Помимо мутаций в гене CFTR при панкреатите встречаются мутации в генах SPINK1 (ингибитор сериновой протеазы, тип Казал 1; serine protease inhibitor, Kazal type 1), PRSS1 (катионный трипсиноген), A1AT (α1-антитрипсин).
Предполагают возможность дигенного наследования панкреатита: часто у пациентов с панкреатитом обнаруживают гетерозиготное носительство мутаций в генах CFTR и PRSS1 или SPINK1 [28].
3.5. Генетический диагноз – фармакогенетическая терапия
Препараты, действие которых направлено на восстановление функции белка CFTR, называются CFTR-модуляторами и делятся на группы [29]:
• Корректоры CFTR: цель – увеличить количество и доставку белка CFTR к поверхности клетки.
• Потенциаторы CFTR: цель – увеличить активность ионного канала CFTR, расположенного на поверхности клетки.
• Препараты со свойствами модуляторов и потенциаторов.
• Вещества, способствующие «прочитыванию» стоп-кодонов CFTR-mRNA и предотвращению преждевременной терминации синтеза молекулы белка, используются при лечении пациентов, имеющих нонсенс-мутации (мутации I класса).
В связи с многообразием мутаций гена CFTR и различными их последствиями разработка этиотропной и патогенетической терапии, направленной на восстановление функции гена, изначально была сложной задачей и шла по нескольким направлениям:
1. Препараты для носителей мутаций класса I.
2. Препараты для носителей мутаций класса II и наиболее часто встречающейся мутации F508del.
3. Препараты для носителей «мягких» мутаций.
4. Препараты, работающие при всех классах мутаций.
В настоящее удалось добиться успеха при разработке препаратов, направленных на коррекцию последствий определенного вида мутаций II-V классов – потенциаторов и корректоров. Мишенью потенциаторов являются молекулы мутантного белка CFTR, располагающиеся в апикальной мембране. Действие потенциаторов направлено на восстановление (активацию) функции ионного канала, образованного мутантным белком CFTR (мутации III-IV классов). Первым препаратом стал Ивакафтор (Калидеко, VX-770) компании Vertex Pharmaceuticals Incorporated. Препарат получил одобрение FDA для лечения детей, больных МВ, старше 2 лет и взрослых, имеющих одну из 10 мутаций: G551D, G1244E, G1349D, G178R, G551S, S1251N, S1255P, S549N, S549R или R117H. Корректоры – лекарственные средства, позволяющие мутантному белку CFTR пройти через систему внутриклеточного контроля качества и занять правильное расположение на апикальной мембране (мутации II класса), – 4-фенилбутират/генистен; VX-809. Для терапии пациентов со II классом мутаций (генотип F508del/F508del) разработан комбинированный (корректор + потенциатор) препарат Оркамби (V809 и V770), он показан пациентам старше 6 лет. Идут исследования по снижению возрастных ограничений [7, 29].
Таким образом, разработанные препараты стали новым шагом в терапии МВ, повышении качества и продолжительности жизни больных. Исследования в области этиопатогенетической фармакотерапии МВ продолжаются (http://investors.vrtx.com; https://cysticfibrosisnewstoday.com/cystic-fibrosis-therapy-tracker/).
3.6. Другие гены, связанные с развитием МВ
У некоторых пациентов с МВ не удается выявить мутации в гене CFTR в обоих аллелях. Это наблюдается в 1-1,5% случаев при полной клинической картине заболевания.
Частично это может быть объяснено тем фактом, что в большинстве случаев проводится исследование лишь кодирующей части гена CFTR, и иногда также смежных экзон-интронных участков. Мутации, расположенные в регуляторных участках интронов и промоторных областях гена, в большинстве случаев не исследуются и не анализируются. Распространенность крупных структурных изменений гена (делеций и дупликаций) до настоящего времени также не изучена [2].
Необходимо упомянуть, что МВ характеризуется не только нарушением секреции хлоридов, но и повышенной абсорбцией натрия в дыхательных путях. Транспорт ионов натрия осуществляется через чувствительный к амилориду натриевый канал, состоящий из трех субъединиц. Известно, что повышенная экспрессия гена Scnn1b, кодирующего одну из субъединиц, приводит к развитию муковисцидозоподобного состояния в легких у мышей [31]. Это позволяет предположить, что нарушения гена SCNN1B могут вызывать заболевание и у людей. По крайней мере у двух пациентов с нетипичным МВ, у которых не идентифицированы мутации в кодирующей области гена CFTR, выявлены функционально значимые мутации в гене SCNN1B [32]. Генетические факторы, лежащие в основе других случаев МВ без мутаций в гене, остаются невыясненными [2].
Гены-модификаторы
Различия в характере течения заболевания у больных с одинаковым генотипом по гену CFTR наблюдаются как среди неродственных индивидов, так и между сибсами, испытывающими равное влияние таких средовых факторов, как условия проживания, социально-экономический статус, методы лечения. В мультицентровых исследованиях Европы и США выявлены достоверно более высокая конкордантность клинических проявлений (тяжесть бронхолегочного процесса, поражение печени, наличие в анамнезе мекониевого илеуса и синдрома дистальной интестинальной обструкции, нутритивный статус) у монозиготных близнецов по сравнению с дизиготными и просто сибсами, а также значительный диапазон вариабельности характера течения МВ внутри пар сибсов [7, 33]. Приведенные данные свидетельствуют о возможном влиянии на спектр и тяжесть клинических проявлений МВ других, в том числе генетических, факторов, отличных от гена CFTR. Модифицирующее действие могут оказывать как гены, продукты которых регулируют экспрессию, функцию и утилизацию белка СFTR, так и гены, продукты которых участвуют в процессах, задействованных в патогенезе клинических проявлений МВ.
В результате полногеномного анализа ассоциаций выявлены два кластера генов, расположенных в регионах хромосом 11p13 (гены APIP, EHF, ELF5, PDHX) и 20q13.2 (гены CBLN4, MC3R, CASS4, CSTF1, AURKA), модулирующих тяжесть поражения легких при МВ; показано, что гены SLC26A9, SLC6A14, SLC9A3, SLC4A4, MSRA, ADIPOR2 являются модификаторами мекониевого илеуса, а ген ARRDC3 – регулятором массы тела и энергозатрат у мужчин; для генов SLC26A9, CDKAL1, CDKN2A/B и IGF2BP2 показана ассоциация с МВ-зависимым диабетом [33].
В результате поиска генов-кандидатов выявлены ассоциации гена MNL2 со снижением функции легких при МВ, с ранним поражением P. aeruginosa и малой продолжительностью жизни; для генов TGFB1, IFRD1, IL-8, EDNRA показана ассоциация с тяжестью поражения легких; гены CAPN10, TCF7L2 ассоциированы с МВ-зависимым диабетом, а гены SERPINA1, SERPINA2 – с поражением печени при МВ (цирроз с портальной гипертензией) [33].
3.7. Частота и распределение мутаций
В постоянно обновляемой базе данных (http://www.genet.sickkids.on.ca/cftr) Консорциума по генетическому анализу МВ (CFGAC) представлено более 2000 вариантов нуклеотидной последовательности, выявленных в гене CFTR [1]. Только часть из них напрямую связана с развитием заболевания [15; http://seqdb.med-gen.ru/].
Наиболее распространенной мутацией гена CFTR является F508del, ранее обозначаемая как ΔF508. По имеющимся данным, ее частота составляет более 65% в объединенной мировой выборке обследованных больных МВ. В Европе наблюдается снижение частоты мутации F508del с северо-востока на юго-запад. Около 20-ти прочих мутаций встречаются в мировой выборке с частотой выше 0,1%. Распространенность отдельных мутаций может существенно варьироваться в конкретных регионах и популяциях, что является следствием эффекта дрейфа генов в различных религиозных, этнических или географических изолятах. В России наиболее частой мутацией также является F508del, составляющая около 52% от общего числа мутантных аллелей в объединенной выборке больных МВ. Ее частота варьируется от 40 до 60% в разных регионах. К настоящему времени у российских пациентов с МВ выявлено 155 различных мутантных аллелей гена CFTR (Табл. 1), большинство из которых являются весьма редкими [34]. Десять наиболее частых мутаций у российских больных составляют 71,22% от всех мутантных аллелей. Две мутации были определены у 70,4% от числа больных, у которых проводилось генетическое исследование, одна – у 23,1%, ни одной мутации не удалось выявить у 6,5% больных [34].
Таблица 1. Аллельная частота мутаций муковисцидоза в РФ (регистр 2015 г.)
1 – [34]; 2 – [35]
В НИИ медицинской генетики, Томский НИМЦ (г. Томск), систематически проводится анализ спектра мутаций гена CFTR у больных МВ из Сибирского региона (среди обследованных пациентов преобладают русские). Помимо основного, наиболее частого, генного дефекта F508del, следующие мутации выявляются с частотой >4%: CFTRdele2,3, E92K, 2184insA, R1066C; с частотой >2%: G542X, 3849+10kbC>T, R1162X, 2143delT, L138ins, E217G и функционально значимый вариант 5T (IVS8-5T); с частотой ~1%: 2184delA, 394delTT, W1282X, N1303K, R347P, R553X, 3821delT, R117C, Y569C, 3791delC, 2789+5G>A, L1335P, 4015delA, 4040delA, W1310X, R1158X, 1898+1G>C, 1898+1G>A, 1898+2T>C, S1196X, G228R, Q98R, 3944delGT, I148T, 4382delA и крупные внутригенные делеции/ дупликации. Охарактеризованы мутации у представителей коренных народностей Сибири (буряты, хакасы, тувинцы, алтайцы). Спектр определенных у них мутаций: F508del, c.650A>G (E217G), R1066C, R1162X, c.293A>G (Q98R), c.682G>C (G228R); две последние – новые мутации [39].
3.9. Подход к генетическому тестированию
По рекомендациям Европейского консенсуса по МВ [2], для обеспечения высокой эффективности диагностический метод должен обеспечивать выявление по крайней мере одной клинически значимой мутации в гене CFTR не менее чем у 90% больных МВ. При ДНК-диагностике необходимо обеспечивать качественное и достоверное обнаружение генетических вариантов в исследуемой популяции/регионе. Использование в ходе тестирования ограниченного набора мутаций может привести к возникновению ряда проблем, связанных с невысокой диагностической чувствительностью такого подхода в генетически гетерогенных популяциях, и необходимости разработки специфических диагностических панелей, включающих расширенный спектр мутаций.