Иванова А.С.

ГНУ «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси»

Сивицкая Л.Н.

ГНУ «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси»

Куликова С.Л.

РНПЦ Неврологии и нейрохирургии

Левданский О.Д.

ГНУ «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси»

Давыденко О.Г.

ГНУ «Институт генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси»

Применение массового параллельного секвенирования ДНК для диагностики лекарственно-устойчивой эпилепсии у детей*

Авторы:

Иванова А.С., Сивицкая Л.Н., Куликова С.Л., Левданский О.Д., Давыденко О.Г.

Подробнее об авторах

Прочитано: 691 раз


Как цитировать:

Иванова А.С., Сивицкая Л.Н., Куликова С.Л., Левданский О.Д., Давыденко О.Г. Применение массового параллельного секвенирования ДНК для диагностики лекарственно-устойчивой эпилепсии у детей*. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2021;39(4):35‑38.
Ivanova AS, Sivitskaya LN, Kulikova SL, Liaudanski AD, Davydenko OG. Massive parallel DNA sequencing for the diagnosis of drug-resistant epilepsy in children. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2021;39(4):35‑38. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/molgen20213904135

Рекомендуем статьи по данной теме:
Эпи­леп­сия при му­та­ции ге­на PCDH19: по­лип­раг­ма­зия как следствие слож­нос­ти и мно­го­об­ра­зия ме­ха­низ­мов па­то­ге­не­за. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(7):51-55
Изу­че­ние эф­фек­тив­нос­ти при­ме­не­ния фе­но­за­но­вой кис­ло­ты при эпи­леп­сии, соп­ро­вож­да­ющей­ся ас­те­ни­чес­ки­ми на­ру­ше­ни­ями. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(7):89-97
По­ли­мор­физм и сов­ре­мен­ные воз­мож­нос­ти ди­аг­нос­ти­ки врож­ден­но­го амав­ро­за Ле­бе­ра. Вес­тник оф­таль­мо­ло­гии. 2024;(5):56-62
Выз­ван­ные эпи­леп­си­ей осо­бен­нос­ти лич­нос­тно­го про­фи­ля сог­лас­но мо­де­ли «Боль­шая пя­тер­ка». Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(10):16-21
Ин­тег­ра­ция NGS-тес­ти­ро­ва­ния со стан­дар­тны­ми ме­то­да­ми мо­ле­ку­ляр­но-ге­не­ти­чес­ких ис­сле­до­ва­ний в он­ко­ло­гии. Он­ко­ло­гия. Жур­нал им. П.А. Гер­це­на. 2024;(6):84-90
Роль ге­нов до­фа­ми­нер­ги­чес­кой сис­те­мы в раз­ви­тии хро­ни­чес­кой миг­ре­ни и ле­карствен­но-ин­ду­ци­ро­ван­ной го­лов­ной бо­ли. Рос­сий­ский жур­нал бо­ли. 2024;(4):24-29
Мик­рос­трук­тур­ные из­ме­не­ния го­лов­но­го моз­га у па­ци­ен­тов с фо­каль­ной ви­соч­ной эпи­леп­си­ей по дан­ным диф­фу­зи­он­но-кур­то­зис­ной МРТ. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(11):171-177
Ото­ток­сич­ность, обус­лов­лен­ная при­емом про­ти­во­эпи­леп­ти­чес­ких пре­па­ра­тов. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(12):14-19
Ста­тус аб­сан­сов у взрос­лых. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(12):47-56
Ко­мор­бид­ные тре­вож­ные расстройства у па­ци­ен­тов с нев­ро­ло­ги­чес­кой па­то­ло­ги­ей: сов­ре­мен­ное сос­то­яние проб­ле­мы и мес­то эти­фок­си­на в стра­те­гии ле­че­ния. Жур­нал нев­ро­ло­гии и пси­хи­ат­рии им. С.С. Кор­са­ко­ва. 2024;(12):126-136

Введение

Эпилепсия — распространенное неврологическое заболевание, характеризующееся предрасположенностью к возникновению эпилептических приступов. Более 70 млн человек во всем мире страдают эпилепсией [1]. Примерно 20—30% случаев этого заболевания обусловлены приобретенными состояниями или внешними факторами, например, родовой травмой, внутриутробной инфекцией или врожденной аномалией, приводящими к повреждениям мозга. Остальные 70—80% случаев не имеют объяснимой причины и вызваны генетическими факторами [2]. Такие судорожные расстройства традиционно называются идиопатическими (генетическими) эпилепсиями.

Наиболее часто идиопатическая эпилепсия наблюдается в детском и подростковом возрасте, при этом у 7—20% детей заболевание протекает в лекарственно-устойчивой форме [3]. В таких случаях для подбора адекватной терапии особую важность имеет уточненный диагноз, основанный на установлении конкретного генетического дефекта, который вызывает эпилептическую активность. В настоящее время для подобных диагностических целей активно применяются технологии NGS.

Цель работы — поиск патогенных вариантов нуклеотидных последовательностей, обусловливающих развитие лекарственно-устойчивой эпилепсии у детей.

Материал и методы

В исследованную группу вошли 12 человек (5 девочек и 7 мальчиков в возрасте 4—13 лет) с фармакорезистентной эпилепсией и отсутствием структурных изменений головного мозга по данным магнитно-резонансной томографии. Образцы ДНК пациентов были предоставлены РНПЦ Неврологии и нейрохирургии (Минск, Беларусь).

Поиск патогенных генетических вариантов, повлекших развитие эпилепсии, выполняли методом массового параллельного секвенирования ДНК с использованием панели генов TruSight One Expanded Sequencing Panel (Illumina Inc., USA) на приборе NextSeq (Illumina Inc., США). Биоинформатический анализ данных NGS проведен с помощью приложений DRAGEN Enrichment и DRAGEN CNV Baseline Builder [4]. Потенциально патогенные варианты нуклеотидных последовательностей верифицировали с помощью секвенирования по Сэнгеру для точечных замен, ПЦР-анализа для делеции.

Результаты и обсуждения

У 5 (42%) пациентов обнаружены патогенные и вероятно патогенные варианты нуклеотидных изменений в генах CACNA1A, GABRA1, STXBP1, MECP2 и WDR45. Во всех случаях определено их de novo происхождение.

Эпилепсия характеризуется генетической гетерогенностью и может быть вызвана мутациями в генах, задействованных в таких клеточных процессах, как транспорт ионов внутри и между клетками, рост и дифференциация клеток, регуляция синаптических процессов, регуляция активности ферментов и др. [5].

Наиболее часто среди генетических факторов возникновения эпилепсии встречаются мутации в генах ионных каналов (SCN1A, KCNA1, CACNA1A, GRIN2A) [6]. Ионные каналы принимают непосредственное участие в модуляции возбудимости нервной системы, регулируя поток ионов через клетки и, таким образом, влияя на генерацию нервных импульсов и возникновение судорожной активности.

В исследованной группе у мальчика 5 лет с нарушением темпов речевого развития, эпилепсией с фебрильными приступами плюс (GEFS+), был обнаружен и подтвержден патогенный de novo вариант c.2137G>T в 17 экзоне гена CACNA1A (NM_001127221.2). Ген CACNA1A кодирует порообразующую субъединицу потенциал-зависимого кальциевого канала CaV2.1, а вышеуказанная мутация приводит к замене аминокислотных остатков p.A713S в ней. Согласно клинико-генетическим базам данных и научной литературе, миссенс-мутации в гене CACNA1A являются причинами развития эпилептической энцефалопатии, генерализованной эпилепсии [7].

Помимо дефектов в ионных каналах, причины эпилепсии могут скрываться в нарушениях сигнальных путей ЦНС. К этому приводят мутации в генах мембранных рецепторов, сигнальных молекул, компонентов синапсов и др. Так, у мальчика 6 лет с эпилепсией с фебрильными приступами плюс (GEFS+), проявившейся в семимесячном возрасте, и нарушением темпов речевого развития мы обнаружили миссенс-мутацию c.1015A>G в 10 экзоне GABRA1 (NM_001127643.2). Этот ген кодирует рецептор гамма-аминомасляной кислоты типа A (рецептор GABAA) — лиганд-зависимый Cl--канал, который обеспечивает основные тормозные функции в центральной нервной системе. Многие противоэпилептические препараты являются агонистами рецепторов GABAA, поэтому мутации в этом гене могут быть причиной возникновения фармакорезистентности при эпилепсии [8].

Нарушения высвобождения нейротрансмиттеров также могут быть связаны с эпилепсией. Мутация loss-of-function c.1570A>T в экзоне 18 гена STXBP1 (NM_003165.6) была обнаружена у мальчика 8 лет с дебютом эпилепсии в 4 года с наличием частых фокальных резистентных к терапии приступов, нарушением психоречевого развития, расстройством аутистического спектра и атонически-астатическим синдромом. Ген STXBP1 кодирует синтаксин-связывающий белок-1, который влияет на высвобождение нейромедиаторов через регуляцию слияния синаптических пузырьков с пресинаптической мембраной. Известно, что мутации в генах GABRA1 и STXBP1 приводят к эпилептической энцефалопатии, синдрому Драве, синдрому Веста и энцефалопатии развития [9].

Эпилептические симптомы могут являться частью комплексного расстройства, основные проявления которого могут быть достаточно специфичны.

К психоневрологическим заболеваниям с эпилептическими проявлениями относится синдром Ретта (OMIM #312750). Известно, что наиболее частыми причинами синдрома Ретта являются loss-of-function мутации в гене MECP2 [10]. Этот ген кодирует метил-CpG-связывающий белок, участвующий в регуляции экспрессии генов путем метилирования хроматина. Делеция c.1117_1199del длиной 82 п.н. в 4 экзоне гена MECP2 (NM_004992.4.) была выявлена у девочки 5 лет с дебютом ежедневных фокальных приступов, связанных со сном, в возрасте 3 лет и энцефалопатией развития. У пациентки наблюдался регресс психоречевого и моторного развития, генерализованный тремор туловища и конечностей с сопутствующими стереотипными движениями в верхних конечностях. Делеция c.1117_1199del приводит к сдвигу рамки считывания и прекращению синтеза метил-CpG-связывающего белка p.S373fs. Таким образом, обнаруженная мутация обусловливает развитие клинического симптомокомплекса синдрома Ретта у пациентки.

Эпилепсия может сопровождать нейрометаболические болезни, в частности, такие нарушения обмена металлов, как нейродегенеративные заболевания с накоплением железа в мозге (OMIM #300894). Эти состояния в основном характеризуются энцефалопатиями и серьезной задержкой развития, эпилепсия может выступать дополнительным симптомом. Мы обнаружили de novo мутацию c.755T>C в 9 экзоне гена WDR45 (NM_001029896) у восьмилетней девочки с манифестацией в 1 год и 7 месяцев эпилепсии с наличием тонико-клонических приступов, частично фебрильно-ассоциированных, со склонностью к статусному течению, умеренным экстрапирамидным синдромом и особенностями поведения аутистического спектра. Специфическим признаком было накопление железа в подкорковых ядрах. Ген WDR45 играет важную роль в аутофагии, системе внутриклеточной деградации, суть которой заключается в упаковке цитоплазматических компонентов в аутофагосомы и их доставке в лизосомы для последующей деградации. У пациентов с мутациями в этом гене наблюдается более низкая аутофагическая активность и, как следствие, накопление аберрантных аутофагических структур в клетках. Таким образом, мутации в гене WDR45 могут приводить к нейродегенерации с накоплением железа в мозге и эпилепсии [11, 12].

Заключение

Генетические причины возникновения эпилепсии очень разнообразны, и массовое параллельное секвенирование ДНК является одним из самых эффективных методов поиска патогенных изменений нуклеотидной последовательности при подобных заболеваниях. В результате настоящего исследования с помощью NGS был подтвержден диагноз и найдена причина лекарственно-устойчивой эпилепсии в 42% случаев.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.

От каждого из включенных в исследование участников было получено информированное добровольное согласие.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо со ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail

Мы используем файлы cооkies для улучшения работы сайта. Оставаясь на нашем сайте, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cооkies. Чтобы ознакомиться с нашими Положениями о конфиденциальности и об использовании файлов cookie, нажмите здесь.