Страница: 11/52
случае генов GM2A и FUCA1, псевдогены которых находятся в
хромосоме 3 и в области 2q31-q32, соответственно.
Для двух лизосомных болезней - фукозидоза и синдрома
Гурлера, мажорными являются нонсенс мутации. Более того, при
фукосидозе все известные к настоящему времени мутации приво-
дят к полному отсутствию продукта FUCA1-гена. Так, наряду с
мажорной мутацией Q351X, представленной в 20% хромосом у
больных фукосидозом, описаны еще 4 нонсенс мутации и 4 деле-
ции со сдвигом рамки считывания. При синдроме Гурлера две
мажорные нонсенс мутации - W402X и Q70X, составляют около
50% всех известных мутантных аллелей гена IDUA. Кроме того,
при этом заболевании зарегистрированы еще 4 минорные по
частоте нонсенс мутации и 1 делеция со сдвигом рамки считы-
вания. 3 миссенс мутации и интронная мутация, создающая до-
полнителный сайт сплайсинга в гене IDUA, не приводят к пол-
ному блоку синтеза идуронидазы и реализуются в виде синдрома
Шейе. Уместно заметить, что оба заболевания - синдром Гурле-
ра и синдром Шейе, являются классическим примером фенотипи-
ческого разнообразия, обусловленного существованием аллель-
ных серий (см.Главу IV). Такой спектр крайне тяжелых мутаций
нельзя объяснить только повышенной частотой их возникнове-
ния. Более вероятным представляется предположение о том, что
кодируемые FUCA1- и IDUA-генами белки обнаруживают опреде-
ленную устойчивость к небольшим повреждениям и сохраняют
функциональную активность при определенных аминокислотных
заменах, то есть миссенс аллели в этих генах проявляют себя
как нейтральные мутации и не приводят к развитию заболева-
ний.
Хорошо известно, что распространение мутаций в популя-
циях определяется не только, и не столько повышенной часто-
той их возникновения, но многими другими популяционно-гене-
тическими факторами и, в первую очередь, связано с эффектом
основателя (см.Главу V). Типичным следствием эффекта основа-
теля, как известно, является наличие различных мажорных по
частоте мутаций одного и того же гена у пациентов разных
изолятов и этнических групп. Подобная картина наблюдается, в
частности, при ганглиозидозе GMI. Так, в Японии мажорными
при этом заболевании являются миссенс мутации I51T и R201C,
тогда как в Европе преобладают мутации R482H и W273L. Эффек-
том основателя можно объяснить высокую частоту аспартилглю-
козаминурии в Финляндии, так как в 98% случаев у пациентов
финского происхождения заболевание обусловлено присутствием
одной и той же миссенс мутации C163S, резко уменьшающей ак-
тивность аспартилглюкозаминидазы. Интересно отметить, что
эта мутация у больных находится в сильном неравновесном
сцеплении с другой миссенс мутацией в AGA-гене - R161Q, яв-
ляющейся, в свою очередь, редкой формой полиморфизма. Невоз-
можно, однако, исключить возможность комбинированного влия-
ния этих двух мутаций на фенотип.
Яркие примеры этнических различий по частоте и спектру
мажорных мутаций выявляются при анализе таких лизосомных бо-
лезней накопления как болезнь Тея-Сакса, Ниманна-Пика и бо-
лезнь Гоше. Прежде всего, эти заболевания особенно распрост-
ранены среди евреев-ашкенази, среди которых они встречаются
в десятки раз чаще, чем в других популяциях европейского или
азиатского происхождения. Наличие специфических мажорных му-
таций для всех трех заболеваний у 70 - 95% всех пациентов
еврейского происхождения скорее всего нельзя обьяснить толь-
ко эффектом основателя. Генетический дрейф, селективное пре-
имущество гетерозигот, характер миграции, социальные и рели-
гиозные особенности, обусловливающие ассортативность образо-
вания супружеских пар - вот те факторы, которые, по всей ви-
димости, лежат в основе этих различий. В этой связи инте-
ресно отметить, что среди пациентов других национальностей
мажорные мутации гомологичных генов, как правило, иные, чем
у евреев-ашкенази. Так, болезнь Ниманна-Пика типа B часто
встречается среди жителей стран, расположенных в западной
части Северной Африки. Однако, в 80% случаев заболевание
связано с делецией R608 в SMPD1-гене, которая не является
мажорной среди евреев-ашкенази.
На примере лизосомных болезней могут быть хорошо
прослежены корреляции между типами мутаций и клиническими
особенностями заболеваний. Выше уже упоминалось об аллельных
вариантах гена IDUA, приводящих либо к синдрому Гурлера, ли-
бо к синдрому Шейе. Разные миссенс мутации в гене NAGA при-
водят к болезни Шиндлера или к болезни Канзаки (Табл.
10.1.). Важное значение для анализа молекулярных основ пато-
генеза заболеваний имеют специфические мутации с поздней фе-
нотипической манифестацией (так называемые взрослые формы).
Такие мутации обнаружены в соответствующих генах при болез-
нях Тея-Сакса и галактосиалидозе. Очень интересен случай
различного фенотипического проявления на разном расовом ге-
нетческом фоне одной и той же мутации - мажорной 16-кб деле-
ции, обнаруживаемой у 27% пациентов с детской формой болезни
Зандхоффа (McInnes et al.,1992; Sidransky et al.,1994). В
частности, в одной франко-канадской семье эта мутация в ком-
паунде с миссенс мутацией P417L, описанной впервые в Японии
у пациента с подростковой формой заболевания, провлялась как
взрослая форма с очень мягким течением заболевания.
В ряде случаев удалось проанализировать молекулярную
природу совместного влияния двух аллелей одного гена на фе-
нотип. К примеру, при некоторых форм метахроматической лей-
кодистрофии трудность молекулярной диагностики заболевания
связана с существованем, так называемого, псевдодефицитного
аллеля ARSA-гена. Этот полиморфный аллель встречается в по-
пуляциях с достаточно высокой частотой, так что гомозиготы
по нему состаляют 1 - 2% всего населения. Оказалось, что
псевдодефицитный аллель представляет из себя сочетание двух
мутаций в цис-положении. Одна из них - 3'-концевая ругуля-
торная мутация в первом сайте после стоп кодона, изменяет
сигнал полиаденилирования. Другая - миссенс мутация в 6-м
экзоне, приводит к потере сайта N-гликозилирования. Попутно
отметим, что для гена ARSA (также как и для IDUA-гена) обна-
ружен альтернативный сплайсинг, в результате которого в фиб-
робластах и печени образуются 2 различных типа мРНК, разме-
ром 2.1 кб и 3.9 кб, соответственно. У гомозигот по псевдо-
дефицитному аллелю в фибробластах отсутствует 2.1 кб мРНК,
при этом клинических проявлений заболеваний не наблюдается.
Однако, при наличии S96F мутации в ARSA-гене на фоне псевдо-
дефицитного аллеля развивается тяжелая форма лейкодистрофии.
В заключении раздела кратко рассмотрим состояние проб-
лемы генокоррекции лизосомных заболеваний. В литературе
отсутствуют сообщения об успешных клинических испытаниях
программ генотерапевтического лечения этих заболеваний, од-
нако, по крайней мере, для некоторых лизосомных болезней та-
кие программы уже разработаны и утверждены (см.Главу IX,
Табл.9.2). Имеются сведения о положительных результатах та-
ких исследований на культурах мутантных клеток и на модель-
ных животных. Так, в опытах in vitro был осуществлен успеш-
ный ретровирусный перенос нормальной кДНК гена GBA в культу-
рах мутантных фибробластов (Sorge et al.,1987) и в культурах
клеток крови пациентов с болезнью Гоше (Fink et al., 1990),
в результате чего была достигнута коррекция глюкоцеребрози-
дазной активности. Такая же коррекция метаболическоих дефек-
тов при болезни Ниманна-Пика и при синдроме Хантера была
достигнута путем введения в соответствующие мутантные линии
клеток нормальных кДНК генов SMPD1 и IDS соответственно. При
этом активность идуронат-2-сульфатазы после ретровирусной
трансдукции in vitro оказалась существенно выше нормальной и
рекомбинантный фермент активно участвовал в метаболизме глю-
козамногликанов. Генокоррекция первичного биохимического де-
фекта при мукополисахаридозе YII (синдром Слая) была получе-
на как in vitro, путем ретровирусного переноса нормального
гена GUSB в мутантные фибробласты человека, так и in vivo на
собаках и мышах. При этом у больных собак нормальный белок
(бета-глюкуронидаза) не только экспрессировался, но появ-
лялся в лизосомах и восстанавливал процессинг специфических
глюкозоаминогликанов (Wolf et al., 1990). Введение этого же
гена (GUSB) в мутантные стволовые клетки мышей приводило к
длительной экспрессии бета-глюкуронидазы, снижению лизосо-
мального накопления в печени и мозге и частичной коррекции
болезни у трансгенных животных (Wolf et al.,1992). В другом
эксперименте GUBS-кДНК вводили в культивируемые мутантные
фибробласты кожи мышей и затем трансдуцированные клетки имп-
лантировали подкожно мутантным мышам. У всех животных наблю-
дали экспрессию введенного гена и полное исчезновение ли-
зосомальных отложений в печени и в мозге (Sly, 1993). Полу-
ченные результаты подтверждают принципиальную возможность
Реферат опубликован: 26/04/2005 (122405 прочтено)