INLEIDING
Fragiele X syndroom is de meest voorkomende oorzaak van erfelijke mentale retardatie en is te wijten aan een mutatie in het X-gebonden FMR1 gen. Mannetjes met fragiele X syndroom vertonen bijna altijd mentale retardatie, meestal in de matige range, en hebben vaak karakteristieke lichamelijke kenmerken en gedrag. Omdat de mutatie X-gebonden is, zijn mannen ernstiger getroffen dan vrouwen. Vrouwen met de aandoening hebben dus meestal een milde mentale retardatie en variabele lichamelijke kenmerken. (Voor een overzicht van de kenmerken van fragiele X syndroom, identificatie van het gen, en het overervingspatroon, zie Warren en Sherman (2001)1 en Hagerman en Hagerman (2002)).2
De mutatie die leidt tot meer dan 98% van de gevallen van fragiele X syndroom is een uitbreiding van een onstabiele CGG herhaalde sequentie gelegen in de 5 ‘onvertaalde regio (UTR) van het FMR1-gen.3,4 Er zijn in wezen vier allelische vormen van het gen met betrekking tot de lengte van de herhaling. Deze worden aangeduid als gangbaar, “grijze zone” of intermediair, premutatie en volledige mutatie. De geassocieerde herhalingsgrootten voor elke groep zijn niet goed gedefinieerd en bemoeilijken als zodanig de genetische counseling. De volledige mutatie vorm van het FMR1 gen bestaat uit meer dan 200 herhalingen en is abnormaal gehypermethyliseerd. Als gevolg daarvan wordt het gen stilgelegd en wordt er geen mRNA geproduceerd. Het ontbreken van het genproduct, FMRP, een RNA-bindend eiwit, is verantwoordelijk voor de mentale retardatie.5 Ongeveer 1/4000 mannen hebben het fragiele X syndroom en, bij gevolgtrekking, ongeveer 1/8000 vrouwen hebben significante kenmerken van het syndroom (voor bespreking, zie Crawford et al. (2001)).6 Premutatie-allelen worden gedefinieerd als lange, niet-gemethyleerde herhalingssporen die onstabiel van ouder op kind worden overgedragen. Ongeveer 1/350 vrouwen en 1/1000 mannen dragen premutatie-allelen in de range van 61-200 herhalingen. Dit herhalingsbereik voor premutatie-allelen is echter waarschijnlijk te smal gedefinieerd, aangezien instabiele allelen met 50 tot 60 herhalingen soms worden geïdentificeerd in de oudere generaties van families met fragiele X syndroom en duidelijk “permutatie”-allelen zijn. Allelen in het intermediaire bereik (41- 60) worden gewoonlijk alleen door de herhaalde grootte gedefinieerd. Dat wil zeggen dat ze meestal niet geassocieerd zijn met bekende instabiele transmissie naar een volledige mutatie en/of een familielid met fragiele X syndroom. Instabiliteit kan al dan niet kenmerkend zijn voor het allel en is afhankelijk van factoren die verband houden met de herhaalstructuur (d.w.z. onderbreking van CGG-herhalingen door een AGG-sequentie) en trans-acterende factoren die nog niet gedefinieerd zijn.7-9 De definities van premutatie- en intermediaire allelen zijn dus vaag. Meestal wordt een premutatie klinisch gerapporteerd wanneer het ≥ 55 herhalingen betreft. Over het algemeen worden sporen met een hoog herhalingsgetal (41-199) gedragen door ongeveer 4% van de mannen en 8% van de vrouwen van Noord-Europese afkomst. De prevalentie is vergelijkbaar in de meeste andere etnische/raciale groepen, hoewel er enige variatie is tussen populaties.10 -11
De klinische gevolgen van de uitgebreide CGG-repeat in het FMR1-gen werden geacht beperkt te zijn tot degenen met de volledige mutatie (vandaar de term “volledig”), namelijk, openlijke mentale retardatie. Echter, het niet-gemetaboliseerde, lange CGG-repeat spoor dat gevonden wordt bij premutatiedraagsters is geassocieerd met specifieke fenotypes die niet gerelateerd zijn aan het fragiele X syndroom en niet gerelateerd zijn aan dragers van een volledige mutatie. Een bekend gevolg voor vrouwen die drager zijn van het premutatie-allel is een verhoogd risico op premature eierstokinsufficiëntie (POF), klinisch gedefinieerd als het ophouden van de menstruatie voor de leeftijd van 40 jaar. Bij vrouwen die drager zijn van de premutatie, heeft ongeveer 21% POF, vergeleken met slechts 1% in de algemene bevolking, of een relatief risico van 21.12 Bovendien zijn ongeveer 2% en 14% van de vrouwen met respectievelijk geïsoleerde POF en familiale POF drager van het premutatie-allel. Deze hoge dragerschapsfrequentie is vergelijkbaar met 0,3% in de algemene bevolking. De etiologie van het falen van de eierstokken en de risicofactoren die geassocieerd zijn met het FMR1-gen worden onderzocht.
Nog recenter is een significante toename van het risico op een late onset neurodegeneratieve aandoening met tremor/ataxie syndroom (FXTAS) vastgesteld bij mannen die drager zijn van de premutatie, en bij een kleiner deel van de vrouwen.13-15 De primaire klinische symptomen zijn cerebellaire ataxie en intentietremor. Andere gedocumenteerde symptomen zijn cognitieve stoornissen zoals kortetermijngeheugenverlies, uitvoerende functiestoornissen, cognitieve achteruitgang, parkinsonisme, perifere neuropathie, proximale spierzwakte in de onderste ledematen en autonome disfunctie.14 De eerste studies wijzen op een penetrantie van gecombineerde tremor en ataxie bij mannen van 50 jaar en ouder met de premutatie van ongeveer 20-40%.14-17 In totaal hebben deze mannen een geschatte 13-voudige toename van deze symptomen in vergelijking met niet-draagsters.15 Er is echter meer onderzoek nodig om de leeftijdsgebonden penetrantie en relatieve risico’s nauwkeurig te bepalen ten behoeve van genetische counseling.
Het unieke overervingspatroon van deze X-gebonden mutatie leidt tot een aantal gevoelige kwesties met betrekking tot de kennis van een individu van zijn of haar eigen dragerschap, evenals kennis van de mutatiestatus bij andere familieleden. Meestal wordt de fragiele X-mutatie die in een familie segregeert, geïdentificeerd via een kind met fragiele X-syndroom als gevolg van de volledige mutatie, met symptomen als ontwikkelingsachterstand of mentale retardatie. Zo kan premutatie dragerschap geassocieerd met late onset aandoeningen onbedoeld aan het licht komen bij een persoon die wordt getest als onderdeel van een familieonderzoek. Bij dergelijke late onset aandoeningen rijzen ethische vragen over de vraag of een bepaald individu al dan niet zijn of haar dragerschapsstatus wenst te kennen. Naarmate gezondheidswerkers zich meer bewust worden van de premutatie-geassocieerde fenotypes van premature eierstokinsufficiëntie en FXTAS, zullen waarschijnlijk meer families onder andere omstandigheden worden geïdentificeerd.
In het algemeen volgt de fragiele X-mutatie de traditionele regels van X-gebonden overerving: De helft van de nakomelingen van dragermoeders zal de mutatie krijgen en alle dochters maar geen van de zonen van dragervaders krijgen de mutatie. Het risico van uitbreiding van de CGG herhalingen in een premutatie allel tot een volledige mutatie overlapt echter het overdrachtspatroon van dit syndroom. Uitbreiding van de premutatie naar de volledige mutatie tijdens de transmissie via een vrouw die drager is, is positief gecorreleerd met de grootte van de repeat van de vrouw.9 De kleinste repeatgrootte om in één generatie uit te breiden naar een volledige mutatie is 59 herhalingen.9 Het risico van uitbreiding tot de volledige mutatie van dragermannetjes naar hun dochters is zeldzaam, maar is gerapporteerd.18 Dat wil zeggen dat premutatiemannetjes de premutatie doorgeven aan hun dochters, meestal met slechts kleine uitbreidingen of verkortingen.
Voorspelling van de ernst van de symptomen van fragiele X syndroom is beperkt. De ernst lijkt niet te worden beïnvloed door het aantal herhalingen binnen een volledig mutatie-allel, omdat zodra het volledige mutatie-allel meer dan 200 herhalingen heeft en gemethyleerd is, er geen genproduct meer wordt gemaakt. Een minderheid van de mannen met een volledige mutatie heeft enkele allelen die niet gemethyleerd zijn; deze staan bekend als “methylatiemozaïeken”. Dergelijke allelen kunnen FMRP produceren, zij het op lagere niveaus dan allelen met een lage repeat, vermoedelijk door een inefficiënte translatie.19 Daarnaast zijn er mannetjes die mozaïek zijn voor pre- en volledige mutatie allelen. Mannetjes met deze mozaïekpatronen zijn gemiddeld minder ernstig aangedaan dan die met alleen volledige mutatie-allelen. Het bereik van de ernst overlapt echter. Bij vrouwen die drager zijn van de volledige mutatie kan het percentage actieve X-chromosomen met het normale repeat-allel vergeleken met het volledige mutatie-allel de ernst van de symptomen veranderen, zoals verwacht wordt bij elke X-gebonden aandoening. Het is echter moeilijk om op basis van deze activeringsverhouding de ernst voor een individuele drager te voorspellen. Gemiddeld is ongeveer een derde tot de helft van de vrouwen die drager zijn van de volledige mutatie significant aangedaan met fragiele X syndroom.
DNA-onderzoeken worden gebruikt om te testen op fragiele X syndroom. Genotypes van personen met symptomen van FXS en personen die risico lopen op het dragen van de mutatie kunnen worden bepaald door het onderzoeken van de grootte van het trinucleotide herhalingssegment en de methyleringsstatus van het FMR1-gen. Twee belangrijke benaderingen worden gebruikt: polymerase-kettingreactie (PCR) en Southern blot-analyse. PCR-analyse maakt gebruik van flankerende primers om een fragment DNA te amplificeren dat de herhaalde regio omspant. De grootte van de PCR-producten geeft dus een indicatie van het geschatte aantal herhalingen dat aanwezig is in elk allel van het geteste individu. De efficiëntie van de PCR-reactie is omgekeerd evenredig met het aantal CGG-herhalingen, zodat grote mutaties moeilijker te amplificeren zijn en mogelijk geen detecteerbaar product in de PCR-test opleveren. Dit, en het feit dat er geen informatie over de methyleringsstatus van FMR1 wordt verkregen, zijn beperkingen van de PCR-benadering. Anderzijds kunnen met PCR-analyse allelen in de normale, de “grijze zone” en de premutatiegrootte op kleine hoeveelheden DNA met een relatief korte doorlooptijd nauwkeurig worden bepaald. Ook wordt de test niet beïnvloed door scheve inactivering van het X-chromosoom.
FMR1-analyse met behulp van Southern blotting maakt een ruwe meting van de grootte van de herhaalde segmenten en een nauwkeurige beoordeling van de methyleringsstatus mogelijk die tegelijkertijd kunnen worden uitgevoerd. Een methyleringsgevoelig restrictie-enzym dat gemethyleerde sites niet splitst, wordt gebruikt om onderscheid te maken tussen gemethyleerde en ongemethyleerde allelen. Southern blot analysis is arbeidsintensiever dan PCR en vereist grotere hoeveelheden genomisch DNA. Met behulp van Southern blot-analyse kunnen allelen van alle grootteklassen nauwkeurig worden opgespoord, maar een precieze groottebepaling is niet mogelijk. Bovendien kan een zeer scheve inactivatie van het X-chromosoom dat de premutatie bevat, ertoe leiden dat het premutatie-allel niet wordt gesignaleerd. Laboratoria moeten beide methoden beschikbaar hebben en de soorten analyses of combinatie van analyses uitvoeren die het meest geschikt zijn onder de klinische omstandigheden.
In een klein aantal personen met FXS zijn andere mechanismen dan trinucleotide-expansie, zoals deletie of puntmutatie, verantwoordelijk voor het syndroom. In deze gevallen kunnen linkage studies, cytogenetische, sequencing en/of assays ontworpen om zeldzame mutaties en deleties te identificeren, belangrijke informatie voor familieleden opleveren.