Genetyczne podstawy DSD – geny, mutacje i mechanizmy

Podstawy genetyczne zaburzeń rozwoju płci są niezwykle złożone i obejmują szerokie spektrum mutacji w genach kontrolujących różne aspekty determinacji i różnicowania płciowego. Obecnie znanych jest ponad 75 genów zaangażowanych w rozwój gonad i biosyntezę hormonów płciowych, które mogą być przyczyną DSD1.

Klasyfikacja genetycznych przyczyn DSD

Wielokrotne etiologie genetyczne, od missense wariantów pojedynczych nukleotydów (SNV) po całkowite aneuploidie chromosomów, zostały wykazane wśród genetycznych przyczyn DSD2. Najczęstsze monogenowe przyczyny DSD zostały zidentyfikowane pod koniec XX wieku wraz z klonowaniem genów kodujących białka, które były znane jako zmienione w fenotypie klinicznym i biochemicznym3.

DSD to złożone stany spowodowane przez szeroki zakres anomalii genetycznych. Mogą być dziedziczone w sposób autosomalny dominujący (AD), autosomalny recesywny (AR), sprzężony z chromosomem X (XL) i sprzężony z chromosomem Y (YL), lub powstać de novo w zależności od zaangażowanego genu4.

Kluczowe informacje: Około 3/4 pacjentów z 46,XY DSD nie może otrzymać jednoznacznej diagnozy etiologicznej, a pojedyncza mutacja genowa nie może w pełni wyjaśnić heterogenności klinicznej 46,XY DSD5. To sugeruje, że dziedziczenie digeniczne może odgrywać istotną rolę w spektrum fenotypowym6.

Główne kategorie genów zaangażowanych w DSD

Geny determinacji płci

Gen SRY (Sex-determining Region Y) odgrywa kluczową rolę w rozwoju jąder u osobników męskich7. Mutacje lub delecje SRY zostały zidentyfikowane u 15% osób z całkowitą dysgenezją gonad 46,XY8. Translokacje genu SRY z chromosomu Y do chromosomu X (rzadko do innych chromosomów) mogą również powodować DSD9.

Inne ważne geny determinacji płci obejmują SOX9, którego mutacje w obrębie i wokół tego genu prawdopodobnie przyczyniają się do DSD10. Warianty liczby kopii (CNV) w genach SOX9 lub SOX3 są znanymi etiologiami 46,XX DSD jąderkowego i owojąderkowego8.

Geny syntezy hormonów

Defekty enzymatyczne w biosyntezie steroidów są dobrze scharakteryzowanymi przyczynami DSD. Najczęstsze defekty enzymatyczne dotyczą 21-hydroksylazy (P450c21), 11-hydroksylazy (P450c11) i 3-HSD11. Gen CYP21A2 kodujący 21-hydroksylazę jest najczęściej mutowanym genem w CAH12.

Mutacje w genie HSD17B3, który koduje enzym 17-dehydrogenazę hydroksysteroidową 3, powodują autosomalny recesywny niedobór tego enzymu9. Mutacje autosomalnie recesywne w genie CYP19A1 kodującym enzym aromatazę prowadzą do niedoboru aromatazy13.

Geny receptorów hormonalnych

Zespół niewrażliwości na androgeny jest spowodowany mutacją recesywną sprzężoną z chromosomem X w genie kodującym receptor androgenowy (gen AR)13. Mutacje patogenne w genie AR zostały zgłoszone u 9,4% (26/278) pacjentów z 46,XY DSD4.

Niewrażliwość na androgeny obejmuje mieszankę mutacji missense, wariantów skracających białko i delecji w genie AR4. Niedobór anty-müllerowego hormonu (AMH) lub niewrażliwość na AMH może być spowodowana mutacją genu AMH lub genu AMHR29.

Ważne: Poza genem AR, mutacje patogenne w genach NR5A1, SRD5A2, ZFPM2, HSD17B3, DHH, MAP3K1, SRY, CYP21A2, SOX9, duplikacja NR0B1 i delecja DMRT1 również często wykrywane są u pacjentów z DSD4.

Nowoczesne podejście diagnostyczne

Ze względu na dużą liczbę genów kandydujących, które mogą być zaangażowane w DSD, wiele laboratoriów wykorzystuje techniki sekwencjonowania nowej generacji (NGS), które pozwalają na jednoczesne sekwencjonowanie zmiennej liczby genów14. Te metody mogą być używane do szybszego i tańszego znalezienia przyczyny genetycznej15.

Pierwszym krokiem w przypadkach z podejrzeniem DSD jest określenie obecności chromosomu płciowego i genu SRY2. Analiza CNV umożliwia identyfikację dużych nieprawidłowości cytogenetycznych oraz CNV na poziomie eksonu z danych NGS16.

Specyficzne mutacje i ich mechanizmy

Mutacje w genie WT1

Niedawne badania zidentyfikowały, że 9% dzieci z określonym stanem miało mutacje wpływające na specyficzną część genu Wilms Tumor 1 (WT1), który znajduje się nie na chromosomie płciowym, ale na jednej z pozostałych 22 par chromosomów17. Te zmiany zakłócają delikatną równowagę między promowaniem formowania męskich jąder lub żeńskich jajników17.

Gen WT1 ma podwójną funkcję, tworząc jedno białko z częściami, które przyczyniają się do rozwoju męskiego, i innymi do rozwoju żeńskiego18. Małe zmiany w równowadze tych dwóch funkcji wydają się zmieniać sposób rozwoju narządów płciowych, nawet jeśli nasze chromosomy są męskie lub żeńskie18.

Złożone dziedziczenie

Badania sugerują, że nowe złożone warianty NR5A1 i MAP3K1 mogą zmieniać ekspresję SOX9 i ostatecznie prowadzić do nieprawidłowości rozwoju płci5. Dziedziczenie digeniczne może odgrywać istotną rolę w spektrum fenotypowym 46,XY DSD związanym z wariantami NR5A16.

Ten sam wariant w genie NR5A1 może powodować znacząco różne stopnie wirilizacji u różnych osób, co oznacza, że trudno jest ustalić związek między genotypem a fenotypem6.

Warianty liczby kopii i aberracje chromosomowe

Aneuploidie chromosomów płciowych, nieprawidłowości strukturalne i warianty liczby kopii (CNV) są częstymi przyczynami genetycznymi DSD16. Delecje lub duplikacje zostały zgłoszone w genach SOX3, LHCGR, SRY, NR0B1, DMRT1, NR5A1, GATA4, WT1, WNT4 i FGFR2 u pacjentów z DSD16.

Z tego powodu testowanie genetyczne w celu wykrycia dużych zdarzeń cytogenetycznych i CNV jest zalecane w przypadku pacjenta z niejednoznacznymi narządami płciowymi lub innymi podejrzeniami zaburzeń rozwoju płci16.

Wyzwania i perspektywy

Pomimo testów genetycznych wykonywanych w obecnej praktyce codziennej, przyczyna genetyczna nadal nie jest wyjaśniona w znacznej części przypadków2. Około połowy ludzkich DSD nie może być wyjaśniona na poziomie molekularnym, co sugeruje istnienie wielu nieznanych genów lub mechanizmów determinujących płeć19.

Trwające badania koncentrują się na odkrywaniu kolejnych genów związanych z typowym i nietypowym rozwojem płci, a tym samym na poprawie diagnozy DSD20. Mapowanie wszystkich ludzkich genów przez Projekt Genomu Ludzkiego pomogło zidentyfikować geny przyczynowe w kilku znanych loci DSD i reklasyfikację wielu zespołów po odkryciu, że mają wspólną etiologię genetyczną19.

Znaczenie kliniczne

Analiza genetyczna może szybko i dokładnie wykryć etiologię DSD, ale z wysokim kosztem i niską penetracją5. Zrozumienie podstawowych przyczyn genetycznych ma kluczowe znaczenie dla przewidywania ryzyka nowotworów, planowania leczenia hormonalnego oraz podejmowania decyzji o potencjalnych interwencjach chirurgicznych21.

Te badania przyczyniają się do zrozumienia podstawowych mechanizmów biologicznych i zaburzeń, które prowadzą do zaburzeń rozwoju płci, w tym stanów interseksualnych10. Identyfikacja genetycznych celów przyspiesza zrozumienie tego, jak mutacje genetyczne przyczyniają się do DSD, torując drogę dla bardziej dokładnych diagnoz i potencjalnych terapii22.

Pytania i odpowiedzi

Ile genów jest zaangażowanych w powstawanie DSD?

Obecnie znanych jest ponad 75 genów zaangażowanych w rozwój gonad i biosyntezę hormonów płciowych, które mogą być przyczyną DSD. Lista ta stale się powiększa wraz z postępem badań.

Co to jest sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) w diagnostyce DSD?

NGS to technika pozwalająca na jednoczesne sekwencjonowanie wielu genów, która jest wykorzystywana w diagnostyce DSD ze względu na dużą liczbę genów kandydujących. Umożliwia szybsze i tańsze znalezienie przyczyny genetycznej.

Dlaczego u wielu pacjentów nie można ustalić przyczyny genetycznej DSD?

Około połowy ludzkich DSD nie może być wyjaśniona na poziomie molekularnym, co sugeruje istnienie wielu nieznanych genów lub mechanizmów determinujących płeć. U 3/4 pacjentów z 46,XY DSD nie można otrzymać jednoznacznej diagnozy etiologicznej.

Jaka jest rola genu WT1 w powstawaniu DSD?

Gen WT1 ma podwójną funkcję w rozwoju płci – tworzy białko z częściami przyczyniającymi się zarówno do rozwoju męskiego, jak i żeńskiego. Mutacje w tym genie mogą zakłócać równowagę między formowaniem jąder a jajników.

Reklama
Reklama