Молекулни основи на редки заболявания с нарушения в скелетната и съединителната тъкан // Molecular basis of rare diseases disorders in the skeletal and connective tissue
Зареждане...
Дата
2024
Автори
Младенова, Михаела Бойкова // Mladenova, Mihaela Boykova
Заглавие на списанието
ISSN на списанието
Заглавие на тома
Издател
Медицински университет - София // Medical University - Sofia
Резюме
РЕЗЮМЕ.
Скелетните дисплазии и заболяванията с нарушения в съединителната тъкан (колагенози) са две големи групи хетерогенни вродени състояния, които са социално-значими, тъй като са редки заболявания с тежко изявена клиника, която се отразява на цялостния психо-социален и обществено-икономически статус на индивида и неговото семейство. Скелетните дисплазии са нарушения в хрущялната/скелетната тъкан, асоциирани с аномалии във формата и размера на скелета, диспропорция на дългите кости, гръбначния стълб и главата [Aravidis, Christos et al.,2014]. Известни са над 450 такива състояния и въпреки че всяко едно от тях е рядко, общо те се срещат с честота 1:5000 живородени деца [Barbosa et al,2009]. Причините за скелетни дисплазии са толкова разнообразни, колкото е и броят на различните заболявания, но има и чести мутации в няколко специфични гена (напр. FGFR3, FGFR2). Заболяванията с нарушения на съединителната тъкан се срещат с честота 1:20000 живородени деца и са свързани основно с нарушения на хрущялната тъкан, ставите, мускулите и растежа на костите, но могат да засягат и други органи и системи - включително очите, сърцето, белите дробове, бъбреците, стомашно-чревния тракт, кръвоносните съдове и др. [Uttarilli et al.,2019]. Понастоящем, повече от 200 гена са асоциирани със заболявания на съединителната тъкан и са разпределени в различни групи, според тежестта на клиничната изява [Nicol et al.,2019]. Обект на настоящия дисертационен труд бяха гените COL1A1, COL1A2, COL2A1 и COL11A1, които се асоциират с тясна група наследствени заболявания - Osteogenesis imperfecta, Marshall syndrome и Stickler syndrome. В хода на изпълнението на настоящата работа бяха въведени и оптимизирани методи за изследване на гени, свързани със скелетни дисплазии и с колагенози. Научната разработка беше фокусирана върху търсене на молекулни дефекти по дължината на гените FGFR3, FGFR2, COL1A1, COL1A2, COL2A1, COL11A1. Разработеният молекулярно-генетичен подход беше приложен за изследване на 75 пациенти - при 66 от случаите анализите са проведени постнатално, а при 9 е извършена дородова диагностика. На базата на предварително проведените клинични изследвания пациентите бяха разпределени в 3 групи: 1) пациенти, насочени с диагноза скелетна дисплазия, 2) пациенти с нарушения в съединителната тъкан и 3) бременности, насочени за пренатална диагностика. В първата група от 41 пациенти с диагноза скелетна дисплазия бяха извършени изследвания за мутации във FGFR3 и FGFR2. Бяха открити точкови мутации в тези гени при 24 от изследваните (63.42%), които се разпределят в следните подгрупи: 14 с предполагаема диагнозa ахондроплазия (34.15%), 8 - с хипохондроплазия (19.51%) и 2-ма - с Apert синдром (4.88%). Като допълнение, при един пациент се касаеше за хромозомно преустройство с интерстициални трипликации в дългото рамо на 15-та хромозома, водещо до тетразомия, а при друг пациент беше открит генетичен вариант в MN1 гена, водещ до поява на стоп кодон и до преждевременно терминиране на белтъчния синтез. В групата от 25 пациенти, насочени с диагноза нарушения в съединителната тъкан бяха открити патологични генетични варианти в гена COL1A1 при 3-ма пациенти с диагноза Osteogenesis imperfecta тип I (12% от изследваните). При един пациент с диагноза синдром на Marshall-Stickler беше открит патологичен генетичен вариант в COL11A1 гена (4% от изследваните). Като допълнение, при един пациент с предполагаема клинична диагноза Osteogenesis imperfecta се откри делеция на дългото рамо на Х хромозомата с размер 870,743,253 кб, непубликувана в литературата. Делецията включва гените PLS3 (OMIM*300131) и SLC6A14 (OMIM*300444), асоциирани със заболявания при човека. При 31 от изследваните постнатално 66 пациентаи (47%) поставената клинична диагноза беше изяснена на молекулно ниво, като бяха открити както известни мутации, така и нови, непубликувани досега патогенни генетични варианти. Пренатална диагностика беше проведена при 9 случая с УЗ данни за скелетни аномалии на плода или фамилна обремененост. При един от изследваните ембриони (12.5%), насочен по ултразвукови данни, беше открит молекулен дефект, водещ до Танатофорна дисплазия тип I. Благодарение на въведената методика за диагностика на скелетните дисплазии и колагенози стана възможно провеждането на адекватна и навременна генетична консултация, профилактика и пренатална диагностика на засегнатите семейства.
//
SUMMARY.
The skeletal dysplasias and diseases with connective tissue disorders (collagenoses) are two large groups of heterogeneous congenital conditions that are socially significant, as they are rare diseases with severe clinical manifestations that affect the overall psycho-social and socio-economic status of the individual and his family. Skeletal dysplasias are disorders of cartilage/skeletal tissue associated with abnormalities in the shape and size of the skeleton, disproportion of the long bones, spine and head [Aravidis, Christos et al.,2014]. There are over 450 known conditions, and although each one of them is rare, they collectively occur at a frequency of 1:5000 live births [Barbosa et al,2009]. The causes of skeletal dysplasias are as diverse as the number of different diseases, but there are known mutations in a few specific genes (eg, FGFR3, FGFR2). Diseases with connective tissue disorders occur with a frequency of 1:20,000 live births and are mainly associated with disorders of cartilage tissue, joints, muscles and bones growth, but can also affect other organs and systems - including the eyes, heart, lungs, kidneys, gastrointestinal tract, blood vessels, etc [Uttarilli et al.,2019]. Currently, more than 200 genes are associated with connective tissue diseases and are divided into different groups, according to the severity of the clinical manifestation [Nicol et al.,2019]. The subject of this dissertation work were the genes COL1A1, COL1A2, COL2A1 and COL11A1, which are associated with a narrow group of hereditary diseases - Osteogenesis imperfecta, Marshall syndrome and Stickler syndrome. In the course of the implementation of the present work, optimized methods were also introduced for the research of genes, related to skeletal dysplasias and collagenoses. The scientific development was focused on searching for molecular defects along the length of the FGFR3, FGFR2, COL1A1, COL1A2, COL2A1, COL11A1 genes. The developed molecular-genetic approach was applied for the study of 75 patients - in 66 of the cases, the analyses were performed postnatal, and in 9, prenatal diagnosis was performed. Based on the previously conducted clinical examinations, the patients were divided into 3 groups: 1) patients with a diagnosis of skeletal dysplasia, 2) patients with connective tissue disorders, and 3) pregnancies forwarded for prenatal diagnosis. In the first group of 41 patients diagnosed with skeletal dysplasia, studies were performed for mutations in FGFR3 and FGFR2. Point mutations in these genes were found in 24 of the patients (63.42%): in 14 with a suspected diagnosis of achondroplasia (34.15%), 8 with hypochondroplasia (19.51%), and in 2 with Apert syndrome (4.88%). In addition, one patient had a chromosomal rearrangement with interstitial triplications in the long arm of chromosome 15, leading to tetrasomy, and in another patient was found a genetic variant in the MN1 gene, leading to a stop codon generation and to the premature termination of protein synthesis. In the group of 25 patients with a diagnosis of connective tissue disorders, pathological genetic variants in the COL1A1 gene were found in 3 patients with a diagnosis of Osteogenesis imperfecta type I (12% of the examined). In one patient diagnosed with Marshall-Stickler syndrome, a pathological genetic variant in the COL11A1 gene was found (4% of the examined). In addition, in one patient with a suspected clinical diagnosis of Osteogenesis imperfecta a deletion of the long arm of the X chromosome, with the size of 870,743,253 kb, unpublished in the literature, was found. The deletion includes the PLS3 (OMIM*300131) and SLC6A14 (OMIM*300444) genes associated with human disease. In 31 of the 66 patients examined postnatal (47%), the presumed clinical diagnosis was clarified at the molecular level, as there were detected both known mutations and new, previously unpublished pathogenic genetic variants. The prenatal diagnosis was performed in 9 cases with ultrasound evidence for fetal skeletal anomalies or family burden. In one of the embryos studied (12.5%), forwarded for analyses on the bases of an ultrasound data, a molecular defect leading to Thanatophoric dysplasia type I was found. Thanks to the introduced methodology and systematic approach for the diagnosis of skeletal dysplasias and collagenoses, it became possible to conduct an adequate and timely genetic counseling prevention, and prenatal diagnosis of the affected families.
Описание
Ключови думи
молекулярна биология; редки болести; съединителна тъкан - болести; кости - болести // molecular biology; rare diseases; connective tissue diseases; bone diseases