gen ECHS1 koduje krótkołańcuchową hydratazę enoilo-CoA 1, enzym mitochondrialny zaangażowany w metabolizm aminokwasów rozgałęzionych i kwasów tłuszczowych. Rzadkie dziedziczne mutacje w ECHS1 prowadzić do mitochondrialnego niedoboru ECHS1, co skutkuje zaburzeniem metabolizmu niezbędnego aminokwasu waliny i akumulacją półproduktów waliny.

W rzeczywistości, ECHS1 jest jednym z najczęstszych genów sprawczych chorób mitochondrialnych. Te zmutowane enzymy powodują również uszkodzenia mózgu i poważne opóźnienia w rozwoju psychomotorycznym dziecka, a także podnoszą poziom mleczanu we krwi. ECHS1 warianty zostały zgłoszone na całym świecie, a wiele mutacji powodujących choroby zostało zidentyfikowanych na całym świecie ECHS1 gen. Ostatnie postępy w testach genetycznych umożliwiły diagnozę wielu nowych przypadków z ECHS1 warianty. Doprowadziły one jednak również do wzrostu ich liczby ECHS1 warianty o nierozpoznanym znaczeniu (VUS), które stanowią główną barierę w diagnostyce genetycznej. Testy łączące Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)/Cas9 i sekwencjonowanie genomowe są rutynowo stosowane do identyfikacji ECHS1 VUS w nowotworach. Jednak rola VUS w rzadkich chorobach i mechanizmy molekularne leżące u podstaw ich powstawania ECHS1 warianty pozostają słabo poznane.

Teraz zespół naukowców kierowany przez profesora Yasushi Okazaki z Centrum Badań nad Chorobami Nieuleczalnymi na Uniwersytecie Juntendo w Tokio w Japonii, w skład którego wchodzą między innymi Yoshihito Kishita i Ayumu Sugiura, opracował szybki, wydajny system testowy do walidacji ECHS1 warianty.

Ich odkrycia i ich potencjalne implikacje zostały opisane w nowym badaniu opublikowanym w The Journal of Medical Genetics 13 kwietnia 2023 r. „Diagnozowanie chorób mitochondrialnych nigdy nie było łatwiejsze dzięki technologii sekwencjonowania nowej generacji. Jednak zaledwie 40% przypadków jest diagnozowanych, a 30% ma VUS, w przypadku których nie możemy przewidzieć patogenności” mówi dr Okazaki, wyjaśniając swoją motywację do kontynuowania badań. Nadszedł czas na system walidacji VUS o dużej przepustowości, tak jak poprawnie adnotujący ECHS1 wariantów pomoże w szybkiej diagnostyce genetycznej chorób mitochondrialnych i doprowadzi do ich wczesnego leczenia.

Pierwszym krokiem w opracowaniu wysokowydajnego testu do weryfikacji funkcji VUS było katalogowanie ECHS1 warianty poprzez ekspresję syntetycznego komplementarnego DNA (cDNA) zawierającego VUS w ECHS1 komórki nokautowe. Grupa jednocześnie przeprowadziła analizę genetyczną przy użyciu próbek pobranych od pacjentów z chorobą mitochondrialną. Na koniec zweryfikowali wpływ na ekspresję genów w potwierdzonych przypadkach, stosując sekwencjonowanie RNA i analizę proteomu. Ten proces walidacji funkcjonalnej VUS pomógł zidentyfikować nowe warianty powodujące utratę funkcji ECHS1.

Omawiając główne ustalenia zespołu, dr Okazaki mówi: „Pomimo swojej złożoności, nasz wysokowydajny test szybko wskazał VUS, który przyczynił się do utraty funkcji w ECHS1. Co ważne, zidentyfikowaliśmy nową substytucję synonimiczną powodującą nieprawidłowość splicingu, a ten test zapewnia solidną platformę do interpretacji tych wariantów”. Kolejną zaletą nowego testu jest jego zdolność do ujawnienia wpływu VUS w złożonym stanie heterozygotycznym – gdy każdy rodzic przekazuje zmutowany allel, z których oba mają różne mutacje. Ponadto zapewniło nowe podejście do interpretacji wariantów.

Grupa była również podniesiona na duchu, gdy ich uzupełniająca analiza „omiczna” wykryła niektóre przypadki, które nie zostały zdiagnozowane w teście. Zapewniając miary są pewni, że mogą poprawić jakość życia pacjentów z chorobami mitochondrialnymi.

Ale jakie znaczenie mają wyniki badania dla przyszłej diagnostyki genetycznej?

Wraz z ujawnieniem nowego ECHS1 W niektórych przypadkach ten test walidacyjny może również pomóc w szybkiej diagnostyce genetycznej lub wczesnej i późnej chorobie mitochondrialnej, klinicyści ci mogą być wykorzystywani do funkcjonalnej oceny innych genów związanych z chorobami mitochondrialnymi, dzięki czemu wczesne leczenie staje się rzeczywistością dla wielu pacjentów. „Weryfikacja VUS innych genów jest powtarzalna i już się rozpoczęła. Nasz zespół z powodzeniem zidentyfikował warianty w mitochondrialnym kompleksie I łańcucha oddechowego” podsumowuje dr Okazaki z uzasadnioną dumą.