Интригующий механизм, который лежит в основе формирования лево-правосторонней асимметрии развивающегося эмбриона, связан с дефектом, лежащим в основе тяжелго генетического нарушения, затрагивающего функцию почек у детей. Nephronophthisis (NPHP) является аутосомно-рецессивным почечным кистозным заболеванием, ассоциированным, по крайней мере с 4 отдельными локусами (NPHP1, NPHP2, NPHP3 and NPHP4). Дети, имеющие type 2 NPHP (NPHP2) обнаруживают характеристики, общие др. формам NPHP (разрушение базальных мембран канальцев и почечный интерстициальный фиброз) с некоторыми признаками polycystic kidney disease (PKD) (увеличенные почки и широко распространённое образование кист). Ген, ответственный за это нарушение, недавно был идентифицирован Otto et al.

Идентификация лежащего в основе дефекта гена NPHP2 стала возможной благодаря комбинации позиционного клонирования и анализа гена-кандидата с помощью необычной линии мышей. Мыши inv/inv несут частичную делецию гена inversin (INVS), что ведет к экспрессии укороченного транскрипта. Фенотип таких мышей включает обратимую лево-правостороннюю асимметрию, дисплазию клеток островков поджелудочной железы и существенно увеличенные почки с образованием кист. Человеческий гомолог этого гена (INVS) также локализован в хромосомной области (9q21-q22), известной как содержащей аллель NPHP2.

Чтобы проверить, участвует ли ген INVS в NPHP2, Otto et al. скринировали геномную ДНК от 9 страдающих индивидов из 7 разных семей, которые отвечали клиническим критериям NPHP2. Все 16 экзонов гена INVS были секвенированы от каждого из индивидов. Секвенирование выявило 9 разных мутаций у 7 индивидов, включая одного индивида с situs invertus (обратная лево-правосторонняя асимметрия). Трое были гомозиготами, трое были компаундными гетерозиготами и у одного индивида наблюдалась только одна мутация (мутации вне секвенированных экзонов или крупные гетерозиготные делеции не были обнаружены). 7 из мутаций давали укорочение белка, тогда как оставшиеся два были миссенс, изменяли аминокислоты, законсервированные у людей, мышей и рыбок данио. Ни одна из мутаций не была выявлена у 100 здоровых людей.

Эти результаты чётко идентифицируют мутации гена INVS как дефект, лежащий в основе NPHP2 у больных. Теперь возникает вопрос, как дефект одного гена обусловливает и неправильную лево-правосторонюю асимметрию и болезнь кистоза почек? Связь между двумя фенотипами наблюдалась также и при др. болезнях и др. моделях болезней, включая orpk и cpk мышиные модели для рецессивных PKD и мутации в генеPKD2, которые обусловливают аутосомно-доминантную PKD. Недавняя работа в 'горячей' области биологии развития дала ответ на этот вопрос. Ключевой ступенью в процессе формирования ассиметрии, по-видимому. является генерация направленного влево тока внеэмбриональной жидкости вокруг узелка развивающегося эмбриона. Этот ток продуцируется с помощью одного типа нодальных ресничек, в то время как вторая группа механосенсорных ресничек воспринимает nodal поток и генерирует асимметричную реакцию кальция, которая, по-видимому, и запускает асимметричную экспрессию генов. Важным компонентом этого процесса являются реснички. Дефекты этих специальных ресничек приводят к обратному или случайному расположению асимметрии. Эти же самые дефекты имеют тенденции вызывать проблемы и в почках. Дефекты механосенсорных ресничек, как полагают, удаляют воспринимающую систему, которая занимается мониторингом тока жидкости в почках. Воспринимаемое отсутствие тока должно приводить в результате к избыточному росту клеток канальцев, в результате чего и образуются кисты. Функция ресничек будет нарушаться также и при дефектах а почечных путях передачи специфичных для эпителия межклеточных сигналов, процесса, который является критическим для поддержания функциональным почечного эпителия и который м. вызывать аберрантный морфогенез, такой как интерстициальный фиброз.

Объясняет ли эта гипотеза фенотип NPHP2? Otto et al. проверяли, участвует ли INVS белок в функции ресничек и путях межклеточной передачи сигналов. Они использовали разные подходы, включая interaction assays, immunohistochemistry, gene knockdowns у рыбок данио и функциональные исследования клеточных линий почек, чтобы выяснить роль INVS в функции почек. Было установлено, что INVS взаимодействует с белками, участвующими в обеспечении клеточной адгезии (известных своими нарушениями при др. субтипах NPHP), а также с компонентами первичных ресничек (местом функциональных дефектов при PKD). Более тщательное исследование локализации INVS также подтвердило его экспрессию в первичных ресничках. Всё это указывает на то, что INVS участвует как в передаче межклеточных сигналов, так и в функции ресничек, подтверждая тем самым, почему NPHP2 напоминает и NPHP и PKD (Рис. 1).

Идентификация лежащего в основе генного дефекта в NPHP2 предоставляет несколько потенциальных преимуществ детям и юношам с NPHP. Современные критерии, для дифференциальной диагностики ювенильных NPHP прежде всего клинические, с использованием биопсии почек и м. оказаться в некоторых случаях неопределенными. В последние годы, гены для NPHP4, NPHP2 и NPHP3 идентифицированы (генетический дефект при NPHP1 идентифицирован в 1997). Выборки крови теперь м. оказаться достаточно клиницистам, чтобы подтвердить молекулярную основу б-ни у данного индивида, используя неинвазивный, аккуратный генетический подход. Учитывая также недавний прогресс в понимании основ молекулярной патологии кистозной болезни почек, потенциальная терапия вскоре будет разработана и апробирована.