エジプト人サンフィリッポB症候群（MPS IIIB）患者コホートの臨床的・生化学的・分子学的特徴解析：ベイズガウス混合モデルを用いた解析

背景：リソソーム蓄積症（LSDs）は、ヒト組織におけるリソソームの機能に影響を及ぼす、遺伝的に多様な代謝異常症群である。ムコ多糖症IIIB型（MPS IIIB）、サンフィリッポB症候群は、リソソーム酵素α-N-アセチルグルコサミニダーゼの欠損を特徴とする常染色体劣性LSDである。本研究は、エジプト人MPS IIIB患者コホートにおけるα-N-アセチルグルコサミニダーゼ（NAGLU）変異体の分子遺伝学的スペクトル、ならびにその生化学的・臨床的特徴を調査することを目的とする。この単一遺伝子疾患が我々の集団で一般的に見られることから、エジプト人患者におけるMPS IIIBの生化学的・分子スペクトルプロファイルの特性化を拡大することを目指す。

患者と方法：本研究では、ヘパラン硫酸蓄積に基づき臨床的・生化学的にMPS IIIBと診断された、無関係のエジプト人家族出身の11人の小児コホートを登録した。患者は、早期発症の進行性神経学的・知的機能低下、攻撃的・多動性行動、睡眠障害、肝脾腫を多様な形で呈した。ベイジアンガウス混合機械学習（ML）モデル、インシリコ予測ツール、タンパク質モデリング、熱力学的安定性予測を適用し、最近報告された2つのミスセンス変異体の機能的影響と潜在的な臨床的意義を評価した。結果：NAGLU遺伝子コード領域およびエクソン-イントロン境界部のサンガーシーケンシングにより、7種類のホモ接合性疾患原因変異[p.(Leu348Arg)、p.(Val117Leu)、p.(Trp268Arg)、p.(Glu452Lys)、p.(Arg482Trp)、p.(Arg482Gln)、p.(Leu550Pro)]が同定された。最も頻度の高い変異はエクソン6に位置するp.(Arg482Trp)（12/22; 37%）であり、次いでエクソン5のミスセンス変異p.(Trp268Arg) (4/22; 18%) が続き、他の3つのミスセンス変異体 p.(Glu452Lys)、p.(Arg482Gln)、および p.(Leu550Pro)] はそれぞれ1人の患者にのみ認められ、疾患原因変異体の9%を占めた。16 の変異対立遺伝子 (16/22; 72%) が NAGLU エキソン 6 で同定され、エキソン 6 がエジプトのサンフィリッポ B 型患者におけるホットスポットであることを示しています。ミスセンス変異の評価のために複数の計算ツールとベイズガウス混合 ML モデルを用いた in silico 分析により、p.(Leu348Arg) ミスセンス変異は有害であり、タンパク質構造を不安定化すると予測されました。対照的に、p.(Val117Leu)ミスセンス変異はタンパク質を安定化させる効果があると一貫して予測された。結論：本研究はエジプト人患者におけるMPS IIIB関連NAGLU変異の分子遺伝学的スペクトルを拡大した。研究結果は、エジプト人MPS IIIB家系におけるNAGLU遺伝子初回スクリーニングのホットスポットとしてエクソン6を浮き彫りにした。これによりエジプトにおける患者とその家族への早期診断および遺伝カウンセリングが促進される。当研究でエジプト人患者から同定されたミスセンス変異を評価するための機械学習（ML）モデルの適用は、それらの臨床的影響および観察された臨床重症度の変動性に関する重要な知見を提供した。これらの変異の病原性およびタンパク質安定性変化を予測するためのAMCMG基準とインシリコツールの使用は有用性を証明し、遺伝的変異の臨床的関連性を評価する上で計算手法の有用性を示した。