תובנות על מחלת כליות פוליציסטית אוטוזומלית דומיננטית ממחקרים גנטיים

תַקצִיר

פוליציסטי אוטוזומלי דומיננטימחלת כליותהוא הגורם המונוגני השכיח ביותר ל-ESKD.מחקרים גנטייםמחולים ומודלים של בעלי חיים הודיעו על פתוביולוגיה של המחלה. תומך מאוד ב"מודל סף" שבו יצירת ציסטה מופעלת על ידי מינון פונקציונלי מופחת של פוליציסטין מתחת לסף קריטי בתוך תאי אפיתל צינוריים בודדים עקב מוטציות קו נבט ומוטציות סומטיות PKD1 ו-PKD2, מוטציות של גנים (למשל, SEC63, SEC61B, GANAB, PRKCSH , DNAJB11, ALG8 ו-ALG9) במסלול הביוסינתטי של חלבון הרשת האנדופלזמית, או פסיפס סומטי.בדיקה גנטיתיכול לספק מידע אבחנתי ופרוגנוסטי על סיסטיקמחלת כליות. עם זאת, בדיקת מוטציות של PKD1 היא מאתגרת בשל גודלו ומורכבותו, מה שהופך אותו ליקר ודורש עבודה כאחד.

יתרה מזאת, בדיקות גנטיות מבוססות רצף סנגר מוגבלות כיום בבירור הסיבות לא טיפוסיותמחלת כליות פוליציסטית, כגון חוסר התאמה בין מחלות בתוך המשפחה, לא טיפוסיכִּליָהדפוסי הדמיה וחומרת מחלה סתירה בין נפח הכליות הכולל וקצב הירידה ב-eGFR. בנוסף, גורמים סביבתיים,גֵנֵטִיגורמים מותאמים ופסיפס סומטי תורמים גם הם לשונות המחלה, ומגבילים עוד יותר את הפרוגנוסטיציה לפי מחלקת מוטציות בחולים בודדים. חידושים אחרונים ברצף הדור הבא מוכנים לשנות ולהרחיב את האבחון המולקולרי בעלויות סבירות. על ידי סקר מקיף של מחלות ציסטיות מרובות וגנים משתנים, פאנל גנים ממוקד, רצף שלם-אקסום או גנום שלם צפוי לשפר את הדיוק האבחוני והפרוגנוסטי כדי לקדם רפואה מותאמת אישית במחלת כליות פוליציסטית אוטוזומלית דומיננטית.

לחץ כדי Cistanche Tubulosa

למידע נוסף:david.deng@wecistanche.com

מבוא

מחלת כליות פוליציסטית אוטוזומלית דומיננטית (ADPKD)היא הפרעה רב-מערכתית המאופיינת בצמיחה של מספר רבציסטות בכליותוהרחבת נפח הכליות המובילה ל-ESKD ברוב החולים. יתר לחץ דם, המטוריה גסה, קרע בציסטה וזיהום, אבנים בכליות וכאבי צד הם סיבוכים נפוצים בכליות. במקביל, ביטויים חוץ-כליים כוללים ציסטות בכבד ובלבלב, מפרצת כלי דם, הפרעות במסתמי הלב, בקע ודיברטיקולוזיס. הערכת השכיחות שלADPKDהיה מאתגר בשל חדירות משתנה תלוית גיל ובירור קליני לא שלם באוכלוסייה הכללית. מחקרים אפידמיולוגיים של מקרים קליניים של ADPKD דיווחו על שכיחות נקודתית של 2.4-9.0 ל-10,000. לעומת זאת, מחקר שנערך לאחרונה על רצף גנומי באוכלוסיות גדולות הניב אומדן מינימלי של 1 לכל 1000. הזיהוי של PKD1 ב-1995 ו-PKD2 ב-1996 הקל על פיתוח אבחון מולקולרי מבוסס רצף DNA. מאז, מונעת על ידי התקדמות בטכנולוגיית רצף, התפתחה ההבנה שלנו לגבי המורכבות של הבסיס הגנטי של מחלת כליות סיסטיק. מסרים חשובים העומדים בבסיס סקירה זו הם שלא לכל החולים עם מספר ציסטות בכליות ישADPKDוזהADPKDומחלת כבד פוליציסטית אוטוזומלית דומיננטית (ADPLD) מייצגות ספקטרום פנוטיפי, כאשר שתי המחלות נובעות משינויים בתפקוד הפוליציסטין. אנו דנים כיצד מחקרים גנטיים הובילו להבנתנו את הפתוביולוגיה של ADPKD. אנו דנים גם באינדיקציות הקליניות הנוכחיות לבדיקה גנטית בחשודיםADPKDותפקידו המתפתח בבירור הגורמים הגנטיים לאטיפוסיםמחלת כליות פוליציסטית (PKD). מילון מונחים המשמשים בסקירה זו מסופק בתיבה 1.

מחקרים גנטיים הודיעו על מנגנוני מחלות ב-ADPKD

מוטציות של שני גנים, PKD1 ו-PKD2 (המקודדים לשני חלבוני ממברנה אינטגרליים, פוליציסטין-1 ופוליציסטין-2 [או TRPP2], בהתאמה), אחראיות לרוב המקרים של ADPKD שנפתרו גנטית. פוליציסטין-1 הוא חלבון גדול עם תכונות פונקציונליות המרמזות על קולטן בעל תפקוד לא ידוע, בעוד שפוליציסטין-2 הוא תעלת קטיון לא ספציפית; שניהם מקיימים אינטראקציה דרך הזנב הציטופלזמי שלהם כדי לווסת מסלול איתות חדש בסיליה הראשונית. ביטוי מחלה משתנה הוא מאפיין בולט של ADPKD. למרות שהפגם תורשתי בקו הנבט קיים בכל התאים, ציסטות נוצרות ב-5% מהצינוריות, והתרחבות ציסטית היא מוקדית בתוך כל צינורית. תצפיות אלו, יחד עם גילוי מוטציות PKD1 או PKD2 סומטיות בציסטות בכליות ובכבד של חולים עםADPKD, הובילה להשערה של מנגנון תאי רצסיבי לציסטוגנזה, שבו השבתת שני העותקים של PKD1 או PKD2 בתא אפיתל צינורי בודד

נדרש כדי להתחיל היווצרות ציסטה. עם זאת, השערה זו אותגרה בתחילה בגלל שיעור נמוך של מוטציות PKD1 סומטיות שזוהו בציסטות של חולים עם מוטציות PKD1 בקו הנבט, אם כי רק האזור הלא משוכפל של PKD1 נבדק במחקרים קודמים. באמצעות PCR ספציפי ללוקוס וריצוף של הדור הבא (NGS), מחקר שנערך לאחרונה בדק וזיהה באופן מקיף מוטציות סומטיות PKD1 ו-PKD2 פרטיות ב-90 אחוז מ-128 ציסטות מתשעה חולים, מה שסיפק את הראיות המובהקות ביותר התומכות בהשערה לעיל. עם זאת, השבתה מוחלטת של שני העותקים של PKD1 או PKD2 אינה הכרחית להתחלת ציסטה, שכן מחקרים במודלים של עכברים היפומורפיים מוטנטים הראו התפתחות ציסטה עם רמות נמוכות (כ-20 אחוז) של פוליציסטין-1. נכון לעכשיו, מודל "הסף" של ציסטוגנזה מספק את ההסבר הטוב ביותר של מחקרים בבני אדם ובבעלי חיים עד כה. בהתאם, מינון פונקציונלי של פוליציסטין-1 מופחת מתחת לסף קריטי (כלומר, כ-20 אחוז -30 אחוז) בתוך תאי אפיתל צינוריים עקב מוטציות קו נבט ומוטציות PKD1 או PKD2 סומטיות, הסוג (כלומר, קטוע חלבון לעומת לא קטוע) של מוטציה, ונראה כי גורמים סטוכסטיים מקומיים מעוררים היווצרות ציסטה אינדיבידואלית. עם זאת, נראה שגם העיתוי חשוב: ביטול Pkd1 לפני 13 ימים לאחר הלידה במודל עכבר הביא למחלה ציסטית חמורה תוך 3 שבועות; לעומת זאת, הפסקת Pkd1 לאחר גיל 14 ימים באותו מודל הובילה למהלך אינדולנטי עם התפתחות ציסטה רק לאחר 5 חודשים. יתר על כך,מחלת כליות ציסטיתבמודל האינדוקציה המאוחרת הוחמר על ידיפציעות כליות, כגון איסכמיה-רפרפוזיה וחסימה צינורית מתצהיר גבישים (המכונה גם "מודל הפגיעה השלישית"). ביחד, ממצאים אלו מצביעים על כך שגורמים נוספים מעבר ל"מגיעות השניות" תורמים להרחבת צינוריות מורחבות למקרוציסטות. באופן מסקרן, מחקר שנערך לאחרונה על עכברים מוטנטים Pkd1 מצביע על כך שגורמים מקומיים הנובעים מציסטות בודדות עשויים לקדם צינוריות מורחבות סמוכות להתפתח לציסטות גלויות בצבירים (הידועים גם כ"אפקט כדור השלג").

מחקרים גנטיים אחרוניםזיהו מנגנון חדש שבאמצעותו מוטציות בגנים מרובים המקודדים לחלבונים המתפקדים במסלול הביוסינתטי של החלבון האנדופלזמי (ER) גורמות ל-ADPLD על ידי אפנון מינון הפוליציסטין-1 (טבלה 1). באופן ספציפי, חלבוני טרנסלוקציה המקודדים על ידי SEC63 ו-SEC61B נדרשים לכניסת חלבונים בהתהוות ל-ER, בעוד שהחלבונים המקודדים על ידי ALG8, ALG9 ו- PMM2 נדרשים ב-ER עבור N-glycosylation של חלבונים בהתהוות. Glucosidase II, המורכב מתת-יחידה מקודדת על ידי GANAB ומתת-יחידה מקודדת על ידי PRKCSH, מסיר מולקולות גלוקוז מהחלבונים המתהווים לאחר בקרת איכות על ידי מחזור הקלנקסין/קלריטקולין לפני שהן מיוצאות למתחם גולגי (איור 1). בנוסף, קו-פקטור של חלבון ה-Ig המקודד על ידי DNAJB11 מתפקד כמלווה במיון לשליטה בקיפול חלבון, סחר ופירוק, כולל פוליציסטין-1 ופוליציסטין-2. מוטציות של כל אחד מהגנים לעיל יכולות להפחית את המינון הפונקציונלי של פוליציסטין-1 על ידי פגיעה בשינוי שלאחר התרגום שלו ובהעברתו לממברנת התא, ובכך, יכולות לשנות את חומרת המחלה הציסטית במצב של ADPKD.

איור 1.|ייצוג סכמטי של הבשלת הרשת האנדופלזמית ו-N-glycosylation של פוליציסטין-1 (PC-1) ופוליציסטין-2 (PC-2). מוטציות ב-PKD1 ו-PKD2 גורמות למחלת כליות פוליציסטית אוטוזומלית דומיננטית (ADPKD); מוטציות ב-SEC61B, SEC63, ALG8, GANAB ו- PRKCSH גורמות למחלת כבד פוליציסטית אוטוזומלית דומיננטית; מוטציות ב-PKHD1 גורמות למחלת כליות פוליציסטית אוטוזומלית רצסיבית; ומוטציות ב-ALG9 וב-GANAB גורמות ל-ADPKD לא טיפוסי. לכל המצבים יש חפיפה פנוטיפית וכוללים מידה מסוימת של ציסטות בכליות ובכבד, והם קשורים לשינויים במינון התפקודי של קומפלקס PC-1/PC-2 בוגר.

המנגנונים שבאמצעותם איתות מופחת של פוליציסטין בסיליה הראשונית של תאי אפיתל צינוריים מובילים למחלה ציסטית נותרו לא מובנים לחלוטין. טיפולים ניסיוניים המכוונים ל-cAMP מוגברת, הפעלה של היעד היונקים של קומפלקס rapamycin 1 (mTORC1), והפחתת איתות חלבון קינאז המופעל על ידי 5ʹ-AMP, הוכחו כמאטים את התקדמות המחלה הציסטית (איור 2). Tolvaptan, אנטגוניסט לקולטן וזופרסין 2, הצליח להאט את התקדמות ADPKD בבני אדם על ידי הפחתת איתות cAMP. מעניין, מחקר שנערך לאחרונה על מודלים של PKD של עכברים הראה שאבלציה של ריסים ראשוניים על ידי השבתה של גן ריסי (או Kif3 או Ift20) הובילה למחלה קלה, בעוד שביטול של Pkd1 או Pkd2 הביא למחלה קשה. באופן בלתי צפוי, אבלציה של הריסים הראשוניים בנוסף לאי-אקטיבציה של Pkd1 או Pkd2 במודלים אלה הביאה להחלשהמחלת כליותבהשוואה לאי-אקטיבציה של Pkd1 או Pkd2 בלבד. בסיכומו של דבר, נתונים אלה מרמזים על קיומו של מסלול איתות מבוסס ריסים עדיין לא מזוהה, המקיים אינטראקציה עם קומפלקס הפוליציסטין כדי לווסת את חומרת מחלת הציסטה ואובדן תפקוד הריסים, נראה כמגן בהקשר של ADPKD.

אבולוציה של טכנולוגיות הקרנת מוטציות ב-ADPKD

בדיקת מוטציות PKD1 הייתה מאתגרת בשל גודלה הגדול, המורכבות ותכולת ה-GC הגבוהה שלה. הגן כולל 46 אקסונים ומקודד לתעתיק של 12,912-bp, המשתרע על אזור גנומי של 50-kb. 33 האקסונים הראשונים שלו משוכפלים בשישה פסאודוגנים עם זהות של כ-98 אחוזים של רצף DNA. הרמה הגבוהה של זהות רצף ה-DNA עם הפסאודוגנים יוצרת אפשרות לקריאות גנוטיפ חיוביות ושליליות כוזבות, משום שמוטציה פסאודוגנית יכולה להיקרא באופן שגוי כנמצאת ב-PKD1, וניתן לפספס מוטציה של PKD1 אם האות מוצף על ידי הרצף הרגיל בפסאודוגנים כאשר נעשה שימוש במבחן לכידת DNA. הפרוטוקול הראשון למסך מוטציות מקיף של PKD1 ניצל חוסר התאמה נדיר בין האזור המשוכפל של PKD1 והפסאודוגנים שלו כדי ליצור תבניות ספציפיות ללוקוס עבור תגובות רצף מקוננות עוקבות. נדרשים חמישה PCR ארוכי טווח כדי ליצור אמפליקונים ספציפיים ל-PKD1- מהאזור המשוכפל ואחריהם 65 PCR מקוננים כדי לסנן את הגן כולו. פרוטוקול זה מספק הגנה חזקה מפני הגברה גנומית מזויפת מהפסאודוגנים PKD1 והניב שיעור אבחון גבוה של כ-80 אחוז -90 אחוז בקבוצות קליניות נבחרות, אך הוא עתיר עבודה ויקר.

איור 2.|תובנות על הפתוביולוגיה של ADPKD ממחקרים גנטיים של בני אדם ובעלי חיים. AMPK, חלבון קינאז מופעל 5ʹ-AMP; ER, reticulum אנדופלזמי; ERK, קינאז מווסת אות חוץ תאי; JAK-STAT, מתמר אותות של יאנוס קינאז ומפעיל של מסלול איתות שעתוק; mTOR, יעד יונק של rapamycin.

פרוטוקול שלאחר מכן יצר אמפליקוני PCR ספציפיים ללוקוס לטווח ארוך עבור שני הגנים (כלומר, שמונה עבור PKD1 ושישה עבור PKD2) והכפיל אותם מדגימות בודדות של מטופלים כספריות מקודדות עבור רצף תפוקה גבוהה. גישה אחרונה זו מפחיתה באופן משמעותי את עומס העבודה והעלויות במעבדה והיא נמצאת כיום בשימוש על ידי מספר מעבדות מחקר; עם זאת, זה עדיין דורש מומחיות טכנית ניכרת. לאחרונה, רצף אקסומים ממוקד על ידי פאנלים גנים מותאמים באמצעות לכידת DNA או רצף גנום שלם יושם עבור בדיקת מוטציות PKD1 ו-PKD2, עם תוצאות מבטיחות ודיוק של .95 אחוז עבור מקרים שנפתרו בעבר; עם זאת, נדרשים ניתוחי ביואינפורמטיקה מתוחכמים.

מחלקת מוטציות מנבאת חומרת מחלת כליות ממוצעת ב-ADPKD

בדיקת מוטציות של חולים עם ADPKD מועשרים במאפיינים קליניים בסיכון גבוה לדיווח על התקדמות כי 75 אחוז מהמקרים נשאו מוטציות PKD1, כ-15 אחוז נשאו מוטציות PKD2, ולפחות ל-10 אחוז מהמקרים לא זוהה מוטציה. לעומת זאת, בדיקת מוטציות של חולים התבררה עם נורמלי או כמעט נורמליתפקוד כליותדיווחו כי 60 אחוז מהמקרים נשאו מוטציות PKD1, 25 אחוז נשאו מוטציות PKD2, ול-15 אחוז לא זוהה מוטציה. למעלה מ-1250 מוטציות PKD1 ו-200 מוטציות PKD2 אוחסנו בארכיון ב- Mayo Polycysticמסד נתונים של מחלות כליה, ואף מוטציה אחת לא מהווה 0.2 אחוז מהמקרים. מחקרים מרובים אישרו מתאם חזק בין קבוצת המוטציות לחומרת מחלת הכליות: בממוצע, מוטציות PKD1 קטועות חלבון (כלומר, שינוי מסגרת, שטויות ומוטציות באתרי שחבור קנוניים ומחיקות גדולות) קשורות למחלה הקשה ביותר (גיל ממוצע של ESKD: 50-55 שנים), ואחריו מוטציות PKD1 שאינן קטועות (כלומר, כניסות/מחיקות של missense ו-in-frame) ומוטציות PKD2 (גיל ממוצע של ESKD: כ-75-80 שנים). עם זאת, שונות משמעותית במחלה בתוך משפחות של קרובי משפחה שנפגעו עם אותה מוטציה של השפעה עיקרית מתועדת היטב ומצביעה מאוד על אפקט משנה. בנוסף, בהיעדר בדיקה חזקה במבחנה, קיימת אי ודאות להקצאת הפתוגניות בגרסאות שאינן חותכות. הקולג' האמריקאי לגנטיקאים רפואיים פיתח קווים מנחים לפרשנות של וריאנטים נדירים של רצף הכוללים הערכת תדירות אללים במאגרי אוכלוסיה, נוכחות כפתוגנית במאגרי מידע של מחלות, אפיון פונקציונלי חוץ-גופני או in vivo, הערכה ביו-אינפורמטית והפרדה משותפת עם המחלה. במספר מושפעים או היעדרות אצל בני משפחה לא מושפעים. וריאנטים מדווחים לאחר מכן כ"פתוגניים", "פתוגניים ככל הנראה", "וריאנטים בעלי משמעות לא ברורה" או "שפיר". עם זאת, תדירות האוכלוסייה המצטברת של גרסאות "פתוגניות כנראה" ב-PKD1 ו-PKD2 עולה על ההערכות האפידמיולוגיות של שכיחות ADPKD, מה שמטיל ספק בחדירה של חלק מהווריאציות הללו.

גורמים גנטיים ל-PKD מעבר ל-PKD1 ו-PKD2

למרות בדיקה מקיפה, ל-10%-15% מהחולים החשודים ב-ADPKD לא זוהתה מוטציה ב-PKD1 או PKD2. באמצעות רצף של אקסום שלם, זוהו מוטציות במספר גנים נוספים של מחלות ציסטיות נדירות בחולים שתויגו במקור כ"לא זוהתה מוטציה". כפי שתואר לעיל, גנים מרובים (כלומר, ALG8, ALG9, GANAB, PRKCSH, SEC61B ו-SEC63) המקודדים לחלבונים שמתפקדים במסלול הביוסינתטי ER הוכחו כגורמים ל-ADPLD, ותמונה קלינית החופפת ל-ADPKD. מוטציות אוטוזומליות רצסיביות ב-PMM2 גורמות להפרעה רב-מערכתית הרסנית בילדים, אך זוהתה מוטציית פרומטור נדירה שהפחיתה את ביטוי PMM2 כגורמת להיפוגליקמיה היפר-אינסולינמית בילדות ולכליות פוליציסטיות בחמש עשרה משפחות. מוטציות ב-DNAJB11 הוכחו כגורמות ל-PKD לא טיפוסי עם ציסטות כליות קטנות, גודל כליה קטן או נורמלי, ואי ספיקת כליות מאוחרת הקשורה לניוון צינורי ופיברוזיס בין-סטיציאלי - מאפיינים קליניים של שניהם.ADPKDומחלת כליות אוטוזומלית דומיננטית tubulointerstitial kidney (ADTKD). חוסר התאמה זה של גודל הכליה עם התפקוד הוא מאוד חריג עבור ADPKD אך נראה גם ב-ADPLD הקשור למוטציות ALG9.

פסיפס סומטי הוא סיבה חשובה נוספת ל-ADPKD בחולים שלא זוהתה מוטציה. פסיפס מתייחס לנוכחות של שתי אוכלוסיות תאים שונות מבחינה גנטית בתוך פרט אחד כתוצאה ממוטציה סומטית במהלך העובר. בהתאם לסוג התא ולשלב ההתפתחותי בו מתרחשת המוטציה, שלוש תסמונות קליניות יכולות להיווצר פסיפס של קו הנבט, המערבות את תאי הנבט בלבד; פסיפס סומטי, הכולל את תאי הגוף בלבד; ופסיפס גונדאלי וסומטי, המעורבים גם את קו הנבט וגם את התאים הסומטיים. הנוכחות של PKD דה נובו עם דפוסי הדמיית כליות לא טיפוסיים (כלומר, דפוסים א-סימטריים, חד צדדיים, נטויים) היא ממצא קליני החשוד בפסיפס סומטי. האבחנה של פסיפס היא מאתגרת בשל המעורבות המשתנה של התאים המושפעים, וכתוצאה מכך יחס אות-רעש של מוטציה נמוך, והיא מוחמצת לעתים קרובות על ידי רצף Sanger. עם זאת, כ-10 אחוז מהמקרים שלא נפתרו מבחינה גנטית משלוש קבוצות שהוכחו קלינית נמצאו כמי שמכיל פסיפס סומטי על ידי NGS. כל המוטציות הסומטיות שזוהו נמצאו ב-PKD1 שנקבעו מ-DNA בדם היקפי בשברי אללים שונים בין 5% ל-20%. מחקרים עתידיים המשתמשים ב"ברקוד מולקולרי" של תבנית DNA מרקמות שונות (למשל, רירית חזה ואפיתליה בשתן) עשויים לשפר את קצב הזיהוי של מקרי פסיפס עם שברי אללים נמוכים עוד יותר (כלומר, 2 אחוז מהקריאות).

אינדיקציות נוכחיות לבדיקה גנטית ב-ADPKD

עבור רוב הנבדקים בסיכון עם היסטוריה משפחתית חיובית, ניתן לאשר את האבחנה של ADPKD על ידי אולטרסאונד או הדמיית תהודה מגנטית באמצעות קריטריונים מאומתים היטב ותלויי גיל המבוססים על ספירת ציסטות בכליות (טבלה 2). עם זאת, ייתכן שלא תתאפשר הדרת מחלה בוודאות מלאה בנבדקים בסיכון מתחת לגיל 40 על ידי אולטרסאונד. לעומת זאת, עם רזולוציה גבוהה יותר לאיתור ציסטות קטנות, ניתן להשתמש בהדמיית תהודה מגנטית להדרת מחלה בוודאות גבוהה. קליניתבדיקה גנטיתלADPKDמסומן כיום במקרים בהם קיים ספק לגבי האבחנה (כלומר, חוסר היסטוריה משפחתית או ממצאי הדמיה מעורפלים) או כאשר יש צורך בהדרת מחלה בוודאות גבוהה בגיל צעיר, כגון במקרה של בדיקה עבור תורם כליה חי פוטנציאלי או אבחון גנטי טרום לידתי וקדם השרשה (טבלה 3). אי הכללה מוקדמת של ADPKD בנבדק בסיכון יכולה להתבצע על ידי בדיקה גנטית למוטציה המשפחתית הספציפית. אנו לא ממליצים על בדיקת קטינים בסיכון ל-ADPKD מעבר לניטור לחץ דם מכיוון שחסר טיפול משנה מחלה באוכלוסייה זו, וקבלת אבחנה במצב פרה-סימפטומטי עלולה לגרום ללחץ פסיכולוגי. יש ליידע את כל הנבדקים העוברים בדיקה גנטית ל-ADPKD על ההשלכות האפשריות של בדיקות גנטיות, המשתנות ממדינה למדינה, ועליהם לקבל ייעוץ לפני ואחרי הבדיקה על ידי יועץ גנטי.

אינדיקציות מתפתחות לבדיקות גנטיות ב-ADPKD

ההתקדמות ב-NGS מוכנה לחולל מהפכה בבדיקות הגנטיות ב-ADPKD על ידי אספקת בדיקת מוטציות בו-זמנית של מחלות ציסטיות מרובות וגנים פוטנציאליים לשינויים עם דיוק גבוה ועלויות סבירות (28). ככזה, אנו מצפים שמספר אינדיקציות חדשות יתפתחו עם מתודולוגיות רצף בתפוקה גבוהה המתמקדות בצורות לא טיפוסיות של PKD (איור 3, טבלה 3); הם כוללים (1) מחלה מוקדמת וקשה, (2) שונות ניכרת של מחלה תוך משפחתית, (3) ללא היסטוריה משפחתית ברורה, (4) לא טיפוסיתהדמיית כליות, ו (5) מצג תסמונת. השכיחות המצטברת של תרחישים לא טיפוסיים אלה עשויה להגיע עד שליש מהחולים עם ADPKD. אנו מציעים כי חולים או משפחות המציגים אחד מהתרחישים הללו יופנו למרכזים מיוחדים לבדיקות נוספות.

(1) מחלה מוקדמת וחמורה

PKD חמור המוצג ברחם או בילדות מוקדמת היא ישות קלינית המתוארת היטב. לדוגמה, מחיקת PKD1 ו-TSC2 הרציפה היא תסמונת נדירה הקשורה לכליות ציסטיות מוגדלות, סימנים משתנים של תסביך טרשת שחפת (TSC), ובדרך כלל, ESKD בגיל ההתבגרות מחקרים עדכניים יותר הוכיחו מורכבות גנטית העומדת בבסיס חלק מהמקרים החמורים הללו. , כולל הטרוזיגוסיות מורכבת (למשל, עקב מוטציה אחת של PKD1 קטוע חלבון בטרנס עם מוטציה שנייה PKD1 לא קטועה) או מחלה דיגינית (למשל, עקב מוטציה אחת של PKD1 ומוטציה שנייה בגן אחר למחלה ציסטית, כגון PKD2, COL4A1 , או HNF1B). מאמינים כי מוטציות הומוזיגוט אובדן תפקוד PKD1 או PKD2 קטלניות בבני אדם. למרות נדירות, לזיהוי של משפחות עם ADPKD bilineal יש השלכות חשובות על ייעוץ גנטי. למרות שניתן להציע זאת מההיסטוריה המשפחתית, לרוב זה לא המקרה מכיוון שאחד ההורים המושפעים עשוי להיות בעל צורה קלה של ADPKD (כלומר, עקב מוטציית PKD1 או PKD2 שאינה מקצצת). רמזים קליניים למחלה דו-לינאלית פוטנציאלית ב-ADPKD עשויים לכלול סימניםמחלת כליותחוסר התאמה בין בני משפחה ויחס הפרדת מחלות גבוה המשפיע על כ-75% מהילדים באילן יוחסין גדול, בניגוד ל-50% הצפויים במצב אוטוזומלי דומיננטי, עקב שתי המוטציות המופרדות באופן עצמאי.

איור 3.|תרחישים קליניים של מצגות ADPKD לא טיפוסיות והסברים גנטיים פוטנציאליים.

(2) משתנה מחלה תוך משפחתית מסומנת

מסומןמחלת כליותאי-קורדנס (כלומר, לפי נפח הכליות הכולל או eGFR, מותאם לגיל) בזוג קרובי משפחה מושפע הוא שכיח יחסית, משפיע על לפחות 12 אחוז מהמשפחות עם ADPKD, ועלול לנבוע מצירוף מקרים של שנימחלת כליות(למשל, סוכרת או GN) באיבר הפגוע בצורה חמורה יותר או נוכחות של בסיס גנטי יוצא דופן (כלומר, פסיפס סומטי או גורמים גנטיים, לרבות מחלה דיגית כפי שנדון לעיל). מחלה דיגנטית או ביאללית הקשורה להשפעות גנטיות או אלליות שונות בחולים עם ADPKD דווחה ותומכת מאוד ב"מודל הסף" של ציסטוגנזה, שבו מינון פונקציונלי תאי של פוליציסטין מתאם הפוך לחומרת המחלה (איור 4). בנוסף, מחלות נלוות (כגון יתר לחץ דם והשמנה) וגורמים סביבתיים (כגון עישון וצריכת מים) יכולים גם הם לתרום לחוסר התאמה בין המחלות במשפחות.

（3） אין היסטוריה משפחתית נראית לעין

עד 28 אחוז מהחולים החשודים כסובלים מ-ADPKD לא מדווחים על היסטוריה משפחתית ברורה. במסגרת זו, עשויות להיות בדיקות גנטיות, והאבחנה המבדלת צריכה להתרחב כך שתכלול סיבות גנטיות ולא גנטיות אחרות לסיסטיקה.מחלת כליות, במיוחד במקרים עם מאפיינים לא טיפוסיים או תסמונתיים. אבחנות מבדלת אחרות כוללות מוטציה דה-נובו, חוסר זמינות של מסמכים רפואיים של ההורים, פסיפס סומטי או קו-נבט, או ADPKD קלה שלא מזוהה בהורה מושפע. במקרה של חשד לפסיפס סומטי, בדיקה עם עומק קריאה גבוה עשויה להועיל גם כדי לפתור את הסיבה הגנטית.

איור 4.|השפעות של מחלה דיגינית על מינון פונקציונלי של פוליציסטין וחומרת מחלה ציסטית. hp, גרסה היפומורפית.

(4) הדמיית כליות לא טיפוסית

דפוסי הדמיית כליות לא טיפוסיים (כלומר, Mayo Clinic Imaging Class 2) קיימים אצל עד 16 אחוז מהחולים החשודים כסובלים מ-ADPKD. חולים ללא היסטוריה משפחתית של ADPKD שהפגינו מחלה ציסטית חד צדדית, אסימטרית, סגמנטלית או סתומה, חושדים בפסיפס סומטי. לעומת זאת, חולים עם היסטוריה משפחתית חיובית והדמיית כליות לא טיפוסית נוטים להציג מחלה ציסטית קלה הקשורה למוטציות PKD1 או PKD2 שאינן חותכות. חולים עם אי ספיקת כליות בינונית עד מתקדמת אך הדמיית כליות המראה מחלה ציסטית קלה ללא הגדלה של כליה צריכים להעלות את החשד לשנייהמחלת כליות, כגון נפרופתיה סוכרתית, GN או מחלה ציסטית אחרת. במסגרת זו, האבחנה המבדלת צריכה לכלול גם PKD עקב מוטציות ב-DNAJB11 או ALG9, מחלת קרום בסיס דק (עקב מוטציה הטרוזיגוטית COL4A3 או COL4A4), או מחלת כליות apoL1 בחולה שחור עם פרוטאינוריה.

(5) מצגת סינדרומית

טבלה 1 מספקת רשימה של גנים שעלולים להוביל למחלות כליה ציסטיות כאשר מוטציה. יש לציין, ביטויים תסמונתיים בהפרעות אלה עשויים לספק לעתים קרובות רמזים

לאבחון שלהם. לדוגמה, PKD אוטוזומלי רצסיבי עשוי להופיע בבגרות צעירה עם פיברוזיס כבד מולד או תסמונת קרולי. הנוכחות של המרטומות באיברי היעד מאפשרת בדרך כלל אבחנה חד משמעית של TSC. עם זאת, הבחנה של TSC (כולל תסמונת מחיקת הגנים הרציפה PKD1-TSC2) מ-ADPKD עשויה להיות קשה בנוכחות פסיפס סומטי. ציסטיק נוסףמחלות כליותלא קשור להגדלות כליות, כגון אלו הנגרמות על ידי מוטציות ב-DNAJB11 או ALG9, יש לשקול. ADTKD כולל מספר הפרעות המתאפיינות ב-CKD פרוגרסיבי הקשורים לפרוטאינוריה בדרגה נמוכה ובדיקת שתן תפלה. ציסטות כליות קטנות עשויות להתפתח במהלך הקליני המאוחר, ומאפיינים קליניים נוספים עשויים לעזור להבדיל בין מצבים אלו. לדוגמה, נוכחות של גאוט והיפר-אוריצמיה מרמזת על ADTKD הקשורה למוטציות אורומודולין, בעוד שנוכחות של סוכרת על רקע בגרות של מום צעיר ו/או בדרכי גניטורינאריות מרמזת על ADTKD הקשורה למוטציות HNF1B. צורות נדירות אחרות של PKD עם מאפיינים תסמונתיים ייחודיים כוללות מחלת פון היפל-לינדאו; נפרונופתיזיס; תסמונת אורופציו-דיגיטל דומיננטית מקושרת X; אנגיופתיה תורשתית, נפרופתיה, מפרצת ותסמונת התכווצויות שרירים; והיפוגליקמיה היפראינסולינמיה עם PKD. על ידי בדיקה מקיפה של רשימה של גנים ידועים ופוטנציאליים של מחלות ציסטיות, בדיקות גנטיות עם רצף תפוקה גבוה צפויות לשפר את דיוק האבחון בחולים עם מחלת כליות ציסטית.

מחקרים גנטיים של חולים ומודלים של בעלי חיים הוכיחו את הפתוביולוגיה של המחלה ב-ADPKD. כעת אנו מבינים כי מינון פונקציונלי מופחת של פוליציסטין מתחת לסף קריטי, באמצעות מנגנונים גנטיים ובלתי-גנטיים כאחד, גורם להיווצרות ציסטות בתוך תאי אפיתל צינוריים בודדים. עם זאת, המנגנונים המולקולריים המדויקים העומדים בבסיס צמיחת הציסטה והתקדמות המחלה נותרו לא שלמים. בדיקות גנטיות מבוססות NGS צפויות לשפר את הדיוק האבחוני של מחלת כליות ציסטית ועשויות גם לספק מידע פרוגנוסטי ל-ADPKD. בדיקות גנטיות המבוססות על רצף Sanger מוגבלות בבירור הגורמים ל-PKD לא טיפוסי בתרחישים קליניים, כגון אי-קורפורמציה בין מחלות בתוך המשפחה, דפוסי הדמיית כליות לא טיפוסיים, חומרת מחלה חסרת התאמה בין ירידת eGFR ונפח כליות כולל, ועוד כליה ציסטית תסמונתית. מַחֲלָה. חידושים בריצוף בתפוקה גבוהה ישנו וירחבו את האבחון המולקולרי ב-ADPKD. באמצעות סקר מקיף של מחלות ציסטיות מרובות וגנים משנים וזיהוי משופר של פסיפס סומטי, פאנל גנים ממוקד, רצף שלם-אקסום או גנום שלם צפוי לשפר את הדיוק האבחוני והפרוגנוסטי כדי לקדם רפואה מותאמת אישית ב-ADPKD.

גילויים

MB Lanktree קיבלה תגמול עבור השתתפות כדובר וחבר מועצת ייעוץ עבור Otsuka Pharmaceuticals. הוא גם קיבל מענקים מקרן הכליות של קנדה במהלך ביצוע המחקר. Y. Pei קיבלה תגמול עבור השתתפות במועצות מייעצות עבור Otsuka, Reata Pharmaceuticals ו-Sanofi-Genzyme. לכל היוצרים הנותרים אין מה לחשוף.

מימון

עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי המכון הקנדי למחקר אסטרטגיית בריאות לתוכנית מחקר מוכוונת מטופל במחלת כליות כרונית Can-SOLVE CKD Network Program. MB Lanktree הוא חוקר חדש בתוכנית הליבה של מדען המחקר וההכשרה הלאומית (KRESCENT) הממומנת על ידי המכון הקנדי לחקר הבריאות, קרן הכליות של קנדה והאגודה הקנדית לנפרולוגיה.

למידע נוסף:david.deng@wecistanche.com