Wrodzone wady kończyn są jednymi z najczęstszych wrodzonych

Nr wniosku: 213705, nr raportu: 12407. Kierownik (z rap.): dr Anna Barbara Sowińska-Seidler
Wrodzone wady kończyn są jednymi z najczęstszych wrodzonych wad rozwojowych, stanowiąc tym
samym niezwykle istotny problem medyczny i społeczny. W tej grupie, wady ze spektrum rozszczepu rąk i/lub
stóp (SHFM – ang. Split Hand/Foot Malformation) identyfikuje się u 8-17% pacjentów. Schorzenie to, zwane
również ektrodaktylią, polega na całkowitym lub częściowym braku lub niedorozwoju palców rąk i/lub stóp
oraz nierzadko odpowiednich kości śródręcza/śródstopia. Ektrodaktylia cechuje się znacznym
zróżnicowaniem klinicznym oraz etiologicznym. W klasyfikacji anatomicznej wady wyróżnia się dwa główne
typy SHFM: rozszczep typowy (tzw. rozszczep typu "szczypce homara"), z brakiem centralnego promienia
ręki lub stopy w efekcie czego narząd zostaje podzielony na dwie części oraz rozszczep typu monodaktylii,
gdzie niewykształceniu ulega centralna i promieniowa część ręki/stopy z pozostawieniem jedynie piątego
palca. Wady wrodzone kończyn o typie rozszczepu należą do najcięższych wad rozwojowych. Są one
przyczyną poważnej niepełnosprawności fizycznej i wielkiego urazu psychicznego. Większość wad
wrodzonych, w tym wad kończyn, powstaje przy udziale czynników genetycznych. Jednakże, pomimo
znacznego postępu wiedzy, w wielu przypadkach (ok. 50%) podłoże molekularne ektrodaktylii pozostaje
nieokreślone.
Głównym celem prowadzonych przeze mnie badań w ramach stypendium doktorskiego ETIUDA była
identyfikacja przyczyn genetycznych odpowiedzialnych za powstawanie wrodzonych wad kończyn ze
spektrum rozszczepu rąk i/lub stóp, ze szczególnym uwzględnieniem nowych nieopisywanych wcześniej
zmian związanych z patologią wady. Na etapie rutynowej diagnostyki genetycznej udało się zidentyfikować
znaną przyczynę molekularną wady u 15% pacjentów zakwalifikowanych do badań. Sekwencjonując gen
DLX5, zidentyfikowaliśmy w dwóch niespokrewnionych rodzinach nieopisywaną do tej pory mutację
skracającą białko, związaną z dominującym typem dziedziczenia o niepełnej penetracji cechy. Oznacza to, że
do ujawnienia się wady wystarczy mutacja na jednej kopii genu, niemniej jednak nosicielem owej mutacji
może być również zdrowy osobnik. Dodatkowo, wykorzystując technikę wysokorozdzielczej porównawczej
hybrydyzacji genomowej do mikromacierzy (aCGH ang. array Comparative Genomic Hybridisation),
wykryliśmy dwie patogenne zmiany: znaną, lecz o zakresie znacznie mniejszym od typowo opisywanych, oraz
nową, nie opisywaną wcześniej w literaturze naukowej. Dzięki wykonanemu u części pacjentów
sekwencjonowaniu eksomu (ogół sekwencji kodujących w genomie) udało się zidentyfikować
prawdopodobnie patogenne mutacje w dwóch genach o nieznanej dotychczas funkcji w rozwoju kończyn u
człowieka, wskazując tym samym nowe geny kandydujące w patogenezie wad ze spektrum rozszczepu.
W ramach programu ETIUDA odbyłam staż w Instytucie Genetyki Molekularnej im. Maxa Plancka w
Berlinie w grupie badawczej „Development and Disease”. Wykonałam tam szereg badań funkcjonalnych,
których celem było potwierdzenie patogenności analizowanych zmian genetycznych wykrytych u pacjentów
z wadami kończyn oraz zbadanie ich patomechanizmu. Posługując się najbardziej nowatorską obecnie metodą
edytowania genomu (CRISPR-Cas9) zbadaliśmy na modelu mysim nową mutację zidentyfikowaną w
rodzinnym przypadku ektrodaktylii. Wyhodowane przez nas transgeniczne myszy, będące nosicielami
korespondującej mutacji, prezentowały ten sam typ wady kończyn co pacjent. Udowodniliśmy tym samym
związek przyczynowo-skutkowy pomiędzy badaną mutacją, a powodowaną przez nią malformacją i
zasugerowaliśmy mechanizm jej działania. Ponadto, wykorzystując technikę 4C-seq (ang. Circularized
Chromosomal Conformation Capture sequencing) umożliwiającą badanie oddziaływań pomiędzy wybranymi
regionami DNA, poznaliśmy patomechanizm mutacji wykrytej u pacjentki z niedorozwojem kości udowych.
Ta analiza pozwoliła nam wskazać gen kandydujący, potwierdzić jego związek z wadą oraz zlokalizować
elementy regulujące jego ekspresję.
Wyniki przeprowadzonych badań w znaczący sposób przyczyniły się do pogłębienia wiedzy nad
etiopatogenezą fenotypów kostnych. Posłużyły one wyjaśnieniu molekularnych mechanizmów wystąpienia
wrodzonych schorzeń układu kostnego. Oprócz istotnego wkładu w wiedzę z zakresu badań podstawowych,
biologii rozwoju i genetyki, wyniki badań mają również wartość praktyczną. Przyczyniły się bowiem do
poszerzenia oferty testów genetycznych, które będą mogły znaleźć zastosowanie w diagnostyce molekularnej
wad kończyn, poprawiając tym samym stan poradnictwa genetycznego dla pacjentów i ich rodzin. Jest to
niezwykle istotne, gdyż pozwala oszacować ryzyko wystąpienia wady w kolejnym pokoleniu lub u przyszłego
potomstwa rodziców będących nosicielami nieprawidłowości genetycznej, a tym samym umożliwia świadome
kształtowanie planów prokreacyjnych.