typen av varianter vid COL3A1–genen associerar med fenotypen och svårighetsgraden av vaskulärt Ehlers-Danlos syndrom

vi beskriver häri den största serien av europeiska patienter med molekylärt beprövade vEDS systematiskt screenad i det franska referenscentret för denna sällsynta ärftliga sjukdom. Våra resultat bekräftar sjukdomens svårighetsgrad, positiva individer har upplevt en första större vaskulär, matsmältnings-eller obstetrisk komplikation vid medianåldern på 29 år. Vi visar att kön inte påverkar prognosen. Ännu viktigare identifierade vi undergrupper av patienter som har en senare sjukdomsuppkomst och en bättre prognos, och särskilt inga matsmältningshändelser. De fem undergrupperna av varianter har också skillnader i vissa större och mindre kriterier, Akrogeria, karakteristiskt ansiktsutseende, tunn genomskinlig hud och omfattande blåmärken är kännetecken för en allvarlig sjukdom. Slutligen visar vi att för missense-varianter som påverkar en glycinrest är fördelningen av muterade aminosyror starkt förspänd mot rester som har den starkare destabiliserande effekten på kollagenaggregat.

förekomsten av kliniska händelser, deras frekvens och fördelning enligt ålder var jämförbara med de tillgängliga kohorterna som publicerades 2000 och 2014.2, 9 sammantaget hade 17% av våra vEDS-patienter en första komplikation vid 20 års ålder och 71% hade minst en stor komplikation vid 40 års ålder. Vi observerade inte någon signifikant könseffekt, i motsats till den senaste överlevnadsanalysen från Byers grupp.13 vår kohort skiljer sig emellertid från den amerikanska kohorten 2, 13 i flera aspekter på grund av olika rekryterings-och kliniska övervakningsmetoder: indexpatienter och deras släktingar som beskrivs här var ungefär 5 år äldre vid diagnostidpunkten och antalet symptomfria indexfall vid remiss var endast 11% i denna kohort jämfört med 39% i den amerikanska kohorten. Denna viktiga skillnad har flera förklaringar: patienter äldre i vår kohort, möjlig hänvisningsförspänning för svårare ämnen, ökad medvetenhet om sjukdomen och förbättrade avbildningsmetoder och tillgänglighet för genetisk testning. Vi analyserade inte intra-familjär fenotypisk heterogenitet eller penetrans i denna studie, eftersom vi valde att begränsa antalet patienter per familj till tre för att undvika familjär fenotypisk bias. Men prospektiv systematisk utvärdering av individer med samma variant som för närvarande utförs i vårt centrum kan ge ytterligare insikt inom en snar framtid.

intressant nog fann vi att vissa grupper av patienter är mer benägna att specifika komplikationer. Först hörde alla patienter med matsmältningsbrott antingen till grupp 1 (n=44, 36% av grupp 1-patienter) eller till grupp 2 (n=19, 34%). Patienter som tillhör de tre andra grupperna av varianter hade ingen matsmältningshändelse vid medianåldern på 45 år, medan alla kolonbrott i Grupp 1 och 2 observerades i tidig vuxen ålder (median 23 år, intervall 19-34). Det är anmärkningsvärt att vi inte observerade någon familjär aggregering för matsmältningshändelser. För det andra,som nyligen presenterats av Shalhub et al, verkar 9 aortakomplikationer (aneurysmer, dissektioner och bristningar) vara vanligare hos patienter med haplo-insufficiens (4/8, 50% av indexfall), jämfört med glycinsubstitution (19/79, 19%) eller splice-site variant (6/45, 13%) patienter (global P=0,02).

genetisk screening av COL3A1-genen visade en majoritet av missense-varianter som involverade en glycinrest (54% av indexfallen), följt av skarvplatsvarianter (31%), i överensstämmelse med tidigare rapporter och med Ehlers-Danlos Syndromvariantdatabas (https://eds.gene.le.ac.uk/home.php?select_db=COL3A1). De drabbade glycinresterna spreds från exoner 6 till 47, regionkodningskedjorna för trippelhelixdomänen av typ III prokollagen. Som förväntat var nästan alla dessa varianter privata, endast 5 av de 71 glycinsubstitutionerna var återkommande. Huruvida placeringen av den muterade glycinresten kan associeras med fenotypen har varit fokus för tidigare studier. Genom analysen av en begränsad uppsättning av 14 olika glycinsubstitutioner fann Pope et al1 en ökande onormal fenotyp när varianten skiftade från exon 36 till exon 49. Vi kunde inte bekräfta denna tendens i denna större kohort av drabbade individer (data visas inte), i överensstämmelse med de resultat som observerats i den ännu större amerikanska kohorten.2, 13

vi fann också en stark fördelningsförspänning av glycinersättningarna, i överensstämmelse med tidigare rapporter som tyder på att för COL3A1-genen är de mest destabiliserande varianterna överrepresenterade i jämförelse med mindre destabiliserande rester.12 i vår serie var 73% (58/79) av de muterade resterna i indexfall antingen Val, Glu eller Asp, mycket frekventare än Ala och Ser (18/79, 23%), proportioner som avviker signifikant från det som förväntas av de möjliga resultaten av en enda basparsubstitution i ett glycinkodon (P<0.001 för de två undergrupperna). Denna selektionsförskjutning som också nyligen observerades av Pepin et al13 kan inte förklaras av övergångs – /transversionshastighetsförskjutningen i de humana kodande sekvenserna och är positivt korrelerad med den tredubbla helix-destabiliserande effekten av motsvarande varianter.14 kollagentrippel spiralformad struktur störs verkligen djupare när Gly ersätts av en stor laddad aminosyra, såsom Asp, än av en mindre rest, såsom Ala. En ny in vitro-studie testade effekten av två typer av missense-varianter (Gly-To-Val och Gly-to-ala) på typ III-kollagenvikning med hjälp av ett bakteriesystem för produktion av homotrimera modellpolypeptider.15 effekten av Gly-to-Val-varianten var starkare jämfört med Gly-to-Ala, vilket tyder på att vissa Ala-varianter kanske inte är tillräckligt allvarliga för att orsaka ved.

fördelningen av skarvplatsvarianter kännetecknades av en överrepresentation av varianter på 5′-givarstället (30 av de 36 distinkta varianterna) som redan observerats.13, 16 arton av de 36 distinkta varianterna visade sig redan leda till exonhoppning eller till kryptisk skarvplatsaktivering och till minskad utsöndring av prokollagen trimers.16, 17 Även om det inte fanns någon variant hotspot i vår kohort, några återkommande substitutioner var närvarande, särskilt skarv plats variant på intron 23, c.1662 + 1g>A, som också är den vanligaste skarvplatsvarianten som registrerats i Ehlers-Danlos Syndromvariantdatabas. I vår serie hade patienter med skarvplatsvarianter en tidigare ålder vid diagnos än patienter med glycinsubstitutioner (25 mot 34 år, P=0,0002) och en jämförbar hög förekomst av kliniska händelser, av större och mindre diagnostiska kriterier. Nästan alla dessa skarvvarianter är i fas och leder till att en produkt raderas av 54-108 rester som kan verka på ett dominerande negativt sätt, vilket starkt destabiliserar kollagenenheten. Så vitt vi vet, om denna skadliga effekt är viktigare än den som orsakas av glycinsubstitutioner har inte undersökts i biokemiska studier.

ett av de viktigaste resultaten i vår studie var identifieringen av ännu orapporterade missense-varianter (Grupp 4 och 5) som var associerade med milda kliniska egenskaper hos ved och arteriell bräcklighet. Förutom att bevisas hos patienter med suggestiva egenskaper hos patologin fann vi också argument för deras möjliga patogenicitet, som ges i Tilläggsmaterialet (kompletterande resultat och metoder, kompletterande tabeller S4c–e). Det är viktigt att varianter vid de n-och C-terminala delarna av proteinet och missense-varianterna i trippelhelixen gjorde det möjligt att identifiera en undergrupp av patienter som representerar 10% av vår kohort. Dessa patienter uppvisade en mildare klinisk fenotyp med ibland bara ett större och/eller ett mindre kliniskt kriterium. Trots denna milda kliniska kurs, frånvaron av matsmältningskomplikationer och närvaron av några av dessa varianter i befolkningsdatabaser vid mycket låg frekvens, tyder våra resultat på att dessa patienter har högre risk för arteriella händelser och bör övervägas och följas som sådan. Heterogenitet i fenotypiskt uttryck i ved har föreslagits tidigare, allt från variabla kliniska fenotyper för icke-glycin missense-varianter belägna i den C-terminala domänen till överlappning med hypermobil EDS för icke-glycinvarianter belägna i trippelhelixdomänen av typ III kollagen.1, 18 när det gäller patienter med Marfans syndrom som förblev odiagnostiserade när de arrangerades av Gent-nosologin före dess senaste revision,19 Det kan vara nödvändigt att bredda indikationer för genetisk testning i ved. Till exempel patienter med endast ett huvudkriterium och en familjär historia av plötslig död, eller patienter med en större vaskulär händelse före 50 års ålder,även i avsaknad av stämningsfulla kliniska tecken (vilket framgår av frånvaron av kliniska tecken på sjukdomen i släktingarna jämfört med indexfallen i vår kohort (Tabell 1)), 20 kan diskuteras som kandidater för COL3A1 genetisk screening, när vanliga bakomliggande orsaker till hjärt-kärlsjukdom har uteslutits. Som vi specifikt visade i Grupp 3 kan frånvaron av matsmältningshändelser i samband med en hög förekomst av aortakomplikationer efterlikna familjär thorax aortaaneurysm och dissektion (FTAAD, OMIM #%607086 för allmän information). Det är viktigt att misstänka vEDS också hos dessa patienter eftersom terapeutiska beslut skiljer sig från de för andra ärvda thorax aortaaneurysmer och dissektioner. De senaste framstegen inom sekvenseringsteknik bör underlätta denna bredare genetiska screening, även om vissa varianter kommer att kräva biokemiska studier för att fastställa deras kausala roll på typ III-kollagenförändring av montering och/eller produktion.