В МГНЦ создали систему, позволяющую установить молекулярный механизм патогенеза самой частой генетически обусловленной эпилепсии

Эпилепсия является социально значимым заболеванием, новые подходы к диагностике ее причин и разработка инновационных методов лечения вносят значительный вклад в систему оказания помощи пациентам. К эпилепсии могут приводить различные факторы, в том числе, существуют генетически обусловленные формы заболевания.

Работа российских ученых позволила изменить представление о молекулярных причинах заболевания, обусловленных патогенными вариантами гена SCN1A, подтвердить диагноз у пациентов, а также потенциально открывает перспективы для будущей разработки персонализированного лечения. Статья коллектива российских исследователей вышла в одном из самых авторитетных научных журналов Brain (Q1).

Одна из наиболее частых причин генетически обусловленной эпилепсии – патогенные варианты гена SCN1A. Он кодирует натриевый канал, функционирующий в головном мозге, и патогенные варианты в этом гене приводят к целому спектру эпилептических синдромов. Одно из самых тяжелых расстройств этого спектра – синдром Драве, проявляется уже в первый год жизни ребенка в виде частых эпилептических приступов, плохо поддающихся лечению. Приступы приводят к регрессу развития ребенка, неврологическим нарушениям, возможны расстройства аутистического спектра (РАС). Медицинские специалисты отмечают, что у детей с этим синдромом значимо чаще встречается синдром внезапной смерти при эпилепсии. Как и многие генетически обусловленные заболевания, синдром Драве относится к редким, во многих странах частота его встречаемости неизвестна.  Данные по США говорят о том, что он встречается у 1 из 15 700 человек, что для орфанных заболеваний является высокой частотой. Встречаются и другие эпилептические синдромы, причина которых – патогенные варианты в гене SCN1A.

Ген SCN1A является одним из наиболее изученных. Специалисты Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова сосредоточились на исследовании вариантов, влияющих на сплайсинг, поскольку эти варианты практически не были изучены. В мировой научной литературе встречались лишь отдельные публикации.

Ген состоит из отдельных частей, интронов и экзонов. Сплайсинг – это один из этапов процессинга РНК. На этом этапе из РНК вырезаются интроны и сшиваются между собой другие участки – экзоны. Так получается зрелая РНК, с которой затем транслируется белок. Именно нарушения сплайсинга, по некоторым оценкам, являются одной из самых частых причин развития наследственных заболеваний. Однако в случае эпилепсий, причиной которых являются патогенные варианты в гене SCN1A, они не были изучены.

«Как правило, считается, что варианты в экзонах влияют непосредственно на белок, например, он получается укороченный и не может выполнять свои функции в организме. А варианты в интронах влияют на сплайсинг, на процесс вырезания участков гена, которые не кодируют белок. В нашем исследовании мы, в том числе, показали, что варианты в экзонах тоже могут оказывать влияние на сплайсинг, а не нарушать функцию на уровне белка, и, таким образом, установили молекулярный механизм патогенеза для этой группы вариантов. Это крайне важно, так как если мы знаем молекулярный механизм, мы можем давать точный прогноз пациенту, консультировать семью о рисках для потомства и в перспективе создавать патогенетические препараты», - поясняет врач-генетик, младший научный сотрудник лаборатории функциональной геномики МГНЦ Петр Спарбер,

Для изучения вариантов в экзонах гена SCN1A, исследователи создали молекулярную систему, которая позволяет не только подтверждать патогенность уже известных вариантов, но также в будущем подтверждать патогенность новых вариантов, которые на сегодняшний день в литературе не описаны.

«Ген SCN1A экспрессируется в головном мозге, и мы не можем проверить его экспрессию используя доступные биологические образцы пациентов, следовательно, нам необходима система in-vitro. В специальную генно-инженерную конструкцию, плазмиду, помещается участок гена с одним или несколькими экзонами и интронами. Затем плазмида помещается в модельную клеточную линию. Если последовательность, которую мы поместили в плазмиду, не содержит патогенных вариантов, то сплайсинг происходит корректно. Дальше мы можем внести интересующий нас вариант, который мы выявили у пациента, и проверить, влияет он на сплайсинг или нет. Разработанная система состоит из 18 таких плазмид, которые содержат все экзоны гена SCN1A. Таким образом, мы можем проверять любой выявленный вариант, который находится в экзонах или в интронах. Крайне важно, что система позволяет исследовать практически любой вариант на предмет влияния на сплайсинг, и ее можно использовать в перспективе, когда будут установлены новые варианты гена, - пояснил Петр Спарбер.

Специалисты Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова исследовали 95 вариантов гена SCN1A – это одна из самых больших выборок в мире. Из них 68 интронных вариантов, 21 вариант - экзонные, которые уже были описаны в мировой литературе, а также 6 новых, неописанных ранее вариантов, которые специалисты МГНЦ выявили у российских пациентов. Усовершенствованная система позволила подтвердить диагноз во всех случаях. Кроме того, система позволила установить, что 20% интронных вариантов, которые ранее описывались как влияющие на сплайсинг, на самом деле не оказывают на него влияния.

«Это крайне важно для медико-генетического консультирования: исходя из литературных данных врач может сделать неверный расчет повторного генетического риска, упустить настоящую причину заболевания у пациента. Мы надеемся, что новые данные, которые мы получили в результате работы, позволят актуализировать международные базы данных, на которые опираются в работе генетики многих стран. Кроме того, сегодня активно разрабатываются новые подходы к терапии, основанные на коррекции сплайсинга, а залог появления таких препаратов – четкое понимание, какие варианты оказывают на него влияние и как конкретно происходит нарушение сплайсинга в каждом конкретном случае. Данные нашего исследования дают перспективу развития персонализированного лечения таким пациентам», - резюмировал Петр Спарбер.

Peter Sparber, Margarita Sharova, Ksenia Davydenko, Denis Pyankov,  Alexandra Filatova, Mikhail Skoblov Deciphering the impact of coding and non-coding SCN1Agene variants on RNA splicing. Brain, 2023, nov 13

Подробнее со статьей можно ознакомиться по ссылке