Appreciation of short repeats number in neurogenetic disorders diagnostic

Abstract

There are known many hereditary ataxias caused by short repeats expansions, most prominent of them being Huntington disease, Friedreich ataxia and a vast number of spinocerebellar ataxias (SCA’s). These ataxias are very similar by clinical signs, being sometimes almost phenocopies, so a molecular-genetic diagnostic method is the only option for differential diagnostics. There is also a well-known effect called genetic anticipation, when some alleles with a quite large, but still normal number of repeats may further expand in next generations. It puts potential children of people harboring these alleles at risk of disease development. And it is a cause why a screening of affected child’s parents and their siblings is necessary. A large number of publications shows that number of repeats most frequently directly correlates with age of disease onset and speed of its progression. So, counting short repeats number may give not only diagnostic, but prognostic information for affected persons and their relatives. In this publication we propose a diagnostic approach based on a combination of agarose gel AFLP and capillary electrophoresis based fragment analysis to detect short repeats expansion and calculate total repeats number for multiple forms of SCA and Friedreich ataxia. As a test group a selection of patient’s DNA with proposed diagnosis of SCA or Friedreich ataxia stored in LGMU biobank was used.

Exista multe ataxii ereditare cauzate de expansiile a repetarilor scurte, dintre ele cele mai cunoscute sunt boala Huntington, ataxie Friedreich si ataxii spinocerebelare (SCA). Aceste ataxii sunt foarte similare in simptoame clinice fiind aproape fenocopii una de alta, asadar investigatiile molecular-genetice sunt o singura optiune pentru un diagnostic diferential. Este cunoscut si asa numit efectul anticiparii genetice, cand un alel cu un numar larg, dar normal de copii a repetarii tinde spre largirea numarului de copii a repetarii scurte in urmatoarele generatii. Acest fapt supune copii potentiali a acestor oameni riscului de dezvoltarea bolii corespunzatoare. Și aceasta este cauza necesetatii screeningului de părinții a copiilor afectati și rudelor lor. Un număr mare de publicații arată că numărul de repetări cel mai frecvent se corelează direct cu vârsta de debut a bolii și viteza progresiei acesteia. Așadar, calcularea numarului de repatari scurte are nu numai un rol diagnostic dar și prognostic pentru pacienți și rudele lor. În aceasta publicație noi propunem o metoda diagnostica bazata pe AFLP în gel de agaroza și analiza fragmentilor bazata pe electroforeza capilara pentru a detecta expansie repetarilor scurte și de a calcula un numar total a repetarilor pentru multe forme a SCA și ataxie Friedreich. Ca un grup de test a fost utilizata o selecție de ADN a pacientilor cu propunerea dioagnozei de SCA sau ataxie Friedreich care au fost stocate în banca biologica LGMU.

Существует множество наследственных атаксий, вызываемых экспансией коротких повторов, самыми известными из которых являются хорея Хантингтона, атаксия Фридрейха и спиноцеребеллярные атаксии. Данные атаксии имеют крайне схожие клинические проявления, являясь почти что фенокопиями друг друга. Таким образом, молекулярно-генетические исследования играют ключевую роль в их дифференциальной диагностике. Существует также явление, известное как эффект предожидания, проявляющийся в дальнейшей экспансии однажды удлинившихся аллелей повторов у следующих поколений. Этот факт полвергает потенциальному риску заболевания детей носителей данных аллелей. Также это обуславливает необходимость скрининга родителей больных детей и их родственников на предмет нахождения предрасположенных к экспансии аллелей. В большом количестве публикаций подмечается также частая зависимость возраста дебюта и скорости прогрессирования заболеваний от количества коротких повторов в связанном с заболеванием гене. Таким образом, для пациентов и их родственников подсчёт количества повторов имеет не только диагностическое, но и прогностическое значение. В данной публикации, мы предлагаем метод диагностики, основанный на комбинации AFLP анализа в агарозном геле и фрагментного анализа посредством капиллярного электрофореза для определения экспансии коротких повторов и подсчёта количества повторов как таковых у больных с подозрением на различные формы СЦА и атаксию Фридрейха. В качестве тестовой группы использовались образцы ДНК пациентов с предполагаемым диагнозом СЦА или атаксии Фридрейха, хранившиеся в биобанке Лаборатории Молекулярной Генетики Человека Института Матери и Ребёнка, Кишинёв, Молдова.