Genetisk og metabolisk sygdom hos børn

Opdagelse af genetisk grundlag for nedsat stofskifte har i høj grad fremskreden behandling af patienter med kendte stofskiftesygdomme. Mange flere genetiske og metaboliske lidelser og deres molekylære årsager mangler dog at blive opdaget. Det overordnede mål med denne undersøgelse er at opdage nye sygdomsassocierede gener hos børn, samtidig med at der etableres et specifikt fokus på stofskiftesygdomme, hvor molekylær karakterisering med størst sandsynlighed vil føre til nye terapier. Det primære formål er at identificere nye patogene mutationer hos børn med sjældne Mendelske lidelser. De sekundære mål er: 1) Optimere metodologien til metabolomisk prøveindsamling, behandling og analyse; og 2) Etablere normative intervaller for et stort antal (potentielt op til 1000) af metabolitter hos raske nyfødte og ældre børn.

Omtrent hver tredje indlæggelse på børnehospitaler på tertiær pleje skyldes tilstande med genetisk grundlag. Selvom størstedelen af ​​disse tilstande er sjældne, tegner de tilsammen en uforholdsmæssig mængde af sygdom og død hos børn. Opdagelse af det genetiske grundlag for sjældne tilstande afdækker ofte det patofysiologiske grundlag for almindelige sygdomme. Dette gælder især for genetiske sygdomme med nedsat stofskifte (medfødte metabolismefejl, IEM'er). Der er mange flere genetiske og metaboliske lidelser, der endnu ikke er opdaget. Af cirka 20.000 kendte menneskelige gener er mindre end en femtedel i øjeblikket forbundet med en sygdomsfænotype. IEM'er er et særligt fokusområde for os af to hovedårsager. For det første er mange af de flere hundrede kendte IEM'er allerede effektivt behandlet med kostændringer og/eller medicinsk terapi. Dette indikerer for os, at opdagelse af nye IEM-gener har et stort potentiale til at producere klinisk handlingsdygtig indsigt i patofysiologi og terapeutiske muligheder, hvilket i sidste ende fører til behandling af børn, som ellers ville være umulig at behandle. For det andet er denne undersøgelses PI, Dr. Ralph DeBerardinis, ekspert i metabolomics, praksis med at identificere og kvantificere metabolitter fra biologiske systemer. Vi vil derfor implementere forskningsbaseret metabolomisk profilering til evaluering af patienter med mistanke om IEM eller andre genetiske sygdomme. Denne detaljerede analyse vil væsentligt øge sandsynligheden for at identificere klinisk relevante metaboliske forstyrrelser hos børn med vækstsvigt, acidose, hypoglykæmi, hyperammonæmi og andre abnormiteter af formodet genetisk oprindelse. Det ville også gøre os i stand til at fortolke mutationer afdækket ved klinisk eller forskningsbaseret genomisk sekventering. Vi mener, at etablering af en systematisk procedure til evaluering af både metabolomet og genomet hos syge børn vil give ny indsigt i det genetiske grundlag for pædiatrisk sygdom og i sidste ende nye måder at behandle disse tilstande på.

I denne undersøgelse vil forsøgspersoner blive rekrutteret som to populationer: kontrol og syge. I kontrolpopulationen vil plasmaprøver af raske nyfødte blive erhvervet på tidspunktet for blodindsamling til statsmanderet nyfødtscreening fra Parkland. Vi vil også indsamle blod fra raske børn fra klinikkerne på Children's Medical Center (CMC), og igen piggybacke denne forskningsprøve med venepunktur til klinisk indiceret blodopsamling. Alle plasmaprøver vil blive udsat for metabolomics for at bestemme sunde intervaller for et stort antal metabolitter. Denne omfattende profil af metabolitter hos børn vil blive brugt som normative intervaller til at identificere afsidesliggende metabolitter hos syge forsøgspersoner. Derudover, hvis formodede metaboliske outliers påvises fra denne normale population, vil DNA-prøver ekstraheret fra de resterende pakkede celler eller blodprøver blive udsat for genomisk sekventering for at profilere de associerede genmutationer. Den syge befolkning vil blive rekrutteret fra klinikkerne i Pediatric Genetics and Metabolism Division i Department of Pediatrics/CMC. Blod- og DNA-prøver vil blive indsamlet fra patienter til henholdsvis metabolomisk analyse og næste generations sekvensering for at definere de metaboliske abnormiteter og associerede genmutationer. Hudfibroblaster fra patienter vil også blive indsamlet og brugt til biologisk validering af de metaboliske virkninger af nye mutationer, især ved at komplementere syge fibroblaster med vildtype alleler af gener muteret i patienten. Hvis en sjælden mendelsk lidelse overvejes hos et individ, vil blod fra hans/hendes familiemedlemmer blive erhvervet og underkastet metabolomiske og genomiske analyser for at lette identifikation af de sygdomsassocierede gener.