Результаты программы генотипирования больных фенилкетонурией и гиперфенилаланинемией

Введение: Фенилкетонурия (ФКУ) - наследственное заболевание обмена веществ, возникающее из-за мутаций в гене PAH , входит в программу неонатального скрининга в РФ. Больным ФКУ необходимо пожизненно соблюдать диету с ограничением поступления естественного белка в организм для предотвращения развития клинических проявлений заболевания, основным из которых является задержка умственного и психического развития. Данные о генотипе пациентов с ФКУ позволяют предсказать их чувствительность к кофакторной терапии, позволяющей существенно расширить диету и улучшить качество жизни. Материалы и методы: Исследование проводилось в период с декабря 2016 по январь 2018 года в лаборатории ДНК-диагностики ФГБНУ «МГНЦ». Материал от 1254 неродственных пробандов исследован на наличие 25 частых мутаций гена PAH . Результаты: Патогенные варианты выявлены на 86,3% исследуемых хромосом. У 75,3% пациентов молекулярно-генетическими методами подтвержден диагноз «фенилкетонурия», вызванная мутациями в гене PAH . Только один патогенный вариант найден у 22,1% пробандов, у 2,6% не выявлено патогенных вариантов гена PAH . Определены аллельные частоты 25 частых мутаций гена PAH . Выявлены региональные различия в распространенности мутации R408W, а также тяжелых и мягких мутаций гена PAH . По результатам исследования, 56,9% больных не отвечают на терапию BH4, 21,8% - потенциально отвечают. Обсуждение: Исследуемая выборка является смещенной, но используя соотношение Харди-Вайнберга, можно рассчитать суммарную аллельную частоту исследуемых мутаций и частоту мутации R408W, и вычислить число пациентов с мутациями в генах синтеза и обмена BH4 и число гомозигот по R408W, не попавших в программу генотипирования.

фенилаланингидроксилаза, тетрагидробиоптерин, сапроптерин, phenylalanine hydroxylase, tetrahydrobiopterin, sapropterin

1. van Wegberg AMJ, MacDonald A, Ahring K, et al. The complete European guidelines on phenylketonuria: diagnosis and treatment. Orphanet J Rare Dis. 2017; 12(1):162. doi: 10.1186/s13023-017-0685-2

2. Новиков ПВ, Ходунова АА. Первые итоги расширенного неонатального скрининга на наследственные болезни обмена веществ в Российской Федерации. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2012; 57(5):5-12.

3. Knappskog PM, Flatmark T, Aarden JM, et al. Structure/function relationships in human phenylalanine hydroxylase. Effect of terminal deletions on the oligomerization, activation and cooperativity of substrate binding to the enzyme. Eur J Biochem. 1996; 242(3):813-21.

4. Patel D, Kopec J, Fitzpatrick F, et al. Structural basis for ligand-dependent dimerization of phenylalanine hydroxylase regulatory domain. Sci Rep. 2016; 6(23748. doi: 10.1038/srep23748

5. Underhaug J, Aubi O, Martinez A. Phenylalanine hydroxylase misfolding and pharmacological chaperones. Curr Top Med Chem. 2012; 12(22):2534-45.

6. Bonafe L, Thony B, Penzien JM, et al. Mutations in the sepiapterin reductase gene cause a novel tetrahydrobiopterin-dependent monoamine-neurotransmitter deficiency without hyperphenylalaninemia. Am J Hum Genet. 2001; 69(2):269-77. doi: 10.1086/321970

7. van Spronsen FJ, Himmelreich N, Rufenacht V, et al. Heterogeneous clinical spectrum of DNAJC12-deficient hyperphenylalaninemia: from attention deficit to severe dystonia and intellectual disability. J Med Genet. 2017; doi: 10.1136/jmedgenet-2017-104875

8. Blau N, Martinez A, Hoffmann GF, et al. DNAJC12 deficiency: A new strategy in the diagnosis of hyperphenylalaninemias. Mol Genet Metab. 2018; 123(1):1-5. doi: 10.1016/j.ymgme.2017.11.005

9. Straniero L, Guella I, Cilia R, et al. DNAJC12 and dopa-responsive nonprogressive parkinsonism. Ann Neurol. 2017; 82(4):640-646. doi: 10.1002/ana.25048

10. de Sain-van der Velden MGM, Kuper WFE, Kuijper MA, et al. Beneficial Effect of BH4 Treatment in a 15-Year-Old Boy with Biallelic Mutations in DNAJC12. JIMD Rep. 2018; doi: 10.1007/8904_2017_86

11. Anikster Y, Haack TB, Vilboux T, et al. Biallelic Mutations in DNAJC12 Cause Hyperphenylalaninemia, Dystonia, and Intellectual Disability. Am J Hum Genet. 2017; 100(2):257-266. doi: 10.1016/j.ajhg.2017.01.002

12. Blau N, Shen N, Carducci C. Molecular genetics and diagnosis of phenylketonuria: state of the art. Expert Rev Mol Diagn. 2014; 14(6):655-71. doi: 10.1586/14737159.2014.923760

13. Kure S, Hou DC, Ohura T, et al. Tetrahydrobiopterin-responsive phenylalanine hydroxylase deficiency. J Pediatr. 1999; 135(3):375-8.

14. Muntau AC, Roschinger W, Habich M, et al. Tetrahydrobiopterin as an alternative treatment for mild phenylketonuria. N Engl J Med. 2002; 347(26):2122-32. doi: 10.1056/NEJMoa021654

15. Levy HL, Milanowski A, Chakrapani A, et al. Efficacy of sapropterin dihydrochloride (tetrahydrobiopterin, 6R-BH4) for reduction of phenylalanine concentration in patients with phenylketonuria: a phase III randomised placebo-controlled study. Lancet. 2007; 370(9586):504-10. doi: 10.1016/s0140-6736(07)61234-3

16. Muntau AC, Leandro J, Staudigl M, et al. Innovative strategies to treat protein misfolding in inborn errors of metabolism: pharmacological chaperones and proteostasis regulators. J Inherit Metab Dis. 2014; 37(4):505-23. doi: 10.1007/s10545-014-9701-z

17. Gersting SW, Kemter KF, Staudigl M, et al. Loss of function in phenylketonuria is caused by impaired molecular motions and conformational instability. Am J Hum Genet. 2008; 83(1):5-17. doi: 10.1016/j.ajhg.2008.05.013

18. Blau N, Hennermann JB, Langenbeck U, et al. Diagnosis, classification, and genetics of phenylketonuria and tetrahydrobiopterin (BH4) deficiencies. Mol Genet Metab. 2011; 104 Suppl(S2-9. doi: 10.1016/j.ymgme.2011.08.017

19. Blau N, Yue W, Perez B. PAHvdb. http://www.biopku.org/pah/

20. Zurfluh MR, Zschocke J, Lindner M, et al. Molecular genetics of tetrahydrobiopterin-responsive phenylalanine hydroxylase deficiency. Hum Mutat. 2008; 29(1):167-75. doi: 10.1002/humu.20637

21. Danecka MK, Woidy M, Zschocke J, et al. Mapping the functional landscape of frequent phenylalanine hydroxylase (PAH) genotypes promotes personalised medicine in phenylketonuria. J Med Genet. 2015; 52(3):175-85. doi: 10.1136/jmedgenet-2014-102621

22. Гундорова П, Степанова АА, Бушуева ТВ, et al. Генотипирование больных фенилкетонурией из различных регионов РФ с целью определения чувствительности к препаратам BH4. Генетика. 2017; 53(6):732-739.

23. Гундорова П, Степанова АА, Щагина ОА, et al. Результаты использования новых медицинских технологий «Детекция основных точковых мутаций гена PAH методом мультиплексной лигазной реакции» и «Детекция десяти дополнительных точковых мутаций гена PAH методом мультиплексной лигазной реакции» в ДНК-диагностике фенилкетонурии. Медицинская генетика. 2016; 15(2):29-36.

24. Dobrowolski SF, Heintz C, Miller T, et al. Molecular genetics and impact of residual in vitro phenylalanine hydroxylase activity on tetrahydrobiopterin responsiveness in Turkish PKU population. Mol Genet Metab. 2011; 102(2):116-21. doi: 10.1016/j.ymgme.2010.11.158

25. Heintz C, Cotton RG, Blau N. Tetrahydrobiopterin, its mode of action on phenylalanine hydroxylase, and importance of genotypes for pharmacological therapy of phenylketonuria. Hum Mutat. 2013; 34(7):927-36. doi: 10.1002/humu.22320

26. Trefz F, Lichtenberger O, Blau N, et al. Tetrahydrobiopterin (BH4) responsiveness in neonates with hyperphenylalaninemia: a semi-mechanistically-based, nonlinear mixed-effect modeling. Mol Genet Metab. 2015; 114(4):564-9.

27. Степанова АА, Тверская СМ, Зинченко РА, et al. Молекулярно-генетическое исследование гена фенилаланингидроксиласы в группе российских больных фенилкетонурией. Медицинская генетика. 2006; 5(2):32-39.

28. Гундорова П, Степанова АА, Макаов РА, et al. Особенности спектра мутаций в гене PAH у больных фенилкетонурией из Карачаево-Черкесской Республики. Генетика. 2016; 52(12):1448-1457. doi: 10.7868/S0016675816110047