TIIVISTELMÄ
Fragiili X:n oireyhtymä on yleisin perinnöllisen kehitysvammaisuuden syy, ja se johtuu mutaatiosta X-sidoksisessa FMR1-geenissä. Hauraan X:n oireyhtymää sairastavilla miehillä on lähes aina henkistä jälkeenjääneisyyttä, joka on yleensä keskivaikeaa, ja heillä on usein tyypillisiä fyysisiä piirteitä ja käyttäytymistä. Koska mutaatio on X-sidonnainen, miehet kärsivät siitä vakavammin kuin naiset. Näin ollen naisilla on yleensä lievää henkistä jälkeenjääneisyyttä ja vaihtelevia fyysisiä piirteitä. (Yleiskatsaus hauraan X:n oireyhtymän piirteisiin, geenin tunnistamiseen ja periytymismalliin, ks. Warren ja Sherman (2001)1 sekä Hagerman ja Hagerman (2002)).2
Mutaatio, joka johtaa yli 98 %:iin hauraan X:n oireyhtymää sairastavista tapauksista, on FMR1-geenin 5′-siirtymättömän alueen (5′ untranslated region (UTR)) epästabiilissa CGG-toistosekvenssissä tapahtuva laajeneminen.3,4 Geenin alleelimuotoja on toistojen pituuden suhteen periaatteessa neljä. Niitä kutsutaan tavallisiksi, ”harmaaksi vyöhykkeeksi” tai välimutaatioksi, premutaatioksi ja täydelliseksi mutaatioksi. Kuhunkin ryhmään liittyvät toistokoot eivät ole tarkkaan määriteltyjä, mikä vaikeuttaa geneettistä neuvontaa. FMR1-geenin täysmutaatiomuoto koostuu yli 200 toistosta ja on epänormaalisti hypermetyloitunut. Näin ollen geeni on vaiennettu eikä mRNA:ta synny. Geenin tuotteen, FMRP:n, RNA:ta sitovan proteiinin, puute on vastuussa älyllisestä jälkeenjääneisyydestä.5 Noin 1/4000:lla miehellä on hauraan X:n oireyhtymä, ja johtopäätöksenä voidaan todeta, että noin 1/8000:lla naisella on merkittäviä oireyhtymän piirteitä (ks. katsaus, ks. Crawford ym. (2001)).6 Premutaatioalleeleilla tarkoitetaan pitkiä, metyloimattomia toistojälkiä, jotka siirtyvät vanhemmalta lapselle epävakaasti. Noin 1/350 naarasta ja 1/1000 miehestä kantaa premutaatioalleeleja, jotka ovat välillä 61-200 toistoa. Tämä premutaatioalleelien toistuvuusalue on kuitenkin luultavasti liian suppeasti määritelty, koska epävakaita alleeleja, joiden toistuvuus on 50-60, on joskus havaittu vanhemmissa sukupolvissa perheissä, joissa esiintyy hauraan X:n oireyhtymää, ja ne ovat selvästi ”permutaatioalleeleja”. Välialueella (41-60) olevat alleelit määritellään yleensä vain toistojen koon perusteella. Toisin sanoen niihin ei yleensä liity tunnettua epävakaata siirtymistä täydelliseen mutaatioon ja/tai sukulaiseen, jolla on hauras X-oireyhtymä. Epävakaus voi olla tai olla olematta alleelille ominaista, ja se riippuu toistorakenteeseen liittyvistä tekijöistä (esim. CGG-toistojen keskeytyminen AGG-sekvenssillä) ja siirtävistä tekijöistä, joita ei ole vielä määritelty.7-9 Näin ollen premutaatio- ja välivaiheen alleelien määritelmät ovat epäselviä. Useimmiten premutaatio ilmoitetaan kliinisesti, kun se on ≥ 55 toistoa. Kaiken kaikkiaan noin 4 %:lla pohjoiseurooppalaista syntyperää olevista miehistä ja 8 %:lla naisista on suuri toistomäärä (41-199). Esiintyvyys on samankaltainen useimmissa muissa etnisissä/rotuisissa ryhmissä, vaikka väestöryhmien välillä on jonkin verran vaihtelua.10 -11
FMR1-geenin laajennetun CGG-toiston kliinisten seurausten ajateltiin rajoittuvan niihin, joilla on täysi mutaatio (tästä termi ”täysi”), nimittäin avoimeen älylliseen jälkeenjääneisyyteen. Premutaation kantajilla havaittu metyloitumaton, pitkä CGG-toistojälki on kuitenkin yhdistetty tiettyihin fenotyyppeihin, jotka eivät liity hauraan X:n oireyhtymään eivätkä täyden mutaation kantajiin. Yksi hyvin tunnettu seuraus premutaatioalleelia kantaville naisille on lisääntynyt riski ennenaikaiseen munasarjojen vajaatoimintaan (POF), joka kliinisesti määritellään kuukautisten loppumisena ennen 40 vuoden ikää. Noin 21 %:lla premutaatiota kantavista naisista on POF, kun taas vain 1 %:lla väestöstä on POF, eli suhteellinen riski on 21.12 Lisäksi noin 2 %:lla naisista, joilla on yksittäinen POF, ja 14 %:lla naisista, joilla on familiaalinen POF, on premutaatioalleeli. Tämä korkea kantajataajuus on 0,3 prosenttia väestössä. Munasarjojen vajaatoiminnan etiologiaa ja FMR1-geeniin liittyviä riskitekijöitä tutkitaan.
Viime aikoina on todettu, että premutaatiota kantavilla miehillä ja pienemmällä osalla naisista on merkittävästi lisääntynyt riski sairastua myöhään puhkeavaan neurodegeneratiiviseen häiriöön, johon liittyy vapina/ataksia-oireyhtymä (FXTAS).13-15 Ensisijaiset kliiniset oireet ovat pikkuaivojen ataksia ja intentionaalinen vapina. Muita dokumentoituja oireita ovat kognitiiviset puutteet, kuten lyhytaikaisen muistin heikkeneminen, toimeenpanovoiman puutteet, kognitiivinen heikkeneminen, parkinsonismi, perifeerinen neuropatia, alaraajojen proksimaalinen lihasheikkous ja autonominen toimintahäiriö.14 Ensimmäiset tutkimukset osoittavat, että yhdistetyn vapinan ja ataksian penetraatio on noin 20-40 %:lla miehistä, jotka ovat vähintään 50-vuotiaita ja joilla on premutaatio.14-17 Kaiken kaikkiaan näillä miehillä on arviolta 13-kertainen lisäys näissä oireissa verrattuna oireisiin, jotka eivät ole kantajia.15 Tarvitaan kuitenkin lisätutkimuksia, jotta ikään liittyvä penetranssi ja suhteelliset riskit voidaan määritellä tarkasti geneettistä neuvontaa varten.
Tämän X-sidonnaisen mutaation ainutlaatuinen periytymismalli johtaa joihinkin arkaluonteisiin kysymyksiin, jotka liittyvät yksilön tietoisuuteen omasta kantajuusasemastaan sekä muiden perheenjäsenten mutaatiotilanteen tuntemiseen. Useimmiten perheessä esiintyvä hauras X-mutaatio tunnistetaan lapsen kautta, jolla on täydestä mutaatiosta johtuva hauras X-oireyhtymä ja jolla on oireita, kuten kehitysviivästymää tai henkistä jälkeenjääneisyyttä. Näin ollen myöhään alkaviin häiriöihin liittyvä premutaation kantajuus voi tahattomasti paljastua henkilöstä, joka testataan osana perhetutkimusta. Tällaisissa myöhään alkavissa häiriöissä syntyy eettisiä kysymyksiä siitä, haluaako tietty henkilö tietää kantajuusasemansa vai ei. Kun terveydenhuollon ammattilaiset tulevat tietoisemmiksi ennenaikaiseen munasarjojen vajaatoimintaan ja FXTAS:iin liittyvistä premutaatioon liittyvistä fenotyypeistä, yhä useammat perheet todennäköisesti tunnistetaan muissa olosuhteissa.
Yleisesti ottaen hauras X-mutaatio noudattaa perinteisiä X-linkkisen periytymisen sääntöjä: Puolet kantajaäitien jälkeläisistä saa mutaation, ja kantajaisien kaikki tyttäret mutta ei yksikään pojista saa mutaation. Tämän oireyhtymän periytymismalliin liittyy kuitenkin riski, että premutaatioalleelin CGG-toistot laajenevat täydeksi mutaatioksi. Premutaation laajeneminen täydeksi mutaatioksi kantajanaisen kautta tapahtuvan siirtymisen aikana korreloi positiivisesti naisen toistojen koon kanssa.9 Pienin toistokoko, joka laajenee täydeksi mutaatioksi yhdessä sukupolvessa, on 59 toistoa.9 Riski laajenemisesta täydeksi mutaatioksi kantajamiehiltä heidän tyttärilleen on harvinainen, mutta sitä on raportoitu.18 Toisin sanoen premutaatiomiehet siirtävät premutaation tyttärilleen, tyypillisesti vain pienin laajennuksin tai supistuksin.
Fragile X -oireyhtymän oireiden vaikeusasteen ennustaminen on rajallista. Täydellisen mutaatioalleelin toistojen määrä ei yleensä vaikuta vakavuuteen, sillä kun täydellisen mutaatioalleelin toistoja on yli 200 ja se on metyloitunut, geenituotetta ei synny. Vähemmistöllä miehistä, joilla on täysi mutaatio, on joitakin alleeleja, jotka eivät ole metyloituneet; näitä kutsutaan ”metylaatiomosaiikeiksi”. Tällaiset alleelit voivat tuottaa FMRP:tä, vaikkakin pienempinä määrinä kuin matalan toistuvuuden alleelit, mikä johtuu oletettavasti translaation tehottomuudesta.19 Lisäksi on miehiä, joilla on mosaiikkimutaatio- ja täysmutaatioalleeleja. Miehet, joilla on tällainen mosaiikkimalli, sairastuvat keskimäärin vähemmän vakavasti kuin ne, joilla on vain täydet mutaatioalleelit. Vaikeusasteet ovat kuitenkin päällekkäisiä. Naisilla, jotka kantavat täydellistä mutaatiota, aktiivisten X-kromosomien prosenttiosuus, jossa on normaali toistuva alleeli verrattuna täydellisen mutaation alleeliin, voi muuttaa oireiden vakavuutta, kuten on odotettavissa minkä tahansa X-sidonnaisen sairauden kohdalla. Yksittäisen kantajan vaikeusastetta on kuitenkin vaikea ennustaa tämän aktivoitumissuhteen perusteella. Keskimäärin noin kolmasosalla tai puolella naisista, jotka kantavat täyttä mutaatiota, on merkittävä hauraan X:n oireyhtymä.
DNA-tutkimuksia käytetään hauraan X:n oireyhtymän testaamiseen. FXS-oireita omaavien henkilöiden ja sellaisten henkilöiden genotyypit, joilla on riski kantaa mutaatiota, voidaan määrittää tutkimalla trinukleotidien toistosegmentin kokoa ja FMR1-geenin metylaatiotilaa. Käytetään kahta päämenetelmää: polymeraasiketjureaktiota (PCR) ja Southern blot -analyysiä. PCR-analyysissä käytetään rinnakkaisia alukkeita toistuvan alueen kattavan DNA-fragmentin monistamiseen. Näin ollen PCR-tuotteiden koosta voidaan päätellä toistojen likimääräinen lukumäärä kussakin testattavan yksilön alleelissa. PCR-reaktion tehokkuus on kääntäen verrannollinen CGG-toistojen lukumäärään, joten suuria mutaatioita on vaikeampi monistaa, eikä PCR-määrityksessä välttämättä saada havaittavaa tuotetta. Tämä ja se, että FMR1:n metylaatiotilasta ei saada tietoa, ovat PCR-menetelmän rajoituksia. Toisaalta PCR-analyysi mahdollistaa normaalin, ”harmaan vyöhykkeen” ja premutaatiokokoluokkien alleelien tarkan koon määrittämisen pienistä DNA-määristä suhteellisen lyhyessä ajassa. Vino X-kromosomin inaktivoituminen ei myöskään vaikuta määritykseen.
FMR1-analyysi Southern blotting -menetelmällä mahdollistaa toistosegmenttien koon karkean mittaamisen ja metylaatiotilanteen tarkan arvioinnin samanaikaisesti. Metylaatioherkkää restriktioentsyymiä, joka ei pysty pilkkomaan metyloituja kohtia, käytetään metyloitujen ja metyloitumattomien alleelien erottamiseen. Southern blot -analyysi on PCR:ää työläämpi ja vaatii suurempia määriä genomista DNA:ta. Southern blot -analyysi havaitsee tarkasti alleelit kaikissa kokoluokissa, mutta tarkka kokoluokitus ei ole mahdollista. Lisäksi premutaation sisältävän X-kromosomin erittäin vinoutunut inaktivoituminen voi johtaa siihen, että premutaatioalleeli ei erotu. Laboratorioilla tulisi olla käytössään molemmat menetelmät, ja niiden tulisi suorittaa analyysityypit tai analyysien yhdistelmät, jotka ovat kliinisissä olosuhteissa tarkoituksenmukaisimpia.
Vähäisellä määrällä FXS-oireyhtymää sairastavista henkilöistä muut mekanismit kuin trinukleotidilaajentuminen, kuten deleetio tai pistemutaatio, ovat vastuussa oireyhtymästä. Näissä tapauksissa linkitystutkimukset, sytogeneettinen, sekvensointi ja/tai harvinaisten mutaatioiden ja deleetioiden tunnistamiseen suunnitellut määritykset voivat antaa tärkeää tietoa sukulaisille.