V roce 2009 se metoda masivního paralelního sekvenování (NGS) prokázala jako velmi účinný nástroj při identifikaci variant, které souvisí s mnoha neurodegenerativními nemocemi. Množství genetických dat mělo významný dopad na klinickou diagnózu a zároveň významně přispělo k objevu molekulárních mechanismů, které jsou základem těchto onemocnění. Nicméně objasnění rolí nalezených variant identifikovaných NGS, a zejména variant nejasného významu (VUS), je náročné a je zcela klíčová spolupráce genetika, neurologa a neuropatologa. Vytvoření konsenzuálních postupů a vývoj veřejných genomických/fenotypových databází jsou proto zásadní pro usnadnění sdílení a ověřování údajů. Práce poskytuje systematický přehled nejčastějších mutací u neuropatologicky diagnostikovaných pacientů s neurodegenerativním onemocněním a shrnuje techniky genetické diagnostiky a význam bioinformatiky při interpretaci výsledků neurodegenerativních onemocnění na příkladu 5 zajímavých kazuistik.
In 2009, next-generation sequencing (NGS) proved to be a very powerful tool in identifying variants associated with many neurodegenerative diseases. Whole-exome sequencing and whole-genome sequencing are effective for identifying variants in new or unexpected genes responsible for inherited diseases, while targeted sequencing is useful in detecting variants in previously known disease-associated genes. The wealth of genetic data provided by NGS has had a significant impact on clinical diagnoses while contributing to these discoveries of the molecular mechanisms underlying disease. However, eluciding the roles of the found variants identified by NGS, and especially the variants of unclear significance (VUS), is challenging and the cooperation of a geneticist, a neurologist and a neuropathologist is absolutely key. The establishment of consensus guidelines and the development of public genomic/phenotypic databases are therefore essential to facilitate data sharing and validation. In this review article, we will provide a systematic overview of the most frequent mutations in neuropathologically diagnosed patients with neurodegenerative diseases and summarize genetic diagnostic techniques and the importance of bioinformatics in the interpretation of neurodegenerative disease results.
- MeSH
- Alzheimerova nemoc diagnóza genetika patologie MeSH
- amyotrofická laterální skleróza diagnóza genetika patologie MeSH
- Creutzfeldtova-Jakobova nemoc diagnóza genetika patologie MeSH
- diagnostické techniky molekulární MeSH
- frontotemporální lobární degenerace diagnóza genetika patologie MeSH
- genetická predispozice k nemoci genetika MeSH
- genetické testování metody MeSH
- Gerstmannova-Strausslerova-Scheinkerova nemoc diagnóza genetika patologie MeSH
- lidé MeSH
- neurodegenerativní nemoci * diagnóza genetika patologie MeSH
- vysoce účinné nukleotidové sekvenování metody MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- kazuistiky MeSH
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a devastating, uniformly lethal progressive degenerative disorder of motor neurons that overlaps with frontotemporal lobar degeneration (FTLD) clinically, morphologically, and genetically. Although many distinct mutations in various genes are known to cause amyotrophic lateral sclerosis, it remains poorly understood how they selectively impact motor neuron biology and whether they converge on common pathways to cause neuronal degeneration. Many of the gene mutations are in proteins that share similar functions. They can be grouped into those associated with cell axon dynamics and those associated with cellular phagocytic machinery, namely protein aggregation and metabolism, apoptosis, and intracellular nucleic acid transport. Analysis of pathways implicated by mutant ALS genes has provided new insights into the pathogenesis of both familial forms of ALS (fALS) and sporadic forms (sALS), although, regrettably, this has not yet yielded definitive treatments. Many genes play an important role, with TARDBP, SQSTM1, VCP, FUS, TBK1, CHCHD10, and most importantly, C9orf72 being critical genetic players in these neurological disorders. In this mini-review, we will focus on the molecular mechanisms of these two diseases.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
Background: Sporadic Creutzfeldt-Jakob disease (sCJD) is the most common type of a group of transmissible spongiform encephalopathies (prion diseases). The etiology of the sporadic form of CJD is still unclear. sCJD can occur in combination with other neurodegenerative diseases, which further complicates the diagnosis. Alzheimer's disease (AD), e.g., is often seen in conjunction with sCJD. Method: In this study, we performed a systematic analysis of 15 genes related to the most important neurodegenerative diseases - AD, frontotemporal dementia, amyotrophic lateral sclerosis, prion disease, and Parkinson's disease - in a cohort of sCJD and sCJD in comorbidity with AD and primary age-related proteinopathy (PART). A total of 30 neuropathologically verified cases of sCJD with and without additional proteinopathies were included in the study. In addition, we compared microtubule-associated protein tau (MAPT) haplotypes between sCJD patients and patients with sCJD and PART or sCJD and AD. Then we studied the interaction between the Apolipoprotein E gene (APOE) and PRNP in sCJD patients. Results: We did not find any causal mutations in the neurodegenerative disease genes. We did detect a p.E318G missense variant of uncertain significance (VUS) in PSEN1 in three patients. In PRNP, we also found a previously described non-pathogenic insertion (p.P84_Q91Q). Conclusion: Our pilot study failed to find any critical differences between pure sCJD and sCJD in conjunction with other comorbid neurodegenerative diseases. Further investigations are needed to better understand this phenomenon.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- MeSH
- Alzheimerova nemoc * genetika MeSH
- genetické testování MeSH
- lidé MeSH
- neurodegenerativní nemoci * genetika MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Během posledních tří desetiletí byl zaznamenán významný pokrok v chápání molekulární etiologie dědičných neurodegenerativních demencí. Byly objeveny geny pro dědičné neurodegenerativní nemoci a množství studií pro vývoj terapií modifikujících onemocnění narůstá. Většina neurodegenerativních demencí se klinicky liší, ač mají společný patofyziologický dopad. U neurodegenerací dochází k zániku neuronů apoptotickou signální dráhou na podkladě ukládání depozit patologicky změněného proteinu v mozkové tkáni, tzv. proteinopatie. U genetických (dědičných) neurodegenerací hrají zásadní roli v patofyziologických mechanizmech konformační změny proteinů, genové aberace či polymorfizmy. Klinické projevy a neuropatologické nálezy dědičných forem neurodegenerativních demencí jsou často nerozlišitelné od sporadických typů, což zvyšuje potřebu molekulárně genetické analýzy genů zodpovědných za různé neurodegenerace. Účelem sdělení je provést stručný přehled genů, které jsou důležité v patofyziologii neurodegenerativních demencí v rutinní diagnostické praxi a možnosti jejich vyšetření.
Over the past three decades, significant advances have been made in understanding the molecular etiology of hereditary neurodegenerative dementias. Specific genes responsible for hereditary neurodegenerative diseases have been discovered, and studies on the development of disease-modifying therapies have been accelerated. Most neurodegenerative dementias are clinically different, although they share a common pathophysiological background. In neurodegeneration, neuronal atrophy due to apoptotic signalling pathway influenced by deposition of pathologically altered protein in the brain tissue are the leading mechanisms, thus, these diseases are called proteinopathies. In genetic (hereditary) neurodegenerations, conformational changes of proteins, gene aberrations or polymorphisms play crucial roles in pathophysiological mechanisms. Clinical manifestations and neuropathological findings of hereditary forms of neurodegenerative dementia are often inseparable from sporadic types, which increases an urgent need for molecular-genetic analysis of genes responsible for various neurodegenerations. The purpose of this work is to provide a brief overview of the most important genes related to the pathophysiology of neurodegenerative dementias in routine diagnostic practice and the possibilities of their detection.
