Pädiatrische Rheumatologie
Autoren
Johannes-Peter Haas, Peter Krawitz, Elisabeth Rolfes und Tilmann Kallinich

Genetische Diagnostik in der pädiatrischen Rheumatologie

Während der letzten 25 Jahre veränderten sich die Möglichkeiten genetischer Diagnostik und deren Verfügbarkeit grundlegend. Zunächst wurde in den 1990er-Jahren durch Einführung PCR-basierter Analysen und der Sanger-Sequenzierung die gezielte Analyse einzelner Genvarianten möglich. In der Folge des „Human-genome-projects“, das 2003 zur Publikation des ersten vollständigen humanen Genoms führte (http://www.genome.gov/human-genome-project), wurden unterschiedliche methodische Ansätze des sogenannten Next Generation Sequencing (NGS) entwickelt, die eine erweiterte differenzierte genetische Diagnostik auch im klinischen Alltag verfügbar machten. Im Verlauf des Prozesses der Einführung molekulargenetischer Diagnostik in die Pädiatrie wurden viele neue Gene/Exome und Varianten identifiziert, die Phänotypen autoimmuner und autoinflammatorischer Erkrankungen verursachen oder zumindest mit ihnen assoziiert sind (Omoyinmi et al. 2017). In diesem Kapitel wird das Vorgehen bei der Beschreibung neuer Krankheitsgene erläutert. Hieraus lassen sich praktische Hinweise für die diagnostische Abklärung und Befundinterpretation bei rheumatologischen Erkrankungen in der Pädiatrie ableiten.
Während der letzten 25 Jahre veränderten sich die Möglichkeiten genetischer Diagnostik und deren Verfügbarkeit grundlegend. Zunächst wurde in den 1990er-Jahren durch Einführung PCR-basierter Analysen und der Sanger-Sequenzierung die gezielte Analyse einzelner Genvarianten möglich. In der Folge des „Human-genome-projects“, das 2003 zur Publikation des ersten vollständigen humanen Genoms führte (http://www.genome.gov/human-genome-project), wurden unterschiedliche methodische Ansätze des sogenannten Next Generation Sequencing (NGS) entwickelt, die eine erweiterte differenzierte genetische Diagnostik auch im klinischen Alltag verfügbar machten (Tab. 1). Im Verlauf des Prozesses der Einführung molekulargenetischer Diagnostik in die Pädiatrie wurden viele neue Gene/Exome und Varianten identifiziert, die Phänotypen autoimmuner und autoinflammatorischer Erkrankungen verursachen oder zumindest mit ihnen assoziiert sind (Omoyinmi et al. 2017). In diesem Kapitel wird das Vorgehen bei der Beschreibung neuer Krankheitsgene erläutert. Hieraus lassen sich praktische Hinweise für die diagnostische Abklärung und Befundinterpretation bei rheumatologischen Erkrankungen in der Pädiatrie ableiten.
Tab. 1
Vorbereitende Überlegungen bei der molekulargenetischen Diagnostik
Diagnostischer Schritt/Vorgehen
Zuständige Person
Aufgabe
Indikationsstellung
KA
KJRh
Identifizierung Indexpatient
Bestätigung der Verdachtsdiagnose
Vorteile einer genetischen Diagnostik für den Patienten (Beruhigung, therapeutische Konsequenzen, prognostische Konsequenzen)?
Auswahl der Methodik
KJRh, HG
Auflösung der Methode hinreichend?
Zusätzliche Informationen hilfreich/kritisch?
Interpretation der Befunde
HG, KJRh
Klassifikation mit Beurteilung der Pathogenität; Varianten/Kategorien:
- 1 benign
- 2 likely benign
- 3 unknown significance
- 4 likely pathogenic
- 5 pathogenic
Zusatzbefunde mit Konsequenzen?
Mitteilung der Befunde
KJRh, HG
Ausführliches Gespräch
Möglichkeit für Rückfragen geben
Konsequenzen nach derzeitigem Wissenstand aufzeigen
Weiteres Vorgehen
KJRh, KA
HG, KA, HA
Therapeutische Konsequenzen Indexpatient
Untersuchung weiterer Angehöriger empfohlen?
KA: Kinderarzt; KJRh: Kinder- und Jugendrheumatologe; HG: Humangenetiker; HA: Hausarzt

Vorbereitung und zu klärende Fragen

Eine molekulargenetische Untersuchung kann für den Patienten und dessen Familie weitreichende Folgen haben. Zunächst einmal sollte geklärt sein, ob Phänotyp und Voruntersuchungen überhaupt ein autoimmunologisches bzw. autoinflammatorisches Erkrankungsbild vermuten lassen. Daher sollte bei der Indikationsstellung zu einer molekulargenetischen Untersuchung ein Kinderrheumatologe beteiligt werden (Tab. 1). Grundsätzlich sollte hinterfragt werden, ob die Untersuchung für den Patienten einen unmittelbaren Wert haben könnte. So ist bereits vor Durchführung zu klären, inwiefern sich aus dem Ergebnis therapeutische, prognostische oder familienberatungsrelevante Konsequenzen ableiten lassen. Eine Indikation kann auch sein, einen Patienten beruhigen zu können, der sich große Sorgen über das Vorliegen einer genetischen Veränderung macht. Bezüglich der zu verwendenden Analysemethode und v. a. auch bei der Interpretation der Ergebnisse sollte ein Human-/Molekulargenetiker miteinbezogen werden. Es sollte bereits vor Beginn der Analysen geklärt sein, welche Auswirkungen ein positives Ergebnis für den Patienten und dessen Behandlung haben würde und v. a., ob dies für bislang nicht betroffene Familienmitglieder eine Relevanz hat (Bauer et al. 2018; Moog et al. 2019). Je ausführlicher die durchgeführte Diagnostik ist, desto wahrscheinlicher werden Zusatzbefunde erkannt, die teilweise andere Erkrankungen betreffen, die erst Jahre später auftreten können.

Grundlagen molekulargenetischer Untersuchungen

In der Kinderrheumatologie wird der Verdacht auf eine monogene Erkrankung insbesondere bei Vorliegen von multisystemischen Entzündungsreaktionen, eines frühen Krankheitsbeginns oder einer Konsanguinität gehäuft geäußert. Zur Einordnung des Phänotyps können die in den Kapiteln zu den einzelnen Erkrankungen dargestellten Klassifikations- und Diagnosekriterien hilfreich sein. Falls ein konkreter Verdacht auf eine bestimmte genetische Erkrankung vorliegt, kann die Nukleotidsequenz durch eine PCR-basierte (z. B. HLA-Merkmale) oder durch eine Einzelgen-Sequenzierung nach Sanger bestimmt werden. Hierzu wird das entsprechende Gen zunächst durch eine Polymerase-Kettenreaktion amplifiziert und die Sequenz mithilfe der sogenannten „Kettenabbruchmethode“ bestimmt. Mit dieser Methode lassen sich ca. 650 Basenpaare in ausreichender Qualität analysieren (Tab. 2).
Tab. 2
Vergleich verschiedener genetischer Analysen. (Adaptiert und ergänzt nach Mahler et al. 2019)
Parameter
Next Generation Sequencing (NGS)
Sequenzierung einzelner Gene (Sanger-Methode)
Alleltypisierung mittels PCR
Whole Genome Sequencing (WGS)
Whole Exome Sequencing (WES)
Panel-Diagnostik
Analysierter Teil des genetischen Materials
Gesamtes Genom
Alle bekannten Exone plus einzelne regulatorische Sequenzen
Exone eines ausgewählten Genpools
Exone eines einzelnen ausgewählten Zielgens
Nachweis eines allelischen Polymorphismus in einem ausgewählten Zielgen
Umfang der Analyse
ca. 3 × 109 Basenpaare = 3000 Mb
ca. 1 % des Gesamtgenoms plus regulatorische Sequenzen plus miRNA (ca. 50 Mb)
Abhängig von der Größe der ausgewählten Gene/Exone (Kb bis einige Mb)
Abhängig vom ausgewählten Gen/Exon (bis einige Kb)
Abhängig von der gewählten Kombination von Primern (bis 0,5 Kb)
Nachgewiesene Varianten
> 3 Mio
15.000–40.000
0 bis einige wenige
0 bis einige wenige
0 bis eine
Detektion
Punktmutationen, InDels, nummerische und strukturelle Chromosomenvarianten
Punktmutationen, InDels
Varianten in den ausgewählten Genen
Varianten in den ausgewählten Genen
Exakt eine spezifische Variante
Zusatzbefunde
Zusatzbefunde
Keine Zusatzbefunde
Keine Zusatzbefunde
Keine Zusatzbefunde
Neue Krankheitsgene
Neue Krankheitsgene
Keine neuen Krankheitsgene
Keine neuen Krankheitsgene
Keine neuen Krankheitsgene
Limitationen
Sehr hoher Aufwand
Lange Zeit bis Befund
Klinische Interpretation aufgrund großer Datenmenge oft schwierig
Hoher Aufwand
Woche bis Befund
Klinische Interpretation bedarf Erfahrung
Klinische Interpretation aufgrund der Vorauswahl begrenzt
Enge Varianz der klinischen Interpretationsmöglichkeiten
Simples „Ja/nein“-System
Mosaike werden nur nachgewiesen, wenn die betroffene Zellpopulation untersucht wird.
InDels: Insertionen/Deletionen; Kb: Kilobasen; Mb: Megabasen; miRNA: micro RNA; PCR: polymerase chain reaction/Polymerase-Kettenreaktion
Wenn die klinische Symptomatik keine eindeutige Zuordnung zulässt, kann die Anwendung eines Gen-Panels hilfreich sein. Hierzu bieten verschiedene kommerzielle und akademische Labors mittlerweile unterschiedliche Kombinationen (Gensets) an, mit denen z. B. Erkrankungen mit den Leitsymptomen „Fieber“, „multisystemische Entzündung“, „Immundysregulation“, „Autoinflammation“, „Knochenerkrankungen“ oder „Makrophagenaktivierung“ untersucht werden können. Diese Art der Analyse bietet den Vorteil, dass unklare Phänotypen klar zugeordnet werden können und auch sehr seltene Erkrankungen, deren klinische Manifestation möglicherweise noch nicht komplett beschrieben wurde bzw. weniger bekannt ist, identifiziert werden können. Die Auswahl des Panels durch den behandelnden Arzt erfolgt in der Regel anhand des beobachteten Leitsymptoms. Somit kann dem Arzt bei Vorliegen einer untypischen Krankheitsmanifestation, z. B. einer ausgeprägten Autoinflammation im Rahmen eines Immundefekts, durch Wahl des „falschen“ Panels (in diesem Fall „Autoinflammation“) die Diagnose entgehen.
Durch die Etablierung umfangreicherer Gen-Panels lässt sich die Wahrscheinlichkeit erhöhen, weitere pathogene Mutationen zu identifizieren. So erbrachte die Anwendung eines „Vaskulitis- und Inflammations-Panels“, welches 166 Gene umfasst, bei 32 % der Patienten mit einer unklaren, zuvor genetisch nicht diagnostizierten autoinflammatorischen Erkrankung eine klar pathogene (Klasse 5; Definition s. unten) oder wahrscheinlich pathogene (Klasse 4) Mutation (Omoyinmi et al. 2017).
Die Etablierung einzelner Gen-Panel ist somit wesentlich für die Identifikation monogener Erkrankungen; die ständige Fortentwicklung macht allerdings eine kontinuierliche Anpassung nötig. Um dem Kliniker und dem Genetiker eine einfache Übersicht zur Frage zu vermitteln, ob das angewandte Panel tatsächlich den untersuchten Phänotypen abdeckt, ist es hilfreich, neben dem klinischen Leitsymptom auch andere Manifestationen aufzuführen. Tab. 3 bietet einen Vorschlag eines Panels, welches monogene Krankheitsbilder abdeckt, die in der Kinderrheumatologie abgeklärt werden.
Tab. 3
Beispiel eines Panels für definierte monogene kinderrheumatologische Erkrankungen und deren klinische Manifestation. (AID: autoinflammatorische Erkrankung; AGS: Aicardi-Goutières-Syndrom; CANDLE: Chronic atypical neutrophilic dermatosis with lipodystrophy and elevated temperature; CAPS: Pyropyrin-assoziiertes periodisches Syndrom; CED: Chronisch entzündliche Darmerkrankung; FCAS: Familiäres kälteinduziertes autoinflammatorisches Syndrom 1; FHL: Familiäre hämophagozytische Lymphohistiozytose; HPF: Hereditäres periodisches Fiebersyndrom; JIA: Juvenile idiopathische Arthritis; MAS: Makrophagenaktivierungssyndrom; PRAAS: Proteasomen-assoziiertes autoinflammatorisches Syndrom; SLE: Systemischer Lupus erythematodes)
Pathophysiologische Klassifikation
Leitsymptome/vorherrschende klinische Präsentation
Name der Erkrankung
Gen/Lokus
OMIM-G
OMIM-P
Symptome
Enzymatische Defekte in Signalwegen der natürlichen und adaptiven Immunität
Granulomatöse Hauterkrankung
PLCγ2 assoziierter Antikörpermangel und Immundysregulation (PLAID)/FCAS 3
PLCG2
600220
614468
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Enzymatische Defekte in Signalwegen der natürlichen und adaptiven Immunität
Granulomatöse Hauterkrankung
Autoinflammatorischer PLCγ2-assoziierter Antikörpermangel und Immundysregulation (APLAID)
PLCG2
600220
614878
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Augenbeteiligung; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz; Lungenbeteiligung
Enzymatische Defekte in Signalwegen der natürlichen und adaptiven Immunität
Inflammatorische Knochenerkrankung
Cherubismus
SH3BP2
602104
118400
Lymphadenopathie; Augenbeteiligung; Knochenbeteiligung; Lungenbeteiligung
IL-1-vermittelt
CED/pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
IL1RN
147679
612852
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; ZNS-Manifestation; Knochenbeteiligung
IL-1-vermittelt
CED/pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
LPIN2
605519
609628
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Knochenbeteiligung
IL-1-vermittelt
HPF
MEFV
608107
249100
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; gastrointestinale Beteiligung
IL-1-vermittelt
Pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
Pyrin-assoziierte Autoinflammation mit neutrophiler Dermatose (PAAND)
MEFV
608107
608068
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien
IL-1-vermittelt
HPF
Hyper-IgD-Syndrom (HIDS)/Mevalonatkinase-Defizienz (MVK)
MVK
251170
260920
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Hepatosplenomegalie; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
IL-1-vermittelt
HPF mit neutrophiler Urtikaria
CAPS – Familiäres kälteinduziertes autoinflammatorisches Syndrom 1 (FCAS)
NLRP3
606416
120100
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Augenbeteiligung
IL-1-vermittelt
HPF mit neutrophiler Urtikaria
CAPS – MWS (Muckle-Wells-Syndrom)
NLRP3
606416
191900
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung
IL-1-vermittelt
HPF mit neutrophiler Urtikaria
CAPS – NOMID (Neonatal-onset multisystem inflammatory disease (NOMID)/Chronic infantile neurological cutaneous and articular syndrome (CINCA)
NLRP3
606416
607115
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung; Knochenbeteiligung
IL-1-vermittelt
HPF
Tumornekrosefaktor-Rezeptor1-assoziiertes periodisches Syndrom (TRAPS)
TNFRSF1A
191190
142680
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Augenbeteiligung; gastrointestinale Beteiligung
IL-1-vermittelt
Urtikarieller Hautausschlag und episodisches Fieber
FCAS 4
NLRC4
606831
616115
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien
IL-1-vermittelt
Dyskeratose und AID
NLRP1-assoziierte Autoinflammation mit Arthritis und Dyskeratose (NAIAD/AIADK)
NLRP1
606636
617388
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Arthritis/Arthralgien; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; Zeichen von Immundefizienz
IL-1-vermittelt
Urtikarieller Hautausschlag und episodisches Fieber
FCAS 2
NLRP12
609648
611762
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Augenbeteiligung
IL-1-vermittelt
HPF
Tumornekrosefaktor-Rezeptor-assoziiertes periodisches Syndrom 11 (TRAPS11)
TNFRSF11A
603499
keine
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Augenbeteiligung; gastrointestinale Beteiligung; Knochenbeteiligung
NFκB-vermittelt/granulomatöse Erkrankung
Systemische JIA
Monogene systemische JIA
LACC1
613409
618795
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Hepatosplenomegalie
NFκB-vermittelt/granulomatöse Erkrankung
Granulomatöse Hauterkrankung
NOD2 (CARD15)
605956
617321
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation; Lungenbeteiligung
IL-1-vermittelt/systemische Makrophagenaktivierung
MAS
Autoinflammation mit infantiler Enterokolitis (AIFEC)/NLRC4-MAS
NLRC4
606831
616050
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; gastrointestinale Beteiligung
NFκB-/Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Lipodystrophie
NFκB essential modulator (NEMO) deleted exon 5 autoinflammatory syndrome-X-linked (NDAS)
IKBKG (NEMO)
300248
300291, 300636, 308300
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
NFκ/Interferon-vermittelt
Pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
TNFAIP3
191163
616744
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung
NFκB-/Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Lipodystrophie
Otulin related autoinflammatory syndrome (ORAS) (Otulinopathie)/Autoinflammation, Pannikulitis, Dermatosis-Syndrom (AIPDS)
OTULIN
615712
617099
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; gastrointestinale Beteiligung
NFκB-vermittelt
Pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
AP1S3-vermittelte Psoriasis (AMPS)
AP1S3
615781
616106
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Augenbeteiligung
NFκB-vermittelt
Pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
CARD14-vermittelte Psoriasis (CAMPS)
CARD14
607211
173200, 602723
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien
NFκB-vermittelt
Pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
IL36RN
605507
614204
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien
Systemische Makrophagenaktivierung
MAS
X-linked Lymphoproliferatives Syndrom-MAS (XLP2-MAS)
XIAP
300079
300635
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Arthritis/Arthralgien; Hepatosplenomegalie; Zeichen von Immundefizienz
Systemische Makrophagenaktivierung
MAS
FHL2
PRF1
170280
603553
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; Lungenbeteiligung
Systemische Makrophagenaktivierung
MAS
FHL3
UNC13D
608897
608898
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz; Lungenbeteiligung
Systemische Makrophagenaktivierung
MAS
FHL4
STX11
605014
603552
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; Lungenbeteiligung
Systemische Makrophagenaktivierung
MAS
FHL5
STXBP2
601717
613101
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; Lungenbeteiligung
Systemische Makrophagenaktivierung
MAS
LYST
606897
214500
Rekurrierendes Fieber; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung
Systemische Makrophagenaktivierung
MAS
Griscelli-Syndrom 2 (GS2)
RAB27A
603868
607624
Rekurrierendes Fieber; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie
Systemische Makrophagenaktivierung
MAS
Hermansky-Pudlak-Syndrom 2 (HPS2)
AP3B1
603401
608233
Rekurrierendes Fieber; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; Lungenbeteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
AGS1
TREX1
606609
225750
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
AGS2
RNASEH2B
610326
610181
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
AGS3
RNASEH2C
610330
610329
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
AGS4
RNASEH2A
606034
610333
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
AGS5
SAMHD1
606754
612952
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
AGS6
ADAR
146920
615010
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
AGS7
IFHI1
606951
615846
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
Singleton-Merten Syndrom 1
IFHI1
606951
182250
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Knochenbeteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
Singleton-Merten Syndrom 2
DDX48
609631
616298
Arthritis/Arthralgien; Knochenbeteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
Spondylenchondrodysplasie mit Immundysregulation (SPENCDI)
ACP5
171640
607944
ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
CANDLE/PRAAS
PSMB8
177046
256040
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
CANDLE/PRAAS
PSMA3
176843
keine
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
CANDLE/PRAAS
PSMB4
602177
617591
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
CANDLE/PRAAS
PSMB9
177045
617591
Rekurrierendes Fieber; Systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
CANDLE/PRAAS
POMP
613386
618048
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
Stimulator of Interferon Genes (STING)-Associated Vasculitis with Onset in Infancy (SAVI)
TMEM173
612374
615934
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; ZNS-Manifestation; Lungenbeteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie und Livedo reticularis
Pseudo-Torch-Syndrom 2 (PTORCH 2)/USP18-Defizienz
USP18
607057
617397
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Immundefizienz und AID
COPA-Syndrom/Autoimmune interstitial lung, joint and kidney disease (AILJK)
COPA
601924
616414
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Arthritis/Arthralgien; Zeichen von Immundefizienz; Lungenbeteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
SLE
Monogener SLE
DNASE1L3
602244
614420
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Augenbeteiligung; Lungenbeteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
Chilblain-Lupus
Familiärer Chilblain-Lupus (FCL)/Chilblain-Lupus 1
TREX1
606609
610448
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien
Typ-1-Interferon-vermittelt
Chilblain-Lupus
Familiärer Chilblain-Lupus (FCL)/Chilblain-Lupus 2
SAMHD1
606754
614415
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien
Typ-1-Interferon-vermittelt
Vaskulopathie
Retinale Vaskulopathie mit zerebraler Leukodystrophie (RVCL)
TREX1
606609
192315
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation
Typ-1-Interferon-vermittelt
Immundefizienz und AID
ISG15-Defizienz
ISG15
147571
616126
Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; ZNS-Manifestation; Zeichen von Immundefizienz
Typ-1-Interferon-vermittelt
CED
Trichohepatoenterisches Syndrom 2
SKIV2L
600478
614602
Hepatosplenomegalie; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifiziert
Pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber/CED
Neonatal inflammatory skin and bowel disease 1 (NISBD1)/ADAM17-Defizienz
ADAM17
603639
614328
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; gastrointestinale Beteiligung
Unklassifiziert
Vaskulopathie und Livedo reticularis
Defizienz der Adenosin-Desaminase 2 (DADA2)
CECR1
607575
615688
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifiziert
CED/pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
CED mit IL-10-Defizienz
IL10
124092
keine
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; gastrointestinale Beteiligung
Unklassifiziert
CED/pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
CED 28
IL10RA
146933
613148
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; gastrointestinale Beteiligung
Unklassifiziert
CED/pustulöser Hautausschlag und episodisches Fieber
CED 25
IL10RB
123889
612567
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; gastrointestinale Beteiligung
Unklassifiziert
CED/Vaskulopathie
LYN-assoziierte autoinflammatorische Erkrankung (LAID)
LYN
165120
keine
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Hepatosplenomegalie; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifiziert
Inflammatorische Knochenerkrankung/pustulöse Hautausschläge und episodisches Fieber
Pyogene sterile Arthritis, Pyoderma gangraenosum und Akne (PAPA)
PSTPIP1
606347
604416
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Knochenbeteiligung
Unklassifiziert
Immundefizienz und AID
Sideroblastische Anämie mit Immunodefizienz, Fieber und Entwicklungsverzögerung (SIFD)
TRNT1
612907
616084
Rekurrierendes Fieber; Hepatosplenomegalie; Augenbeteiligung; ZNS-Manifestation; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifiziert
Immundefizienz und AID
Periodisches Fieber, Immundefizienz und Thrombozytopenie-Syndrom (PFIT)
WDR1
604734
150550
Rekurrierendes Fieber; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifiziert
Urtikarieller Hautausschlag
Vibratorische Urtikaria (ADGRE2/EMR2)
ADGRE2/EMR2
606100
125630
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung
Unklassifiziert
Immundefizienz und AID
Linear ubiquitination assembly complex (LUBAC)-Defizienz/Polyglucosan Body Myopathie 1 mit oder ohne Immundefizienz (PGBM1)
RBCK1
610924
615895
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifiziert
Immundefizienz und AID
Linear ubiquitination assembly complex (LUBAC)-Defizienz
RNF31
612487
keine
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Myositis/Myalgien; Hepatosplenomegalie; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifiziert
Immundefizienz und AID
(Early-Onset-) Immundysregulationssyndrom mit neutrophiler Pannikulitis, interstitieller Lungenerkrankung und Zytopenien (SAMD9L)
SAMD9L
611170
keine
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; ZNS-Manifestation; Zeichen von Immundefizienz; Lungenbeteiligung
Unklassifiziert
Histiozytose
Histiozytose-Lymphadenopathie-Syndrome
SLC29A3
612373
602782
Rekurrierendes Fieber; systemische Inflammation; Lymphadenopathie; Arthritis/Arthralgien; Hepatosplenomegalie; Knochenbeteiligung
Typ-1-Interferon-vermittelt
SLE
SLE
MFGE8
602281
Keine
Rekurrierendes Fieber; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien
Komplementdefizienz
SLE
C1q-Defizienz
C1QA
120550
613652
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien
Komplementdefizienz
SLE
C1q-Defizienz
C1QB
120570
613652
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Zeichen von Immundefizienz; Lungenbeteiligung
Komplementdefizienz
SLE
C1q-Defizienz
C1QC
120575
613652
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; ZNS-Manifestation
Komplementdefizienz
SLE
C1s-Defizienz
C1S
120580
613783
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien
Komplementdefizienz
SLE
C2-Defizienz
C2
613927
217000
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; Myositis/Myalgien; gastrointestinale Beteiligung
Komplementdefizienz
SLE
C4a-Defizienz
C4A
614380
120810
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; ZNS-Manifestation
Komplementdefizienz
SLE
C4b-Defizienz
C4B
120820
614379
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; Arthritis/Arthralgien; ZNS-Manifestation
Unklassifizierbar
Periodisches Fieber
ALPK1
ALPK1
607347
keine
Rekurrierendes Fieber; Lymphadenopathie
Unklassifizierbar
CED
Immunodefizienz 60
BACH2
605394
618394
Gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifizierbar
Immundefizienz
Cyclische Neutropenie/Severe congenital neutropenia type 1
ELANE
130130
130130, 202700
Rekurrierendes Fieber; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifizierbar
Immundefizienz
IPEX (Immunodysregulation, Polyendokrinopathie und Enteropathie, X-linked)
FOXP3
300292
304790
Lymphadenopathie; Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung; gastrointestinale Beteiligung; Zeichen von Immundefizienz
Unklassifizierbar
Periodisches Fieber
Autoinflammation mit episodischem Fieber und Lymphadenopathie (AIEFL)
RIPK1
603453
618852
Rekurrierendes Fieber, systemische Inflammation, Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung, Lymphadenopathie, Hepatosplenomegalie, Arthritis/Arthralgien
Unklassifizierbar
Urtikarieller Hautausschlag
Kälte-induziertes urtikarielles Autoinflammationssyndrom durch FXII-Aktivierung
FXII
610619
keine
Haut- und/oder Schleimhautbeteiligung, systemische Inflammation, Arthritis/Arthralgien
*Die Zusammenstellung umfasst monogene Krankheiten mit autoinflammatorischen und SLE-artigen Symptomen. Die OMIM-Nummer zeigt an, ob diese Erkrankung bereits in der Datenbank Online Mendelian Inheritance in Man registriert ist (Unterschied OMIM-G/-P). Die Einteilung nach den zugrunde liegenden Mechanismen basiert auf den Arbeiten von Goldbach-Mansky und de Jesus 2019. Im Falle wenig vorliegender Daten zur phänotypischen Charakterisierung in der Literatur wurden diese nicht mit aufgeführt.
Kann auch durch eine Panel-Diagnostik keine Diagnose gestellt werden, besteht die Möglichkeit weitere Analysen z. B. aller Gene einzuleiten, die in die Regulation immunologischer Prozesse involviert sind. Die Mendeliom-Sequenzierung umfasst die Analyse sämtlicher Gene, die bisher mit Krankheiten assoziiert wurden (ca. 4800). Im Gegensatz zur Analyse aller Exome (WES) hat diese Methode den Vorteil, dass die Zahl unklarer Varianten geringer ist.
Exkurs: Identifikation neuer Krankheitsgene
Bei der Identifikation neuer Krankheitsgene muss zunächst zwischen Assoziationsstudien, Kopplungsanalysen und Screening-Ansätzen, die mittels NGS durchgeführt werden, unterschieden werden. Bei genomweiten Assoziationsstudien (genome-wide-association-study: GWAS) werden die Genotypen möglichst großer Fall- und Kontrollgruppen miteinander verglichen. Wenn ein allelischer Polymorphismus (single nucleotide polymorphism: SNP, d. h. ein spezifischer Basenaustausch) statistisch signifikant gehäuft in der Fallgruppe autritt, so spricht man von einer mit dem Phänotyp assoziierten Variante. Im Idealfall liegt dieser Basenaustausch in einem bereits bekannten Gen, dessen Produkt und Funktion bekannt sind. Das ist jedoch häufig nicht der Fall, denn GWAS basieren üblicherweise auf der Genotypisierung häufiger Sequenz-Polymorphismen (SNPs). Der „lead-SNP“ ist daher nicht notwendigerweise mit der kausalen Mutation gleichzusetzen. Die für den Phänotyp ursächliche Sequenzveränderung kann z. B. mit dem assoziierten SNP im Kopplungsungleichgewicht stehen und selbst nicht Teil des initialen Sets getesteter SNP-Fragmente sein. Viele SNPs sind noch keinem konkreten Gen zugeordnet und daher bezüglich ihrer Funktion unverstanden. Eine sich an die GWAS anschließende Feinkartierung und Sequenzierung kann helfen diese Frage klären (Li et al. 2015). An dieser Stelle soll als Beispiel eines in der Kinderrheumatologie durchgeführten GWAS die Analyse von 982 Kindern mit einer systemischen JIA aufgeführt werden. Die Ergebnisse der Analyse bestätigen die starke Assoziation der HLA-Klasse-II-Moleküle mit der Erkrankung, was darauf hinweist, dass die Pathogenese der sJIA auch von Elementen der adaptiven Immunität geprägt ist (Ombrello et al. 2015).
Ähnlich wie die GWAS Loci im Genom aufspürt, die für die Krankheitsentstehung von Bedeutung sind, kann auch die klassische Kopplungsanalyse Hinweise auf die Regionen im Genom geben, an denen sich die ursächlichen molekulargenetischen Veränderungen befinden (Shaw und Stevens 2008). Bei monogener Vererbung, d. h. der Suche einer spezifischen Mutation innerhalb einer Familie, war früher der erste Schritt die Durchführung dieser Analysetechnik. Aufgrund der mittlerweile besseren Verfügbarkeit werden auch hier heute bereits primär eine „Whole exome Sequenzierung“ (WES) oder eine „Whole Genome Sequenzierung“ (WGS) durchgeführt und so ein Großteil der möglichen Sequenzveränderungen gesichtet.
Darüber hinaus besteht mittlerweile häufig die Möglichkeit der „Whole exome Sequenzierung“ (WES) oder der „Whole Genome Sequenzierung“ (WGS). Aufgrund der hohen Anzahl natürlich vorkommender Varianten, die in den allermeisten Fällen einen benignen Charakter aufweisen, müssen die hierbei erhobenen Daten allerdings aufwendig durch biostatistische Analysen aufbereitet werden. Grundsätzlich gilt: Je früher das Manifestationsalter einer Erkrankung und je schwerer der Verlauf ist, desto wahrscheinlicher handelt es sich um eine monogene Erkrankung. Die ursächlichen Sequenzveränderungen sind dabei meist sehr selten und haben eine hohe Effektgröße. Dies macht man sich in der bioinformatischen Auswertung zunutze. In die Wahl der Filter fließen Annahmen über Prävalenz, Penetranz und Vererbungsmodus des Phänotyps ein und so lässt sich üblicherweise die Zahl der ca. 15.000–40.000 kodierenden Sequenzvarianten (Exone) pro Exom (Summe aller kodierenden Sequenzvarianten [Exone] eines Individuums) auf deutlich <100 Kandidaten eingrenzen, die sich zumeist nur noch auf wenige Gene verteilen. Statistisch gilt ein Zusammenhang zwischen Krankheitsgen und Phänotyp meist dann als gesichert, wenn ≥3 nicht verwandte Patienten mit übereinstimmender klinischer Symptomatik Mutationen aufweisen, bei denen ein Effekt auf das Genprodukt plausibel erscheint. Im Gegensatz zu einer Assoziationsstudie wird für derartige Mutationen dann gleich ein Beitrag zur Erkrankung angenommen, da ja die gesamte Sequenzinformation des Gens vorlag. Es handelt sich also um Allele und Gene, die grundsätzlich nach der Publikation in einem Fachjournal auch in der Diagnostik berücksichtigt werden sollten.
Trotz der enormen Fortschritte bei den molekulargenetischen Methoden ist die komplette genetische Information eines Individuums auch bei Einsatz aller heute verfügbaren Techniken nicht analysierbar. Die methodische Limitation der heute verfügbaren Techniken ergibt sich zum einen aus der Tatsache, dass genetische Analysen in aller Regel aus peripheren mononukleären Zellen (PBMC) des Bluts durchgeführt werden. Im Fall eines Mosaiks, d. h. unterschiedlicher Erbinformationen in verschiedenen Zellpopulationen, kann eine Mutation in den PBMC nicht nachweisbar sein und dennoch in den betroffenen Geweben funktionell wirksam werden (Nishikomori et al. 2019). Zweitens können im Verlauf des Lebens epigenetische Veränderungen der genetischen Information stattfinden. Beispielsweise kann die Methylierung einzelner Abschnitte der DNA ein „gesundes“ Gen funktionslos werden lassen, sodass eine heterozygote Mutation plötzlich doch einen pathologischen Phänotypen verursachen kann (Calle-Fabregat et al. 2020). Drittens ist das menschliche Genom noch nicht vollständig verstanden und es gibt zunehmend Hinweise auf genetische Informationen, die nicht in linear angeordneten Genen, sondern zum Teil auf mehreren Chromosomen verteilt sind (Gerstein et al. 2007). Außerdem haben auch ausgefeilte molekularen Methoden technisch bedingte Einschränkungen.

Genetische Testung in der Routineversorgung

Die genetische Abklärung basierte bis vor wenigen Jahren auf zwei unterschiedlichen methodischen Ansätzen:
  • Einzelgen-Tests mittels Sanger-Sequenzierung und
  • zytogenetische Tests mittels Array-basierter „Comparative Genomic Hybridization“ (array-CGH).
In den letzten Jahren werden NGS-Analyseverfahren, wie die Panel-Analyse, auch im klinischen Alltag immer besser verfügbar. Das Abrechnungssystem der Gesetzlichen Krankenversicherungen (GKV) kann hier mit der aktuellen technischen und wissenschaftlichen Entwicklung nicht Schritt halten, sodass vor Einsatz eines NGS-Verfahrens unbedingt eine Kostenübernahmeerklärung der GKV einzuholen ist. Es ist anzunehmen, dass sich bei Erkrankungen des rheumatischen Formenkreises bald standardisierte Gen-Panel-Analysen als Routine durchsetzen werden und nur WES und NGS separat beantragt werden müssen. Interessanterweise erfolgt die Erzeugung von Exomdaten schon jetzt zu annähernd gleichen Kosten wie die von speziellen Gen-Panels, sodass es sich in vielen Labors um den Standard-Datensatz handelt, der in silico (d. h. via Computer-Simulation) je nach Fragestellung unterschiedlich gefiltert wird. Dies ermöglicht auch eine einfache Aktualisierung, falls z. B. ein neues Krankheitsgen in der Literatur beschrieben werden sollte. Für den Einsender lohnt es sich daher immer zu fragen, welcher Datensatz der Analyse zugrunde liegt. Wird ein WES durchgeführt, d. h. das gesamt Exom sequenziert, ohne dass eine vollständige Klärung erfolgt, so kann bei einigen Laboren der Einschluss in eine Forschungsstudie erfolgen, die Varianten in Genen sucht, die noch keine diagnostisches Evidenz-Level erreicht haben (Sobreira et al. 2017).

Interpretation von Sequenzvarianten im molekulargenetischen Befund

Ein Labor, welches einen molekulargenetischen Befund erstellt, ist angehalten bei jeder Sequenzvariante ein fünfstufiges Klassifikationsschema zur Beurteilung der Pathogenität anzuwenden (Moog et al. 2019; Richards et al. 2015). Varianten, die in die Kategorien 1 und 2, also „benign“ und „likely benign“ fallen, werden üblicherweise im Befund gar nicht aufgeführt. Varianten der Klasse 4 und 5 bedeuten „likely pathogenic“ und „pathogenic“ und werden meist als hinreichende Erklärung für den Phänotyp betrachtet, wenn sie denn in einem Krankheitsgen liegen, das zu der Erkrankung passt. Die Unterscheidung dieser beiden Klassen ist dennoch wichtig, wenn sich an den Befund auch die Frage nach der Möglichkeit einer Präimplantationsdiagnostik (PID) bei weiterem Kinderwunsch anschließt; molekulargenetische Voraussetzung für eine PID ist eine Mutation der Klasse 5.
In der Befunderstellung nimmt das Abwägen zwischen Klasse 3, „unknown significance“, und Klasse 4 oftmals die meiste Zeit in Anspruch. Im Idealfall kennt das Labor die Unzulänglichkeiten des Klassifikationssystems und auch die Stellungnahmen der jeweiligen klinischen Expertengruppen.
Dies soll an einem Fallbeispiel mit hereditärem periodischen Fiebersyndrom veranschaulicht werden. In der molekulargenetischen Analyse wurde die Variante NM_004895.4(NLRP3):c.82C>T (p.His28Tyr) identifiziert. Zum Zeitpunkt der Befunderstellung waren folgende Kriterien erfüllt:
  • Die Variante ist hinreichend selten und
  • (andere) Missense-Varianten in der näheren Umgebung wurden in diesem Gen bereits als pathogen eingestuft (PP3, PM1 und PM2: supporting and moderate evidence for pathogenicity).
Mit diesen Kriterien wird dennoch nur die Klasse UV3 erreicht. Entscheidend für die finale Einstufung ist nun die klinische Symptomatik des Patienten. Wenn dieser sowohl eine Urtikaria, eine Konjunktivitis als auch eine neurosensorische Hörstörung aufweist, dann kann die Diagnose Cryopyrin-assoziiertes Periodisches Syndrom (CAPS) laut der New Eurofever/PRINTO-Klassifikation dennoch gestellt werden (Gattorno et al. 2019). Der molekulargenetische Befund kann daher nur so detailliert ausfallen, wie es die Informationen zum Patienten zulassen.
Für den Einsender lässt sich hieraus die Empfehlung ableiten, neben Analyseauftrag auf dem Laborüberweisungsschein, z. B. „Abklärung familiäres Fiebersyndrom“, auch weitere klinische Symptome anzugeben. Dies wird sich in der Regel positiv auf die Qualität eines molekulargenetischen Befundes auswirken. Im Idealfall ermöglicht dies später auch noch eine symptombasierte exomweite Re-Analyse der Daten, wenn das Gen-Panel, welches sich an der primären Indikationsstellung orientiert, zu eng gefasst war oder neue erkrankungsrelevante Mutationen entdeckt wurden.

RNA-Sequenzierung

Die Messung der Transkription aller Gene, d. h. die Bestimmung der zum Zeitpunkt der Probenentnahme in den Zellen befindlichen mRNA (Transkriptom), stellt eine weitere molekulargenetische Methode dar, um Krankheitspathologien zu verstehen und mögliche therapeutische Zielstrukturen zu identifizieren (Pascual et al. 2005). Diese neue molekulargenetische Herangehensweise findet auch ersten Einzug in die Diagnostik bei kinderrheumatologischen Erkrankungen.
Die Familie der Typ-1-Interferone (INF) umfassen 13 unterschiedliche IFN. Durch Bindung an ihre Rezeptoren auf B-, T- und dendritische Zellen vermitteln diese Zytokine eine antivirale, immunostimulatorische und pro-inflammatorische Wirkung. Typ-1-INF werden vorwiegend von plasmazytoiden dendritischen Zellen synthetisiert (Swiecki und Colonna 2015). Interferone induzieren die Translation von >5000 Genen (Interferon-stimulierte Gene (ISG)) (Rusinova et al. 2013). Aus dieser Fülle an Transkripten konnte eine Auswahl identifiziert werden, die mit Krankheiten assoziiert sind. Die Bestimmung dieser Interferon-Signatur stellt somit eine Möglichkeit dar, die Wirkung der Typ-1-INF zu messen und mit Krankheitsverläufen zu korrelieren (Rice et al. 2017).
Interferonopathien stellen eine Gruppe an monogenen Erkrankungen dar, die durch eine deutlich nachweisbare Hochregulation von ISGs charakterisiert ist (Kap. „Interferonopathien bei Kindern und Jugendlichen“). Beim sporadisch auftretenden systemischen Lupus erythematodes lässt sich ebenso eine deutliche Anreicherung der ISGs in Blutzellen nachweisen. Die Höhe der Transkription korreliert mit der Krankheitsaktivität, wobei jeweils kleine Subpopulationen der Monozyten, T-, B-, NK- und plasmazytoiden dendritischen Zellen für die starke Expression verantwortlich sind (Hong et al. 2019; Nehar-Belaid et al. 2020). In den letzten Jahren wurden zunehmend weitere Erkrankungen beschrieben, bei denen Typ-1-INF eine Rolle in der Pathogenese spielt. Hierzu zählen unter anderem die juvenile Dermatomyositis, das Sjögren-Syndrom, das COPA-Syndrom sowie unklassifizierte autoinflammatorische Erkrankungen (de Jesus et al. 2020; Banchereau et al. 2017).
In Analogie zur Interferon-Signatur lassen sich bei IL1-vermittelten autoinflammatorischen Erkrankungen, wie der systemischen idiopathische Arthritis und den monogenen Inflammasomopathien (Kap. „Einleitung/Klassifikation autoinflammatorischer Syndrome bei Kindern und Jugendlichen“), ebenso typische Transkriptionsmuster beschreiben. Im Gegensatz zur erstgenannten Signatur haben diese allerdings noch nicht im selben Maße Einzug in die Diagnostik genommen (zusammengefasst in Banchereau et al. 2017).
Die Analyse des Transkriptoms stellt somit eine vielversprechende Option dafür dar, in Zukunft zugrunde liegende Pathologien zu identifizieren, Zuordnungen der Erkrankungen zu ermöglichen und Marker für den Verlauf und das Therapieansprechen zu etablieren. Da die Transkriptionsanalysen aufwendig sind, stellen einfach zu bestimmende Biomarker mögliche Surrogatparameter für Signaturen dar. In diesem Zusammenhang ist die monozytäre CD169-Expression vielversprechend, da diese in Untersuchungen bei Patienten mit monogenen Interferonopathien gut mit der Interferon-Signatur korreliert (Orak et al. 2021). Allerdings ergeben sich auch hier methodische Limitationen. Die Analyse spiegelt nur eine Momentaufnahme der Zelle wider. Üblicherweise werden PBMC untersucht, der eigentliche pathologische Mechanismus und damit die pathogenetisch relevante mRNA findet sich unter Umständen aber in einer ganz anderen Zellpopulation.

Zusammenfassung

Die Entwicklung der molekulargenetischen Diagnostik hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht und wesentlich zur verbesserten Diagnostik, aber auch zum Verständnis rheumatologischer Erkrankungen beigetragen. Die zum Teil weitreichenden Aussagemöglichkeiten molekulargenetischer Befunde, der finanzielle Aufwand und die Komplexität in der Interpretation erfordern eine intensive Auseinandersetzung mit:
  • Indikationsstellung,
  • Wahl der Analysemethode,
  • Bedeutung der Ergebnisse für den Indexpatienten und dessen Familie.
Daher sollten bei der Untersuchung von Kindern und Jugendlichen mit Verdacht auf eine autoimmune bzw. autoinflammatorische Erkrankung bei der Indikationsstellung Kinderrheumatologen bei der Auswahl der Untersuchungstechnik und der Interpretation der Befunde zusätzlich Humangenetiker mit einbezogen werden.
Literatur
Banchereau R, Cepika AM, Banchereau J, Pascual V (2017) Understanding human autoimmunity and autoinflammation through transcriptomics. Annu Rev Immunol 35:337–370CrossRef
Bauer P, Wildhardt G, Gläser D, Müller-Reible C, Bolz HJ, Klein HG, Finckh U, Hehr U (2018) S1 Leitlinie: Molekulargenetische Diagnostik mit Hochdurchsatz-Verfahren der Keimbahn, beispielsweise mit Next-Generation Sequencing. In: AWMF-online. AWMF, Berlin, S 1–27
Calle-Fabregat C, Morante-Palacios O, Ballestar E (2020) Understanding the relevance of DNA methylation changes in immune differentiation and disease. Genes (Basel) 11:110CrossRef
Gerstein MB, Bruce C, Rozowsky JS, Zheng D, Du J, Korbel JO, Emanuelsson O, Zhang ZD, Weissman S, Snyder M (2007) What is a gene, post-ENCODE? History and updated definition. Genome Res 17:669–681CrossRef
Goldbach-Mansky R, de Jesus AA (2019) Classification of genetically defined autoinflammatory diseases. In: Hashkes P, Laxer R, Simon A (Hrsg) Textbook of autoinflammation. Springer, Cham, S 167–202. https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-319-98605-0_​10CrossRef
Hong S, Banchereau R, Maslow BL, Guerra MM, Cardenas J, Baisch J, Branch DW, Porter TF, Sawitzke A, Laskin CA, Buyon JP, Merrill J, Sammaritano LR, Petri M, Gatewood E, Cepika AM, Ohouo M, Obermoser G, Anguiano E, Kim TW, Nulsen J, Nehar-Belaid D, Blankenship D, Turner J, Banchereau J, Salmon JE, Pascual V (2019) Longitudinal profiling of human blood transcriptome in healthy and lupus pregnancy. J Exp Med 216:1154–1169CrossRef
de Jesus AA, Hou Y, Brooks S, Malle L, Biancotto A, Huang Y, Calvo KR, Marrero B, Moir S, Oler AJ, Deng Z, Montealegre Sanchez GA, Ahmed A, Allenspach E, Arabshahi B, Behrens E, Benseler S, Bezrodnik L, Bout-Tabaku S, Brescia AC, Brown D, Burnham JM, Caldirola MS, Carrasco R, Chan AY, Cimaz R, Dancey P, Dare J, DeGuzman M, Dimitriades V, Ferguson I, Ferguson P, Finn L, Gattorno M, Grom AA, Hanson EP, Hashkes PJ, Hedrich CM, Herzog R, Horneff G, Jerath R, Kessler E, Kim H, Kingsbury DJ, Laxer RM, Lee PY, Lee-Kirsch MA, Lewandowski L, Li S, Lilleby V, Mammadova V, Moorthy LN, Nasrullayeva G, O’Neil KM, Onel K, Ozen S, Pan N, Pillet P, Piotto DG, Punaro MG, Reiff A, Reinhardt A, Rider LG, Rivas-Chacon R, Ronis T, Rosen-Wolff A, Roth J, Ruth NM, Rygg M, Schmeling H, Schulert G, Scott C, Seminario G, Shulman A, Sivaraman V, Son MB, Stepanovskiy Y, Stringer E, Taber S, Terreri MT, Tifft C, Torgerson T, Tosi L, Van Royen-Kerkhof A, Wampler Muskardin T, Canna SW, Goldbach-Mansky R (2020) Distinct interferon signatures and cytokine patterns define additional systemic autoinflammatory diseases. J Clin Invest 130:1669–1682CrossRef
Li YR, Li J, Zhao SD, Bradfield JP, Mentch FD, Maggadottir SM, Hou C, Abrams DJ, Chang D, Gao F, Guo Y, Wei Z, Connolly JJ, Cardinale CJ, Bakay M, Glessner JT, Li D, Kao C, Thomas KA, Qiu H, Chiavacci RM, Kim CE, Wang F, Snyder J, Richie MD, Flato B, Forre O, Denson LA, Thompson SD, Becker ML, Guthery SL, Latiano A, Perez E, Resnick E, Russell RK, Wilson DC, Silverberg MS, Annese V, Lie BA, Punaro M, Dubinsky MC, Monos DS, Strisciuglio C, Staiano A, Miele E, Kugathasan S, Ellis JA, Munro JE, Sullivan KE, Wise CA, Chapel H, Cunningham-Rundles C, Grant SF, Orange JS, Sleiman PM, Behrens EM, Griffiths AM, Satsangi J, Finkel TH, Keinan A, Prak ET, Polychronakos C, Baldassano RN, Li H, Keating BJ, Hakonarson H (2015) Meta-analysis of shared genetic architecture across ten pediatric autoimmune diseases. Nat Med 21:1018–1027CrossRef
Mahler EA, Johannsen J, Tsiakas K, Kloth K, Lüttgen S, Mühlhausen C, Alhaddad B, Haack TB, Strom TM, Kortüm F, Meitinger T, Muntau AC, Santer R, Kubisch C, Lessel D, Denecke J, Hempel M (2019) ‚Exom-Sequnzierung bei Kindern‘, Dt. Ärzteblatt 116:197–204
Moog U, Hentze S, Hoffmann K (2019) S2k-Leitlinie Humangenetische Diagnostik und Beratung. AWMF, Berlin
Nehar-Belaid D, Hong S, Marches R, Chen G, Bolisetty M, Baisch J, Walters L, Punaro M, Rossi RJ, Chung CH, Huynh RP, Singh P, Flynn WF, Tabanor-Gayle JA, Kuchipudi N, Mejias A, Collet MA, Lucido AL, Palucka K, Robson P, Lakshminarayanan S, Ramilo O, Wright T, Pascual V, Banchereau JF (2020) Mapping systemic lupus erythematosus heterogeneity at the single-cell level. Nat Immunol 21:1094–1106CrossRef
Nishikomori R, Izawa K, Kambe N, Ohara O, Yasumi T (2019) Low-frequency mosaicism in cryopyrin-associated periodic fever syndrome: mosaicism in systemic autoinflammatory diseases. Int Immunol 31:649–655CrossRef
Ombrello MJ, Remmers EF, Tachmazidou I et al (2015) HLA-DRB1*11 and variants of the MHC class II locus are strong risk factors for systemic juvenile idiopathic arthritis. Proc Natl Acad Sci USA 112(52):15970–15975. https://​doi.​org/​10.​1073/​pnas.​1520779112. PMID: 26598658; PMCID: PMC4702958CrossRefPubMedPubMedCentral
Omoyinmi E, Standing A, Keylock A, Price-Kuehne F, Melo Gomes S, Rowczenio D, Nanthapisal S, Cullup T, Nyanhete R, Ashton E, Murphy C, Clarke M, Ahlfors H, Jenkins L, Gilmour K, Eleftheriou D, Lachmann HJ, Hawkins PN, Klein N, Brogan PA (2017) Clinical impact of a targeted next-generation sequencing gene panel for autoinflammation and vasculitis. PLoS One 12:e0181874CrossRef
Orak B, Ngoumou G, Ebstein F, Zieba B, Goetzke CC, Knierim E, Kaindl AM, Panzer A, Theophil M, Berns M, Kruger E, Meisel C, Unterwalder N, Kallinich T (2021) SIGLEC1 (CD169) as a potential diagnostical screening marker for monogenic interferonopathies. Pediatr Allergy Immunol 32:621–625CrossRef
Pascual V, Allantaz F, Arce E, Punaro M, Banchereau J (2005) Role of interleukin-1 (IL-1) in the pathogenesis of systemic onset juvenile idiopathic arthritis and clinical response to IL-1 blockade. J Exp Med 201:1479–1486CrossRef
Rice GI, Melki I, Fremond ML, Briggs TA, Rodero MP, Kitabayashi N, Oojageer A, Bader-Meunier B, Belot A, Bodemer C, Quartier P, Crow YJ (2017) Assessment of type I interferon signaling in pediatric inflammatory disease. J Clin Immunol 37:123–132CrossRef
Richards S, Aziz N, Bale S, Bick D, Das S, Gastier-Foster J, Grody WW, Hegde M, Lyon E, Spector E, Voelkerding K, Rehm HL, Acmg Laboratory Quality Assurance Committee (2015) Standards and guidelines for the interpretation of sequence variants: a joint consensus recommendation of the American College of Medical Genetics and Genomics and the Association for Molecular Pathology. Genet Med 17:405–424CrossRef
Rusinova I, Forster S, Yu S, Kannan A, Masse M, Cumming H, Chapman R, Hertzog PJ (2013) Interferome v2.0: an updated database of annotated interferon-regulated genes. Nucleic Acids Res 41:D1040–D1046CrossRef
Shaw EA, Stevens AM (2008) Are pediatric autoimmune diseases primarily genetic diseases? Curr Opin Rheumatol 20:589–594CrossRef
Sobreira NLM, Arachchi H, Buske OJ, Chong JX, Hutton B, Foreman J, Schiettecatte F, Groza T, Jacobsen JOB, Haendel MA, Boycott KM, Hamosh A, Rehm HL (2017) Matchmaker Exchange Consortium. Matchmaker Exchange. Curr Protoc Hum Genet. 95:9.31.1–9.31.15. https://​doi.​org/​10.​1002/​cphg.​50. PMID: 29044468; PMCID: PMC6016856
Swiecki M, Colonna M (2015) The multifaceted biology of plasmacytoid dendritic cells. Nat Rev Immunol 15:471–485CrossRef