Выявлен молекулярный механизм возникновения эпилепсии

Выявлен молекулярный механизм возникновения эпилепсии

Открытие создает перспективы для точной диагностики и персонализированного лечения

Эпилепсия является социально значимым заболеванием, новые подходы к диагностике ее причин и разработка инновационных методов лечения вносит значительный вклад в систему оказания помощи пациентам. К эпилепсии могут приводить различные факторы, в том числе существуют генетически обусловленные формы заболевания.

Работа российских ученых позволила изменить представление о молекулярных причинах заболевания, обусловленных патогенными вариантами гена SCN1A, подтвердить диагноз у пациентов, а также потенциально открывает перспективы для будущей разработки персонализированного лечения. Работа выполнена в рамках госзадания Министерства науки и высшего образования России.

Одна из наиболее частых причин генетически обусловленной эпилепсии — патогенные варианты гена SCN1A. Он кодирует натриевый канал, функционирующий в головном мозге, и патогенные варианты в этом гене приводят к целому спектру эпилептических синдромов. Одно из самых тяжелых расстройств этого спектра, синдром Драве, проявляется уже в первый год жизни ребенка в виде частых эпилептических приступов, плохо поддающихся лечению. Приступы приводят к регрессу развития ребенка, неврологическим нарушениям, возможны расстройства аутистического спектра (РАС). Медицинские специалисты также отмечают, что у детей с этим синдромом значимо чаще встречается синдром внезапной смерти при эпилепсии. Как и многие генетически обусловленные заболевания, синдром Драве относится к редким, во многих странах частота его встречаемости неизвестна. Данные по США говорят о том, что он встречается с частотой 1:15,7 тыс. человек, что для орфанных заболеваний является высокой частотой. Встречаются и другие эпилептические синдромы, причина которых — патогенные варианты гена SCN1A.

Ген SCN1A является одним из наиболее изученным геном в медицинской генетике. Специалисты Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова сосредоточились на исследовании вариантов, влияющих на сплайсинг, поскольку эти варианты практически не были изучены, в мировой научной литературе встречались лишь отдельные публикации.

Ген состоит из отдельных частей, интронов и экзонов. Сплайсинг — это один из этапов процессинга РНК. На этом этапе из РНК вырезаются интроны и сшиваются между собой другие участки — экзоны. Так получается зрелая РНК, с которой затем транслируется белок. Именно нарушения сплайсинга, по некоторым оценкам, являются одной из самых частых причин развития наследственных заболеваний. Однако в случае эпилепсий, причиной которых являются патогенные варианты в гене SCN1A, они не были изучены.

«Как правило, считается, что варианты в экзонах влияют непосредственно на белок, например, он получается укороченный и не может выполнять свои функции в организме. А варианты в интронах влияют на сплайсинг, на процесс вырезания участков гена, которые не кодируют белок, — объясняет врач-генетик, младший научный сотрудник лаборатории функциональной геномики МГНЦ Петр Спарбер.— В нашем исследовании мы в том числе показали, что варианты в экзонах тоже могут оказывать влияние на сплайсинг, а не нарушать функцию на уровне белка, и таким образом установили молекулярный механизм патогенеза для этой группы вариантов. Это крайне важно, потому что, если мы знаем молекулярный механизм, мы можем давать точный прогноз пациенту, консультировать семью о рисках для потомства и в перспективе создавать патогенетические препараты».

Для изучения вариантов в экзонах гена SCN1A исследователи создали молекулярную систему, которая позволяет не только подтверждать патогенность уже известных вариантов, но также в будущем подтверждать патогенность новых, которые на сегодняшний день в литературе не описаны.

«Ген SCN1A экспрессируется в головном мозге, и мы не можем проверить его экспрессию, используя доступные биологические образцы пациентов, следовательно, нам необходима система in vitro. В специальную генно-инженерную конструкцию — плазмиду — помещается участок гена с одним или несколькими экзонами и интронами. Затем плазмида помещается в модельную клеточную линию. Если последовательность, которую мы поместили в плазмиду, не содержит патогенных вариантов, то сплайсинг происходит корректно. Дальше мы можем внести интересующий нас вариант, который мы выявили у пациента, и проверить, влияет он на сплайсинг или нет. Разработанная система состоит из 18 таких плазмид, которые содержат все экзоны гена SCN1A. Таким образом мы можем проверять любой выявленный вариант, который находится в экзонах или в интронах. Крайне важно, что система позволяет исследовать практически любой вариант на предмет влияния на сплайсинг, и ее можно использовать в перспективе, когда будут установлены новые варианты гена»,— пояснил Петр Спарбер.

Специалисты Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова исследовали 95 вариантов гена SCN1A — это одна из самых больших выборок в мире. Из них 68 интронных вариантов, 21 вариант в экзонах, которые уже были описаны в мировой литературе, а также шесть новых, не описанных ранее вариантов, которые специалисты МГНЦ выявили у российских пациентов. Усовершенствованная система позволила подтвердить диагноз во всех случаях. Кроме того, система позволила установить, что 20% интронных вариантов, которые ранее описывались как влияющие на сплайсинг, на самом деле не оказывают на него влияния.

«Это крайне важно для прогноза семье: врач может, исходя из литературных данных, сделать неверный расчет повторного генетического риска, упустить настоящую причину заболевания у пациента. Мы надеемся, что новые сведения, которые мы получили в результате работы, позволят актуализировать международные базы данных, на которые опираются в работе генетики многих стран,— рассказал Петр Спарбер.— Кроме того, сегодня активно разрабатываются новые подходы к терапии, основанные на коррекции сплайсинга, а залог появления таких препаратов — четкое понимание, какие варианты оказывают на него влияние и как конкретно происходит нарушение сплайсинга в каждом конкретном случае. Данные в том числе нашего исследования дают перспективу развития персонализированного лечения таким пациентам».

Подготовлено при поддержке Минобрнауки
Использованы материалы статьи.