Boala autozomal recesivă atrofia musculară spinală proximală (SMA, MIM #253300) este o boală neuromusculară severă caracterizată prin degenerarea neuronilor motori alfa din măduva spinării, care duce la slăbiciune musculară proximală progresivă și paralizie. SMA este a doua cea mai frecventă afecțiune autozomal recesivă fatală după fibroza chistică, cu o prevalență estimată de 1 la 10.000 de nașteri vii și o frecvență a purtătorilor de 1/40Ð1/60. AMS infantilă este subîmpărțită în trei grupe clinice pe baza vârstei de apariție și a evoluției clinice: AMS de tip I (Werdnig-Hoffmann) se caracterizează prin slăbiciune musculară severă, generalizată și hipotonie la naștere sau în primele 3 luni. Moartea prin insuficiență respiratorie apare de obicei în primii 2 ani. Copiii cu tipul II sunt capabili să stea în șezut, deși nu pot sta în picioare sau să meargă fără ajutor și supraviețuiesc după 4 ani. Tipul III de AMS (Kugelberg-Welander) este o formă mai ușoară, cu debut în timpul copilăriei sau al tinereții: pacienții învață să meargă fără ajutor.
Gena neuronului motor de supraviețuire (SMN) cuprinde nouă exoni și s-a dovedit a fi principala genă care determină AMS. Două gene SMN aproape identice sunt prezente pe 5q13: gena telomerică sau SMN1, care este gena care determină SMA, și gena centromerică sau SMN2. Exonul 7 al genei SMN1 este absent homozigotic la aproximativ 95% dintre pacienții afectați, cu puține excepții, restul sunt heterozigoți pentru deleția exonului 7 și o mică mutație mai subtilă în cealaltă alelă (heterozigoți compuși). Deși se observă anomalii ale genei SMN1 la majoritatea pacienților, nu a fost observată nicio corelație între fenotip și genotip, deoarece exonul 7 al SMN1 este absent la majoritatea pacienților, independent de tipul de AMS. Acest lucru se datorează faptului că metodele de diagnostic de rutină nu fac distincția între o deleție a SMN1 și un eveniment de conversie prin care SMN1 este înlocuit cu o copie a SMN2. În prezent, mai multe studii au arătat că numărul de copii SMN2 influențează gravitatea bolii. Numărul de copii variază de la zero la trei copii în populația normală, aproximativ 15% dintre persoanele normale neavând SMN2. Cu toate acestea, s-a demonstrat că pacienții mai ușori cu tipul II sau III au mai multe copii de SMN2 decât pacienții cu tipul I. S-a propus ca SMN2 în plus la pacienții mai ușor afectați să apară prin conversii genetice, prin care gena SMN2 este copiată fie parțial, fie total în locusul telomeric.
Cinci schimbări de perechi de baze există între transcriptele SMN1 și SMN2, și niciuna dintre aceste diferențe nu schimbă aminoacizii. Deoarece practic toți indivizii cu SMA au cel puțin o copie a genei SMN2, inițial nu s-a înțeles de ce indivizii cu mutații SMN1 au un fenotip SMA. În prezent, s-a demonstrat că gena SMN1 produce predominant un transcript de lungime completă, în timp ce copia SMN2 produce predominant un produs transcris alternativ (exonul 7 șters). Includerea exonului 7 în transcriptele SMN1 și excluderea acestui exon în transcriptele SMN2 este cauzată de o singură diferență de nucleotide la +6 în exonul 7 al SMN. Deși schimbarea de la C la T în exonul 7 al SMN2 nu modifică un aminoacid, aceasta întrerupe un amplificator de splicing exonic care are ca rezultat faptul că majoritatea transcriptelor SMN2 nu au exonul 7. Prin urmare, SMA apare deoarece gena SMN2 nu poate compensa pe deplin lipsa de expresie a SMN1 atunci când SMN1 este mutant. Cu toate acestea, cantitatea mică de transcripte de lungime completă generate de SMN2 este capabilă să producă un fenotip de tip II sau III mai blând atunci când numărul de copii al SMN2 este crescut.
Diagnosticul molecular al SMA constă în detectarea absenței exonului 7 al genei SMN1. Absența homozigotă a SMN1 detectabilă la pacienții cu SMA este utilizată ca un test de diagnosticare puternic pentru SMA. Deși analiza mutațiilor țintite are o sensibilitate excelentă de aproximativ 95% în identificarea homozigoților afectați, aceasta nu poate detecta purtătorii de SMA care au deleții heterozigote ale SMN1. Mai degrabă, analiza dozării genei SMN1 este necesară pentru a detecta purtătorii și este foarte precisă atunci când este efectuată într-un laborator cu experiență. Deoarece SMA este una dintre cele mai frecvente tulburări genetice letale, cu o frecvență a purtătorilor de 1/40Ð1/60, testarea directă a dozării purtătorilor a fost benefică pentru multe familii cu copii afectați. O serie de teste cantitative de reacție în lanț a polimerazei au fost utilizate pentru identificarea purtătorilor SMA.
Există două limitări ale testului de purtător. În primul rând, aproximativ 2% din cazurile de SMA apar ca urmare a evenimentelor de mutație de novo, ceea ce este ridicat în comparație cu majoritatea afecțiunilor autosomal recesive. Rata ridicată a mutațiilor de novo în SMN1 poate explica frecvența ridicată a purtătorilor în populația generală, în ciuda letalității genetice a bolii de tip I. Numărul mare de secvențe repetate din jurul locusului SMN1 și SMN2 predispune probabil această regiune la încrucișări inegale și la evenimente de recombinare și are ca rezultat rata ridicată de mutații de novo. S-a demonstrat că mutațiile de novo apar în principal în timpul meiozei paterne. În al doilea rând, numărul de copii ale SMN1 poate varia pe un cromozom; am observat că aproximativ 5 % din populația normală posedă trei copii ale SMN1. Prin urmare, este posibil ca un purtător să posede un cromozom cu două copii și un al doilea cromozom cu zero copii. Descoperirea a două gene SMN1 pe un singur cromozom are implicații serioase în ceea ce privește consilierea genetică, deoarece un purtător cu două gene SMN1 pe un cromozom și o deleție SMN1 pe celălalt cromozom va avea același rezultat de dozare ca și un non-purtător cu o singură genă SMN1 pe fiecare cromozom 5. Astfel, constatarea dozării normale a două copii SMN1 reduce semnificativ riscul de a fi purtător; cu toate acestea, există încă un risc rezidual de a fi purtător și, ulterior, un mic risc de recurență a viitorilor descendenți afectați pentru persoanele cu două copii ale genei SMN1. Calculele de evaluare a riscului cu ajutorul analizei Bayesiene sunt esențiale pentru consilierea genetică adecvată a familiilor cu AMS.
În prezent, doar persoanelor cu antecedente familiale de AMS li se oferă în mod curent teste de purtător. Cu toate acestea, se recomandă în prezent un screening mai larg al purtătorilor în populație pentru o serie de alte afecțiuni genetice cu frecvențe similare de purtători. Prototipul pentru depistarea heterozigoților a fost testarea pentru boala Tay-Sachs în populația evreiască Ashkenazi, unde testarea purtătorilor a fost oferită din 1969. Depistarea purtătorilor, urmată de diagnosticul prenatal atunci când este indicat, a dus la o scădere dramatică a incidenței bolii Tay-Sachs în populația evreiască. Este general acceptat faptul că următoarele criterii trebuie îndeplinite pentru ca un program de screening să aibă succes: (1) tulburarea este severă din punct de vedere clinic, (2) frecvență ridicată a purtătorilor în populația depistată, (3) disponibilitatea unui test fiabil cu o specificitate și sensibilitate ridicată, (4) disponibilitatea diagnosticului prenatal și (5) accesul la consiliere genetică. AMS se încadrează în criteriile pentru screeningul genetic la nivelul populației. Screeningul purtătorilor este recomandat în funcție de disponibilitatea unui material educațional care poate fi utilizat de către pacienți și furnizori.
Obiectivul screeningului de purtător SMA bazat pe populație este de a identifica cuplurile cu risc de a avea un copil cu SMA. Screeningul pre-concepțional al purtătorilor permite cuplurilor purtătoare să ia în considerare cea mai completă gamă de opțiuni reproductive. Alegerea de a efectua un test de purtător SMA ar trebui să fie făcută printr-o decizie informată. Sunt disponibile broșuri educaționale care oferă informații despre AMS și despre modelele de moștenire. Este important ca cuplurile să înțeleagă testul de dozare. Deoarece, SMA este rezultatul unui eveniment comun de deleție unică în 95% din cazuri, testul de purtător este foarte sensibil (.90% rată de detecție). Cu toate acestea, testul molecular nu identifică toți purtătorii și, prin urmare, pot apărea rezultate fals-negative. Aproximativ 5% dintre pacienții afectați sunt heterozigoți compuși, prezentând o deleție și o mutație punctiformă. Testarea dozimetrică nu identifică astfel de purtători de mutații punctiforme. Este bine cunoscut faptul că un rezultat fals-negativ la purtătorii de AMS apare atunci când purtătorul are două gene SMN1 în cis pe un singur cromozom 5. Mai mult, aproximativ 2% dintre persoanele afectate au o mutație de novo. Prin urmare, trebuie să se ofere consiliere genetică care să abordeze în mod specific posibilitatea unor rezultate fals-negative pentru persoanele care optează pentru testarea purtătorilor.