Autozomálně recesivní onemocnění proximální spinální svalová atrofie (SMA, MIM #253300) je závažné nervosvalové onemocnění charakterizované degenerací alfa motorických neuronů v míše, které vede k progresivní proximální svalové slabosti a paralýze. SMA je po cystické fibróze druhým nejčastějším smrtelným autozomálně recesivním onemocněním s odhadovanou prevalencí 1 z 10 000 živě narozených dětí a frekvencí přenašečství 1/40Ð1/60. Dětská SMA se dělí do tří klinických skupin na základě věku nástupu a klinického průběhu: SMA typu I (Werdnig-Hoffmann) je charakterizována těžkou, generalizovanou svalovou slabostí a hypotonií při narození nebo během prvních 3 měsíců. Smrt v důsledku respiračního selhání obvykle nastává během prvních 2 let. Děti s typem II jsou schopny sedět, i když nemohou stát nebo chodit bez pomoci a přežívají déle než 4 roky. Typ III SMA (Kugelberg-Welander) je mírnější forma s nástupem v kojeneckém věku nebo v mládí: pacienti se naučí chodit bez pomoci.
Gen SMN (survival motor neuron) se skládá z devíti exonů a bylo prokázáno, že je primárním genem určujícím SMA. V oblasti 5q13 se nacházejí dva téměř identické geny SMN: telomerický neboli SMN1 gen, který je genem určujícím SMA, a centromerický neboli SMN2 gen. Exon 7 genu SMN1 až na výjimky homozygotně chybí přibližně u 95 % postižených pacientů, ostatní jsou heterozygoti pro deleci exonu 7 a malou jemnější mutaci v druhé alele (složení heterozygoti). Ačkoli jsou abnormality genu SMN1 pozorovány u většiny pacientů, nebyla pozorována žádná fenotypováÐgenotypová korelace, protože exon 7 SMN1 chybí u většiny pacientů nezávisle na typu SMA. Je to proto, že rutinní diagnostické metody nerozlišují mezi delecí SMN1 a konverzí, při níž je SMN1 nahrazen kopií SMN2. V současné době bylo provedeno několik studií, které prokázaly, že počet kopií SMN2 ovlivňuje závažnost onemocnění. Počet kopií se v normální populaci pohybuje od nuly do tří kopií, přičemž přibližně 15 % normálních jedinců nemá žádný SMN2. Bylo však prokázáno, že pacienti s lehčí formou onemocnění typu II nebo III mají více kopií SMN2 než pacienti s typem I. Předpokládá se, že extra SMN2 u mírněji postižených pacientů vzniká genovou konverzí, při níž je gen SMN2 zkopírován buď částečně, nebo zcela do telomerického lokusu.
Mezi transkripty SMN1 a SMN2 existuje pět párů bází, přičemž žádný z těchto rozdílů nemění aminokyseliny. Protože prakticky všichni jedinci se SMA mají alespoň jednu kopii genu SMN2, nebylo zpočátku jasné, proč mají jedinci s mutací SMN1 fenotyp SMA. Nyní se ukázalo, že gen SMN1 produkuje převážně transkript plné délky, zatímco kopie genu SMN2 produkuje převážně alternativně přepisovaný (odstraněný exon 7) produkt. Zahrnutí exonu 7 v transkriptech SMN1 a vyloučení tohoto exonu v transkriptech SMN2 je způsobeno rozdílem jednoho nukleotidu na +6 v exonu 7 SMN. Ačkoli změna C na T v exonu 7 SMN2 nemění aminokyselinu, narušuje exonický zesilovač sestřihu, v důsledku čehož většina transkriptů SMN2 postrádá exon 7. SMA tedy vzniká proto, že gen SMN2 nemůže plně kompenzovat chybějící expresi SMN1, když je SMN1 mutován. Malé množství transkriptů plné délky generovaných genem SMN2 je však schopno při zvýšení počtu kopií genu SMN2 vyvolat mírnější fenotyp typu II nebo III.
Molekulární diagnostika SMA spočívá v detekci absence exonu 7 genu SMN1. Homozygotní absence detekovatelného SMN1 u pacientů se SMA se používá jako silný diagnostický test SMA. Ačkoli má cílená mutační analýza vynikající citlivost přibližně 95 % při identifikaci postižených homozygotů, nemůže odhalit nositele SMA, kteří mají heterozygotní delece SMN1. K odhalení přenašečů je spíše nutná analýza dávkování genu SMN1, která je velmi přesná, pokud je prováděna ve zkušené laboratoři. Vzhledem k tomu, že SMA je jednou z nejčastějších smrtelných genetických poruch s frekvencí přenašečství 1/40Ð1/60, je přímé testování dávky přenašečství přínosné pro mnoho rodin s postiženými dětmi. K identifikaci přenašečů SMA byla použita řada kvantitativních testů polymerázové řetězové reakce.
Test na nosičství má dvě omezení. Za prvé, přibližně 2 % případů SMA vznikají v důsledku mutací de novo, což je ve srovnání s většinou autozomálně recesivních poruch vysoké číslo. Vysoká míra de novo mutací v SMN1 může být příčinou vysoké frekvence přenašečství v běžné populaci navzdory genetické letalitě onemocnění typu I. Velký počet opakujících se sekvencí v okolí lokusu SMN1 a SMN2 pravděpodobně předurčuje tuto oblast k nerovnoměrnému křížení a rekombinaci a má za následek vysokou míru de novo mutací. Bylo prokázáno, že k mutacím de novo dochází především během otcovské meiózy. Za druhé, počet kopií SMN1 se může na chromozomu lišit; pozorovali jsme, že přibližně 5 % normální populace má tři kopie SMN1. Je tedy možné, že nositel má jeden chromozom se dvěma kopiemi a druhý chromozom s nulovým počtem kopií. Nález dvou genů SMN1 na jednom chromozomu má závažné důsledky pro genetické poradenství, protože přenašeč se dvěma geny SMN1 na jednom chromozomu a delecí SMN1 na druhém chromozomu bude mít stejný výsledek dávkování jako nepřenašeč s jedním genem SMN1 na každém chromozomu 5 . Nález normální dávky dvou kopií genu SMN1 tedy významně snižuje riziko přenašečství, nicméně u jedinců se dvěma kopiemi genu SMN1 stále existuje zbytkové riziko přenašečství a následně malé riziko rekurence budoucího postiženého potomstva. Výpočty pro posouzení rizika pomocí Bayesovské analýzy jsou nezbytné pro správné genetické poradenství rodinám s onemocněním SMA.
V současné době je testování na nosičství rutinně nabízeno pouze jedincům s rodinnou anamnézou SMA. Širší populační screening nosičství se však v současné době doporučuje u řady dalších genetických poruch s podobnou frekvencí nosičství. Prototypem screeningu heterozygotů bylo testování na Tay-Sachsovu chorobu u aškenázské židovské populace, kde je testování nosičství nabízeno od roku 1969. Screening nosičství, po němž v indikovaných případech následovala prenatální diagnostika, vedl k dramatickému snížení výskytu Tay-Sachsovy choroby v židovské populaci. Obecně se uznává, že aby byl screeningový program úspěšný, měla by být splněna následující kritéria: (1) porucha je klinicky závažná, (2) vysoká frekvence nosičů ve screeningové populaci, (3) dostupnost spolehlivého testu s vysokou specificitou a citlivostí, (4) dostupnost prenatální diagnostiky a (5) přístup ke genetickému poradenství. SMA splňuje kritéria pro populační genetický screening. Screening nosičství se doporučuje po dostupnosti edukačních materiálů, které mohou pacienti a poskytovatelé využívat.
Cílem populačního screeningu nosičství SMA je identifikovat páry s rizikem narození dítěte s SMA. Prekoncepční screening nosičství umožňuje párům, které jsou nositeli SMA, zvážit co nejširší spektrum reprodukčních možností. Volba podstoupit test nosičství SMA by měla být provedena na základě informovaného rozhodnutí. K dispozici jsou vzdělávací brožury, které poskytují informace o SMA a vzorcích dědičnosti. Je důležité, aby páry porozuměly testování dávek. Vzhledem k tomu, že SMA je v 95 % případů výsledkem běžné jediné delece, je test na nosičství velmi citlivý (míra detekce 0,90 %). Molekulární testování však neidentifikuje všechny přenašeče, a proto může docházet k falešně negativním výsledkům. Přibližně 5 % postižených pacientů jsou složení heterozygoti, kteří vykazují deleci a bodovou mutaci. Dávkovací testování tyto nositele bodové mutace neidentifikuje. Je známo, že k falešně negativnímu výsledku u přenašečů SMA dochází, pokud má přenašeč na jednom chromozomu 5 dva geny SMN1 in cis. Dále má přibližně 2 % postižených jedinců mutaci de novo. Proto musí být jedincům, kteří se rozhodnou pro testování nosičství, poskytnuto genetické poradenství zaměřené konkrétně na možnost falešně negativních výsledků.