Полное секвенирование гена GCDH (глутаровая ацидурия типа 1)

Полное секвенирование гена GCDH представляет собой молекулярно-генетическое исследование, направленное на выявление наследственных изменений, вызывающих глутаровую ацидурию типа 1. Заболевание развивается при нарушении работы обеих копий гена и наследуется по аутосомно-рецессивному типу. В отличие от анализа одной частой мутации, секвенирование исследует значительно большую часть гена и позволяет искать различные варианты, способные стать причиной заболевания. Глутаровая ацидурия типа 1 относится к наследственным болезням обмена веществ, при которых особенно уязвима нервная система ребёнка. В первые месяцы жизни заболевание часто протекает без выраженных нарушений развития, поэтому внешне ребёнок может выглядеть практически здоровым. Одним из ранних признаков становится увеличение окружности головы, связанное с характерными изменениями развития головного мозга и расширением пространств, заполненных спинномозговой жидкостью. Эти изменения формируются раньше тяжёлых двигательных нарушений и поэтому способны стать первым поводом для более глубокого обследования. Наибольший риск возникает в раннем детском возрасте, когда инфекция, высокая температура, длительное снижение питания или другое состояние, сопровождающееся усиленным распадом собственных тканей, резко увеличивает нагрузку на нарушенный обмен веществ. В этот период возможно острое повреждение участков головного мозга, отвечающих за контроль движений. Ребёнок утрачивает уже приобретённые двигательные навыки, появляются выраженные нарушения мышечного тонуса и непроизвольные движения, которые способны сохраняться в дальнейшем. Поэтому основная ценность ранней диагностики заключается в выявлении заболевания до первого такого эпизода: своевременно начатая терапия и специальная лечебная тактика во время инфекций и других состояний с повышенной метаболической нагрузкой значительно уменьшают риск необратимого неврологического повреждения.  
После установления причинных вариантов появляется возможность перейти от широкого генетического поиска к прицельному обследованию семьи. Родителей, братьев и сестёр исследуют уже на известные семейные изменения, что позволяет выявить заболевание до появления симптомов или установить носительство. Если оба родителя несут по одному патогенному варианту GCDH, вероятность рождения ребёнка с глутаровой ацидурией типа 1 при каждой беременности составляет 25%, вероятность рождения носителя составляет 50%. Известные семейные варианты также могут использоваться при пренатальной и преимплантационной генетической диагностике.

Клиническое значение

Ген GCDH кодирует митохондриальный фермент глутарил-КоА-дегидрогеназу, участвующий в последовательном распаде лизина, гидроксилизина и триптофана. При недостаточной активности фермента нарушается дальнейшее превращение глутарил-КоА, вследствие чего накапливаются глутаровая и 3-гидроксиглутаровая кислоты и повышается образование глутарилкарнитина C5DC. Эти изменения формируют характерный биохимический профиль глутаровой ацидурии типа 1 и создают условия для повреждения структур головного мозга, прежде всего базальных ганглиев. Именно поэтому диагностика заболевания обычно начинается с выявления метаболических изменений, а генетическое исследование устанавливает их наследственную причину. При неонатальном скрининге подозрение на глутаровую ацидурию возникает при повышении C5DC. Последующее определение органических кислот позволяет подтвердить наличие характерного нарушения обмена, после чего исследование GCDH помогает установить, какие изменения гена привели к недостаточности фермента. Такая последовательность связывает данные скрининга, биохимическое нарушение и молекулярную причину заболевания в единую диагностическую картину.

Полное секвенирование особенно важно, когда исследование частой мутации c.1204C>T (p.Arg402Trp) не выявило изменения, а результаты скрининга, биохимического обследования или клиническая картина продолжают указывать на глутаровую ацидурию. Отрицательный результат таргетного теста показывает только отсутствие одной конкретной мутации. Поскольку заболевание вызывается множеством различных вариантов GCDH, исследование более широкой последовательности гена позволяет продолжить поиск и установить причину заболевания у пациентов с другими патогенными изменениями. Особенно сложной для распознавания является низкоэкскретирующая форма глутаровой ацидурии типа 1. У таких пациентов сохраняется часть активности глутарил-КоА-дегидрогеназы, поэтому повышение C5DC и выделение глутаровой кислоты выражены слабее. Биохимическая картина может оставаться пограничной, хотя риск поражения головного мозга не уменьшается. В этой ситуации полное секвенирование GCDH приобретает особую ценность, поскольку позволяет подтвердить наследственную природу заболевания при недостаточно выраженных метаболических изменениях. 
Выявление двух патогенных или вероятно патогенных вариантов GCDH , расположенных в разных аллелях, устанавливает молекулярно-генетическую причину глутаровой ацидурии типа 1. Генетический результат при этом показывает происхождение заболевания, однако не позволяет точно предсказать тяжесть его дальнейшего течения. Неврологический исход во многом определяется тем, произошло ли повреждение головного мозга до установления диагноза и насколько рано начаты профилактические мероприятия, поэтому генотип оценивают вместе с биохимическими и клиническими данными. Если выявлен только один патогенный вариант, полученный результат не объясняет заболевание полностью. При аутосомно-рецессивной глутаровой ацидурии патологические изменения должны затрагивать обе копии GCDH, поэтому при убедительных признаках заболевания продолжают поиск второго варианта. Он может относиться к типу генетических изменений, который стандартное секвенирование определяет недостаточно эффективно. Аналогичный подход используется при обнаружении варианта неопределённого клинического значения: его роль оценивают с учётом изменений второго аллеля, биохимического профиля, клинической картины и семейных данных.

Отрицательный результат полного секвенирования существенно снижает вероятность заболевания, однако его значение зависит от возможностей конкретного метода. Исследование последовательности хорошо выявляет однонуклеотидные замены и небольшие вставки или делеции, тогда как крупные изменения структуры гена требуют других подходов. Если биохимические показатели и клиническая картина остаются характерными для глутаровой ацидурии типа 1, отрицательный результат служит основанием оценить полноту выполненного генетического поиска и необходимость дополнительных методов.

Что влияет на результат

Наследственные варианты GCDH присутствуют в геноме с рождения и сохраняются в течение жизни, поэтому питание, инфекционные заболевания, метаболические кризы и проводимое лечение не изменяют результат секвенирования. Эти состояния способны существенно влиять на концентрацию C5DC и органических кислот и на выраженность клинических проявлений, поэтому биохимическая картина заболевания меняется значительно сильнее, чем генетический результат. После аллогенной трансплантации гемопоэтических стволовых клеток клетки периферической крови имеют донорское происхождение, вследствие чего выделенная из них ДНК может отражать генотип донора. Это учитывают при выборе биоматериала для исследования наследственных вариантов GCDH.