Syndrom fragilního chromozomu X

Většina dosud známých dědičných chorob je způsobena změnou „písmen“ genetického kódu nebo jejich ztrátou, případně poškozením mechanizmů regulujících vyjádření genetické zprávy v buňce. U syndromu fragilního chromozomu X se však přišlo na zcela nový mechanizmus, jímž vzniká dědičná porucha.

Každá lidská buňka obsahuje ve svém jádře sadu chromozomů, jejichž podstatu tvoří molekuly DNA. V nich je zakódována dědičná informace celého organizmu. Těchto chromozomů je 23 párů. Jeden z těchto párů se skládá ze dvou chromozomů určujících pohlaví jedince. Když jsou oba chromozomy stejné (označkované X, tedy chromozomová sestava XX), je jedinec pohlaví ženského. Jsou-li chromozomy různé (sestava XY), je jedinec pohlaví mužského.

Jedna z vážných dědičných chorob je doprovázena křehkostí a snadným zlomením chromozomu X. Tato choroba se nazývá syndrom fragilního chromozomu X a je hned po Downově syndromu nejčastější příčinou přenášeného mentálního zaostávání (IQ 20-70).

Osoby takto postižené mají kromě mentálního poškození velkou hlavu, dlouhý obličej, velké uši, velká varlata, jsou hyperaktivní, mají poruchy řeči a někdy schizofrenii. Ve všech etnických skupinách se choroba v průměru vyskytuje u jednoho z 1 200 mužů a u jedné ženy z 2 000. Na každých 5 postižených můžů existuje jeden, který je normální, ale z rodokmenové studie vyplývá, že má chromozom X poškozen. Tito muži byli nazváni NTM („normal transmitting man“).

Syndrom fragilního chromozomu X byl poprvé cytogeneticky diagnostikován r. 1969, kdy bylo nalezeno zúžení na raménku q chromozomu X. Místo zúžení je velmi fragilní a lze ho zlomit při pěstování bílých krvinek v určitém prostředí. Na tomto nálezu byla později založena poměrně citlivá metoda diagnózy. Bohužel však, zvláště u žen nosiček, nebyla příliš spolehlivá (přesnost 30 %) a nedala se použít v prenatální diagnostice z choriových klků.

Pokroku bylo dosaženo teprve s rozvojem molekulární genetiky v 80. a 90. letech. Nejprve byl identifikován a zmapován gen, jenž je za syndrom fragilního chromozomu odpovědný (tzv. FMR-1 gen). Pomocí hybridů somatických buněk, u nichž lze indukovat zlom ve fragilní oblasti, byla určena poloha genu. Podrobným zmapováním této oblasti a posléze „přečtením“ genetické zprávy byl objeven sled „písmen genetické abecedy“ CGG (cytosin, guanin, guanin), který se v genu FMR-1 opakuje. Mezi počtem opakování a tíží postižení byla zjištěna korelace. U zdravých jedinců se CGG opakuje 6-54krát. U žen nosiček a u mužů NTM je těchto opakování 52 až 200. Ti, kteří mají chorobu plně rozvinutou, mají repetic více než 1 000. Na množství repetic od 52 do 200 se pohlíží jako na dispozici k chorobě, protože od tohoto počtu má sled CGG tendenci se v následujících generacích zmnožovat. Choroba se pak projevuje různě silně až do plného rozvoje s počtem kopií kolem jednoho tisíce.

Tento jev se nazývá anticipace a je definován jako nárůst vážnosti postižení a častější výskyt prvních projevů v následujících generacích.

Počet repetic v genu FMR-1 se v současné době zjišťuje pomocí metody PCR („polymerase chain reaction“) a analýzou štěpů DNA (tzv. restrikčních fragmentů) na polyakrylamidovém nebo agarozovém gelu. Provedená měření potvrdila, že rozptyl repetic u normální populace je 6 až 54. Analýza genomu a studium rodokmenů se syndromem fragilního chromozomu X potvrdily, že u žen - nosiček je tendence zvyšovat v následujících generacích počet repetic sledu CGG.

Studie většího počtu rodin se syndromem fragilního chromozomu X ukázaly, že muži NTM mají více repetic než normální jedinci a méně než postižení, a že přenáší repetice na své potomky v téměř nezměněném počtu. Naopak ženy nosičky mají sklon rodit potomky (mužské i ženské) s velkou expanzí repetic. Zdá se, že sled CGG vyvolávající syndrom fragilního chromozomu X se zmnožuje především v ženské meióze. Mentálně postižení muži mají zřídka potomky, což omezuje studium přenosu zmnožených repetic v následujících generacích. Syndrom fragilního chromozomu X je první lidská porucha, u níž změna v DNA, jež se neprojeví chorobou, předurčuje podstatné riziko u potomků.

Proč se tyto repetice zmnožují, není dosud objasněno. Jedna teorie vychází z poměrně obtížné replikace úseků DNA bohatých na písmena C a G. Nepravidelná rychlost syntézy DNA by snad mohla vést ke vzniku mnohočetných neúplných jednoduchých řetezců, které se následně komplementují, což vede ke znásobení zmíněných sledů CGG.

I když je známa molekulární podstata (ne však mechanizmus vzniku) změn vedoucích k syndromu fragilního chromozomu X, nic se dosud neví o biochemických příčinách této choroby. Neví se, jaká je funkce proteinu kódovaného genem FMR-1 a jak je tato funkce postižena zmnožením sledu CGG.

Cytogenetická diagnostika syndromu fragilního X je nyní nahrazována molekulárními metodami. Metoda PCR slouží k rychlému odhadu počtu repetic CGG v rozmezí 6 až 200. U postižených jedinců s velkým množstvím repetic CGG nelze však tuto metodu spolehlivě použít, diagnostika se proto provádí pomocí restrikčních enzymů EcoRI a BssHII. V diagnostice syndromu fragilního chromozomu X se tedy s výhodou používá kombinace metod molekulárních a cytogenetických se studiem rodokmenů.

Podobný mechanizmus mutace (zmnožování krátkých repetic) byl objeven pro další dvě choroby - spinální a bulbární atrofii (tzv. Kenedyho choroba), kde na chromozom X u genu pro androgenní receptor byly nalezeny kopie tripletů CAG, a myotonickou dystrofii, kde na 19. chromozomu u genu pro myotin-proteinkinázu byly nalezeny triplety GCT.

Výzkumem knihovny lidských genů pomocí molekulární hybridizace bylo objeveno větší množství úseků bohatých na písmena C a G. Zdá se, že tyto repetice jsou v lidském genomu časté. Nyní bude nutné určit, které z těchto úseků jsou odpovědné za další dědičné a somaticky získané choroby. Objev tohoto typu dědičnosti u syndromu fragilního chromozomu X otevřel nové pole působnosti pro lékařské genetiky. Měl by se začít provádět screening na premutované geny, které sice nevyvolávají chorobu bezprostředně, ale zvyšují riziko výskytu choroby v následujících generacích. Bude třeba zavést prenatální diagnostiku syndromu fragilního chromozomu X u rizikových těhotenství, jež by neměla být složitější než ta, která se běžně provádí na aneuplodii u žen nad 35 let.