Буллезный эпидермолиз — редкое тяжелое генетическое заболевание, при котором кожные покровы и слизистая оболочка очень легко повреждаются. Обеспечить ребенку уход и лечение, облегчающие его состояние, непросто. Существует генотерапевтический препарат, но для его назначения необходимо понимать, какая именно мутация вызвала болезнь. Секвенирование полного генома шестилетнего пациента, проведенное на базе Биотехнологического кампуса, обнаружило новую, не описанную ранее мутацию в гене COL7A1.

История болезни

У шестилетнего мальчика с рождения спонтанно появлялись волдыри и эрозии кожи по всему телу. Диагноз, с которым его направили на исследование, — рецессивный дистрофический буллезный эпидермолиз. Это орфанное (очень редкое) заболевание — один из самых тяжелых вариантов врожденного буллезного эпидермолиза.

Что такое «болезнь детей-бабочек»

Рецессивный дистрофический буллезный эпидермолиз — группа наследственных заболеваний, которые характеризуются ранимостью кожи. СМИ часто называют больных буллезным эпидермолизом «детьми-бабочками», потому что их кожные покровы так же легко повредить, как крыло бабочки. 
За этими красивыми словами стоит страшная картина. Даже при слабом механическом воздействии на коже ребенка возникают пузыри с серозным содержимым, эрозии на их месте подолгу не заживают. Поражения могут быть обширными, иногда значительные участки кожи утрачиваются уже во время родов. Из-за постоянных повреждений и заживлений кожи у пациентов развивается псевдосиндактилия — сращивание пальцев на руках и ногах, или потеря ногтей. В некоторых случаях поражения затрагивают кости скелета, на месте заживших шрамов со временем может возникнуть плоскоклеточный рак. Легко травмируются также слизистые оболочки ротовой полости и ЖКТ, пациенту требуется мягкая пища. Прогноз чаще всего неопределенный, так как зависит от множества факторов.
Это заболевание может быть вызвано различными мутациями в гене COL7A1, кодирующем субъединицу коллагена VII — белка, который в норме обеспечивает соединение двух слоев кожи, эпидермиса и дермы, «сшивая» их между собой. Если белок поврежден мутацией, кожа легко расслаивается, образуя пузыри.

Лечение

Специфического лечения заболевания до недавнего времени не существовало. Терапевтические подходы были направлены на смягчение симптомов — например, покрытие ран специальными материалами и бинтование.
Недавно появился препарат Виджувек для местной генной терапии. Он выпускается в форме геля, который наносят на кожу. В клетки пациента доставляется нормальный ген COL7A1, они начинают вырабатывать коллаген, и раны заживают. Сейчас этот препарат доступен и в России. Он может быть назначен только при мутациях в данном гене, но не при других формах механобуллезной болезни. Таким образом, для начала лечения необходима постановка точного молекулярно-генетического диагноза.

Секвенирование геномов

Семью направили в Биотехнологический кампус на полногеномное секвенирование в формате трио (ребенок, мать и отец) и анализ геномов. У ребенка выявлена гомозиготная делеция длиной 130 нуклеотидов внутри гена COL7A1. Подобная делеция в этом гене ранее не была описана. Оба родителя являются здоровыми гетерозиготными носителями мутации, то есть и у матери, и у отца она присутствует лишь в одной из двух копий гена, а у больного ребенка — в обеих.
Таким образом, полногеномное секвенирование позволило установить точную причину болезни : новую, не известную науке ранее делецию в гене COL7A1. Кроме того, информирование родителей о наличии у них патогенных вариантов, которые повышают риск рождения ребенка с заболеванием, позволит ответственно отнестись к планированию семьи и воспользоваться вспомогательными репродуктивными технологиями для рождения здоровых детей.

Нарушения свертываемости крови могут быть вызваны различными причинами. Редкий наследственный вариант такого нарушения выявили у мальчика 17 лет. Полногеномное секвенирование самого пациента и его родителей показало, что дефицит тромбоцитов в его крови вызван двумя мутациями в гене GALE, причем от каждого из родителей он унаследовал по одной дефектной копии гена.

История болезни

Мальчик с рождения страдал от апластической анемии — снижения количества лейкоцитов и тромбоцитов в крови. В возрасте трех лет ему поставили диагноз «иммунная тромбоцитопения». Это заболевание крови, при котором снижается количество тромбоцитов — как правило, из-за того, что иммунная система вырабатывает антитела к своим же тромбоцитам и разрушает их. Недостаток тромбоцитов в крови, в свою очередь, приводит к частым кровотечениям, которые трудно остановить. Лечение внутривенными иммуноглобулинами и глюкокортикостероидами не давало результата.
С шести лет пациент наблюдается в НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева. Он перенес несколько госпитализаций, причем врачи исключили различные наследственные синдромы недостаточности костного мозга, которые могут сопровождаться подобными симптомами.
В 2018 году ему провели полноэкзомное секвенирование, то есть анализ последовательности всех участков генома, кодирующих белки. Был обнаружен вариант неясного клинического значения в гене RUNX1. Однако этот вариант мальчик унаследовал от матери, у которой анемии не было.

Секвенирование геномов

В ноябре 2023 года специалисты Биотехнологического кампуса провели секвенирование геномов самого мальчика и обоих родителей (формат трио). Это дало достаточно информации, чтобы найти вероятную причину болезни.
Причиной оказались мутации в гене GALE, расположенного в хромосоме 1. Мутации присутствовали в обеих копиях этого гена, унаследованных от отца и от матери, при этом “отцовская” и “материнская” мутации были неодинаковыми. И у матери, и у отца была лишь одна мутантная копия гена, и они были здоровы благодаря компенсирующему действию второй, нормальной копии. У их сына обе копии гена GALE оказались дефектными, и он был болен.
До проведения полногеномного секвенирования трио невозможно было сказать наверняка, что причина именно в этих двух мутациях. Обе они могли находиться в одной копии гена, а вторая копия при этом могла быть нормальной. Кроме того, когда секвенировали экзом пациента, еще не было известно, что варианты в гене GALE способны приводить к тромбоцитопении, статьи на эту тему появились позже.

Возможный механизм развития болезни

Ген GALE, в котором обнаружили мутации, кодирует фермент УДФ-галактозо-4-эпимеразу. Этот фермент необходим для нормального гликозилирования белков (прикрепления к ним углеводных групп), в том числе тех белков, которые расположены на поверхности клеток и передают различные межклеточные сигналы.
На сегодняшний день описано лишь еще четыре пациента с мутациями в этом гене и похожим проявлением заболевания. По всей видимости, если фермент УДФ-галактозо-4-эпимераза неактивен из-за мутации, нарушается нормальная выработка и созревание тромбоцитов.
У пациентов, описанных в литературе, также имелись мутации в обеих копиях гена GALE, а у их клинически здоровых родственников — только в одной или ни в одной.

Итог

Полногеномное секвенирование образцов мальчика и его родителей, проведенное на базе Биотехнологического кампуса, выявило причину нарушенной свертываемости крови. Ее невозможно было бы установить без анализа в формате трио.
Эти данные крайне важны и для других пациентов с такой редкой формой несвертываемости крови и их близких родственников: при наличии сходных симптомов будет возможно целенаправленно исследовать ген GALE, а включение этого гена в стандартные батареи тестов позволит быстро выявлять пациентов с такой формой заболевания. Использование вспомогательных репродуктивных технологий даст возможность родителям, у которых имеются риски, родить здорового ребенка.

Одним из пациентов, кому было проведено полногеномное исследование в Биотехнологическом кампусе, стала девочка из Башкортостана, которая с рождения страдала от тяжелых нарушений строения тела. Полногеномное секвенирование выявило у ребенка мутацию, которая вызывает болезнь под названием NEDMABA. Это тяжелое наследственное расстройство развития нарушает строение мозга и скелета и способно привести к смерти в младенчестве. Заболевание было впервые зафиксировано в мире и описано всего несколько лет назад. Данный кейс — первый случай обнаружения заболевания NEDMABA в России.

История болезни

У девочки 2023 года рождения с младенчества были особенности строения тела: маленький размер головы, удлиненная форма черепа, выгнутые стопы в форме «качалки» и шумное дыхание. Чтобы найти причину симптомов, в лаборатории Биотехнологического кампуса провели полногеномное секвенирование. Анализ результатов в Республиканском медико-генетическом центре Башкортостана выявил редкую мутацию в гене, который критически важен для развития нервной системы — SMPD4. Он кодирует фермент, расщепляющий важный компонент мембраны нервных клеток, который нужен для поддержания ее состава. У девочки в этом гене имелась мутация (c.1290-9G>A), причем в гомозиготном состоянии, то есть обе копии гена были дефектными. Это значит, что ребенок унаследовал по одной «поломанной» копии SMPD4 от каждого родителя.

Причины патологии

Обнаруженная мутация в SMPD4 приводит к редкому наследственному заболеванию, которое впервые описали в 2019 году. Болезнь получила название NEDMABA – эта аббревиатура расшифровывается как «расстройство нейроразвития с микроцефалией, артрогрипозом и структурными аномалиями головного мозга». Она сопровождается прогрессирующим уменьшением размера головы (микроцефалией). У пациентов нарушено интеллектуальное развитие, отсутствует речь, ослаблен мышечный тонус.
Болезнь затрагивает головной мозг — как правило, структура извилин коры упрощена; мозолистое тело, обеспечивающее связь между полушариями, очень тонкое; ствол мозга и мозжечок, необходимые для координации движений, недоразвиты.
Также страдает развитие скелета — конечности деформированы, стопы и пальцы рук искривлены, а их суставы намного менее подвижны, чем у здоровых людей. (Это явление называется контрактурой, а состояние, при котором поражены суставы в нескольких участках тела, — артрогрипозом.)
У больных могут возникать трудности с питанием и (или) дыханием, что часто приводит к смерти в младенчестве.

Новизна клинического случая

Выявленная мутация не встречалась в ходе исследования 1000 человек, представляющих разные народы России. Данный случай NEDMABA стал первым как в Башкортостане, так и в России. До него эта мутация не встречалась ни в одном исследовании.

Значение полногеномного генетического тестирования

Во-первых, секвенирование генома позволило поставить точный диагноз ребенку. Раньше такие симптомы оставались необъясненными, но теперь их причина известна.
Во-вторых, у семьи появилось понимание рисков — болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу, то есть для проявления ее симптомов обе копии гена SMPD4 должны быть дефектными. Это значит, что риск повторного рождения больного ребенка в этой семье составляет 25%.
В-третьих, наличие диагноза помогло составить план поддержки для девочки. Ей рекомендовано наблюдение у невролога, ортопеда и других специалистов для контроля развития, питания и дыхания.
Этот случай показывает, как полногеномное секвенирование помогает диагностировать крайне редкие заболевания и определить возможные реабилитационные меры.

Два раунда полноэкзомного секвенирования не смогли подтвердить диагноз «синдром Луи-Бар» у девочки с иммунными и неврологическими нарушениями. Только с помощью полногеномного секвенирования в формате трио (мать-отец-ребенок) удалось выявить мутации в обеих копиях гена, что позволило дать необходимую поддержку пациентке.

История болезни

Симптомы неврологической патологии у ребенка появились в раннем возрасте и со временем прогрессировали. В год и 10 месяцев походка девочки стала неустойчивой, шаткой. Затем добавились иммунологические нарушения, такие как снижение уровня иммуноглобулинов А (IgA – антител, преобладающих на слизистых оболочках и отвечающих за местный иммунитет), а также симптомы со стороны нервной системы — тремор, атаксия (расстройство координации движений), речевые нарушения. На коже появились телеангиэктазии («сосудистые звездочки») и пятна цвета кофе с молоком. Начался поиск генетических причин этих проявлений.

Диагностика

В 2022 году был секвенирован экзом пациентки, в результате выявили вариант неясного значения в гене BSCL2 (c.1193C>G). Мутации в этом гене связаны с нейропатиями и энцефалопатиями. Но данная мутация присутствовала лишь в одной копии гена, и такая же мутация была обнаружена у здорового отца, так что она не являлась причиной симптомов.
Повторное экзомное секвенирование обнаружило патогенную мутацию в гене ATM (c.5932G>T). Мутации в этом гене вызывают атаксию-телеангиэктазию (синдром Луи-Бар). Это нейродегенеративное генетическое заболевание, вызывающее тяжелую инвалидность, и для него характерны в том числе нарушение координации, расширение кровеносных сосудов и ослабление иммунной системы.
Казалось бы, ответ найден. Но была обнаружена всего одна копия гена с мутацией, а синдром Луи-Бар обычно развивается, если поражены обе копии гена. Диагноз оставался под вопросом.

Секвенирование геномов

В Биотехнологическом кампусе было проведено полногеномное секвенирование в формате трио, то есть «прочитан» геном не только пациентки, но и ее родителей. Это позволило выявить вторую, ранее не обнаруженную патогенную мутацию в интроне 17 гена ATM (c.2639-384A>G).
Интрон — некодирующий участок, который вырезается из РНК гена, прежде чем она становится матрицей для синтеза белка. Мутации в интронах обычно не влияют на работу гена, но конкретно эта мутация нарушает сплайсинг, то есть процесс вырезания интронов и соединения кодирующих белок участков РНК. Такая ситуация, когда обе копии гена выведены из строя разными мутациями, называется «компаунд-гетерозиготность».
В результате был подтвержден диагноз «синдром Луи-Бар». Кроме того, удалось установить происхождение обеих мутаций (какая из них была унаследована от отца, а какая от матери) и исключить случайные находки, не связанные с заболеванием.

Итог

Этот случай показывает, как современные генетические технологии преодолевают ограничения традиционных методов диагностики. Без полногеномного секвенирования в формате трио диагноз мог оставаться неясным еще долгие годы, так как сходные симптомы может вызывать, например, церебральный паралич или другие более редкие заболевания. В то же время больным с синдромом Луи-Бар нужна специальная помощь и уход. У детей ослаблен иммунитет, бывают сложности с глотанием пищи. Понадобятся подходы, облегчающие образование и социализацию: несмотря на неврологические проблемы, многие дети с этим диагнозом охотно учатся. Еще один важный аспект — предотвращение и своевременное выявление заболеваний легких и рака, к которым предрасположены пациенты.
Таким образом, исследование полных геномов в формате трио не только решило сложную диагностическую задачу, но и поменяло подход к ведению клинического случая.

Для пациентов с онкологическими заболеваниями важен поиск патогенных генетических вариантов. Так, некоторые варианты, полученные по наследству и присутствующие в геномах всех клеток человека, могут повышать риск развития рака. Широко известны гены BRCA, мутации в которых ассоциированы с онкозаболеваниями молочной железы (и не только с ними), но есть и множество других генов, повреждения которых способствуют развитию рака.
Кроме того, уже после появления опухоли ее клетки могут эволюционировать; например, часть их приобретает мутации, которые обеспечивают устойчивость к лекарственным препаратам, ускоряют рост опухоли или облегчают метастазирование. От того, сумеют ли исследователи найти эти мутации, зависят и тактика лечения, и прогноз для больного.

В XXI веке многие детские онкозаболевания перестали быть неизлечимыми. Тем трагичнее, когда болезнь возвращается после лечения. Анализ генома помог подобрать донора для повторной трансплантации кроветворных клеток, когда после первой трансплантации случился рецидив.

История болезни

У девочки в возрасте двух лет диагностировали острый лейкоз. После курса химиотерапии болезнь временно отступила, но затем произошел рецидив.
Лейкоз, или «рак крови» — заболевание, при котором гемопоэтические (кроветворные) клетки, предшественники зрелых лимфоцитов, претерпевают онкотрансформацию и продуцируют аномальное количество незрелых лимфоцитов. Это приводит к тяжелым поражениям органов и тканей; без лечения болезнь смертельна. После химио- или радиотерапии многие пациенты достигают ремиссии, если все злокачественные кроветворные клетки погибают. Но, к сожалению, так происходит не всегда.

Лечение

Альтернативный вариант — максимально полное уничтожение собственных кроветворных клеток пациента, за которым следует трансплантация донорских кроветворных клеток. Трансплантация нужна, чтобы в организме восстановилась способность производить новые клетки крови. В частности, лимфоциты — это клетки иммунной системы, которые противостоят «вторжению» вирусов и бактерий, а также борются с измененными опухолевыми клетками. Без лимфоцитов для пациента опасны любые инфекции, и высока вероятность рецидива онкозаболевания. Но если донорские иммунные клетки будут «воспринимать» здоровые клетки пациента как чужие и бороться с ними, это вызовет тяжелые осложнения (реакцию «трансплантат против хозяина»). Поэтому нужен иммуносовместимый донор, например, кровный родственник больного.
Врачи провели девочке трансплантацию костного мозга (именно там находятся кроветворные клетки); донором стал ее родной брат. Однако через 10 месяцев лейкоз опять вернулся. Это стало серьезным вызовом для врачей, так как стандартные методы лечения уже не работали.

Секвенирование генома

Для понимания причин рецидива было проведено полногеномное секвенирование раковых клеток девочки, которой к этому времени исполнилось четыре года. Оказалось, что пережившие лечение клетки мутировали, чтобы ускользнуть от иммунного ответа. А именно — потеряли участок локуса, содержащего гены HLA, но при этом компенсировали потерю лишней точной копией похожего участка генома. (Это явление называется copy neutral loss of heterozygosity, или CN-LOH). Такую мутацию сложно обнаружить рутинными методами анализа генома.
Белки, которые кодируются генами HLA, чрезвычайно важны для иммунного ответа, в том числе и для подавления опухоли иммунной системой. С их помощью все клетки, и здоровые, и раковые, «предъявляют» иммунным клеткам фрагменты своих белков, причем раковые белки, измененные из-за мутаций, вызывают иммунный ответ. Но эффективность этого процесса зависит от генетических особенностей как иммунных клеток, так и клеток опухоли. Важно, в частности, разнообразие генов HLA. В данном случае опухоль «избавилась» от тех вариантов HLA, которые делали ее заметной для иммунных клеток донорского происхождения. Вот почему трансплантация костного мозга от брата оказалась неэффективной.

Планирование дальнейшего лечения

Врачи приняли решение о необходимости смены донора и повторной трансплантации костного мозга. Это тяжелая процедура, однако известно, что в подобных случаях она может помочь. Члены семьи больше не подходили в качестве доноров: иммунные клетки, происходящие из трансплантата, взятого от родственника, не смогли бы «различать» мутировавшие клетки рака, которые научились уклоняться именно от их характерного набора генов HLA. Поиск нового донора, неродственного, но иммуносовместимого, стал следующим шагом в лечении девочки.
Этот случай демонстрирует, как полногеномное секвенирование, выполненное сотрудниками Биотехнологического кампуса, помогает раскрыть сложные механизмы развития заболевания, которые не могли быть раскрыты стандартными методами генетического анализа. Скорректированный план лечения дает пациентке шанс на выздоровление.