Een spliceplaatsvariant in COL1A1: wanneer is onzeker echt onzeker?
Bij een meisje van 3 jaar zijn zeven botbreuken vastgesteld, waarvan drie wervelfracturen; de eerste brak zij toen zij 14 maanden oud was. Haar lengte zit op de 3e percentiel, haar sclera zijn blauwachtig en haar melktanden vertonen dentinogenesis imperfecta. De klinisch geneticus denkt aan osteogenesis imperfecta (OI) en sequentieert COL1A1 en COL1A2.
Er wordt een heterozygote variant gevonden: c.2341+1G>A, een verandering van de canonieke donor-spliceplaats aan het begin van intron 33 van COL1A1. De variant komt bij geen van beide ouders voor en staat niet in grote populatiedatabanken. Er is geen eerder beschreven patiënt.
De uitslag staat in het rapport als 'variant of uncertain significance' (VUS), met als argument dat de variant nog nooit is beschreven. De ouders vragen of dit nu de oorzaak is van de breuken, en of er iets te zeggen valt over de kans dat een volgend kind het ook krijgt.
1. Beredeneer welke gevolgen c.2341+1G>A op mRNA- en eiwitniveau waarschijnlijk heeft, en waarom zo'n gevolg bij COL1A1 tot botbreuken kan leiden.
Read the worked answer
Op mRNA-niveau De +1-positie is het eerste nucleotide van het intron en maakt deel uit van het vrijwel invariant gebleven GT-dinucleotide van de donorplaats. Een verandering daarvan schakelt de splicing op die plaats vrijwel zeker uit. Het spliceosoom kiest dan een alternatieve route:
- exon 33 slaat over (exon skipping), of
- intron 33 blijft in het mRNA staan (intron retention), vaak met gebruik van een verborgen spliceplaats verderop.
Op eiwitniveau
- Bij intronretentie of een frameshift ontstaat een vroegtijdig stopcodon. Het mRNA wordt dan meestal door nonsense-mediated decay afgebroken: er komt geen eiwit van deze allele. Dat geeft haplo-insufficiëntie: 50% van het normale collageen type I, wat past bij een milder OI-type (type I).
- Is het overslaan van exon 33 in-frame, dan mist het eiwit een stukje van de triple-helix. De Gly-X-Y-herhaling raakt verstoord, de driedubbele helix vouwt traag en wordt overmatig gemodificeerd. Zo'n verkort eiwit verstoort ook de functie van het product van de gezonde allele (dominant-negatief effect), wat bij een ernstiger OI-type past.
Naar het fenotype Collageen type I is de belangrijkste trekvaste component van bot. Minder of afwijkend collageen betekent minder treksterkte, dus breuken bij gering trauma, korte lengte (wervelfracturen), blauwe sclera (dunner collageen) en dentinogenesis imperfecta.
2. Beargumenteer of de classificatie 'VUS' hier terecht is. Betrek de aard van de variant, het ontbreken bij de ouders, de populatiefrequentie en het fenotype.
Read the worked answer
De classificatie is verdedigbaar maar aan de voorzichtige kant; er zijn meerdere argumenten die in de richting van 'waarschijnlijk pathogeen' wijzen.
- Aard van de variant (sterk argument): een verandering van de canonieke +1-donorplaats leidt vrijwel altijd tot verlies van splicing. In COL1A1 is verlies van één functionele kopie een bekend ziektemechanisme (OI type I). Dit is een sterk pathogeniteitsargument.
- De novo (sterk argument): de variant is bij beide ouders afwezig. Na bevestiging van het ouderschap betekent dat een nieuwe mutatie, en nieuwe varianten in een gen dat precies bij het fenotype past, zijn zelden onschuldig.
- Populatiedatabanken (zwak argument): afwezigheid bij gezonde mensen is ondersteunend, maar zeldzame varianten zijn per definitie zeldzaam; afwezigheid in een databank bewijst niets.
- Fenotype (ondersteunend): breuken op jonge leeftijd, wervelfracturen, blauwe sclera en dentinogenesis imperfecta zijn zeer kenmerkend voor OI en passen bij COL1A1.
De redeneerfout in het rapport 'Nooit eerder beschreven' is geen bewijs van onschuld. Onbekend is niet hetzelfde als onzeker, en de classificatie VUS werd hier vooral bepaald door het ontbreken van literatuur, niet door tegenbewijs.
Wat de onzekerheid kan verkleinen RNA-analyse (RT-PCR op fibroblasten of bloed) laat zien of het exon daadwerkelijk overslaat of het intron blijft staan. Daarmee wordt de voorspelling een meting en verschuift de classificatie naar pathogeen.
3. Wat betekent het dat de variant bij beide ouders afwezig is, en welke herhalingskans geldt voor een volgend kind? Adviseer het gezin.
Read the worked answer
Wat de oudertest zegt Afwezigheid bij beide ouders betekent dat de variant zeer waarschijnlijk de novo is ontstaan, meestal in één zaadcel of eicel. Er is dus geen dragerschap in de ouders en de ziekte is bij dit kind autosomaal dominant ontstaan.
Maar: de kans is niet nul
- De mutatie kan ook in een deel van de geslachtscellen van een ouder zitten zonder in het bloed terug te vinden te zijn: gonadale mozaïek.
- Bij de novo gevallen van OI wordt het optreden van gonadale mozaïek geschat op enkele procenten (in de literatuur ruwweg 2-7%).
- De herhalingskans voor een volgend kind is dus klein maar reëel: enkele procenten, niet de 0% die ouders vaak verwachten en niet de 50% die bij een dragende ouder zou gelden.
Advies
- Uitleg dat het kind zelf de variant wel aan 50% van haar eigen kinderen kan doorgeven.
- Bij een volgende zwangerschap prenatale diagnostiek aanbieden (vlokkentest), omdat de variant bekend is en de test betrouwbaar kan worden uitgevoerd.
- Klinisch: verwijzing naar een botcentrum, botdichtheidsmeting, fysiotherapie en zo nodig bisfosfonaten; de vraag of medicatie zinvol is, hangt af van het aantal breuken en de pijnklachten, niet alleen van de DNA-uitslag.