Autyzm (zaburzenie ze spektrum autyzmu, ang. autism spectrum disorder, ASD) to całościowe zaburzenie rozwojowe mogące charakteryzować się m.in. zaburzoną zdolnością nawiązywania i podtrzymywania interakcji społecznych, trudnością w komunikacji, występowaniem stereotypowych, powtarzalnych zachowań oraz zaburzoną integracją wrażeń zmysłowych. Objawy mogą pojawiać się już na wczesnym etapie rozwoju dziecka skutkując utrudnieniami w codziennym funkcjonowaniu. ASD określane jest jako spektrum, ponieważ nasilenie oraz rodzaj objawów mogą się różnić pomiędzy chorymi.

Badania nad przyczyną autyzmu trwają od lat. Od czasu pierwszego opisu autyzmu przez Leo Kannera w 1943, opracowano szereg różnych teorii próbujących udzielić odpowiedzi na pytanie co jest jego przyczyną. Pomimo wieloletnich badań, stale pojawiają się nowe doniesienia o czynnikach mogących wpływać na powstanie zaburzeń autystycznych u dzieci.

Opisano szereg czynników, których występowanie może przyczynić się do ujawnienia się u dziecka cech autystycznych. Wśród wielu możliwych przyczyn, kluczową rolę odgrywają czynniki genetyczne. Obecnie szacuje się, że przyczyniają się one do rozwoju spektrum autyzmu w nawet 40—80%. Za pozostałą część ryzyka odpowiadają prawdopodobnie czynniki środowiskowe. Tak duże zainteresowanie genetycznymi przyczynami autyzmu tłumaczy zgodność występowania autyzmu wśród bliźniąt monozygotycznych wynosząca nawet 60 - 90% oraz podwyższone ryzyko występowania autyzmu u rodzeństwa dziecka z autyzmem określane na ok. 9 do 19%. Wraz z dynamicznym rozwojem technik biologii molekularnej, lawinowo pojawiają się nowe dane na temat loci genomowych (patrz słowniczek pojęć), w których zmiany mogą być związane z autyzmem. Aktualnie dzięki zastosowaniu nowoczesnych metod diagnostyki genetycznej oraz poszerzającej się wiedzy na temat etiologii autyzmu, diagnozę genetyczną udaje się postawić u około 10-30% chorych.

Wraz z postępem diagnostyki genetycznej poszerza się wiedza dotycząca etiologii autyzmu. Wyniki wielu przeprowadzonych dotychczas badań wskazują, że u większości pacjentów z autyzmem za ujawnienie się zaburzeń ze spektrum autyzmu odpowiada obecność wielu wariantów a nie pojedyncza mutacja. Zatem wprowadzenie do diagnostyki genetycznej metod takich jak mikromacierze kliniczne (aCGH), MLPA czy NGS (sekwencjonowanie nowej generacji, next generation sequencing) umożliwia coraz lepsze poznanie mechanizmów mogących prowadzić do wystąpienia u dziecka zaburzeń autystycznych. Autyzm może wynikać z mutacji w pojedynczym genie, kodującym białka związane z prawidłowym funkcjonowaniem układu nerwowego, może być elementem znanego zespołu jednogenowego, może być też jednym z objawów występowania u dziecka rearanżacji genomowej.

Mikromacierz kliniczna aCGH

U 8-21 % pacjentów z autyzmem identyfikuje się rearanżację genomową (CNV). Najlepszą metodą identyfikacji rearanżacji genomowych (mikrodelecji/mikroduplikacji) jest metoda mikromacierzy klinicznych (aCGH), która jest rekomendowana jako badanie genetyczne tzw. pierwszego rzutu w wielu sytuacjach klinicznych, w których wykrycie istniejącej u chorego zmiany genetycznej było do tej pory niemożliwe.

Metoda aCGH to badanie pierwszego wyboru u pacjentów z objawami ze spektrum autyzmu, szczególnie u tych, u których fenotyp nie wskazuje na występowanie znanego zespołu o etiologii jednogenowej.

Badanie genetyczne z zastosowaniem mikromacierzy umożliwia analizę całego materiału genetycznego pacjenta (wszystkich chromosomów) w trakcie jednego badania z bardzo dużą czułością (rozdzielczością). Metoda aCGH pozwala na identyfikację zmian liczbowych chromosomów (aneuplodii), niezrównoważonych aberracji strukturalnych, a także analizę CNV (ang. copy number variation), czyli bardzo małych zmian w genomie (tzw. mikrodelecji i mikroduplikacji), których innymi metodami nie udałoby się zidentyfikować.

Wśród dotychczas opisanych CNVs u pacjentów z autyzmem znajdują się zmiany takie jak mikroduplikacja w regionie 15q11-13, która identyfikowana jest u nawet 5% pacjentów z autyzmem, mikrodelecja 16p11.2 czy mikrodelecja 22q13. Dostępne są komercyjne testy MLPA dedykowane dla pacjentów z autyzmem, badające wybrane, powyższe rearanżacje genomowe.

Celowane badania genetyczne

Zastosowanie celowanych testów genetycznych wymaga klinicznego podejrzenia konkretnej choroby genetycznej.

Najczęstszym zespołem jednogenowym, w którym wiodącym objawem jest autyzm, jest zespół łamliwego chromosomu X (Fra-X). Wśród pacjentów z zespołem łamliwego chromosomu X autyzm diagnozuje się u około 30%. Zespół spowodowany jest mutacją dynamiczną w genie FMR1 zlokalizowanym w chromosomie X. Zespół łamliwego chromosomu X rozpoznaje się u 1-5% chorych z diagnozą autyzmu. Wśród innych jednogenowych chorób w których jednym z objawów mogą być zaburzenia autystyczne znajdują się: zespół Retta, zespół Smitha, Lemliego i Opitza, stwardnienie guzowate, zespół Angelmana, zespół Jouberta, dystrofia mięśniowa Duchenne’a czy neurofibromatoza typu 1 i inne. Wobec złożonego mechanizmu powstawania autyzmu, poszukiwanie pojedynczych genów, których mutacje mogą być związane z patogenezą autyzmu, stanowi nie lada wyzwanie dla naukowców. Mutacje w około 200 genach zostały opisane wśród pacjentów z autyzmem a liczba badanych genów stale rośnie. Wśród dotychczas opisanych „genów kandydatów” znajdują się mutacje w genach: SHANK3, FOXP1, NLGN3, NLGN4, NRXN1, CNTNAP2, SCL6A4, RELN, PTEN, SCN1A i wielu innych. Powyższe geny kodują białka biorące udział w ścieżkach sygnalizacji wewnątrz komórek nerwowych, rozwoju neuronów oraz funkcjonowaniu synaps.

WES (sekwencjonowanie całego eksomu)

Wobec bardzo heterogennej etiologii autyzmu, przyszłością wydaje się dążenie do wykonania w grupie pacjentów z autyzmem, szczególnie tych z tzw. autyzmem+ (autyzm połączony z innymi objawami klinicznymi; autism complex) badania WES. W tej grupie pacjentów efektywność badań genetycznych może sięgać nawet 30%.

Więcej o badaniu WES można przeczytać w tym artykule.

Ważnym i nieodłącznym elementem diagnostyki dziecka z autyzmem jest konsultacja genetyczna i badania genetyczne. Konsultacja genetyczna pomaga ukierunkować badania genetyczne, a wykrycie określonej przyczyny genetycznej często pozwala na wskazanie kierunku działań terapeutycznych. Zidentyfikowanie zmiany genetycznej pozwala również na udzielenie rodzinie chorego pełnej porady genetycznej. Badania genetyczne w wielu przypadkach pozwalają na określenie przyczyny wystąpienia zaburzeń autystycznych u dziecka dzięki czemu możliwe jest zadbanie w jak najlepszy możliwy sposób o jego dalszy rozwój. Pozwala to na zaplanowanie celowanego postępowania terapeutycznego, określenie rokowania dotyczącego dalszego rozwoju dziecka, a także umożliwiają udzielenie rodzicom szczegółowej porady genetycznej.

Autor:

dr n. med. Karolina Matuszewska - specjalista w dziedzinie genetyki klinicznej 

mgr Dominika Sobala - biotechnolog