גנטיקה באפילפסיה - Genetics of epilepsy

הדפס

אפילפסיה וגנטיקה
Genetics of epilespy
ICD-10	Chapter M 76.5
ICD-9	726.64
יוצר הערך	ד"ר מיקי דובלין

לערכים נוספים הקשורים לנושא זה, ראו את דף הפירושים – אפילפסיה

ההנחה כי אפילפסיה (Epilepsy) הינה מחלה המועברת בתורשה, קבלה חיזוק משמעותי במאה ה-19 כאשר החלו ליצור בתקופה זו מושבות סגורות של אנשים הסובלים מפרכוסים. גישה זו, קבלה ביטוי בחקיקה שאסרה על אנשים אלה להתחתן מחוץ למושבות ואסרה עליהם להביא ילדים לעולם. בחלק גדול של המקרים בוצע עיקור כפוי על אותם אנשים. אחרון החוקים שאסר על נישואיי חולים אפילפטיים הוסר בארצות הברית רק בשנת 1982.

השינויים החוקתיים, הם חלק משינוי הגישה למחלות האפילפטיות מתוך ההבנה, כי רק חלק קטן ממחלות אלו מועבר באופן גנטי (Genetic). רוב הפרכוסים הנם תופעות תסמיניות ותגובתיות לפגיעה מוחית כלשהי.

המחקר הראשון שהצביע בברור על תורשה גנטית של מחלה אפילפטית פורסם בשנת 1960 על ידי Metrakos & Metrakos. מאז מחקר זה, הלכה וגברה ההתעניינות בהיבטים הגנטיים של המחלות האפילפטיות. החידושים והטכניקות החדשות שהתפתחו בחקר הביולוגיה המולקולרית (Molecular biology), אפשרו לנו לבודד ולזהות מוטציות (Mutations) גנטיות ספציפיות המהוות תפקיד חשוב באטיולוגיה (Etiology) של מספר מחלות אפילפטיות.

האתגר בביצוע מחקרים גנטיים של המחלות האפילפטיות

טרם שקילת העדויות להמצאות מרכיב גנטי באטיולוגיה של המחלות האפילפטיות, יש צורך להבהיר את הידוע על טבען של מחלות אלה והבעיות הכרוכות בהערכה גנטית למצבים אלו. ההפרעה האידיאלית למחקר גנטי היא פגיעה ספציפית המופיעה בלידה. התמונה הקלינית אינה משתנה לאורך החיים, אינה משתנה על ידי תנאים סביבתיים וקיימת בכל אותם חולים הנושאים גן (Gene) זה. בהפרעה אידיאלית לא יחולו מוטציות ספונטניות חדשות רבות בתוך משפחות.

מעט מאד תסמונות גנטיות עונות על כל המאפיינים האלו, לדוגמא המחלה על שם Huntington. לעומתם, אף אחת מן המחלות והתסמונות האפילפטיות אינה מתנהגת בצורה זו. רוב החולים באפילפסיה סובלים מתסמונות נרכשות. רק כשליש מהילדים וחמישית מהמבוגרים הסובלים מאפילפסיה, מציגים מחלה ראשונית (על רקע גנטי). אצל חלק גדול מהחולים הסובלים ממחלה ראשונית על רקע גנטי, קיימת חדירות משתנה של הגן [עובדה המשנה את ההתבטאות הפנוטיפית (Phenotypic) של אותו גנוטיפ (Genotype)].

כאשר התסמונת האפילפטית מוגבלת לגיל הרך, כמו במקרי אבסנס (Absence) של גיל הילדות, זיהוי האפילפסיה במבוגר תהייה בעייתית; מאחר וקשה מאד לקבל אנמנזה (Anamnesis, History) על בני משפחה מבוגרים נוספים שחלו במחלה בילדותם, וכן זיהוי האפילפסיה במבוגר תהיה בעייתית (כאשר בודקים משפחה שלמה).
ההתייצגות הפנוטיפית המלאה של המחלה תתבטא במקרה של מחלה אפילפטית ממושכת וטיפול תרופתי אנטיאפילפטי (Antiepileptic) לא מספק. התייצגות פנוטיפית שונה של אותה מחלה קשורה למשך מחלה שונה.
לחלק מהתסמונות האפילפטיות, ישנה נטייה מוגברת למוטציות ספונטניות חדשות.

אחת הבעיות הגדולות במחקר גנטי של המחלות האפילפטיות, נובעת מהעובדה כי לא מדובר במחלה אחת, אלא במחלות עם אטיולוגיות ופרוגנוזות (Prognosis) שונות בין מחלה למחלה. לא תמיד ברור באם אין חפיפה בין מספר סוגים של תסמונות אפילפטיות הדומות אחת לשניה, אך אינן זהות.

קשה להחליט בין קבוצות של תסמינים, בשאלה האם לאחד אותם לתסמונת אחת או לחלקם למספר תסמונות הדומות בהתבטאותן הפנוטיפית זה לזה.

קיימת חשיבות מרובה בביצוע מחקרים גנטיים להסתמנות הקלינית של כל תסמונת ותסמונת ולפרטים הקטנים כגון צורת הפרכוס, משך הפרכוס, זמן התחלתו וצורתו, החשובים לקביעת הפנוטיפ הספציפי של כל תסמונת.

מחקרים אשר הקיפו אוכלוסיות גדולות ניסו לאמוד באופן כמותי את גורמי הסיכון הגנטיים להתפתחות מחלות אפילפטיות, נתקלו בקשיים שיטתיים גדולים. Anderson & Hauser (‏1986) - הציעו כי חוסר העקביות במסקנות שהוצעו ממחקרים על אוכלוסיות חולים באפילפסיה נבעו מהקשיים הבאים:

1. קשיים בהגדרת האפילפסיה במבוגרים וקרובי משפחה שאינם חולים במחלות המתבטאות בגיל הילדות
2. מעט מאד מידע נאסף על קרובי משפחה שאינם חולים
3. חוסר יכולת לבדוק אוכלוסייה בת השוואה לשם ביקורת

עדויות קליניות לתרומה גנטית להתפתחות תסמונות אפילפטיות

למרות המגבלות הרבות שהובאו למעלה, הרי שעדויות רבות מחזקות ותומכות במרכיב גנטי לאטיולוגיה של תסמונות אפילפטיות. הדבר נכון במיוחד לגבי אפילפסיות ראשוניות כלליות, אפילפסיות חלקיות של הילדות ולגבי חלק מהתסמונות הסימפטומטיות החלקיים.

בוצעו מספר מחקרים כדי לנסות ולקבוע את שיעורי ההיארעות של מקרי האפילפסיה בקרובי משפחה לחולים הסובלים מאפילפסיה. שעורי ההיארעות שנמצאו היו בין 8-1.3 אחוזים באפילפסיות אידיופתיות (Idiopathic) ו-15-0.5 אחוזים באפילפסיות תסמיניות, כתלות במבצעי המחקר.

רוב המחקרים מצביעים על שכיחות נמוכה יותר בבני משפחה לחולים הסובלים מאפילפסיות תסמיניות בהשוואה לאלה הסובלים מאפילפסיות אידיופתיות. שיעורי הההיארעות בקרובי משפחה, בקבוצות הביקורת בניסויים אלה, הייתה מחצית האחוז. התוצאות מצביעות על שיעורי ההיארעות גבוהים במשפחות בהן חלו אחד או יותר מבני משפחה, באפילפסיה אידיופתית. עלייה זו בשיעורי ההיארעות אינה מתאימה לצפוי בהתבטאות של גן דומיננטי (Dominant) בעל חדירות מלאה, בתורשה בין בני משפחה מדרגה ראשונה.

במספר דיווחים נרשמו שיעורי היארעות של מחלות אפילפטיות, הנעים בין 29.7-3.5 אחוזים במשפחות בהן דווח על מספר בני משפחה חולים. ברוב המחקרים מדובר באפילפסיות תסמיניות.

אחד המחקרים הגדולים ביותר שבוצע בכדי להעריך את ההשפעה הגנטית על התפתחות אפילפסיה חלקית, נערך כחלק ממחקר פרוספקטיבי (Prospective) גדול שבדק רעילות של תרופות אנטיאפילפטיות בחולים מבוגרים שסבלו מאפילפסיה חלקית תסמינית (Mattson ב-1985). בשנת 1989 תואר על ידי Treiman המרכיב הגנטי של עבודה זו.

המחקר הקיף 612 חולים, מהם 87 אחוזים גברים. 351 מהם סבלו מפרכוסים משניים כלליים טונים-קלונים (Tonic-clonic)‏, 200 סבלו מפרכוסים חלקיים מורכבים ו-61 סבלו מפרכוסים חלקיים פשוטים. 34 אחוזים מהחולים החלו לסבול מהתקפים אפילפטיים לאחר חבלה, ב-14 אחוזים מהמקרים הפרכוסים החלו לאחר מאורע מוחי (Cerebrovascular), ב-18 אחוזים מהם נמצא גורם לפרכוסים וב-34 אחוזים הנותרים, לא נמצאה אטיולוגיה.

ל-27.7 אחוזים מתוך 612 החולים, היו קרובי משפחה מדרגה ראשונה או שנייה שסבלו מפרכוסים. ל-9.2 אחוזים מכלל החולים, היה ילד אחד או יותר שסבלו מפרכוסים.

כארבע שנים לאחר פרסום העבודה המקורית שפורסמה על ידי Treiman בשנת 1989, בוצעו מבחנים סטטיסטיים ובהם נמצא שהורים או בני משפחה של חולים הסובלים מאפילפסיה חלקית תסמיניתית, הסובלים מפרכוסים אף הם, מהווים מדד טוב לקשר גנטי בהתפתחות אפילפסיות מסוג זה.

התמיכה החזקה ביותר לתורשה הגנטית של אפילפסיות, הושגה במחקרים שבוצעו על תאומים. בתאומים זהים, אצלם הגנוטיפ זהה לחלוטין, ובתאומים דיזיגוטיים (Dizygotic), אצלם הגנוטיפ דומה כמו בין שני אחים לא תאומים. נמצאה התאמה חזקה הרבה יותר בהתפתחות מחלות אפילפטיות בין תאומים זהים מאשר אצל התאומים לא זהים. התאמה המצביעה בבירור על הקשר הגנטי החזק בהעברה גנטית של מחלות אפילפטיות.

גנטיקה מולקולרית של מחלות פרכוסיות

חלק גדול מההתקדמות הניכרת שהושגה בשנים האחרונות בגנטיקה מולקולרית, מקורה בפתוח טכנולוגיות חדשות המאפשרות לאתר ולמצוא בקלות רבה יותר פגיעות נקודתיות בגנום האנושי (Human genome). המטרות העיקריות של הגנטיקה המולקולרית הן לאתר גן אחד או יותר, האחראים למחלה הגנטית ולהבין את המנגנון בו גורמת המוטציה הגנטית להפרעה בתפקוד התקין. השלבים בבידוד הגן כרוכים בשיבוט אזורים מסוימים בגנים ומיפויים בצורה מדויקת, כך שבכל חלק וחלק נדע את מבנהו ותפקידו. מיפוי הגנים הפך בשנים האחרונות לפריצת הדרך בעבודתם של הגנטיקאים בהבנת המנגנון של מחלות גנטיות.

התהליך בו בודקים את העברתו של הגן הפגוע, במחלות בעלות תורשה גנטית, מבוצע על ידי מציאת גן ידוע המשמש אותנו כסמן גנטי ובדיקת העברת חלקים הסמוכים אליו. הסמן חייב להיות קרוב מאד לאזור אותו רוצים לבדוק, כדי שבשעת הרקומבינציה (Recombination), לא תבוצע הפרדה אקראית.

ניתן לומר כי הגנים מועברים יחדיו, כאשר מוציאים צימוד של מספר גנים, בכמות העולה על הצפוי להתקבל בצורה אקראית (Cosegregate). בדיקות להעברה של גנים מוצמדים, תורמות בהבנה של מבנה הגן האפשרי המועבר בתורשה מהורה לילדו, כאשר בודקים את רצפי הגנים האפשריים שהועברו מדור לדור.

הקשר בין גנים נקבע על ידי Logarithm, הסיכויים לקשר בין שני גנים, אשר הוא למעשה, ה-Logarithm של הסיכויים למציאת שני אללים (Alleles) ידועים אשר היו קשורים קרוב על אותו Chromosome והושוו לסיכוי מציאת אותו רצף כאשר שני האללים לא היו קשורים. כאשר צורת ההעברה של המחלה ידועה, דומיננטי או רצסיבי (Recessive), הרי שהוכחת הרצף מחייבת השגת Logarithm של 3 (אחד לאלף) לפחות, (כאשר מתקבלת תוצאה של Logarithm של 2, הרי שזו הוכחה כי 2 הגנים אינם קשורים האחד לשני).

ניתן לראות כי קיימת חשיבות רבה במציאת סמנים גנטיים ידועים לאורך הגנום כולו. נכון לשנת 2011, מספרם של הסמנים הגנטיים מוגבל. מציאת סמנים נוספים תספק מידע רב יותר על העברת רצפים גנטיים. למעשה, יש צורך במינימום של 85 סמנים גנטיים המפוזרים באופן שווה בגנום, כדי שנוכל להגדיר בצורה טובה את העברת הרצפים הגנטיים.

השיטה השנייה המקובלת, נכון לשנת 2011, היא מיפוי אלקטרו כרומטוגרפי (Electrochromatography mapping) של קטעי DNA‏ (DeoxyRibonucleic Acid) שנלקחו מחולים במחלה גנטית, להם נעשה מיפוי מראש, והשוואתו למיפוי כרומטוגרפי מאנשים בריאים. שינוי נראה לעין במיפוי הגנטי, יכול להצביע על מיקום מדויק של הפגיעה הגנטית. הטכניקה משתמשת באנזימי הגבלה (Restriction enzymes), הידועים כקוטעי רצפים קבועים או של בסיסים קבועים.

המיפוי הגנטי נעשה בעזרת מחשב, הבודק את הסיכויים לחיתוך בכל נקודה על ידי האנזימים השונים. הוא גם קובע את הסיכוי לקבלת רצף מסוים בכל חיתוך. שיטה זו תרמה רבות למיפוי הגנטי, זאת על ידי מציאת קטעים בגנום להם אין תפקיד ספציפי (Anonymous, Nonsense) אשר שמשו כסמן גנטי.

פריצת הדרך המשמעותית נתרמה בהמצאת ה-Polymerase Chain Reaction‏ (PCR). בעזרתו ניתן לשכפל כמות קטנה מאד של DNA ולבדוק רצפים קטנים מאד של DNA המועברים בתורשה. הרצפים הנבדקים על ידי מכשור זה הם דינוקליאוטידים (Dinucleotides)‏ (Cytosine-Adenine ו-Guanine-Thymine). רצפים אלה מועברים כצמדים. מעריכים כי ניתן למצוא כ 100,000 אזורים בגנום שהנם רצפים של צמדים אלה. הם, למעשה, הסמנים הגנטיים היכולים לעזור במציאת רצפים גנטיים. ברגע שזוהה המיקום המדויק של הפגיעה הגנטית בין שני סמנים, בבדיקות פיזיות (Physical) של מבנה הגן, ניתן למצוא בקלות את הרצף הפנוטיפי המוטנטי האחראי למחלה (Leppert בשנת 1990).

אפילפסיות ממופות גנטית

אפילפסיה מיוקלונית של גיל הנעורים (JME‏, Juvenile Myoclonic Epilepsy)

אפילפסיה מיוקלונית של גיל הנעורים היא אפילפסיה משפחתית המאופיינת בהתקפים מיוקלוניים בזמן התעוררות, בהתקפי Absence, בהתקפים טונים-קלונים ובהתקפים קלונים-טונים-קלונים. שיעור ההיארעות המירבי בגיל ההתבגרות עם פגיעה שווה בזכרים ונקבות.

Greenberg וחבריו, בשנת 1988, אתרו את הגן המוטנטי בזרוע הקצרה של Chromosome מספר 6.

אפילפסיה משפחתית שפירה של הינקות (Benign Familial Neonatal Convulsions)

אפילפסיה משפחתית שפירה של הינקות הינה תסמונת נדירה יחסית, ומועברת בתורשה אוטוזומלית דומיננטית (Autosomal dominant). התסמונת תוארה לראשונה בשנת 1964 על ידי Rett & Tubel. הפרכוסים מתחילים ביום השני או השלישי לחיים ונעלמים ספונטנית בחודש השישי לחיים. ההתפתחות הנוירולוגית והשכלית הסופית, תקינה. Leppert וחבריו, בשנת 1989, הצליחו לזהות את הגן הפגוע על הזרוע הארוכה של Chromosome מספר 20.

אפילפסיה מיוקלונית פרוגרסיבית (PME, ‏Progressive Myoclonic Epilepsy)

קבוצת מחלות המכונות בשם זה, הכוללת:

1. Unverricht & Lundborg disease
2. Lafora disease‏ (Lafora progressive myoclonic epilepsy ,Myoclonic Epilepsy of LaFora, MELF)
3. Neuronal Ceroid Lipofuscinoses
4. Mitochondrial Disorders
5. Silaidoses

מחלה זו תוארה לראשונה על ידי Unverlicht (בשנת 1891) ועל ידי Lundborg (בשנת 1903). המחלה היתה ידועה גם בשם Baltic myoclonus epilepsy, בשל שכיחות גבוהה סביב הים הבלטי (Baltic) ובארצות הברית. תסמונת נוספת, דומה מאוד לתסמונת זו והשכיחה יותר באגן הים התיכון, תוארה על ידי Ramsay Hunt.

קרוב לודאי כי שתי מחלות אלו הינן ביטוי של מוטציות שונות על אותו לוקוס (Locus) בגנום. שיעור ההיארעות המירבי בגילאי 15-6 שנים, התסמונת מאופיינת בפרכוסים מיוקלוניים, טוניים-קלוניים, ירידה שכלית פרוגרסיבית, חוסר יציבות נפשית, רעד ו-Ataxia בהתקדמות המחלה. המחלה מועברת בצורה אוטוזומלית רצסיבית (Autosomal recessive) ומיקום הגן הפגוע נמצא כל Chromosome מספר 21.

אפילפסיות שטרם מופו:

נכון לשנת 2011, תסמונות אלו טרם מופו, והיו עתידות להיות ממופות בעתיד הקרוב.

1. התקפי אבסנס של הילדות - ידוע כי הגן נמצא על Chromosome מספר 20
2. התקפי אבסנס של גיל הנעורים - ידוע כי הגן נמצא על Chromosome מספר 20
3. אפילפסיה חלקית שפירה של גיל הילדות עם התפרצות צנטרו-טמפורלית (Benign Epilepsy of Childhood With Centrotemporal Spikes)
4. אפילפסיה חלקית שפירה של גיל הילדות עם התפרצויות אוקסיפיטליות (Benign Partial Epilepsy of Childhood With Occipital Paroxysms)
5. אפילפסיה של הילדות עם התקפים טוניים-קלוניים בזמן התעוררות משינה ( Epilepsy with grand-mal of Childhood seizures on awakening)

מיפוי האפילפסיות האלה מתעכב בשל הקושי הניכר להפריד בין תסמונות אלו. רובן הגדול של התסמונות חופפות האחת את השניה. נכון לשנת 2011, ניסו להגדיר האם מדובר בגן פגוע בכל תסמונת או בקבוצת גנים פגועה המועברת יחדיו, וההתבטאות הפנוטיפית תלויה במספר הגנים הפגועים.

תסמונות גנטיות נוספות הגורמות לאפילפסיה

1. טריזומיות (Trisomies)
   1. Down Syndrome -טריזומיה של Chromosome‏ 21. כ-15 אחוזים מהחולים סובלים מפרכוסים (חלקם סובלים מתסמונת על שם West)
   2. טריזומיות 22,18,13 - כ-25 אחוזים סובלים מפרכוסים
   3. תסמונת על שם Wolf - כ-70 אחוזים סובלים מפרכוסים
2. הרס חלקי של Chromosome מספר 4
3. פגיעות טבעתיות ב-Chromosome מספר 14
4. תוספות ב-Chromosome מספר 28,21,15

כיוונים לעתיד

נכון לשנת 2011, טכניקות של גנטיקה מולקולרית, בצירוף מחקרים על אוכלוסיות ומשפחות ספציפיות הסובלות מתסמונות אפילפטיות מולדות, מהווים חלק מההבנה הגדלה והולכת על הקליניקה והמהלך הטבעי של האפילפסיות. המחקר הביו-גנטי (Biogenetics) יתרום רבות בזיהוי נקודות פגיעה מוקדיות בגנום, ובהבנת ההשפעה של פגיעות אלה על תהליכים תוך תאיים המתבטאים, בסופו של דבר, בפרכוסים. התקווה היא כי הבנת תהליכים תתרום בהכרח ליצירת תרופות חדשות, שיהוו פתרון טוב יותר לחלק מהתסמונות האפילפטיות. הפתרונות הטובים ביותר יהיו זיהוי נקודתי של פגיעה בגנום, הגורמת לפרכוסים והחלפתו בגן חדש ותקין. ניסיונות טיפוליים כאלה מבוצעים כבר בבעלי חיים.