Uvid u autosomno dominantnu bolest policističnih bubrega iz genetskih studija

Abstract

Autosomno dominantni policističnibolest bubregaje najčešći monogeni uzrok ESKD-a.Genetske studijeod pacijenata i životinjskih modela su informirali patobiologiju bolesti. Snažno podržavaju "model praga" u kojem se formiranje cista pokreće smanjenom funkcionalnom dozom policistina ispod kritičnog praga unutar pojedinačnih tubularnih epitelnih stanica zbog zametne linije i somatskih PKD1 i PKD2 mutacija, mutacija gena (npr. SEC63, SEC61B, GANAB, P , DNAJB11, ALG8 i ALG9) u biosintetskom putu proteina endoplazmatskog retikuluma ili somatski mozaicizam.Genetsko testiranjemože potencijalno pružiti dijagnostičke i prognostičke informacije o cistibolest bubrega. Međutim, mutacijski skrining PKD1 je izazovan zbog njegove velike veličine i složenosti, što ga čini skupim i radno intenzivnim.

Štaviše, konvencionalno genetsko testiranje zasnovano na Sanger sekvenci trenutno je ograničeno u razjašnjavanju uzroka atipičnihpolicistična bolest bubrega, kao što je nesklad unutar porodične bolesti, atipičanbubreguzorci imidžinga i neskladna težina bolesti između ukupnog volumena bubrega i stope opadanja eGFR. Pored toga, faktori životne sredine,genetskimodifikatori i somatski mozaicizam također doprinose varijabilnosti bolesti, dodatno ograničavajući prognozu prema klasi mutacija kod pojedinačnih pacijenata. Nedavne inovacije u sekvenciranju sljedeće generacije spremne su transformirati i proširiti molekularnu dijagnostiku uz razumne troškove. Sveobuhvatnim skriningom višestrukih cističnih bolesti i gena za modifikaciju, očekuje se da će ciljana genska ploča, cijeli egzom ili sekvenciranje cijelog genoma poboljšati dijagnostičku i prognostičku točnost kako bi unaprijedili personaliziranu medicinu kod autosomno dominantne policistične bolesti bubrega.

Kliknite na Cistanche Tubulosa

ZA VIŠE informacija:david.deng@wecistanche.com

Uvod

Autosomno dominantna bolest policističnih bubrega (ADPKD)je multisistemski poremećaj karakteriziran porastom brojnihciste bubregai proširenje volumena bubrega što dovodi do ESKD-a kod većine pacijenata. Hipertenzija, velika hematurija, ruptura i infekcija ciste, kamen u bubregu i bolovi u bokovima su uobičajene bubrežne komplikacije. Istovremeno, ekstrarenalne manifestacije uključuju ciste jetre i pankreasa, vaskularne aneurizme, abnormalnosti srčanih zalistaka, kile i divertikulozu. Procjena prevalencijeADPKDbio je izazovan zbog varijabilne penetracije ovisno o dobi i nepotpunog kliničkog utvrđivanja u općoj populaciji. Epidemiološke studije klinički utvrđenih slučajeva ADPKD su izvijestile o prevalenci od 2,4-9.0 na 10,000. Nasuprot tome, nedavna studija genomskog sekvenciranja u velikim populacijama dala je minimalnu procjenu od 1 na 1000. Identifikacija PKD1 1995. i PKD2 1996. olakšala je razvoj molekularne dijagnostike zasnovane na DNK sekvenci. Od tada, vođeno napretkom u tehnologiji sekvenciranja, naše razumijevanje složenosti genetske osnove cistične bolesti bubrega je evoluiralo. Važne poruke u osnovi ovog pregleda su da nemaju svi pacijenti sa višestrukim bubrežnim cistamaADPKDi toADPKDi autosomno dominantna policistična bolest jetre (ADPLD) predstavljaju fenotipski spektar, pri čemu su obje bolesti rezultat promjena u funkciji policistina. Razgovaramo o tome kako su genetske studije utjecale na naše razumijevanje patobiologije ADPKD. Također razgovaramo o trenutnim kliničkim indikacijama za genetsko testiranje kod sumnjivihADPKDi njegovu evoluirajuću ulogu u razjašnjavanju genetskih uzroka atipičnihpolicistična bolest bubrega (PKD). Rečnik pojmova koji se koriste u ovom pregledu dat je u polju 1.

Genetske studije informirale su o mehanizmima bolesti u ADPKD

Mutacije dva gena, PKD1 i PKD2 (koji kodiraju dva integralna membranska proteina, policistin-1, odnosno polycystin-2 [ili TRPP2]), odgovorne su za većinu genetski riješenih slučajeva ADPKD. Policistin-1 je veliki protein sa funkcionalnim karakteristikama koje ukazuju na receptor nepoznate funkcije, dok je policistin-2 nespecifični katjonski kanal; oba stupaju u interakciju kroz svoje citoplazmatske repove kako bi modulirali novi signalni put u primarnim cilijama. Varijabilna ekspresija bolesti je značajna karakteristika ADPKD. Iako je naslijeđeni defekt zametne linije prisutan u svim stanicama, ciste se formiraju u 5 posto tubula, a cistična dilatacija je fokusna unutar svakog tubula. Ova zapažanja, zajedno sa otkrićem somatskih mutacija PKD1 ili PKD2 u cistama bubrega i jetre pacijenata saADPKD, doveo je do hipoteze o recesivnom ćelijskom mehanizmu za cistogenezu u kojem inaktivacija obje kopije PKD1 ili PKD2 u pojedinačnoj tubularnoj epitelnoj ćeliji

potrebno je za pokretanje formiranja ciste. Međutim, ova hipoteza je u početku bila osporena zbog niskog udjela somatskih mutacija PKD1 identificiranih u cistama pacijenata sa mutacijama PKD1 zametne linije, iako je samo neduplicirana regija PKD1 pregledana u ranijim studijama. Koristeći lokus-specifični PCR i sekvenciranje sljedeće generacije (NGS), nedavna studija je sveobuhvatno pregledala i identificirala privatne somatske PKD1 i PKD2 mutacije u 90 posto od 128 cista od devet pacijenata, pružajući najdefinitivnije dokaze u prilog gornjoj hipotezi. Međutim, potpuna inaktivacija obje kopije PKD1 ili PKD2 nije neophodna za inicijaciju ciste jer su studije hipomorfnih mutantnih mišjih modela pokazale razvoj ciste s niskim nivoom (otprilike 20 posto) policistina-1. Trenutno, model "praga" cistogeneze pruža najbolje objašnjenje dosadašnjih studija na ljudima i životinjama. U skladu s tim, smanjena funkcionalna doza policistina-1 ispod kritičnog praga (tj. otprilike 20 posto –30 posto) unutar tubularnih epitelnih stanica zbog zametne linije i somatskih mutacija PKD1 ili PKD2, tipa (tj. skraćivanje proteina naspram neskraćivanja) mutacije, a čini se da lokalni stohastički faktori pokreću formiranje individualnih cista. Međutim, čini se da je i tajming važan: inaktivacija Pkd1 prije 13 dana nakon rođenja na mišjem modelu rezultirala je teškom cističnom bolešću unutar 3 sedmice; nasuprot tome, inaktivacija Pkd1 nakon 14 dana starosti u istom modelu je rezultirala indolentnim tokom s razvojem ciste tek nakon 5 mjeseci. Štaviše,cistične bolesti bubregau kasnom indukcijskom modelu je pogoršanpovrede bubrega, kao što je ishemija-reperfuzija i tubularna opstrukcija zbog taloženja kristala (također poznat kao "model trećeg udara"). Zajedno, ovi nalazi sugeriraju da dodatni faktori izvan "drugih pogodaka" doprinose širenju proširenih tubula u makrociste. Intrigantno, nedavna studija miševa s mutiranim Pkd1 sugerira da lokalni faktori koji proizlaze iz pojedinačnih cista mogu potaknuti susjedne proširene tubule da evoluiraju u čiste ciste u klasterima (također poznat kao "efekat snježne grudve").

Nedavne genetske studijeidentificirali su novi mehanizam kojim mutacije u više gena koji kodiraju proteine ​​koji funkcionišu u biosintetskom putu proteina endoplazmatskog retikuluma (ER) uzrokuju ADPLD modulacijom doze policistina-1 (Tabela 1). Konkretno, translokacijski proteini kodirani sa SEC63 i SEC61B potrebni su za ulazak proteina u nastajanju u ER, dok su proteini kodirani sa ALG8, ALG9 i PMM2 potrebni u ER za N-glikozilaciju nastalih proteina. Glukozidaza II, sastavljena od a-podjedinice koju kodira GANAB i b-podjedinice kodirane PRKCSH, uklanja molekule glukoze iz proteina u nastajanju nakon kontrole kvaliteta ciklusom kalneksin/kalretikulina prije nego što se izvoze u Golgijev kompleks (slika 1). Dodatno, kofaktor vezivnog Ig proteina kodiranog DNAJB11 funkcionira kao pratilac u ER-u za kontrolu savijanja, prometa i degradacije proteina, uključujući policistin-1 i policistin-2. Mutacije bilo kojeg od gore navedenih gena mogu smanjiti funkcionalnu dozu policystina-1 narušavajući njegovu posttranslacijsku modifikaciju i promet na ćelijsku membranu i na taj način mogu modificirati težinu cistične bolesti u okruženju ADPKD.

Slika 1.|Šematski prikaz sazrijevanja endoplazmatskog retikuluma i N-glikozilacije novonastalih policistina-1 (PC-1) i policistina-2 (PC-2). Mutacije u PKD1 i PKD2 uzrokuju autosomno dominantnu bolest policističnih bubrega (ADPKD); mutacije u SEC61B, SEC63, ALG8, GANAB i PRKCSH uzrokuju autosomno dominantnu policističnu bolest jetre; mutacije u PKHD1 uzrokuju autosomno recesivnu bolest policističnih bubrega; a mutacije u ALG9 i GANAB uzrokuju atipični ADPKD. Sva stanja imaju fenotipsko preklapanje i uključuju određeni stepen ciste bubrega i jetre, a odnose se na promjene u funkcionalnoj dozi zrelog PC-1/PC-2 kompleksa.

Mehanizmi kojima smanjena policistinska signalizacija u primarnim cilijama tubularnih epitelnih stanica dovodi do cistične bolesti ostaju nepotpuno shvaćeni. Pokazalo se da eksperimentalne terapije koje ciljaju povećani cAMP, aktivaciju sisara cilja kompleksa rapamicina 1 (mTORC1) i smanjenu signalizaciju protein kinaze aktivirane 5'-AMP-om usporavaju napredovanje cistične bolesti (Slika 2). Tolvaptan, antagonisti receptora vazopresina 2, bio je uspješan u usporavanju napredovanja ADPKD kod ljudi smanjenjem cAMP signalizacije. Od interesa, nedavna studija mišjih PKD modela je pokazala da je ablacija primarnih cilija inaktivacijom cilijarnog gena (bilo Kif3 ili Ift20) rezultirala blagom bolešću, dok je inaktivacija bilo Pkd1 ili Pkd2 rezultirala teškom bolešću. Neočekivano, ablacija primarnih cilija uz inaktivaciju Pkd1 ili Pkd2 u ovim modelima je rezultirala oslabljenimbolest bubregau poređenju sa samo inaktivacijom Pkd1 ili Pkd2. Uzeti zajedno, ovi podaci impliciraju postojanje još neidentificiranog signalnog puta baziranog na cilijama koji je u interakciji s policistinskim kompleksom kako bi modulirao ozbiljnost bolesti ciste i gubitak funkcije cilija izgleda da je protektivni u kontekstu ADPKD.

Evolucija mutacijskih skrining tehnologija u ADPKD

Skrining mutacije PKD1 bio je izazovan zbog njegove velike veličine, složenosti i visokog sadržaja GC. Gen se sastoji od 46 egzona i kodira transkript od 12,912-bp, koji obuhvata 50-kb genomsku regiju. Njegova prva 33 egzona su duplicirana u šest pseudogena sa približno 98 posto identičnosti DNK sekvence. Visok nivo identiteta sekvence DNK sa pseudogenima stvara mogućnost i za lažno pozitivne i za negativne pozive genotipa jer se pseudogena mutacija može pogrešno nazvati kao prisutna u PKD1, a PKD1 mutacija se može propustiti ako je signal nadjačan normalnom sekvencom. u pseudogenima kada se koristi test hvatanja DNK. Prvi protokol za sveobuhvatan pregled mutacije PKD1 iskoristio je rijetke nepodudarnosti između dupliciranog regiona PKD1 i njegovih pseudogena za generiranje šablona specifičnih za lokus za naknadne reakcije ugniježđenog sekvenciranja. Pet PCR-ova dugog dometa je potrebno za generiranje PKD1-specifičnih amplikona iz dupliciranog regiona nakon čega slijedi 65 ugniježđenih PCR-a za skrining cijelog gena. Ovaj protokol pruža robusnu zaštitu od lažne genomske amplifikacije iz PKD1 pseudogena i dao je visoku dijagnostičku stopu od približno 80 posto -90 posto u odabranim kliničkim skupinama, ali je radno intenzivan i skup.

Slika 2.|Uvid u patobiologiju ADPKD iz genetskih studija ljudi i životinja. AMPK, 5'-AMP-aktivirana protein kinaza; ER, endoplazmatski retikulum; ERK, ekstracelularna signalno regulirana kinaza; JAK-STAT, Janus kinaza-signalni pretvarač i aktivator signalnog puta transkripcije; mTOR, cilj rapamicina kod sisara.

Slijedeći protokol je generirao PCR amplikone dugog dometa za oba gena (tj. osam za PKD1 i šest za PKD2) i multipleksirao ih iz pojedinačnih uzoraka pacijenata kao biblioteke sa bar kodom za sekvencioniranje visoke propusnosti. Ovaj potonji pristup značajno smanjuje opterećenje laboratorija i troškove i trenutno ga koristi nekoliko istraživačkih laboratorija; međutim, to još uvijek zahtijeva značajnu tehničku stručnost. U novije vrijeme, ciljano sekvenciranje egzoma pomoću prilagođenih genskih panela korištenjem DNK hvatanja ili sekvenciranja cijelog genoma je primijenjeno za skrining mutacije PKD1 i PKD2, sa obećavajućim rezultatima i preciznošću od 0,95 posto za prethodno riješene slučajeve; međutim, potrebne su sofisticirane bioinformatičke analize.

Klasa mutacije predviđa prosječnu težinu bubrežne bolesti u ADPKD

Mutacijski skrining pacijenata sa ADPKD obogaćenim kliničkim karakteristikama visokog rizika za progresiju izvještava da je 75 posto slučajeva imalo mutacije PKD1, približno 15 posto imalo mutacije PKD2, a najmanje 10 posto slučajeva nije otkrilo mutaciju. Nasuprot tome, mutacijski skrining pacijenata je utvrđen normalnim ili skoro normalnimfunkciju bubregaizvijestili su da je 60 posto slučajeva nosilo mutacije PKD1, 25 posto imalo mutacije PKD2, a 15 posto nije imalo otkrivene mutacije. Preko 1250 PKD1 mutacija i 200 PKD2 mutacija je arhivirano u Mayo PolycysticBaza podataka o bolestima bubrega, i nijedna mutacija ne čini 0,2 posto slučajeva. Više studija je potvrdilo snažnu korelaciju između klase mutacije i težine bolesti bubrega: u prosjeku, mutacije PKD1 koje skraćuju proteine ​​(tj. pomak okvira, besmislene i kanonske mutacije na mjestu spajanja i velike delecije) povezane su s najtežom bolešću (srednja starost ESKD: 50-55 godina), nakon čega slijede mutacije PKD1 bez skraćivanja (tj. missense i in-frame insercije/delecije) i PKD2 mutacije (srednja starost ESKD: približno 75-80 godina). Međutim, značajna varijabilnost bolesti unutar porodica oboljelih srodnika sa istim glavnim efektom mutacije je dobro dokumentirana i snažno sugerira modifikatorski efekat. Dodatno, u nedostatku robusnog in vitro testa, postoji nesigurnost za dodjelu patogenosti u varijantama koje se ne skraćuju. Američki koledž medicinskih genetičara razvio je smjernice za tumačenje rijetkih varijanti sekvenci koje uključuju procjenu učestalosti alela u bazama podataka populacije, prisutnost kao patogena u bazama podataka bolesti, in vitro ili in vivo funkcionalnu karakterizaciju, bioinformatičku procjenu i kosegregaciju s bolešću kod višestruko pogođenih ili odsutnosti kod neporaženih članova porodice. Varijante se zatim prijavljuju kao "patogene", "verovatno patogene", "varijanta neizvesnog značaja" ili "benigne". Međutim, kumulativna populacijska učestalost "vjerovatno patogenih" varijanti u PKD1 i PKD2 premašuje epidemiološke procjene prevalencije ADPKD, što dovodi u pitanje penetraciju nekih od ovih varijanti.

Genetski uzroci PKD izvan PKD1 i PKD2

Uprkos sveobuhvatnom skriningu, 10 do 15 posto pacijenata sa sumnjom na ADPKD nema mutaciju u PKD1 ili PKD2. Koristeći sekvenciranje cijelog egzoma, mutacije su identificirane u nekoliko dodatnih gena rijetke cistične bolesti kod pacijenata koji su prvobitno bili označeni kao "nije otkrivena mutacija". Kao što je gore opisano, pokazalo se da više gena (tj. ALG8, ALG9, GANAB, PRKCSH, SEC61B i SEC63) koji kodiraju proteine ​​koji funkcionišu u biosintetskom putu ER uzrokuju ADPLD i kliničku sliku koja se preklapa sa ADPKD. Autosomno recesivne mutacije u PMM2 uzrokuju razarajući pedijatrijski multisistemski poremećaj, ali je utvrđeno da rijetka promotorska mutacija koja smanjuje ekspresiju PMM2 uzrokuje hiperinzulinemijsku hipoglikemiju u djetinjstvu i policistične bubrege u petnaest porodica. Pokazalo se da mutacije u DNAJB11 uzrokuju atipični PKD s malim bubrežnim cistama, malom ili normalnom veličinom bubrega i kasnim zatajenjem bubrega povezanom s tubularnom atrofijom i intersticijskom fibrozom – kliničke karakteristike obaADPKDiautosomno dominantna tubulointersticijska bolest bubrega (ADTKD). Ova neusklađenost veličine bubrega sa funkcijom je vrlo neuobičajena za ADPKD, ali se također vidi u ADPLD povezanom s ALG9 mutacijama.

Somatski mozaicizam je još jedan važan uzrok ADPKD kod pacijenata kod kojih nije otkrivena mutacija. Mozaicizam se odnosi na prisustvo dvije genetski različite populacije ćelija unutar jedne individue koje su rezultat somatske mutacije tokom embriogeneze. Ovisno o tipu ćelije i razvojnoj fazi kada se mutacija dogodi, mogu nastati tri klinička sindroma mozaicizma zametne linije, koji uključuju samo zametne stanice; somatski mozaicizam, koji uključuje samo tjelesne ćelije; i gonadni i somatski mozaicizam, koji uključuje i zametnu liniju i somatske ćelije. Prisustvo de novo PKD sa atipičnim obrascima snimanja bubrega (tj. asimetričnim, jednostranim, iskrivljenim obrascima) je klinički nalaz sumnjiv na somatski mozaicizam. Dijagnoza mozaicizma je izazovna zbog promjenjivog zahvaćanja zahvaćenih stanica što rezultira niskim omjerom mutacije signal-šum, a Sanger sekvenciranjem se često promaši. Međutim, NGS je otkrio da oko 10 posto genetski neriješenih slučajeva iz tri klinički utvrđene kohorte ima somatski mozaicizam. Sve identificirane somatske mutacije pronađene su u PKD1 sekvenciranom iz DNK periferne krvi na varijantnim frakcijama alela između 5 posto i 20 posto. Buduće studije koje koriste "molekularno barkodiranje" šablonske DNK iz različitih tkiva (npr. bukalne sluznice i urinarnog epitela) mogu poboljšati stopu otkrivanja slučajeva mozaika sa čak nižim frakcijama varijanti alela (tj. 2 posto očitavanja).

Trenutne indikacije za genetsko testiranje u ADPKD

Za većinu rizičnih subjekata sa pozitivnom porodičnom anamnezom, dijagnoza ADPKD može se potvrditi ultrazvukom ili magnetnom rezonancom koristeći dobro validirane kriterijume zavisne od starosti na osnovu broja cista bubrega (Tabela 2). Međutim, ultrazvukom možda neće biti moguće sa potpunom sigurnošću isključiti bolest kod rizičnih subjekata mlađih od 40 godina. Nasuprot tome, sa višom rezolucijom za otkrivanje malih cista, magnetna rezonanca se može koristiti za isključivanje bolesti sa velikom sigurnošću. Kliničkigenetsko testiranjezaADPKDje trenutno indiciran u slučajevima kada postoji sumnja u vezi sa dijagnozom (tj. nedostatak porodične anamneze ili dvosmisleni nalazi snimanja) ili kada postoji potreba za isključenjem bolesti sa velikom sigurnošću u ranoj dobi, kao što je u slučaju obrade za potencijalni živi donor bubrega ili prenatalna i preimplantaciona genetska dijagnoza (Tabela 3). Rano isključivanje ADPKD kod rizičnih subjekata može se izvršiti genetskim testiranjem za specifičnu porodičnu mutaciju. Ne preporučujemo skrining maloljetnika s rizikom od ADPKD nakon praćenja krvnog tlaka jer u ovoj populaciji nedostaje liječenje koje modificira bolest, a postavljanje dijagnoze u presimptomatskom stanju može uzrokovati psihološki stres. Svi subjekti koji se podvrgavaju genetskom testiranju na ADPKD trebaju biti obaviješteni o potencijalnim posljedicama genetskog testiranja, koje se razlikuju od zemlje do zemlje, i trebaju dobiti savjetovanje prije i nakon testiranja od strane genetskog savjetnika.

Razvoj indikacija za genetsko testiranje u ADPKD

Napredak u NGS-u je spreman da revolucioniše genetsko testiranje u ADPKD obezbeđujući istovremeni skrining mutacija višestrukih cističnih bolesti i potencijalnih gena za modifikaciju sa visokom preciznošću i razumnim troškovima (28). Kao takvi, očekujemo da će se nekoliko novih indikacija razviti s unapređenjem metodologija sekvenciranja visoke propusnosti koje ciljaju na atipične oblike PKD (Slika 3, Tabela 3); oni uključuju (1) ranu i tešku bolest, (2) izraženu intrafamilijalnu varijabilnost bolesti, (3) nema očigledne porodične anamneze, (4) atipičnesnimanje bubregai (5) sindromska prezentacija. Kumulativna prevalencija ovih atipičnih scenarija može biti visoka i do jedne trećine pacijenata sa ADPKD. Predlažemo da se pacijenti ili porodice sa jednim od ovih scenarija upućuju u specijalizovane centre radi daljeg testiranja.

(1) Rana i teška bolest

Teška PKD koja se manifestira u maternici ili ranom djetinjstvu je dobro opisan klinički entitet. Na primjer, kontinualna delecija PKD1 i TSC2 je rijedak sindrom povezan s uvećanim cističnim bubrezima, promjenjivim znacima kompleksa tuberozne skleroze (TSC) i, tipično, ESKD do tinejdžerskih godina. , uključujući heterozigotnost spojeva (npr. zbog jedne mutacije PKD1 koja skraćuje protein u trans s drugom nesječenom mutacijom PKD1) ili digenu bolest (npr. zbog jedne mutacije PKD1 i druge mutacije u drugom genu cistične bolesti, kao što je PKD2, COL4A1 ili HNF1B). Vjeruje se da su homozigotne mutacije PKD1 ili PKD2 embrionalno smrtonosne za ljude. Iako rijetka, identifikacija porodica sa bilinealnim ADPKD ima važne implikacije za genetsko savjetovanje. Iako se to može sugerirati iz porodične anamneze, to često nije slučaj jer jedan zahvaćeni roditelj može imati blagi oblik ADPKD (tj. zbog mutacije PKD1 ili PKD2 bez skraćivanja). Klinički tragovi potencijalne bilinealne bolesti u ADPKD mogu uključivati ​​označenebolest bubreganesklad između članova porodice i visok omjer segregacije bolesti koji pogađa oko 75 posto djece u velikim rodovnicima, za razliku od 50 posto očekivanih u autosomno dominantnom stanju, zbog dvije neovisno segregirajuće mutacije.

Slika 3.|Klinički scenariji atipičnih ADPKD prezentacija i potencijalna genetska objašnjenja.

(2) Izražena intrafamilijalna varijabilnost bolesti

Označenobolest bubreganesklad (tj. prema ukupnom volumenu bubrega ili eGFR, prilagođen prema dobi) kod oboljelog srodničkog para je relativno čest, pogađa najmanje 12 posto porodica sa ADPKD, a može biti rezultat podudarnosti drugogbolest bubrega(npr. dijabetes ili GN) kod teže zahvaćenog člana ili prisustvo neobične genetske podloge (tj. somatski mozaicizam ili genetski modifikatori, uključujući digensku bolest kao što je gore diskutovano). Digena ili bialelna bolest povezana s različitim genskim ili alelnim efektima kod pacijenata sa ADPKD je prijavljena i snažno podržava "model praga" cistogeneze u kojem doza ćelijskog funkcionalnog policistina obrnuto korelira sa ozbiljnošću bolesti (Slika 4). Osim toga, komorbiditeti (kao što su hipertenzija i gojaznost) i faktori okoline (kao što su pušenje i unos vode) također mogu doprinijeti neskladu bolesti unutar porodica.

（3）Nema očigledne porodične istorije

Do 28 posto pacijenata za koje se sumnja da imaju ADPKD ne prijavljuju očiglednu porodičnu anamnezu. U ovom okruženju može biti indicirano genetsko testiranje, a diferencijalna dijagnoza se mora proširiti kako bi uključila druge genetske i negenetske uzroke cistične bolesti.bolest bubrega, posebno u slučajevima s atipičnim ili sindromskim karakteristikama. Ostale diferencijalne dijagnoze uključuju de novo mutaciju, nedostupnost roditeljske medicinske dokumentacije, somatski mozaicizam ili germinativni mozaicizam ili blagi ADPKD koji nije prepoznat kod zahvaćenog roditelja. U slučaju sumnje na somatski mozaicizam, skrining s velikom dubinom čitanja također može biti od pomoći za rješavanje genetskog uzroka.

Slika 4.|Utjecaj digenske bolesti na funkcionalnu dozu policistina i težinu cistične bolesti. hp, hipomorfna varijanta.

(4) Atipično snimanje bubrega

Atipični obrasci snimanja bubrega (tj. Mayo Clinic Imaging Class 2) prisutni su kod do 16 posto pacijenata za koje se sumnja da imaju ADPKD. Pacijenti bez porodične anamneze ADPKD-a koji su pokazivali unilateralnu, asimetričnu, segmentnu ili jednostranu cističnu bolest sumnjičavi su na somatski mozaicizam. Nasuprot tome, pacijenti sa pozitivnom porodičnom anamnezom i atipičnim snimanjem bubrega imaju tendenciju da pokazuju blagu cističnu bolest povezanu sa mutacijama PKD1 ili PKD2 koje nisu skraćene. Pacijenti s umjerenim do uznapredovalim zatajenjem bubrega, ali snimci bubrega koji pokazuju blagu cističnu bolest bez uvećanja bubrega trebali bi izazvati sumnju na sekundarnubolest bubrega, kao što je dijabetička nefropatija, GN ili neka druga cistična bolest. U ovom okruženju, diferencijalna dijagnoza treba uključiti i PKD zbog mutacija u DNAJB11 ili ALG9, bolest tanke bazalne membrane (zbog heterozigotne mutacije COL4A3 ili COL4A4) ili apoL1 bolest bubrega kod crnog pacijenta sa proteinurijom.

(5) Sindromska prezentacija

Tabela 1 daje listu gena koji mogu dovesti do cistične bolesti bubrega kada su mutirani. Treba napomenuti da sindromske manifestacije kod ovih poremećaja često mogu dati tragove

na njihovu dijagnozu. Na primjer, autosomno recesivni PKD može se pojaviti u mladoj odrasloj dobi s kongenitalnom fibrozom jetre ili Caroli sindromom. Prisustvo hamartoma u ciljanim organima obično omogućava nedvosmislenu dijagnozu TSC. Međutim, diferencijacija TSC-a (uključujući PKD1-TSC2 sindrom delecije kontinuiranog gena) od ADPKD-a može biti teška u prisustvu somatskog mozaicizma. Dodatna cističnabolesti bubregakoji nisu povezani s proširenjima bubrega, poput onih uzrokovanih mutacijama u DNAJB11 ili ALG9, treba uzeti u obzir. ADTKD uključuje nekoliko poremećaja koje karakterizira progresivna CKD povezana s proteinurijom niskog stupnja i slabom analizom urina. Male bubrežne ciste mogu se razviti u kasnom kliničkom toku, a dodatne kliničke karakteristike mogu pomoći u razlikovanju ovih stanja. Na primjer, prisustvo gihta i hiperurikemije sugerira ADTKD povezanu s mutacijama uromodulin, dok prisustvo dijabetesa sa početkom zrelosti kod mladih i/ili malformacija genitourinarnog trakta sugerira na ADTKD povezanu s mutacijama HNF1B. Drugi rijetki oblici PKD sa karakterističnim sindromskim karakteristikama uključuju von Hippel-Lindauovu bolest; nefronoftiza; X-vezan dominantni orofaciodigitalni sindrom; nasljedna angiopatija, nefropatija, aneurizme i sindrom mišićnih grčeva; i hiperinzulinemija hipoglikemija sa PKD. Sveobuhvatnim skriningom liste poznatih i potencijalnih gena cistične bolesti, očekuje se da će genetsko testiranje sa sekvenciranjem visoke propusnosti poboljšati dijagnostičku točnost kod pacijenata sa cističnom bolešću bubrega.

Genetske studije pacijenata i životinjskih modela informisale su o patobiologiji bolesti u ADPKD. Sada razumijemo da smanjena funkcionalna doza policistina ispod kritičnog praga, putem genetskih i negenetskih mehanizama, pokreće formiranje cista unutar pojedinačnih tubularnih epitelnih stanica. Međutim, tačni molekularni mehanizmi koji leže u osnovi rasta ciste i progresije bolesti ostaju nepotpuni. Očekuje se da će genetsko testiranje zasnovano na NGS-u poboljšati dijagnostičku točnost cistične bolesti bubrega i može također pružiti prognostičke informacije za ADPKD. Konvencionalno genetsko testiranje zasnovano na Sanger sekvenci ograničeno je u razjašnjavanju uzroka atipičnog PKD koji se pojavljuje u kliničkim scenarijima, kao što je nesklad unutar porodice, atipični obrasci snimanja bubrega, neskladna težina bolesti između opadanja eGFR-a i ukupnog volumena bubrega i drugog sindroma cističnog bubrega. bolest. Inovacije u sekvenciranju visoke propusnosti će transformirati i proširiti molekularnu dijagnostiku u ADPKD. Kroz sveobuhvatan skrining višestrukih cističnih bolesti i gena za modifikaciju i poboljšano otkrivanje somatskog mozaicizma, očekuje se da će sekvenciranje ciljanog gena, cijelog egzoma ili cijelog genoma poboljšati dijagnostičku i prognostičku točnost kako bi se unaprijedila personalizirana medicina u ADPKD.

Otkrivanja

MB Lanktree je dobio naknadu za učešće kao govornik i član savjetodavnog odbora za Otsuka Pharmaceuticals. Takođe je dobio grantove od Kanadske fondacije za bubrege tokom sprovođenja studije. Y. Pei je dobio naknadu za učešće u savjetodavnim odborima za Otsuka, Reata Pharmaceuticals i Sanofi-Genzyme. Svi preostali autori nemaju šta da otkriju.

Finansiranje

Ovaj rad je djelimično podržan od strane Strategije kanadskog instituta za zdravstvena istraživanja za Grant programa istraživanja usmjerenog na pacijenta u okviru Mrežnog programa za hroničnu bubrežnu bolest Can-SOLVE CKD. MB Lanktree je novi istraživač u programu osnovnog obrazovanja i nacionalne obuke za istraživače bubrega (KRESCENT) koji finansiraju Kanadski instituti za zdravstvena istraživanja, Fondacija za bubrege Kanade i Kanadsko društvo za nefrologiju.

ZA VIŠE informacija:david.deng@wecistanche.com