常染色体劣性疾患の近位脊髄性筋萎縮症（SMA、MIM #253300）は、脊髄のα運動ニューロンの変性により、進行性の近位筋力低下と麻痺を特徴とする重度の神経筋疾患である。 SMAは、嚢胞性線維症に次いで2番目に多い常染色体劣性遺伝性疾患で、推定有病率は10,000人に1人、保因者頻度は1/40〜1/60といわれています。 小児SMAは、発症年齢と経過から3つの臨床群に分類される。I型SMA（Werdnig-Hoffmann）は、出生時または生後3ヶ月以内の重度の全身性筋力低下と筋緊張低下によって特徴づけられる。 呼吸不全により、通常2年以内に死亡する。 このタイプの子どもは、立ったり歩いたりすることはできないが、座ることは可能であり、4歳を超えても生存することができる。
生存運動ニューロン（SMN）遺伝子は9個のエキソンから成り、SMAの主要な決定遺伝子であることが示されている。 SMN遺伝子は9つのエクソンからなり、SMAの主要な決定遺伝子であることが示されている。5q13には、SMA決定遺伝子であるテロメアまたはSMN1遺伝子と、セントロメアまたはSMN2遺伝子の、ほぼ同一の2つのSMN遺伝子が存在する。 SMN1遺伝子のエクソン7は、罹患者の約95％においてホモ接合で欠失し、少数の例外を除き、残りはエクソン7欠失ともう一方のアレルに小さな変異を持つヘテロ接合体（複合ヘテロ接合体）である。 SMN1遺伝子の異常は患者の大部分で観察されるが、SMAのタイプとは無関係にSMN1エクソン7は大部分の患者で欠失するため、表現型と遺伝子型の相関は観察されない。 これは、日常的な診断方法では、SMN1の欠失と、SMN1がSMN2のコピーに置き換わる変換事象とを区別できないためである。 現在、SMN2のコピー数が病気の重症度に影響することを示す研究がいくつか行われています。 コピー数は健常者では0から3コピーの間で変化し、健常者の約15%はSMN2をもたない。 しかし、より軽症のII型やIII型の患者では、I型の患者よりも多くのSMN2のコピーを持っていることが示されている。 より軽症の患者における余分なSMN2は、SMN2遺伝子の一部または全部がテロメア遺伝子座にコピーされる遺伝子変換によって生じることが提唱されている。
SMN1とSMN2の転写産物の間には5つの塩基対の変化が存在し、これらの違いのうちアミノ酸を変えるものはない。 事実上すべてのSMA患者は少なくとも1つのSMN2遺伝子コピーを持っているので、SMN1変異を持つ患者がなぜSMA表現型を持つのかは当初理解されていなかった。 現在では、SMN1遺伝子が主に全長転写産物を産生するのに対し、SMN2遺伝子は主に交互転写産物（エクソン7欠失）を産生することが明らかにされている。 SMN1ではエクソン7が転写産物に含まれ、SMN2ではこのエクソンが排除されているのは、SMNエクソン7の+6における1塩基の違いによるものである。 SMN2エキソン7におけるCからTへの変化はアミノ酸を変化させないが、エキソン7を欠くSMN2転写産物の大部分をもたらすエキソニックスプライシングエンハンサーを崩壊させることになる。 したがって、SMAは、SMN1に変異がある場合、SMN2遺伝子がSMN1の発現の欠如を完全に補うことができないために生じるのである。
SMAの分子診断では、SMN1遺伝子のエクソン7が欠損していることを検出することが重要である。 SMA患者において検出可能なSMN1のホモ接合性の欠如は、SMAの強力な診断検査として使用されている。 標的変異解析は、罹患ホモ接合体の同定において約95％という優れた感度を有するが、SMN1のヘテロ接合性欠失を有するSMAキャリアを検出することはできない。 むしろ、キャリアを検出するためには、SMN1遺伝子の用量分析が必要であり、経験豊富な研究室で実施されれば、高い精度で検出できる。 SMAは最も一般的な致死的遺伝性疾患の一つであり、保因者頻度は1/40〜1/60であるため、直接的な保因者投与量検査は患児を持つ多くの家族にとって有益であった。 SMA保因者の同定には、多くの定量的ポリメラーゼ連鎖反応アッセイが使用されてきた。
保因者試験には2つの限界があります。 まず、SMA症例の約2％がde novo変異事象の結果として生じており、これはほとんどの常染色体劣性障害と比較すると高いものである。 SMN1における高いde novo突然変異率は、I型疾患の遺伝的致死率にもかかわらず、一般集団における高い保因者頻度を説明するものと思われる。 SMN1およびSMN2遺伝子座の周辺には多くの繰り返し配列があるため、この領域では不等間隔の交差や組み換えが起こりやすく、その結果、高いde novo突然変異率が生じるのであろう。 このde novo突然変異は、主に父方の減数分裂の際に起こることが示されている。 第二に、SMN1のコピー数は染色体上で変動しうる。我々は、正常集団の約5％がSMN1を3コピー持っていることを観察している。 従って、保因者は1つの染色体に2つのコピーを持ち、2番目の染色体には0つのコピーを持つことが可能である。 なぜなら、1つの染色体に2つのSMN1遺伝子を持ち、もう1つの染色体にSMN1欠失を持つ保因者は、5番染色体に1つのSMN1遺伝子を持つ非保因者と同じ投薬結果を示すからです。 このように、2つのSMN1コピーの用量が正常であることがわかれば、保因者であるリスクは大幅に減少する。しかし、SMN1遺伝子コピーを2つ持つ人には、保因者であるリスクとそれに続いて将来患児の再発リスクがわずかに残っているのである。
現在、SMAの家族歴を持つ個人のみが、定期的にキャリアテストを提供されています。 しかし，同様の保因者頻度を持つ他の多くの遺伝性疾患に対しては，より広範な集団保因者スクリーニングが現在推奨されている。 ヘテロ接合体スクリーニングの原型は、アシュケナージ・ユダヤ人集団におけるテイ・サックス病の検査で、そこでは1969年からキャリア検査が実施されている。 保因者スクリーニングと、それに続く適応された場合の出生前診断により、ユダヤ人集団におけるテイ-サックス病の発生率は劇的に減少しました。 スクリーニング・プログラムが成功するためには、以下の基準を満たす必要があることが一般に認められています。 (1) 疾患が臨床的に重篤であること (2) スクリーニングの対象となる集団に保因者が多いこと (3) 高い特異度と感度を持つ信頼できる検査が可能であること (4) 出生前診断が可能であること (5) 遺伝カウンセリングが受けられること。 SMAは、集団ベースの遺伝的スクリーニングの基準に適合している。 患者や医療従事者が活用できる教育資料があれば、キャリアスクリーニングが推奨される。
集団ベースのSMAキャリアスクリーニングの目標は，SMAの子供を持つリスクのあるカップルを特定することである。 妊娠前の保因者スクリーニングにより，保因者カップルは生殖に関するあらゆる選択肢を検討することができる。 SMA保因者検査を受けるかどうかは、十分な情報を得た上での選択であるべきです。 教育用のパンフレットがあり、SMAと遺伝パターンについての情報を提供しています。 用量検査について、カップルが理解することが重要です。 SMAは、95％の症例で共通の単一欠失事象の結果であるため、キャリアテストは非常に感度が高いです（検出率0.90％）。 しかし、分子検査はすべての保因者を特定するわけではないので、偽陰性が起こる可能性があります。 罹患者の約5％は欠失と点変異を示す複合ヘテロ接合体である。 投与量検査では、このような点変異の保因者を特定することはできない。 SMA保因者の偽陰性は、保因者が1本の第5染色体上に2つのSMN1遺伝子をシスに持っている場合に起こることがよく知られている。 さらに、罹患者の約2％がde novo変異を有している。 したがって、遺伝カウンセリングでは、特に偽陰性の可能性について、保因者検査を選択する人に提供する必要があります。