Wrodzone wady kręgosłupa to jedne z najbardziej tajemniczych i złożonych zaburzeń rozwoju płodowego. Dotyczą nie tylko nieprawidłowej liczby kręgów, ich kształtu czy wzajemnych połączeń, ale mogą również wskazywać na znacznie szersze problemy – od wad serca po dysfunkcje układu nerwowego. Przykładem takiego zaburzenia wielonarządowego jest zespół Klippla-Feila, charakteryzujący się zrośnięciem przynajmniej dwóch kręgów szyjnych. Pacjenci z tą diagnozą często zmagają się ze sztywnością karku, niską linią włosów, a także towarzyszącymi wadami układu moczowego czy sercowo-naczyniowego.
Czytaj też: Przez oko do kręgosłupa. Pierwsza taka operacja na świecie
Mimo postępów w medycynie, nadal w około 60 proc. przypadków nie wiadomo, dlaczego do takich zaburzeń dochodzi. Wiele wskazuje jednak na to, że kluczowe odpowiedzi mogą kryć się nie w samej sekwencji kodujących genów, ale w ich regulatorach – tzw. niekodujących fragmentach DNA, które odpowiadają za włączanie i wyłączanie genów w odpowiednim miejscu i czasie.
Genetyczny kod kręgosłupa
Właśnie tę tajemniczą i niedostatecznie zbadaną przestrzeń genomu postanowiła zgłębić mgr Anna Szoszkiewicz – uczestniczka Szkoły Doktorskiej Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu, pracująca pod opieką prof. dr hab. n. med. Aleksandra Jamsheera. Jej projekt badawczy, wspierany grantem Narodowego Centrum Nauki (PRELUDIUM 23), zakłada wieloetapową analizę materiału genetycznego dzieci cierpiących na wrodzone wady kręgów – zarówno w przebiegu zespołu Klippla-Feila, jak i przypadków izolowanych.
Czytaj też: Ataksja Friedreicha. Nikt mi nie wierzył, czułam się jak wariatka, a kolana bolały coraz bardziej
Badania rozpoczęły się od zastosowania technologii aCGH (ang. array Comparative Genomic Hybridization), pozwalającej wykrywać duże zmiany strukturalne w DNA, takie jak mikrodelecje i mikroduplikacje. Następnie wykorzystano sekwencjonowanie metodą NGS (ang. Next Generation Sequencing), najpierw w formie paneli skupionych na genach istotnych dla rozwoju szkieletu, a później w pełnym zakresie – analizując cały zestaw genów (WES), a nawet cały genom (WGS).
Dotychczasowe wyniki są obiecujące. U jednej z pacjentek udało się zidentyfikować dużą delecję w regionie regulującym gen SOX9 – kluczowy dla rozwoju kości oraz różnicowania płci. Co więcej, analiza DNA 20 pacjentów ujawniła potencjalnie istotne mutacje w dwóch genach: NSD2 oraz TBXT. Pierwszy z nich bierze udział w regulacji ekspresji innych genów, a drugi – znany już wcześniej z badań nad rozwojem osi ciała – może odgrywać większą rolę, niż dotąd przypuszczano.
Naukowcy nie poprzestają na badaniu sekwencji. W kolejnych etapach zaplanowano analizy transkryptomu (czyli aktywności genów) za pomocą RNA-seq, co pozwoli ocenić, jak konkretne mutacje wpływają na funkcjonowanie organizmu. Równolegle prowadzona będzie analiza metylacji DNA – mechanizmu epigenetycznego, który zmienia działanie genów bez ingerencji w ich kod. To szczególnie istotne w przypadku wad rozwojowych, które mogą wynikać nie tylko z „błędów zapisu”, ale także z „błędów czytania” informacji genetycznej.
Choć projekt mgr Szoszkiewicz ma charakter podstawowy, jego znaczenie dla praktyki klinicznej jest ogromne. Poznanie przyczyn genetycznych i epigenetycznych wrodzonych wad kręgosłupa może doprowadzić do szybszej i dokładniejszej diagnostyki, poprawić poradnictwo genetyczne dla rodzin planujących potomstwo, a w przyszłości – nawet umożliwić indywidualizację terapii.
Co więcej, badania prowadzone w Poznaniu mają także wymiar naukowy – porządkują wiedzę wciąż fragmentaryczną i często ograniczoną do rzadkich przypadków klinicznych. Już teraz efektem projektu jest praca przeglądowa opublikowana w czasopiśmie Orphanet Journal of Rare Diseases, a także prezentacje na międzynarodowych konferencjach naukowych.
