Den autosomalt recessiva sjukdomen proximal spinal muskelatrofi (SMA, MIM #253300) är en allvarlig neuromuskulär sjukdom som kännetecknas av degeneration av alfa-motoriska nervceller i ryggmärgen, vilket resulterar i progressiv proximal muskelsvaghet och förlamning. SMA är den näst vanligaste dödliga autosomalt recessiva sjukdomen efter cystisk fibros, med en uppskattad prevalens på 1 på 10 000 levande födda och en bärarfrekvens på 1/40Ð1/60. SMA hos barn delas in i tre kliniska grupper på grundval av debutålder och kliniskt förlopp: typ I SMA (Werdnig-Hoffmann) kännetecknas av allvarlig, generaliserad muskelsvaghet och hypotoni vid födseln eller inom de tre första månaderna. Dödsfall på grund av andningssvikt inträffar vanligen inom de första två åren. Barn med typ II kan sitta, även om de inte kan stå eller gå utan hjälp och överlever efter 4 år. Typ III SMA (Kugelberg-Welander) är en mildare form, med debut under spädbarns- eller ungdomsåren: patienterna lär sig att gå utan hjälp.
Genen för överlevnadsmotorneuron (SMN) består av nio exoner och har visat sig vara den primära genen som bestämmer SMA. Två nästan identiska SMN-gener finns på 5q13: den telomeriska eller SMN1-genen, som är den SMA-determinerande genen, och den centromeriska eller SMN2-genen. SMN1-genens exon 7 är homozygot frånvarande hos cirka 95 % av de drabbade patienterna, med några få undantag, resten är heterozygota för exon 7-deletion och en liten mer subtil mutation i den andra allelen (sammansatta heterozygoter). Även om avvikelser i SMN1-genen observeras hos majoriteten av patienterna har ingen korrelation mellan fenotyp och genotyp observerats eftersom SMN1 exon 7 saknas hos majoriteten av patienterna oberoende av typen av SMA. Detta beror på att rutinmässiga diagnostiska metoder inte skiljer mellan en deletion av SMN1 och en konverteringshändelse där SMN1 ersätts av en kopia av SMN2. Det har nu gjorts flera studier som har visat att antalet kopior av SMN2 påverkar sjukdomens svårighetsgrad. Kopieringsantalet varierar från noll till tre kopior i normalbefolkningen, och cirka 15 % av de normala individerna saknar SMN2. Milda patienter med typ II eller III har dock visat sig ha fler kopior av SMN2 än typ I-patienter. Det har föreslagits att det extra SMN2 hos de mer lindrigt drabbade patienterna uppstår genom genkonversioner, varvid SMN2-genen kopieras antingen helt eller delvis till det telomeriska lokus.
Fem basparändringar finns mellan SMN1- och SMN2-transkriptioner, och ingen av dessa skillnader ändrar aminosyror. Eftersom praktiskt taget alla SMA-individer har minst en kopia av SMN2-genen förstod man till en början inte varför individer med SMN1-mutationer har en SMA-fenotyp. Det har nu visats att SMN1-genen huvudsakligen producerar ett fullständigt transkript, medan SMN2-kopian huvudsakligen producerar en alternativt transkriberad produkt (exon 7 borttaget). Inkluderandet av exon 7 i SMN1-transkript och uteslutandet av detta exon i SMN2-transkript orsakas av en enda nukleotidskillnad vid +6 i SMN-exon 7. Även om ändringen från C till T i SMN2 exon 7 inte ändrar någon aminosyra, stör den en exonisk splicingförstärkare som leder till att majoriteten av SMN2-transkriptionerna saknar exon 7. SMA uppstår därför på grund av att SMN2-genen inte helt kan kompensera för bristen på SMN1-uttryck när SMN1 är muterad. Den lilla mängd transkript med full längd som genereras av SMN2 kan dock ge upphov till en mildare typ II- eller III-fenotyp när antalet kopior av SMN2 ökar.
Den molekylära diagnosen av SMA består i att påvisa avsaknaden av exon 7 i SMN1-genen. Den homozygota frånvaron av påvisbar SMN1 hos SMA-patienter används som ett kraftfullt diagnostiskt test för SMA. Även om den riktade mutationsanalysen har en utmärkt känslighet på cirka 95 % när det gäller att identifiera drabbade homozygoter, kan den inte upptäcka SMA-bärare som har heterozygota deletioner av SMN1. I stället krävs det en analys av SMN1-genens dosering för att upptäcka bärare och den är mycket noggrann när den utförs i ett erfaret laboratorium. Eftersom SMA är en av de vanligaste dödliga genetiska sjukdomarna, med en bärarfrekvens på 1/40Ð1/60, har direkta doseringstester för bärare varit till nytta för många familjer med drabbade barn. Ett antal kvantitativa polymeraskedjereaktionsanalyser har använts för identifiering av SMA-bärare.
Det finns två begränsningar med bärartestet. För det första uppstår cirka 2 % av SMA-fallen som ett resultat av de novo-mutationshändelser, vilket är högt jämfört med de flesta autosomalt recessiva sjukdomar. Den höga frekvensen av de novo-mutationer i SMN1 kan förklara den höga bärarfrekvensen i den allmänna befolkningen trots den genetiska dödligheten hos typ I-sjukdomen. Det stora antalet upprepade sekvenser runt SMN1- och SMN2-lokusen gör sannolikt att denna region är utsatt för ojämna korsningar och rekombinationshändelser, vilket resulterar i den höga de novo-mutationsfrekvensen. De novo-mutationerna har visats uppträda främst under faderns meios. För det andra kan antalet kopior av SMN1 variera på en kromosom; vi har observerat att cirka 5 % av normalbefolkningen har tre kopior av SMN1. Det är därför möjligt för en bärare att ha en kromosom med två kopior och en andra kromosom med noll kopior. Att hitta två SMN1-gener på en enda kromosom har allvarliga konsekvenser för genetisk rådgivning, eftersom en bärare med två SMN1-gener på en kromosom och en SMN1-deletion på den andra kromosomen kommer att få samma doseringsresultat som en icke-bärare med en SMN1-gen på varje kromosom. Om man finner en normal dosering av två SMN1-kopior minskar alltså risken för att vara bärare avsevärt, men det finns fortfarande en kvarstående risk för att vara bärare och därefter en liten återfallsrisk för framtida drabbad avkomma för individer med två SMN1-genkopior. Beräkningar av riskbedömning med hjälp av Bayesiansk analys är viktiga för korrekt genetisk rådgivning av SMA-familjer.
För närvarande är det endast personer med SMA i släkten som rutinmässigt erbjuds bärartestning. En mer omfattande screening av bärare i befolkningen rekommenderas dock för närvarande för ett antal andra genetiska sjukdomar med liknande bärarfrekvenser. Prototypen för screening av heterozygoter var testning för Tay-Sachs sjukdom i den ashkenaziska judiska befolkningen, där bärartestning har erbjudits sedan 1969. Screening av bärare, följt av fosterdiagnostik när det är indicerat, har lett till en dramatisk minskning av förekomsten av Tay-Sachs sjukdom i den judiska befolkningen. Det är allmänt accepterat att följande kriterier bör uppfyllas för att ett screeningprogram ska vara framgångsrikt: (1) sjukdomen är kliniskt allvarlig, (2) hög frekvens av bärare i den screenade populationen, (3) tillgång till ett tillförlitligt test med hög specificitet och känslighet, (4) tillgång till prenatal diagnos och (5) tillgång till genetisk rådgivning. SMA uppfyller kriterierna för befolkningsbaserad genetisk screening. Bärarscreening rekommenderas om det finns utbildningsmaterial som kan användas av patienter och vårdgivare.
Målet med befolkningsbaserad screening av bärare av SMA är att identifiera par som löper risk att få ett barn med SMA. Genom screening av bärare före graviditeten kan par med bärare överväga det största möjliga utbudet av reproduktiva alternativ. Valet att genomgå ett SMA-bärartest bör göras genom ett informerat beslut. Utbildningsbroschyrer finns tillgängliga och ger information om SMA och arvsmönster. Det är viktigt att paren förstår doseringstesterna. Eftersom SMA i 95 % av fallen är resultatet av en vanlig singeldeletion är bärartestet mycket känsligt (.90 % upptäcktsfrekvens). Det molekylära testet identifierar dock inte alla bärare och därför kan falskt negativa resultat förekomma. Ungefär 5 % av de drabbade patienterna är sammansatta heterozygoter som uppvisar en deletion och en punktmutation. Doseringstestet identifierar inte sådana bärare av punktmutationer. Det är välkänt att ett falskt negativt resultat hos bärare av SMA uppstår när bäraren har två SMN1-gener i cis på den ena kromosomen 5. Dessutom har cirka 2 % av de drabbade individerna en de novo-mutation. Därför måste genetisk rådgivning som särskilt tar upp risken för falskt negativa resultat ges till personer som väljer bärartestning.