A proximális gerincvelői izomsorvadás (SMA, MIM #253300) egy súlyos neuromuszkuláris betegség, amelyet a gerincvelőben lévő alfa-motoros neuronok degenerációja jellemez, ami progresszív proximális izomgyengeséget és bénulást eredményez. Az SMA a cisztás fibrózis után a második leggyakoribb halálos kimenetelű autoszomális recesszív betegség, amelynek becsült előfordulási gyakorisága 1:10 000 élveszületésből, hordozói gyakorisága pedig 1/40Ð1/60. A gyermekkori SMA-t három klinikai csoportra osztják a betegség kialakulásának kora és klinikai lefolyása alapján: az I. típusú SMA-t (Werdnig-Hoffmann) súlyos, generalizált izomgyengeség és hipotónia jellemzi születéskor vagy az első 3 hónapban. A légzési elégtelenség okozta halál általában az első 2 éven belül következik be. A II. típusú gyermekek képesek ülni, bár segítség nélkül nem tudnak állni vagy járni, és 4 éves koruknál tovább élnek. A III. típusú SMA (Kugelberg-Welander) enyhébb formája, amely csecsemő- vagy fiatalkorban kezdődik: a betegek megtanulnak segítség nélkül járni.
A túlélő motoros neuron (SMN) gén kilenc exonból áll, és bizonyítottan az SMA elsődleges meghatározó génje. Az 5q13-on két közel azonos SMN gén található: a telomerikus vagy SMN1 gén, amely az SMA-t meghatározó gén, és a centromerikus vagy SMN2 gén. Az SMN1 gén 7-es exonja az érintett betegek körülbelül 95%-ában homozigóta hiányzik, kevés kivételtől eltekintve, a többiek heterozigóták az exon 7-es deléció és egy kis, finomabb mutáció miatt a másik allélban (összetett heterozigóták). Bár a betegek többségénél az SMN1 gén rendellenességei figyelhetők meg, nem figyeltek meg fenotípusÐgenotípus korrelációt, mivel az SMN1 7-es exonja a betegek többségénél hiányzik, függetlenül az SMA típusától. Ennek oka, hogy a rutin diagnosztikai módszerek nem tesznek különbséget az SMN1 deléciója és egy olyan konverziós esemény között, amelynek során az SMN1-et az SMN2 egy példánya helyettesíti. Mostanra több vizsgálat is kimutatta, hogy az SMN2 kópiaszám befolyásolja a betegség súlyosságát. A normális populációban a kópiaszám nulla és három kópia között változik, és a normális egyének körülbelül 15%-ánál nincs SMN2. Az enyhébb, II. vagy III. típusú betegeknél azonban kimutatták, hogy több SMN2-kópiával rendelkeznek, mint az I. típusú betegek. Azt javasolták, hogy az enyhébben érintett betegeknél az extra SMN2 génkonverzió révén keletkezik, amelynek során az SMN2 gén részben vagy egészben a telomerikus lokuszba másolódik.
Öt bázispárnyi változás van az SMN1 és az SMN2 transzkriptumok között, és e különbségek egyike sem változtat aminosavakat. Mivel gyakorlatilag minden SMA-s egyénnek van legalább egy SMN2 génkópiája, kezdetben nem értették, hogy az SMN1 mutációval rendelkező egyének miért rendelkeznek SMA fenotípussal. Mára kimutatták, hogy az SMN1 gén túlnyomórészt teljes hosszúságú transzkriptumot termel, míg az SMN2 másolat túlnyomórészt alternatív átírású (7. exon deletált) terméket. Az SMN1 transzkriptumokban a 7-es exon beépülését és az SMN2 transzkriptumokban ennek az exonnak a kizárását egyetlen nukleotid különbség okozza az SMN 7-es exonjának +6-os helyén. Bár a C-ről T-re történő változás az SMN2 7. exonjában nem változtat meg egy aminosavat, megszakít egy exonikus splicing enhancer-t, ami azt eredményezi, hogy az SMN2 transzkriptek többségéből hiányzik a 7. exon. Az SMA tehát azért alakul ki, mert az SMN2 gén nem tudja teljes mértékben kompenzálni az SMN1 expressziójának hiányát, amikor az SMN1 mutálódik. Az SMN2 által generált teljes hosszúságú transzkriptek kis mennyisége azonban képes egy enyhébb II. vagy III. típusú fenotípust létrehozni, amikor az SMN2 kópiaszámát növelik.
Az SMA molekuláris diagnózisa az SMN1 gén 7. exonjának hiányának kimutatásából áll. Az SMA betegekben kimutatható SMN1 homozigóta hiányát az SMA hatékony diagnosztikai tesztjeként használják. Bár a célzott mutációelemzés kiváló, körülbelül 95%-os érzékenységgel rendelkezik az érintett homozigóták azonosításában, nem képes kimutatni az SMN1 heterozigóta deléciójával rendelkező SMA-hordozókat. Inkább az SMN1 géndózis-elemzésre van szükség a hordozók kimutatásához, és ez rendkívül pontos, ha tapasztalt laboratóriumban végzik. Mivel az SMA az egyik leggyakoribb halálos genetikai rendellenesség, amelynek hordozói gyakorisága 1/40Ð1/60, a közvetlen hordozói dózisvizsgálat számos érintett gyermekes család számára előnyös. Az SMA-hordozók azonosítására számos kvantitatív polimeráz láncreakciót alkalmaztak.
A hordozóvizsgálatnak két korlátja van. Először is, az SMA esetek körülbelül 2%-a de novo mutációs események eredményeként jön létre, ami a legtöbb autoszomális recesszív rendellenességhez képest magas arány. A de novo mutációk magas aránya az SMN1-ben magyarázhatja az I. típusú betegség genetikai letalitása ellenére az általános populációban tapasztalható magas hordozói gyakoriságot. Az SMN1 és SMN2 lókusz körüli ismétlődő szekvenciák nagy száma valószínűleg hajlamosítja ezt a régiót az egyenlőtlen kereszteződésekre és rekombinációs eseményekre, és ez eredményezi a magas de novo mutációs rátát. Kimutatták, hogy a de novo mutációk elsősorban az apai meiózis során fordulnak elő. Másodszor, az SMN1 kópiaszáma változhat egy kromoszómán; megfigyeléseink szerint a normális populáció körülbelül 5%-a rendelkezik az SMN1 három kópiájával. Lehetséges tehát, hogy egy hordozó az egyik kromoszómán két kópiával, a másik kromoszómán pedig nulla kópiával rendelkezik. A két SMN1 gén megtalálása egyetlen kromoszómán komoly genetikai tanácsadással kapcsolatos következményekkel jár, mivel egy olyan hordozó, akinek két SMN1 gén van az egyik kromoszómán és SMN1 deléció a másik kromoszómán, ugyanolyan dózist eredményez, mint egy nem hordozó, akinek mindkét 5. kromoszómán egy SMN1 gén van. Így a két SMN1-kópia normális dózisának megállapítása jelentősen csökkenti a hordozóvá válás kockázatát; azonban a 2 SMN1-génkópiával rendelkező egyének esetében még mindig fennáll a hordozóvá válás maradék kockázata, és ezt követően a jövőbeni érintett utódok kis mértékű kiújulási kockázata. A Bayes-analízis segítségével végzett kockázatbecslési számítások elengedhetetlenek az SMA családok megfelelő genetikai tanácsadásához.
Pillanatnyilag csak az SMA családi anamnézisében szereplő egyéneknek kínálnak rutinszerűen hordozói vizsgálatot. Jelenleg azonban számos más, hasonló hordozói gyakorisággal rendelkező genetikai rendellenesség esetében szélesebb körű populációs hordozói szűrés javasolt. A heterozigóta szűrés prototípusa az askenázi zsidó populáció Tay-Sachs-kórjának vizsgálata volt, ahol 1969 óta kínálnak hordozói vizsgálatot. A hordozói szűrés, amelyet – amennyiben indokolt – prenatális diagnózis követett, a Tay-Sachs-kór előfordulásának drámai csökkenését eredményezte a zsidó népességben. Általánosan elfogadott, hogy a következő kritériumoknak kell teljesülniük ahhoz, hogy a szűrőprogram sikeres legyen: (1) a rendellenesség klinikailag súlyos, (2) a hordozók nagy gyakorisága a szűrt populációban, (3) magas specificitású és érzékenységű, megbízható teszt rendelkezésre állása, (4) a prenatális diagnózis rendelkezésre állása, és (5) genetikai tanácsadáshoz való hozzáférés. Az SMA megfelel a populáció-alapú genetikai szűrés kritériumainak. A hordozói szűrés a betegek és a szolgáltatók által hasznosítható oktatási anyagok rendelkezésre állása esetén ajánlott.
A populáción alapuló SMA hordozói szűrés célja az SMA-s gyermekvállalás kockázatának kitett párok azonosítása. A fogamzás előtti hordozói szűrés lehetővé teszi a hordozó párok számára, hogy a reprodukciós lehetőségek legteljesebb körét mérlegeljék. Az SMA-hordozói vizsgálat elvégzése mellett tájékozott döntést kell hozni. Ismeretterjesztő brosúrák állnak rendelkezésre, amelyek tájékoztatást nyújtanak az SMA-ról és az öröklődési mintáról. Fontos, hogy a párok megértsék az adagolási vizsgálatot. Mivel az SMA az esetek 95%-ában egy gyakori, egyetlen deléciós esemény eredménye, a hordozóteszt nagyon érzékeny (,90%-os kimutatási arány). A molekuláris vizsgálat azonban nem azonosít minden hordozót, ezért előfordulhatnak hamis negatív eredmények. Az érintett betegek körülbelül 5%-a összetett heterozigóta, egy deléciót és egy pontmutációt mutatva. A dózisvizsgálat nem azonosítja az ilyen pontmutáció-hordozókat. Jól ismert, hogy SMA-hordozóknál hamis-negatív eredmény akkor fordul elő, ha a hordozónak két SMN1 génje van ciszben az 5. kromoszómán. Továbbá az érintett egyének körülbelül 2%-ának van de novo mutációja. Ezért a hordozói vizsgálatot választó egyének számára genetikai tanácsadást kell biztosítani, amely kifejezetten a hamis-negatív eredmények lehetőségével foglalkozik.