Choroba dziedziczona autosomalnie recesywnie, proksymalny rdzeniowy zanik mięśni (SMA, MIM #253300) jest ciężką chorobą nerwowo-mięśniową charakteryzującą się degeneracją neuronów ruchowych alfa w rdzeniu kręgowym, co prowadzi do postępującego osłabienia i porażenia mięśni proksymalnych. SMA jest drugą co do częstości występowania śmiertelną chorobą dziedziczoną autosomalnie recesywnie po mukowiscydozie, z szacowaną częstością występowania 1 na 10 000 żywych urodzeń i częstością nosicielstwa 1/40/1/60. Dziecięce SMA jest podzielone na trzy grupy kliniczne na podstawie wieku wystąpienia i przebiegu klinicznego: typ I SMA (Werdnig-Hoffmann) charakteryzuje się ciężkim, uogólnionym osłabieniem mięśni i hipotonią po urodzeniu lub w ciągu pierwszych 3 miesięcy. Śmierć z powodu niewydolności oddechowej następuje zwykle w ciągu pierwszych 2 lat. Dzieci z typem II są w stanie siedzieć, ale nie mogą stać ani chodzić samodzielnie i przeżywają dłużej niż 4 lata. Typ III SMA (Kugelberg-Welander) jest postacią łagodniejszą, o początku w okresie niemowlęcym lub młodzieńczym: pacjenci uczą się chodzić bez pomocy.
Gen przeżycia neuronu ruchowego (SMN) składa się z dziewięciu eksonów i okazał się być głównym genem determinującym SMA. Dwa prawie identyczne geny SMN znajdują się na 5q13: gen telomeryczny lub SMN1, który jest genem determinującym SMA, oraz gen centromeryczny lub SMN2. Egzon 7 genu SMN1 jest homozygotycznie nieobecny u około 95% pacjentów dotkniętych chorobą, z nielicznymi wyjątkami, pozostali są heterozygotami dla delecji eksonu 7 i niewielkiej, bardziej subtelnej mutacji w drugim allelu (heterozygoty złożone). Chociaż nieprawidłowości w genie SMN1 obserwuje się u większości pacjentów, nie zaobserwowano korelacji fenotypowo-genotypowej, ponieważ ekson 7 genu SMN1 jest nieobecny u większości pacjentów niezależnie od typu SMA. Dzieje się tak, ponieważ rutynowe metody diagnostyczne nie rozróżniają delecji SMN1 od konwersji, w której SMN1 jest zastępowana przez kopię SMN2. Obecnie przeprowadzono kilka badań, które wykazały, że liczba kopii SMN2 wpływa na ciężkość choroby. Liczba kopii waha się od zera do trzech kopii w normalnej populacji, przy czym około 15% normalnych osób nie posiada SMN2. Jednakże wykazano, że łagodniejsi pacjenci z typem II lub III mają więcej kopii SMN2 niż pacjenci z typem I. Zaproponowano, że dodatkowe SMN2 u łagodniej dotkniętych pacjentów powstają w wyniku konwersji genów, w wyniku której gen SMN2 jest kopiowany częściowo lub całkowicie do telomerowego locus.
Pięć zmian par zasad istnieje pomiędzy transkryptami SMN1 i SMN2, a żadna z tych różnic nie zmienia aminokwasów. Ponieważ praktycznie wszystkie osoby z SMA mają co najmniej jedną kopię genu SMN2, początkowo nie rozumiano, dlaczego osoby z mutacją SMN1 mają fenotyp SMA. Obecnie wykazano, że gen SMN1 produkuje głównie transkrypt o pełnej długości, podczas gdy kopia SMN2 produkuje głównie produkt alternatywnie transkrybowany (ekson 7 usunięty). Włączenie eksonu 7 w transkryptach SMN1 i wyłączenie tego eksonu w transkryptach SMN2 jest spowodowane różnicą pojedynczego nukleotydu w pozycji +6 w eksonie 7 SMN. Chociaż zmiana C na T w eksonie 7 SMN2 nie zmienia aminokwasu, to zaburza ona egzoniczny wzmacniacz splicingu, co powoduje, że większość transkryptów SMN2 nie zawiera eksonu 7. Dlatego SMA powstaje, ponieważ gen SMN2 nie może w pełni skompensować braku ekspresji SMN1, gdy SMN1 jest zmutowany. Jednakże niewielka ilość transkryptów o pełnej długości generowanych przez SMN2 jest w stanie wytworzyć łagodniejszy fenotyp typu II lub III, gdy liczba kopii SMN2 jest zwiększona.
Diagnostyka molekularna SMA polega na wykryciu braku eksonu 7 genu SMN1. Homozygotyczny brak wykrywalnego SMN1 u pacjentów z SMA jest wykorzystywany jako silny test diagnostyczny dla SMA. Chociaż ukierunkowana analiza mutacji ma doskonałą czułość około 95% w identyfikacji dotkniętych homozygot, nie może ona wykryć nosicieli SMA, którzy mają heterozygotyczne delecje SMN1. Do wykrycia nosicieli konieczna jest raczej analiza dawki genu SMN1, która jest bardzo dokładna, jeśli zostanie przeprowadzona w doświadczonym laboratorium. Ponieważ SMA jest jednym z najczęstszych śmiertelnych zaburzeń genetycznych, z częstością nosicielstwa wynoszącą 1/40-1/60, bezpośrednie badanie dawki genu dla nosicieli okazało się korzystne dla wielu rodzin dotkniętych chorobą dzieci. Do identyfikacji nosicieli SMA wykorzystano szereg ilościowych testów łańcuchowej reakcji polimerazy.
Istnieją dwa ograniczenia testu na nosicielstwo. Po pierwsze, około 2% przypadków SMA powstaje w wyniku mutacji de novo, co jest wysoką wartością w porównaniu z większością zaburzeń dziedziczonych autosomalnie recesywnie. Wysoki odsetek mutacji de novo w SMN1 może tłumaczyć wysoką częstość nosicielstwa w populacji ogólnej, pomimo genetycznej letalności choroby typu I. Duża liczba powtarzających się sekwencji wokół locus SMN1 i SMN2 prawdopodobnie predysponuje ten region do nierównomiernego krzyżowania i rekombinacji, co skutkuje wysokim wskaźnikiem mutacji de novo. Wykazano, że mutacje de novo występują głównie podczas mejozy ojcowskiej. Po drugie, liczba kopii SMN1 może się różnić na chromosomie; zaobserwowaliśmy, że około 5% normalnej populacji posiada trzy kopie SMN1. Jest zatem możliwe, aby nosiciel posiadał jeden chromosom z dwiema kopiami i drugi chromosom z zerową liczbą kopii. Stwierdzenie dwóch genów SMN1 na jednym chromosomie ma poważne implikacje dla poradnictwa genetycznego, ponieważ nosiciel z dwoma genami SMN1 na jednym chromosomie i delecją SMN1 na drugim chromosomie będzie miał taki sam wynik dawkowania jak osoba nie będąca nosicielem z jednym genem SMN1 na każdym chromosomie. Tak więc stwierdzenie prawidłowej dawki dwóch kopii SMN1 znacznie zmniejsza ryzyko bycia nosicielem; jednak nadal istnieje szczątkowe ryzyko bycia nosicielem, a następnie niewielkie ryzyko nawrotu choroby u przyszłego dotkniętego nią potomstwa dla osób z 2 kopiami genu SMN1. Obliczenia oceny ryzyka przy użyciu analizy bayesowskiej są niezbędne do prawidłowego doradztwa genetycznego dla rodzin z SMA.
Obecnie tylko osobom z rodzinnym wywiadem w kierunku SMA rutynowo oferuje się badania na nosicielstwo. Jednak szerzej zakrojone populacyjne badania przesiewowe w kierunku nosicielstwa są obecnie zalecane w przypadku wielu innych zaburzeń genetycznych o podobnej częstości nosicielstwa. Pierwowzorem badań przesiewowych w kierunku heterozygot były badania w kierunku choroby Taya-Sachsa w populacji Żydów aszkenazyjskich, gdzie badania na nosicielstwo oferuje się od 1969 roku. Badania przesiewowe w kierunku nosicielstwa, a następnie diagnostyka prenatalna, gdy jest wskazana, spowodowały radykalne zmniejszenie częstości występowania choroby Taya-Sachsa w populacji żydowskiej. Ogólnie przyjmuje się, że aby program badań przesiewowych był skuteczny, powinny być spełnione następujące kryteria: (1) zaburzenie jest klinicznie ciężkie, (2) wysoka częstość nosicieli w badanej populacji, (3) dostępność wiarygodnego testu o wysokiej swoistości i czułości, (4) dostępność diagnostyki prenatalnej oraz (5) dostęp do poradnictwa genetycznego. SMA spełnia kryteria populacyjnych badań przesiewowych w kierunku genetyki. Badania przesiewowe w kierunku nosicielstwa są zalecane po udostępnieniu materiałów edukacyjnych, które mogą być wykorzystane przez pacjentów i świadczeniodawców.
Celem populacyjnych badań przesiewowych w kierunku nosicielstwa SMA jest identyfikacja par, u których istnieje ryzyko urodzenia dziecka z SMA. Przedkoncepcyjne badania przesiewowe pozwalają parom nosicieli rozważyć najszerszy zakres opcji reprodukcyjnych. Decyzja o przeprowadzeniu testu na nosicielstwo SMA powinna być podjęta świadomie. Dostępne są broszury edukacyjne, które dostarczają informacji na temat SMA i wzorców dziedziczenia. Ważne jest, aby pary rozumiały, na czym polega badanie na nosicielstwo. Ponieważ SMA jest wynikiem pojedynczej delecji występującej w 95% przypadków, test na nosicielstwo jest bardzo czuły (wykrywalność na poziomie 90%). Jednakże badania molekularne nie identyfikują wszystkich nosicieli i dlatego mogą wystąpić wyniki fałszywie ujemne. Około 5% pacjentów dotkniętych chorobą jest heterozygotami złożonymi, wykazującymi delecję i mutację punktową. Badanie dawki nie identyfikuje takich nosicieli mutacji punktowej. Wiadomo, że wynik fałszywie ujemny u nosicieli SMA występuje, gdy nosiciel ma dwa geny SMN1 in cis na jednym chromosomie 5. Co więcej, u około 2% osób dotkniętych SMA występuje mutacja de novo. Dlatego też osobom decydującym się na badanie w kierunku nosicielstwa należy zapewnić doradztwo genetyczne uwzględniające możliwość uzyskania wyników fałszywie ujemnych.