neurojourНеврологический журнал имени Л.О. БадалянаL.O. Badalyan Neurological Journal2686-89972712-794XФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России10.46563/2686-8997-2020-1-01-21-28neurojour-27Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМолекулярная диагностика болезни Краббе у российских детейMolecular diagnostics of the Krabbe disease in Russian childrenhttps://orcid.org/0000-0001-6648-2063ПушковАлександр АлексеевичPushkovAlexander A.

Канд. биол. наук, ведущ. науч. сотр. лаб. молекулярной генетики и медицинской геномики ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России. 119991, Москва.

e-mail: pushkovgenetika@gmail.com

MD, Ph.D., leading researcher of the Laboratory of molecular genetics and medical genomics of the National Medical Research Center for Children’s Health, Moscow, 119991, Russian Federation.

e-mail: pushkovgenetika@gmail.com

noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3473-2897МазановаН. Н.MazanovaNataliya N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9562-3774КузенковаЛ. М.KuzenkovaLyudmila M.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6614-6115ЖурковаН. В.ZhurkovaNataliya V.noemail@neicon.ruГлобаО. В.GlobaOksana V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5309-6120АлексееваА. Ю.AlexeevaAlina Yu.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8709-0886МигалиА. В.MigaliAlla V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1152-4929СухоженкоА. В.SukhozhenkoAleksey V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1718-8292ВаричкинаМ. А.VarichkinaMariya A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8046-9527ЧерняевВ. В.ChernyaevVasily V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0241-8999АсановА. Ю.AsanovAliy Yu.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8586-7946ФисенкоА. П.FisenkoAndrey P.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4885-4171СавостьяновК. В.SavostyanovKirill V.noemail@neicon.ruФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава РоссииРоссияNational Medical Research Center for Children’s HealthRussian FederationФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)РоссияNational Medical Research Center for Children’s Health; I.M. Sechenov First Moscow State Medical UniversityRussian FederationФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)РоссияI.M. Sechenov First Moscow State Medical UniversityRussian Federation202030032021112128Copyright © Пушков А.А., Мазанова Н.Н., Кузенкова Л.М., Журкова Н.В., Глоба О.В., Алексеева А.Ю., Мигали А.В., Сухоженко А.В., Варичкина М.А., Черняев В.В., Асанов А.Ю., Фисенко А.П., Савостьянов К.В., 20212021Пушков А.А., Мазанова Н.Н., Кузенкова Л.М., Журкова Н.В., Глоба О.В., Алексеева А.Ю., Мигали А.В., Сухоженко А.В., Варичкина М.А., Черняев В.В., Асанов А.Ю., Фисенко А.П., Савостьянов К.В.Pushkov A.A., Mazanova N.N., Kuzenkova L.M., Zhurkova N.V., Globa O.V., Alexeeva A.Y., Migali A.V., Sukhozhenko A.V., Varichkina M.A., Chernyaev V.V., Asanov A.Y., Fisenko A.P., Savostyanov K.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.neuro-journal.ru/jour/article/view/27Введение

Введение. Болезнь Краббе (БК) – заболевание из группы лизосомных болезней накопления, возникающее вследствие снижения активности фермента галактозилцереброзидазы, обусловленной мутациями в гене GALC и приводящей к нарушению функционирования миелинобразующей ткани олигодендроцитов и леммоцитов. В настоящее время единственным возможным лечением БК является трансплантация гематопоэтических клеток, которую необходимо проводить до появления симптомов болезни, поэтому ранняя постановка диагноза имеет особую значимость.

Цель работы — изучить клинические, географические, биохимические и молекулярно-генетические характеристики российских больных с БК.

Материалы и методы

Материалы и методы. В исследование были включены 190 пациентов, поступивших на диагностику в лабораторию молекулярной генетики и медицинской геномики ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» в 2012–2019 гг. для исключения БК. Всем пациентам измерялась активность галактозилцереброзидазы в сухих пятнах крови с последующим поиском патогенных вариантов в гене GALC в случае выявления сниженной активности фермента. Концентрацию биомаркера гликозилсфингозина (лизо-Гл1) измеряли у 90 пациентов, включенных в исследование с 2016 г.

Результаты

Результаты. У 9 пациентов активность фермента (0,32 ± 0,13 мкмоль/л/ч) была снижена по сравнению с контрольной группой (2,95 ± 0,24 мкмоль/л/ч; p < 0,001). У 5 пациентов выявлено завышение концентрации лизо-Гл1 (12,50 ± 1,57 нг/мл) по сравнению с контрольной группой (1,8 ± 0,33 нг/мл; p < 0,005). При подтверждении диагноза БК молекулярно-генетическими методами исследования у 3 пациентов из 9 выявлены патогенные варианты гена GALC, не описанные ранее: c.265-2A>G, c.1036del и c.2037_2040del. 

Заключение

Заключение. Измерение концентрации лизо-Гл1 может быть использовано в качестве дополнительного метода диагностики БК. Продемонстрирована высокая эффективность используемого алгоритма диагностики БК у российских детей.

Introduction

Introduction. Krabbe disease (KD) is the lysosomal storage disease developed due to the decline of the galactocerebrosidase activity associated with mutations in the GALC gene. It leads to the development of oligodendrocytes and lemmocytes (Schwann cells) myelin-forming dysfunction. Nowadays the only possible treatment of KD is hemopoietic cell transplantation which should be performed before the manifestation of any signs of disease. That is why laboratory diagnostics has special significance.

The aim of the study

The aim of the study. To elaborate the algorithm of a molecular diagnostics of the Krabbe disease (KD) in Russian children.

Material and methods

Material and methods. 190 patients were diagnosed for the exclusion of KD during the period from 2012 to 2019. In all cases, there was measured a galactocerebrosidase activity in dry blood spots. In cases with the declined enzyme activity, there was performed a further search of pathogenic variants in the GALC gene. The concentration of glycosyl sphingosine (Lyso-GL1) biomarker was measured in 90 patients included in the study since 2016.

Results

Results. The enzyme activity was decreased in all patients in comparison with the control group (0.33±0.05; 2.95±0.24 µmol/l/h, (p<0.001; CI: 95%) in 9 patients. Also, we revealed an increased concentration of Lyso-GL1 biomarker in matched controls (12.50±1.57 ng/ml; 1.8±0.33 ng/ml, (p<0.005; CI: 95%) in 5 patients. During molecular genetic testing of KD, three novel pathogenic variants of the GALC gene were revealed in 3 out of 9 patients: c.265-2A>G, c.1036del and c.2037_2040del.

Conclusion

Conclusion. The Lyso-GL1 concentration measurement can be used as an additional diagnostics method of KD. The high efficiency of the presented algorithm for the KD diagnostics in Russian children is presented.

болезнь Краббегалактозилцереброзидазагликозилсфингозинлизосомные болезни накоплениятандемная масс-спектрометриясеквенированиемутации гена GALCKrabbe diseaseglucoсeramideglucosylsphingosinegalactosylcerebrozidaselysosomal storage diseasetandem mass-spectrometrysequencingmutations of the GALC geneReferencesSuzuki K., Suzuki Y. Globoid cell leucodystrophy (Krabbe’s disease): deficiency of galactocerebroside beta-galactosidase. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1970; 66(2): 302-9. https://doi.org/10.1073/pnas.66.2.302Suzuki K., Suzuki Y. Globoid cell leucodystrophy (Krabbe’s disease): deficiency of galactocerebroside beta-galactosidase. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1970; 66(2): 302-9. https://doi.org/10.1073/pnas.66.2.302Wenger D.A., Rafi M.A., Luzi P. Molecular genetics of Krabbe disease (globoid cell leukodystrophy): Diagnostic and clinical implications. Hum. Mutat. 1997; 10(4): 268-79. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1004(1997)10:4<268::AID-HUMU2>3.0.CO;2-DWenger D.A., Rafi M.A., Luzi P. Molecular genetics of Krabbe disease (globoid cell leukodystrophy): Diagnostic and clinical implications. Hum. Mutat. 1997; 10(4): 268-79. https://doi.org/10.1002/(SICI)1098-1004(1997)10:4<268::AID-HUMU2>3.0.CO;2-DТкачева Н.В., Сопрунова И.В., Белопасов В.В, Казьмирчук О.Н., Цоцонава Ж.М. Лейкодистрофия Краббе (Наблюдение из практики). Астраханский медицинский журнал. 2014; 9(2): 141-4. Tkacheva N.V., Soprunova I.V., Belopasov V.V. Kaz’mirchuk O.N., Tsotsonava Zh.M. Krabbe disease (Case report). Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal. 2014; 9(2): 141-4. (in Russian)Ткачева Н.В., Сопрунова И.В., Белопасов В.В, Казьмирчук О.Н., Цоцонава Ж.М. Лейкодистрофия Краббе (Наблюдение из практики). Астраханский медицинский журнал. 2014; 9(2): 141-4. Tkacheva N.V., Soprunova I.V., Belopasov V.V. Kaz’mirchuk O.N., Tsotsonava Zh.M. Krabbe disease (Case report). Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal. 2014; 9(2): 141-4. (in Russian)Pannuzzo G., Graziano A.C.E., Avola R., Drago F., Cardile V. Screening for Krabbe disease: the first two years’ experience. Acta Neurol. Scand. 2019; 140(5): 359-65. https://doi.org/10.1111/ane.13153Pannuzzo G., Graziano A.C.E., Avola R., Drago F., Cardile V. Screening for Krabbe disease: the first two years’ experience. Acta Neurol. Scand. 2019; 140(5): 359-65. https://doi.org/10.1111/ane.13153Nashabat M., Al-Khenaizan S., Alfadhel M. Report of a case that expands the phenotype of infantile Krabbe disease. Am. J. Case Rep. 2019; 20: 643-6. https://doi.org/10.12659/AJCR.914275Nashabat M., Al-Khenaizan S., Alfadhel M. Report of a case that expands the phenotype of infantile Krabbe disease. Am. J. Case Rep. 2019; 20: 643-6. https://doi.org/10.12659/AJCR.914275Bascou N.A., Marcos M.C., Beltran Quintero M.L., Roosen-Marcos M.C., Cladis F.P., Poe M.D., et al. General anesthesia safety in progressive leukodystrophies: A retrospective study of patients with Krabbe disease and metachromatic leukodystrophy. Paediatr. Anaesth. 2019; 29(10): 1053-9. https://doi.org/10.1111/pan.13714Bascou N.A., Marcos M.C., Beltran Quintero M.L., Roosen-Marcos M.C., Cladis F.P., Poe M.D., et al. General anesthesia safety in progressive leukodystrophies: A retrospective study of patients with Krabbe disease and metachromatic leukodystrophy. Paediatr. Anaesth. 2019; 29(10): 1053-9. https://doi.org/10.1111/pan.13714Human Gene Mutation Database. HGMD® Professional 2019.3. Available at: https://portal.biobase-international.comHuman Gene Mutation Database. HGMD® Professional 2019.3. Available at: https://portal.biobase-international.comBreiden B., Sandhoff K. Lysosomal glycosphingolipid storage diseases. Annu. Rev. Biochem. 2019; 88: 461-85. https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-013118-111518Breiden B., Sandhoff K. Lysosomal glycosphingolipid storage diseases. Annu. Rev. Biochem. 2019; 88: 461-85. https://doi.org/10.1146/annurev-biochem-013118-111518Wenger D.A., Rafi M.A., Luzi P., Datto J., Costantino-Ceccarini E. Krabbe disease: genetic aspects and progress toward therapy. Mol. Genet. Metab. 2019; 70(1): 1-9. https://doi.org/10.1006/mgme.2000.2990Wenger D.A., Rafi M.A., Luzi P., Datto J., Costantino-Ceccarini E. Krabbe disease: genetic aspects and progress toward therapy. Mol. Genet. Metab. 2019; 70(1): 1-9. https://doi.org/10.1006/mgme.2000.2990Dever D.P., Scharenberg S.G., Camarena J., Kildebeck E.J., Clark J.T., Martin R.M., et al. CRISPR/Cas9 genome engineering in engraftable human brain-derived neural stem cells. iScience. 2019; 15: 524-35. https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.04.036Dever D.P., Scharenberg S.G., Camarena J., Kildebeck E.J., Clark J.T., Martin R.M., et al. CRISPR/Cas9 genome engineering in engraftable human brain-derived neural stem cells. iScience. 2019; 15: 524-35. https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.04.036Duffner P.K., Caggana M., Orsini J.J., Wenger D.A., Patterson M.C., Crosley C.J., et al. Newborn screening for Krabbe disease: the New York State model. Pediatr. Neurol. 2009; 40(4): 245-52. https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2008.11.010Duffner P.K., Caggana M., Orsini J.J., Wenger D.A., Patterson M.C., Crosley C.J., et al. Newborn screening for Krabbe disease: the New York State model. Pediatr. Neurol. 2009; 40(4): 245-52. https://doi.org/10.1016/j.pediatrneurol.2008.11.010Orsini J.J., Kay D.M., Saavedra-Matiz C.A., Wenger D.A., Duffner P.K., Erbe R.W., et al. Newborn screening for Krabbe disease in New York State: the first eight years’ experience. Genet. Med. 2016; 18(3): 239-48. https://doi.org/10.1038/gim.2015.211Orsini J.J., Kay D.M., Saavedra-Matiz C.A., Wenger D.A., Duffner P.K., Erbe R.W., et al. Newborn screening for Krabbe disease in New York State: the first eight years’ experience. Genet. Med. 2016; 18(3): 239-48. https://doi.org/10.1038/gim.2015.211Madsen A.M.H., Wibrand F., Lund A.M., Ek J., Dunø M., Østergaard E. Genotype and phenotype classification of 29 patients affected by Krabbe disease. JIMD Rep. 2019; 46(1): 35-45. https://doi.org/10.1002/jmd2.12007Madsen A.M.H., Wibrand F., Lund A.M., Ek J., Dunø M., Østergaard E. Genotype and phenotype classification of 29 patients affected by Krabbe disease. JIMD Rep. 2019; 46(1): 35-45. https://doi.org/10.1002/jmd2.12007Luzi P., Rafi M.A., Wenger D.A. Characterization of the large deletion in the GALC gene found in patients with Krabbe disease. Hum. Mol. Genet. 1995; 4(12): 2335-8. https://doi.org/10.1093/hmg/4.12.2335Luzi P., Rafi M.A., Wenger D.A. Characterization of the large deletion in the GALC gene found in patients with Krabbe disease. Hum. Mol. Genet. 1995; 4(12): 2335-8. https://doi.org/10.1093/hmg/4.12.2335Fu L. Inui K. Nishigaki T. Tatsumi N. Tsukamoto H. Kokubu C. et al. Molecular heterogeneity of Krabbe disease. J. Inherit. Metab. Dis. 1999 Apr;22(2):155-62.Fu L. Inui K. Nishigaki T. Tatsumi N. Tsukamoto H. Kokubu C. et al. Molecular heterogeneity of Krabbe disease. J. Inherit. Metab. Dis. 1999 Apr;22(2):155-62.De Gasperi R. Gama Sosa MA. Sartorato EL. Battistini S. MacFarlane H. Gusella JF., et al. Molecular heterogeneity of late-onset forms of globoid-cell leukodystrophy. Am. J. Hum. Genet. 1996 Dec;59(6):1233-42.De Gasperi R. Gama Sosa MA. Sartorato EL. Battistini S. MacFarlane H. Gusella JF., et al. Molecular heterogeneity of late-onset forms of globoid-cell leukodystrophy. Am. J. Hum. Genet. 1996 Dec;59(6):1233-42.Elliott S., Buroker N., Cournoyer J.J., Potier A.M., Trometer J.D., Elbin C., et al. Pilot study of newborn screening for six lysosomal storage diseases using Tandem Mass Spectrometry. Mol. Genet. Metab. 2016; 118(4): 304-9. https://doi.org/10.1016/j.ymgme.2016.05.015Elliott S., Buroker N., Cournoyer J.J., Potier A.M., Trometer J.D., Elbin C., et al. Pilot study of newborn screening for six lysosomal storage diseases using Tandem Mass Spectrometry. Mol. Genet. Metab. 2016; 118(4): 304-9. https://doi.org/10.1016/j.ymgme.2016.05.015Рыжкова О.П., Кардымон О.Л., Прохорчук Е.Б., Коновалов Ф.А., Масленников А.Б., Степанов В.А. и др. Руководство по интерпретации данных последовательности ДНК человека. полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS) (редакция 2018. версия 2). Медицинская генетика. 2019; 18(2): 3-23. https://doi.org/10.25557/2073-7998.2019. 02.3-23 Ryzhkova O.P., Kardymon O.L., Prokhorchuk E.B., Konovalov F.A., Maslennikov A.B., Stepanov V.A., et al. Guidelines for the interpretation of human DNA sequence data obtained by method of massive parallel sequencing (MPS) (revision of 2018. 2nd version). Meditsinskaya genetika. 2019; 18(2): 3-23. https://doi.org/10.25557/2073-7998.2019.02.3-23 (in Russian)Рыжкова О.П., Кардымон О.Л., Прохорчук Е.Б., Коновалов Ф.А., Масленников А.Б., Степанов В.А. и др. Руководство по интерпретации данных последовательности ДНК человека. полученных методами массового параллельного секвенирования (MPS) (редакция 2018. версия 2). Медицинская генетика. 2019; 18(2): 3-23. https://doi.org/10.25557/2073-7998.2019. 02.3-23 Ryzhkova O.P., Kardymon O.L., Prokhorchuk E.B., Konovalov F.A., Maslennikov A.B., Stepanov V.A., et al. Guidelines for the interpretation of human DNA sequence data obtained by method of massive parallel sequencing (MPS) (revision of 2018. 2nd version). Meditsinskaya genetika. 2019; 18(2): 3-23. https://doi.org/10.25557/2073-7998.2019.02.3-23 (in Russian)Wenger D.A. Krabbe disease. In: Adam M.P., Ardinger H.H., Pagon R.A., Wallace S.E., Bean L.J.H., Stephens K., et al. GeneReviews®. Seattle. WA: University of Washington; 1993.Wenger D.A. Krabbe disease. In: Adam M.P., Ardinger H.H., Pagon R.A., Wallace S.E., Bean L.J.H., Stephens K., et al. GeneReviews®. Seattle. WA: University of Washington; 1993.Savostyanov K.V., Pushkov A.A., Murav’ova L.V., Movsisyan G.B., Rykunova A.I., Ponomarev R.V., et al. Glucosylfingosine (Lyso-GL1) may be the primary biomarker for screening Gaucher disease in Russian patients. Mol. Genet. Metab. 2019; 126(2): S130. https://doi.org/10.1016/j.ymgme.2018.12.334Savostyanov K.V., Pushkov A.A., Murav’ova L.V., Movsisyan G.B., Rykunova A.I., Ponomarev R.V., et al. Glucosylfingosine (Lyso-GL1) may be the primary biomarker for screening Gaucher disease in Russian patients. Mol. Genet. Metab. 2019; 126(2): S130. https://doi.org/10.1016/j.ymgme.2018.12.334

The authors declare that there are no conflicts of interest present.