαν διαφορές των επιπέδων έκφρασης των υπό μελέτη γονιδίων, οι οποίες αν και μικρές υποδηλώνουν ένα διαφορετικό πρότυπο έκφρασης, τόσο μεταξύ παθολογικών και φυσιολογικών δειγμάτων όσο και ανάμεσα στα παθολογικά δείγματα, συγκρινόμενα μεταξύ τους. Αν και απαιτείται περαιτέρω μελέτη της έκφρασης των γονιδίων RUNX2, TWIST1 και COL1A1 στους δερματικούς ινοβλάστες, τα πειραματικά αποτελέσματα της παρούσας εργασίας δείχνουν ότι οι παράγοντες αυτοί εμπλέκονται στο σηματοδοτικό μονοπάτι της κρανιοσυνοστέωσης αλλά με διαφορετικό τρόπο,ανάλογα με την περίπτωση. Αντίθετα με τις προσπάθειες δημιουργίας ενός απλοποιημένου,ενιαίου μοντέλου το οποίο θα ισχύει σε όλες τις περιπτώσεις κρανιοσυνοστέωσης, φαίνεται ότι τα σηματοδοτικά μονοπάτια που ενεργοποιούνται τόσο από τις μεταλλαγές του FGFR2, τουTWIST1, αλλά και στις μη συνδρομικές περιπτώσεις είναι πολύ διαφορετικά μεταξύ τους. Τα αποτελέσματα αυτά είναι η πρώτη στοχευμένη μελέτη της έκφρασης των γονιδίων RUNX2,TWIST1 και COL1A1 σε δερματικούς ινοβλάστες από ασθενείς με συνδρομική ή μη συνδρομική συνοστέωση και από άτομα χωρίς συνοστέωση.