Molekulare Diagnose der Phenylketonurie in 157 chinesischen Familien und die Ergebnisse der pränatalen Diagnostik in diesen Familien
Phenylketonurie (PKU) ist eine autosomal-rezessive genetische Erkrankung, die durch pathogene Varianten im Phenylalaninhydroxylase (PAH)-Gen verursacht wird. Dieses Gen kodiert für das Enzym Phenylalaninhydroxylase, das für den Stoffwechsel von Phenylalanin entscheidend ist. Eine frühzeitige Intervention mit einer phenylalaninarmen Ernährung kann die meisten neuropsychologischen Störungen bei PKU verhindern, doch die langfristige Einhaltung dieser Diät ist schwierig. Bisher wurden 1184 Varianten im PAH-Gen identifiziert, darunter Missense-, Spleiß-, Nonsense-, Insertions- und Deletionsvarianten. Die Verteilung dieser Varianten variiert signifikant zwischen ethnischen Gruppen. Genetische Tests und pränatale Diagnostik sind effektive Strategien, um die Weitergabe pathogener PAH-Allele in PKU-Familien zu verhindern. Dennoch gibt es nur wenige Berichte zur pränatalen Diagnostik von PKU in Nordchina. Diese Studie fasst die Ergebnisse der Variantendetektion bei 157 Probanden und ihren Eltern sowie die pränatale Diagnostik bei 103 Feten aus 95 PKU-Familien zusammen.
Methoden
Die Studie wurde in der Ersten Universitätsklinik Peking durchgeführt und durch das örtliche Forschungsetikkomitee genehmigt. Von den Probanden, ihren Eltern oder gesetzlichen Vertretern lag eine informierte Einwilligung vor. Eingeschlossen wurden 157 Probanden (Alter: 1 Monat bis 17 Jahre; Geschlechterverhältnis 1:0,92), überwiegend aus Nordchina. Bei allen Probanden wurden erhöhte Plasmaphenylalaninspiegel (>2 mg/dL) gemessen, und ein Tetrahydrobiopterin (BH4)-Mangel wurde durch einen BH4-Belastungstest ausgeschlossen.
Die genomische DNA wurde aus peripheren Lymphozyten mittels des QuickGene DNA Whole Blood Kit extrahiert. Die 13 Exons und flankierenden Sequenzen des PAH-Gens wurden per PCR amplifiziert, gereinigt und mittels ABI 3130XL DNA-Analysator sequenziert. Die Sequenzen wurden mit dem PAH-Gentranskript (NM_000277) und der Genomreferenz GRCh38/hg38 abgeglichen. Detektierte Varianten wurden in den Datenbanken PAHvdb, ClinVar und HGMD überprüft. Neue Varianten wurden mittels SIFT, PROVEAN und PolyPhen2 auf Pathogenität bewertet. Bei Probanden ohne oder nur einer pathogenen Variante erfolgte eine Multiplex-Ligations-abhängige Sondenamplifikation (MLPA) zum Nachweis großer Deletionen/Duplikationen.
Für die pränatale Diagnostik bei 95 Schwangeren (103 Feten) wurden DNA-Proben aus Chorionzotten, Fruchtwasser oder Abortgewebe gewonnen. Zusätzlich wurden sechs STR-Marker nahe dem PAH-Gen analysiert, um maternale Kontamination auszuschließen.
Ergebnisse
Bei 145 Probanden wurden zwei pathogene Allele identifiziert (einer davon mit drei Varianten), bei zehn ein Allel und bei zwei keine. Insgesamt wurden 80 Variantentypen detektiert: 71 Nukleotidsubstitutionen, sieben kleine InDel-Varianten und zwei große Deletionen. Die häufigsten Varianten waren R243Q (17,9%), c.611A>G (9,0%) und c.1197A>T (8,3%). Die höchste Variantenhäufigkeit lag in Exon 7, gefolgt von Exon 11, 6, 12 und 3. MLPA bei 13 Probanden zeigte eine große Deletion in Exon 1 (zwei Fälle) und Exon 4/5 (zwei Fälle).
In der pränatalen Diagnostik wiesen 30 Feten (29,1%) zwei pathogene Varianten (PKU) auf; alle Familien entschieden sich für einen Abbruch. Bei 52 Feten (50,5%) lag ein Trägerstatus und bei 21 (20,4%) keine Variante vor. Die Genotypen der geborenen Kinder wurden postpartal bestätigt.
Diskussion
Die Studie unterstreicht die Bedeutung molekularer und pränataler Diagnostik für PKU-Familien. Die häufigsten Varianten (R243Q, c.611A>G, c.1197A>T) stimmen mit Berichten aus China und Korea überein, während in Japan R413P dominiert. Die neu identifizierte Frameshift-Variante 163_164insATAT führt zu einem vorzeitigen Translationsabbruch und ist als pathogen klassifiziert. Große Deletionen in Exon 1 und 4/5, die mittels MLPA detektiert wurden, sind in chinesischen PKU-Patienten relativ häufig.
Obwohl Next-Generation Sequencing zunehmend genutzt wird, ermöglichten PCR-Sanger-Sequenzierung und MLPA in dieser Kohorte die Detektion von 95,6% der pathogenen Allele. Die pränatale Diagnostik bleibt der einzige Weg, um die Geburt eines PKU-Kindes bei Risikofamilien zu verhindern. Die Verwendung von STR-Markern gewährleistet die Zuverlässigkeit der fetalen Genotypisierung, selbst bei maternaler Kontamination.
Chorionzottenbiopsien (11.–13. SSW) ermöglichen eine frühe Diagnose, bergen jedoch ein höheres Abortrisiko. Die Amniozentese (16.–23. SSW) ist sicherer, führt jedoch zu späteren Schwangerschaftsabbrüchen.
Schlussfolgerung
Die PAH-Genvarianten bei PKU-Patienten in Nordchina zeigen kein klares Hotspot-Muster, wobei Exon 7 am häufigsten betroffen ist. Die pränatale Diagnostik ist entscheidend, um die Weitergabe pathogener Varianten in Hochrisikofamilien zu verhindern.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001469