Το σύνδρομο Kleefstra είναι ευρύτερο απ’ όσο πιστεύαμε: τι έδειξε η μεγαλύτερη μελέτη του EHMT1 σε 209 άτομα

Για πολλά χρόνια, η κλασική περιγραφή του συνδρόμου Kleefstra βασιζόταν κυρίως σε άτομα με σχετικά χαρακτηριστική κλινική εικόνα: αναπτυξιακή καθυστέρηση, μέτρια έως σοβαρή νοητική αναπηρία, υποτονία, σημαντικές δυσκολίες στην ομιλία και την επικοινωνία και χαρακτηριστικά μορφολογικά γνωρίσματα.

Καθώς όμως η γενετική διάγνωση εξελίσσεται και η αλληλούχιση εξώματος και γονιδιώματος χρησιμοποιείται σε ολοένα περισσότερους ανθρώπους, εντοπίζονται μεταβολές του EHMT1 και σε άτομα που δεν μοιάζουν απαραίτητα με την «κλασική» εικόνα του συνδρόμου.

Το 2024, μια μεγάλη διεθνής ομάδα με επικεφαλής τον Dmitrijs Rots, και με τη συμμετοχή της Tjitske Kleefstra και δεκάδων ερευνητών και κλινικών από πολλές χώρες, δημοσίευσε στο American Journal of Human Genetics μία από τις σημαντικότερες μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι σήμερα για το KLEFS1. Οι ερευνητές συγκέντρωσαν 209 άτομα με σπάνια γενετική παραλλαγή στο EHMT1 και συνδύασαν κλινικά δεδομένα, υπολογιστική ανάλυση, εργαστηριακές λειτουργικές δοκιμές και μελέτη του προτύπου μεθυλίωσης του DNA. Μετά τη συνολική αξιολόγηση, οι παραλλαγές 191 ατόμων ταξινομήθηκαν ή επαναταξινομήθηκαν ως πιθανώς παθογόνες ή παθογόνες, επιβεβαιώνοντας μοριακά KLEFS1.

Το μέγεθος της μελέτης έχει σημασία. Δεν πρόκειται απλώς για μια συλλογή νέων περιστατικών, αλλά για μια προσπάθεια να απαντηθεί ένα πολύ πιο δύσκολο ερώτημα:

Γιατί δύο άνθρωποι με μεταβολές στο ίδιο γονίδιο μπορεί να έχουν τόσο διαφορετική κλινική εικόνα;

Από το «πώς μοιάζει το σύνδρομο» στο «τι κάνει πραγματικά η γενετική μεταβολή»

Παραδοσιακά, πολλά γενετικά σύνδρομα αναγνωρίζονταν με μια προσέγγιση που ξεκινούσε από τον φαινότυπο: οι γιατροί παρατηρούσαν ένα συγκεκριμένο σύνολο χαρακτηριστικών και στη συνέχεια αναζητούσαν τη γενετική αιτία.

Σήμερα συμβαίνει όλο και συχνότερα και το αντίστροφο. Η γενετική εξέταση εντοπίζει πρώτα μια μεταβολή και στη συνέχεια οι ερευνητές προσπαθούν να καταλάβουν αν αυτή πράγματι προκαλεί νόσο και ποιο μπορεί να είναι το φάσμα των εκδηλώσεών της.

Αυτή η αλλαγή αποδείχθηκε ιδιαίτερα σημαντική για το Kleefstra. Η μελέτη των Rots και συνεργατών έδειξε ότι το KLEFS1 μπορεί να εμφανίζεται με πολύ ευρύτερο φάσμα γνωστικών και αναπτυξιακών χαρακτηριστικών από αυτό που περιέγραφαν οι παλαιότερες σειρές ασθενών. Στη νέα ομάδα υπήρχαν ακόμη και άτομα με φυσιολογική νοητική λειτουργία, κάτι που παλαιότερα δεν θεωρούνταν αντιπροσωπευτικό της κλασικής εικόνας του συνδρόμου.

Αυτό δεν σημαίνει ότι η σοβαρή αναπτυξιακή επιβάρυνση παύει να αποτελεί σημαντικό μέρος του KLEFS1. Σημαίνει όμως ότι το όνομα της διάγνωσης από μόνο του δεν μας λέει πόσο σοβαρή θα είναι η εικόνα ενός συγκεκριμένου ανθρώπου.

Το EHMT1 δεν έχει μία μόνο λειτουργία

Για να κατανοήσουμε ένα από τα σημαντικότερα ευρήματα της εργασίας, χρειάζεται να δούμε λίγο πιο προσεκτικά τι κάνει το EHMT1.

Το γονίδιο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης μέσω επιγενετικών μηχανισμών. Σε συνεργασία με το EHMT2, συμμετέχει μεταξύ άλλων στη μεθυλίωση της ιστόνης H3 στη λυσίνη 9 — έναν μηχανισμό που συμβάλλει στη ρύθμιση του ποια γονίδια θα είναι περισσότερο ή λιγότερο ενεργά.

Η πρωτεΐνη όμως διαθέτει διαφορετικές λειτουργικές περιοχές. Δύο από τις σημαντικότερες είναι:

η περιοχή ANKR (ankyrin repeat domain) και
η περιοχή SET.

Με έναν απλουστευμένο τρόπο, η ANKR συμμετέχει στην «ανάγνωση» επιγενετικών σημαδιών — γι’ αυτό οι συγγραφείς μιλούν για reader function — ενώ η περιοχή SET έχει την καταλυτική δραστηριότητα της μεθυλοτρανσφεράσης, δηλαδή λειτουργεί ως writer.

Η μεγάλη συμβολή της μελέτης ήταν ότι έδειξε πως δεν έχουν όλες οι μεταβολές του EHMT1 το ίδιο βιολογικό αποτέλεσμα.

Η περιοχή ANKR φαίνεται να έχει ιδιαίτερη σημασία για το KLEFS1

Οι ερευνητές μελέτησαν αναλυτικά παραλλαγές που αλλάζουν τη δομή της πρωτεΐνης, συμπεριλαμβανομένων missense και μικρών in-frame μεταβολών.

Όταν μια τέτοια παραλλαγή διατάρασσε τη λειτουργία «ανάγνωσης» της περιοχής ANKR, τα άτομα παρουσίαζαν το χαρακτηριστικό πρότυπο μεθυλίωσης DNA που σχετίζεται με το KLEFS1 και γενικά μια ηπιότερη μορφή του φαινοτύπου Kleefstra σε σχέση με τις κλασικές μεταβολές πλήρους απώλειας λειτουργίας.

Αντίθετα, όταν μια μεταβολή επηρέαζε ουσιαστικά μόνο την καταλυτική “writer” λειτουργία της περιοχής SET, οι ερευνητές δεν έβλεπαν ούτε το χαρακτηριστικό πρότυπο μεθυλίωσης του KLEFS1 ούτε την τυπική κλινική εικόνα του συνδρόμου.

Αυτό είναι ένα ιδιαίτερα ενδιαφέρον εύρημα, γιατί μας απομακρύνει από την απλουστευμένη ιδέα ότι:

«οποιαδήποτε βλάβη στο EHMT1 ισοδυναμεί με το ίδιο Kleefstra».

Η πραγματικότητα φαίνεται πιο σύνθετη.

Τι σημαίνει το «αποτύπωμα μεθυλίωσης» του Kleefstra;

Ένα ακόμη σημαντικό εργαλείο της μελέτης ήταν η ανάλυση της μεθυλίωσης του DNA.

Ορισμένα γενετικά σύνδρομα που επηρεάζουν επιγενετικούς μηχανισμούς αφήνουν ένα σχετικά χαρακτηριστικό πρότυπο μεθυλίωσης σε πολλές θέσεις του γονιδιώματος. Αυτό συχνά αποκαλείται DNA methylation episignature.

Μπορούμε να το σκεφτούμε σαν ένα μοριακό «αποτύπωμα» που βοηθά τους ερευνητές να καταλάβουν αν μια γενετική παραλλαγή έχει πράγματι προκαλέσει τη λειτουργική διαταραχή που αναμένεται για το συγκεκριμένο σύνδρομο.

Στη μελέτη των Rots et al., αυτό ήταν ιδιαίτερα χρήσιμο για παραλλαγές των οποίων η κλινική σημασία δεν ήταν εξαρχής σαφής. Οι ερευνητές δεν περιορίστηκαν επομένως στο ερώτημα «υπάρχει μια αλλαγή στο DNA;», αλλά προσπάθησαν να διαπιστώσουν αν η αλλαγή επηρεάζει πραγματικά τη λειτουργία της πρωτεΐνης και αν αφήνει το αναμενόμενο επιγενετικό αποτύπωμα.

Παράλληλα, η εργασία δείχνει και κάτι σημαντικό: η απουσία του κλασικού episignature σε ορισμένες κατηγορίες παραλλαγών δεν πρέπει να ερμηνεύεται χωρίς να λαμβάνονται υπόψη ο ακριβής μοριακός μηχανισμός και τα λειτουργικά δεδομένα.

Υπάρχουν και πολύ ηπιότερες μορφές

Μια ακόμη κατηγορία που ξεχώρισε ήταν ορισμένες N-terminal truncating variants, δηλαδή μεταβολές που προκαλούν πρόωρο τερματισμό κοντά στο αρχικό τμήμα της πρωτεΐνης.

Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι αυτές μπορούσαν να συνδέονται με ηπιότερο νευροαναπτυξιακό φαινότυπο χωρίς το χαρακτηριστικό πρότυπο μεθυλίωσης του KLEFS1.

Από την άλλη πλευρά, στην ομάδα με τις κλασικές μεταβολές που οδηγούν ουσιαστικά σε απώλεια λειτουργίας του EHMT1, η εικόνα ήταν περισσότερο κοντά σε αυτό που παραδοσιακά γνωρίζουμε ως Kleefstra. Στην υποομάδα αυτή, 94% είχαν νοητική αναπηρία ή μαθησιακές δυσκολίες και 98% αναπτυξιακή καθυστέρηση. Από τα 12 άτομα για τα οποία υπήρχαν διαθέσιμα αριθμητικά δεδομένα IQ, ο μέσος όρος ήταν 54.

Οι αριθμοί αυτοί όμως περιγράφουν μια ομάδα ανθρώπων· δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να προβλέψουν την πορεία ενός συγκεκριμένου παιδιού.

Το Kleefstra μπορεί να κληρονομηθεί

Ένα εύρημα με ιδιαίτερη σημασία για τη γενετική συμβουλευτική ήταν η αναγνώριση πολλαπλών οικογενών περιπτώσεων KLEFS1, στις οποίες μια παθογόνος μεταβολή είχε κληρονομηθεί από γονέα.

Το KLEFS1 εξακολουθεί να συνδέεται συχνά με νέες, de novo μεταβολές. Η νέα εργασία όμως δείχνει ότι η εικόνα είναι πιο σύνθετη: ένας γονέας που φέρει μια παθογόνο παραλλαγή μπορεί να έχει πολύ ηπιότερο φαινότυπο, σε σημείο ώστε η διάγνωση να μην είχε προηγουμένως αναγνωριστεί.

Αυτό έχει σημαντική πρακτική συνέπεια.

Όταν σε ένα παιδί εντοπίζεται μια παραλλαγή του EHMT1 που υπάρχει και σε έναν γονέα, το γεγονός ότι ο γονέας φαίνεται λειτουργικά καλά δεν αρκεί από μόνο του για να χαρακτηριστεί η παραλλαγή ως αβλαβής. Οι συγγραφείς τονίζουν τη σημασία της λεπτομερούς αξιολόγησης και των γονέων, ιδιαίτερα στις οικογενείς περιπτώσεις.

Νέα εικόνα και για τη συμπεριφορά και την ψυχική υγεία

Η μεγάλη ομάδα επέτρεψε στους ερευνητές να δουν καλύτερα και χαρακτηριστικά που ίσως είχαν υποεκτιμηθεί στις παλαιότερες περιγραφές.

Στα άτομα ηλικίας 5 ετών και άνω για τα οποία υπήρχαν σχετικά δεδομένα, καταγράφηκε ένα ευρύ φάσμα συμπεριφορικών και ψυχιατρικών εκδηλώσεων. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τέτοιες δυσκολίες δεν περιορίζονται απαραίτητα στην εφηβεία ή στην ενήλικη ζωή, αλλά μπορούν να είναι ήδη παρούσες στην παιδική ηλικία.

Στην ίδια ανάλυση καταγράφονταν, μεταξύ άλλων, διαταραχή αυτιστικού φάσματος, άγχος, επιθετική συμπεριφορά, διαταραχές διάθεσης και σε ορισμένα άτομα απώλεια ήδη κατακτημένων δεξιοτήτων ή λειτουργική υποχώρηση.

Αυτό δεν σημαίνει ότι όλες αυτές οι εκδηλώσεις θα παρουσιαστούν σε κάθε άτομο με Kleefstra. Αντίθετα, ένα από τα κεντρικά μηνύματα ολόκληρης της εργασίας είναι ακριβώς η μεγάλη ατομική μεταβλητότητα.

Ορισμένα σωματικά προβλήματα ίσως είναι συχνότερα απ’ όσο θεωρούσαμε

Η μελέτη επέτρεψε επίσης πιο σύγχρονη εκτίμηση ορισμένων κλινικών χαρακτηριστικών.

Οι συγγραφείς αναφέρουν ότι η δυσκοιλιότητα καταγράφηκε περίπου στο 47% της ομάδας, οι υποτροπιάζουσες λοιμώξεις περίπου στο 46% και οι διαταραχές ύπνου–εγρήγορσης επίσης περίπου στο 46%. Επιπλέον, ατροφία ή υποπλασία εγκεφαλικών δομών είχε καταγραφεί περίπου στο 29% των ατόμων με σχετικά διαθέσιμα δεδομένα.

Τα ποσοστά αυτά χρειάζονται σωστή ερμηνεία. Δεν αποτελούν πρόβλεψη για κάθε παιδί, ούτε σημαίνει ότι κάθε άτομο πρέπει να εξεταστεί για τα πάντα ανεξάρτητα από συμπτώματα και ιατρικό ιστορικό. Δείχνουν όμως ποια ζητήματα αξίζει να γνωρίζουν οι κλινικοί που παρακολουθούν ανθρώπους με KLEFS1.

Πόσο συχνό είναι τελικά το σύνδρομο Kleefstra;

Ένα ακόμη ενδιαφέρον αποτέλεσμα ήταν η νέα εκτίμηση της συχνότητας του KLEFS1.

Με βάση τα δεδομένα τους, οι ερευνητές υπολόγισαν ότι η συχνότητα μπορεί να βρίσκεται περίπου στο:

1 άτομο ανά 36.000.

Πρόκειται για εκτίμηση και όχι για απόλυτα καταγεγραμμένο αριθμό ανθρώπων με τη διάγνωση. Είναι όμως σημαντικά υψηλότερη από ορισμένες παλαιότερες εκτιμήσεις και υποστηρίζει την ιδέα ότι το KLEFS1 πιθανότατα παραμένει υποδιαγνωσμένο, ιδιαίτερα στις ηπιότερες περιπτώσεις. Η εκτίμηση περίπου 1:36.000 υιοθετήθηκε αργότερα και στις διεθνείς κλινικές κατευθυντήριες οδηγίες για το σύνδρομο.