2) сбалансированные транслокации
3) изменение числа хромосом
4) робертсоновские транслокации
Генные мутации являются основной причиной наследственных болезней обмена веществ. Они изменяют структуру или экспрессию генов, кодирующих ферменты, транспортные белки, рецепторы, белки-переносчики кофакторов и регуляторы метаболических путей. В результате возникает дефект отдельной ферментативной реакции: субстрат накапливается, конечный продукт образуется в недостаточном количестве либо формируются токсичные альтернативные метаболиты.
Патогенные варианты могут быть точечными, состоять в небольших делециях и вставках, нарушать сплайсинг или регуляторные участки гена. Клинические проявления зависят от остаточной активности белка и часто включают задержку психомоторного развития, судороги, гипогликемию, метаболический ацидоз, желтуху, поражение печени и мышечную слабость. Типичные примеры — фенилкетонурия при дефекте PAH, галактоземия при нарушении гена GALT, болезнь кленового сиропа при дефектах комплекса дегидрогеназы разветвлённых α-кетокислот.
Для подтверждения диагноза сочетают клиническую оценку, биохимический скрининг и молекулярно-генетическое исследование. Выявление патогенного варианта в соответствующем гене, особенно в транс-конфигурации при аутосомно-рецессивном заболевании, подтверждает этиологию и позволяет проводить каскадное обследование семьи. Численные и структурные хромосомные аномалии также способны вызывать заболевания, однако обычно обусловливают синдромальные нарушения развития или риск несбалансированного кариотипа, а не типичный изолированный дефект метаболического пути.
| Генетическое изменение | Основной механизм | Связь с наследственными болезнями обмена веществ | Предпочтительный метод выявления |
|---|---|---|---|
| Патогенная мутация одного гена | Дефект фермента, транспортера или регуляторного белка | Наиболее характерная причина моногенных метаболических заболеваний | Секвенирование гена или панели генов, при необходимости анализ делеции/дупликации |
| Миссенс-мутация | Замена аминокислоты с изменением активности или стабильности белка | Может сохранять остаточную активность и определять более позднее или мягкое течение | NGS или Sanger-секвенирование с оценкой патогенности варианта |
| Нонсенс-мутация, малая делеция или вставка | Преждевременная остановка трансляции или сдвиг рамки считывания | Часто приводит к выраженному снижению или отсутствию функции белка | Секвенирование кодирующих участков; для крупных изменений — MLPA или массив сравнительной геномной гибридизации |
| Изменение числа хромосом | Дисбаланс дозы большого числа генов | Вызывает хромосомные синдромы с вторичными метаболическими нарушениями; редко является причиной классической изолированной энзимопатии | Кариотипирование, QF-PCR, FISH или хромосомный микроматричный анализ |
| Сбалансированная транслокация | Перемещение участков хромосом без существенной потери или приобретения генетического материала | Обычно бессимптомна у носителя; заболевание возможно при разрыве гена или образовании несбалансированного потомства | Кариотипирование, FISH, молекулярное картирование точек разрыва |
| Робертсоновская транслокация | Слияние длинных плеч двух акроцентрических хромосом | Определяет риск анеуплоидного потомства, но не является типичным прямым механизмом моногенной метаболической болезни | Кариотипирование родителей и плода, при необходимости — пренатальный молекулярно-цитогенетический анализ |
Генетическая верификация важна не только для подтверждения диагноза, но и для прогноза, выбора патогенетической терапии и медико-генетического консультирования. При некоторых заболеваниях раннее выявление позволяет предотвратить необратимое поражение нервной системы с помощью диетотерапии, заместительного введения фермента или кофактора. Отрицательный результат анализа одной наиболее частой мутации не исключает заболевание, поскольку возможны редкие варианты в других участках гена. Интерпретацию находок проводят с учётом клинических данных, профиля метаболитов и критериев классификации вариантов патогенности.