Для правильной диагностики, лечения и исследования врожденных аномалий позвоночника необходима классификация CSD. Эти деформации можно классифицировать по-разному в зависимости от различных критериев. CSDs можно классифицировать по характеру нарушения развития позвонков на следующие три группы: нарушение формирования, нарушение сегментации и смешанный тип [6]. Нарушение формирования включает клиновидные позвонки (WSV), полу-позвонки (HV), бабочковидные позвонки (BV) и аплазию позвонков (VA), характеризующиеся частичным или полным отсутствием позвоночных элементов. WSV характеризуется асимметричным развитием, при котором одна сторона позвонка меньше другой. Неразвитие половины тела позвонка приводит к образованию HV. Полное отсутствие тела позвонка известно как VA.

Нарушение сегментации — это отсутствие сегментированной структуры позвоночного столба из-за частичного или полного сращения двух или более позвонков. Это нарушение развивается на эмбриональной стадии сегментации позвоночного столба, которая включает односторонние несегментированные перемычки и блочные позвонки (рис. 1). Сращение двух или более соседних позвонков с одной стороны определяет односторонний несегментированный позвоночник, что приводит к ригидности позвонков и врожденному сколиозу, представляющим трудности для хирургического лечения [7]. Блочный позвонок является результатом нарушения сегментации, связанного со сращением двух или более позвонков из-за фиброзного межпозвонкового соединения или полного отсутствия дисковидной структуры [8].



Figure 1. Classification of the spinal deformities based on the nature of vertebral development failure.

Третья группа классификации CSD — смешанный тип, который включает случаи с одновременными нарушениями формирования и сегментации или аномалии, которые не подходят под их описания. Аномалии формирования позвонков чрезвычайно вариабельны с точки зрения тяжести, степени и скорости прогрессирования деформации. Классификация CSD по нарушениям формирования, сегментации и смешанному типу была описана в конце 20-го века и принята во всем мире [9]. Однако недостаток ресурсов и технологий, используемых для изучения и описания CSD, указывает на необходимость новой классификации.

Table 1. Summary of established classifications for CSDs.

В 2018 году Kawakami и др. предложили модифицированную классификацию CSD, которая подразделяет эти дефекты на дефекты формирования, дефекты соединения, дефекты сегментации и смешанные дефекты [10]. Дефекты формирования и дефекты сегментации соответствуют тем же характеристикам, которые описаны Уинтером и др. [6]. Новая классификация отличается от предыдущих систем введением типа дефекта соединения. Сбой соединения характеризуется ложным соединением сомитов, приводящим к образованию контралатеральных полупозвонков. Ранее такие дефекты классифицировались как сбой формирования. Смешанный сбой охватывает сбой соединения с дефектами сегментации или формирования.

Важно отметить, что CSD очень разнообразны, и их классификация, основанная на характере нарушения развития позвонков, может быть неполной и неточной. Ограничениями классификаций Winter et al. [6] и Kawakami et al. [9,10] является наличие группы, такой как «смешанный тип» и «смешанный комплекс», которая включает случаи, которые не могли быть отнесены к другим категориям из-за сочетания дефектов. Наличие категорий «смешанного» типа создает проблемы при планировании лечения, прогнозировании и проведении исследований. Поэтому необходимо разработать систему классификации, которая отражает сложность CSD.

Врожденные деформации позвоночника являются серьезными заболеваниями, требующими комплексного подхода к диагностике и лечению. Врожденный сколиоз и другие CSD формируются в процессе эмбрионального развития. Понимание процессов эмбрионального развития позвоночника и факторов риска, способствующих возникновению этих патологий, является ключом к своевременной профилактике и эффективному лечению. Существует три основных этапа развития позвонков: мезенхимальный, хрящевой и костный. Развитие позвонков включает в себя развитие хорды , дифференцировку сомитов, миграцию склеротома, хондрификацию и окостенение позвонков [11]. Развитие позвонков начинается с формирования хорды, когда парааксиальная мезодерма дифференцируется в осевой скелет [12]. Сомиты, парные сегментированные структуры, из которых образуются позвонки, формируются из параксиальной мезодермы. Вентральная область сомита образует склеротом, который дифференцируется в позвонки и ребра, а дорсальная область дает начало дермомиотому, который образует дерматомы и миотомы, формирующие кожу и мышцы [13].

Формирование склеротома регулируется белком Sonic hedgehog (SHH), выделяемым из дна нервной трубки и хорды [14,15]. Клетки склеротома мигрируют вокруг хорды и нервной трубки на четвертой неделе эмбрионального развития, что впоследствии приводит к образованию хрящевой ткани. SHH экспрессируется в позвоночной части развивающихся позвонков и запускает транскрипционный фактор (TF) PAX1, который имеет решающее значение для приобретения клетками склеротома вентральной и дорсальной идентичности [16,17]. Синергетическая работа белка PAX1 с другими TF, такими как белки PAX9 и MFH1, приводит к развитию осевого скелета (рис. 2). Белок PAX1 отвечает за дифференцировку клеток склеротома в хондроциты, которые формируют хрящ, и сегментацию сомитов [18]. На дорсальной стороне формирующихся позвонков в формировании кости и хряща участвуют костные морфогенные белки (BMP) [19]. Результатом сигнальной передачи SHH и BMP является формирование дорсальной и вентральной сторон позвонков.



Figure 2. SHH and BMP signaling in sclerotome development. SHH protein initiates sclerotome formation and its transformation into cartilage after secretion from the notochord and neural tube floor plate. During early sclerotome development, SHH is antagonized by BMP signals from the LPM. Sclerotome development is supported by the secretion of Noggin from the notochord, which inhibits BMP and promotes cartilage development in conjunction with SHH. PAX1 and PAX9 activate the BAPX1 gene, which is necessary for axial skeleton development. DM—dermomyotome, IM—intermediate mesoderm, N—notochord, NT—neural tube, LPM—lateral plate mesoderm.

Вторая стадия развития позвонков — хрящевая стадия, на которой в 6-й неделе эмбрионального развития появляются центры хондрификации. Заключительная стадия развития позвоночника — скелетная стадия, которая начинается на 8-й неделе и завершается только к середине двадцатых годов. Между 5-й и 8-й неделями беременности клетки склеротома дифференцируются в хондробласты. Этот процесс формирования хрящевых моделей позвонков строго контролируется генами HOX. Регуляция генов HOX отвечает за передне-заднюю позиционную информацию во время развития позвоночных и правильную регионализацию позвонков в позвоночном столбе [20,21]. Гены HOX обеспечивают пространственную идентичность развивающихся тканей во всем эмбрионе. Мутации в этих генах изменяют идентичность тканей в пределах их доменов экспрессии, часто в передней области.

Подводя итог, можно сказать, что гены HOX обеспечивают региональную идентичность развивающихся позвонков, а сигнальный путь SHH контролирует экспрессию белка PAX1 в склеротоме. CSD могут быть результатом мутаций в любом из этих генов, что может вызвать цепную реакцию, нарушающую баланс этих взаимодействий. Изменение уровней экспрессии PAX1, вызванное нарушением SHH-сигнализации, может привести к дефектам дифференцировки склеротома. Аналогичным образом, изменения в экспрессии генов HOX могут влиять на размер, форму и выравнивание позвонков, влияя на интерпретацию сигналов PAX1 и SHH во время развития позвонков. Сложные взаимодействия между этими генами подчеркивают важность их тщательной регуляции во время эмбриогенеза, чтобы избежать врожденных дефектов.

Врожденные деформации позвоночника обычно являются результатом генетических мутаций, таких как те, которые наблюдаются при синдроме Марфана [22], синдроме Клиппеля-Фейля (KFS) [23], спондилокостальном дизостозе [24], ассоциации VACTERL/VATER [25], синдроме Алажиля [26], синдроме Элерса-Данлоса [27] и других. Мутации, ответственные за эти нарушения, нарушают работу отдельных генов или каскадов генов, участвующих в развитии и правильном функционировании органов и тканей, не связанных с опорно-двигательной системой. Поэтому необходимо классифицировать CSD на основе мутаций в генах, связанных с этими нарушениями.

Достижения в области молекулярно-генетического анализа, включая секвенирование всего экзома, расширили возможности выявления генетических основ врожденных нарушений. Мутации генов, влияющие на весь процесс эмбрионального развития, могут приводить к CSD. Многие гены и сигнальные пути, такие как фактор роста фибробластов (FGF), сайт интеграции, связанный с wingless (Wnt), Notch и другие, участвуют в различных стадиях развития позвонков [28]. Эти гены часто включаются и выключаются и регулируют механизмы формирования и развития органов и тканей. Эти гены, в свою очередь, регулируются рядом регуляторных генов. Эти генные каскады могут подвергаться сбоям из-за генных мутаций, приводящих к нарушению процессов развития.

Классификация, основанная на характере нарушения развития позвонков, не в полной мере отражает сложность CSD. Можно предложить новую классификацию деформаций позвоночника на основе конкретных генетических аномалий, которые мешают критическим путям, участвующим в развитии позвоночника, обнаруженных с помощью полного секвенирования экзома. Таким образом, для CSD можно выделить две категории классификации. Одна категория классифицирует на основе стадии развития позвонков, специфических для стадии развития пороков развития позвоночника; другая опирается на сигнальные пути, участвующие в развитии позвонков, сигнальные пути в CSD

Благодаря недавним достижениям в области секвенирования всего экзома было выявлено множество ключевых генов, участвующих в развитии позвонков [29]. Дефекты развития обычно вызваны изменениями в генетических компонентах ключевых стадий развития, таких как сомитогенез и дифференцировка склеротомов. Глубокое понимание генетических основ этих проблем позволит проводить избирательную диагностику и лечение этапов развития, затронутых стадийно-специфическими мутациями. CSD можно классифицировать в соответствии со стадиями развития, которые прерываются специфическими мутациями и приводят к аномалиям позвоночника. Две основные категории этой стадийно-специфической классификации развития — это нарушения, связанные с сомитогенезом, и нарушения дифференцировки склеротом.

Первая категория классификации CSD — это нарушения, связанные с сомитогенезом. Сомитогенез — это процесс образования сомитов. Этот процесс регулируется сигналами FGF, Notch и Wnt в пресомитических клетках мезодермы [30]. Сомиты, сегментированные блоки мезодермы в эмбрионе, образуются из парааксиальной мезодермы и подвергаются повторной сегментации, в результате чего образуются позвонки, ребра и связанные с ними мышцы [31]. Этот процесс сегментации нарушается мутациями, влияющими на гены, участвующие в сомитогенезе, что приводит к различным CSD, таким как спондилокостальный дизостоз (SCD) и CS. В сомитогенезе участвуют различные гены.

Во время сомитогенеза белок TBX6 контролирует дифференцировку и сегментацию парааксиальной мезодермы [32]. Около 10 % пациентов с врожденным сколиозом имели гетерозиготную нонсенс-мутацию/мутацию с сдвигом рамки считывания в гене TBX6 или гетерозиготную делецию на хромосоме 16p11.2. Следует отметить, что пациенты с гетерозиготной нулевой мутацией TBX6 имели тот же гаплотип (T-C-A) на другом аллеле, идентифицированном следующими SNP: rs2289292, rs3809624 и rs3809627 [33,34]. Мутации в TBX6, который имеет решающее значение для развития сомитов, вызывают явные аномалии скелета. Другим геном, связанным с сомитогенезом, является DLL3, который кодирует лиганд для сигнального пути Notch. В исследованиях, посвященных анализу генетической основы SCD, были обнаружены нонсенс-мутации, миссенс-мутации, сдвиг рамки считывания, мутации сплайсинга и инсерции в рамках рамки считывания в экзонах 4–8 гена DLL3 [35]. В недавнем исследовании у пакистанской семьи с SCD был обнаружен новый гомозиготный нонсенс-вариант c.535G>T в гене DLL3 [36]. Ген MEOX1 экспрессируется в пресомитической мезодерме, и мыши с мутацией в этом гене демонстрируют дефекты позвонков и реберных костей, происходящие из склеротома, вентральной части сомита [37]. У пациента с KFS был обнаружен гомозиготный переход c.664C>T в гене MEOX1, который приводит к образованию преждевременного стоп-кодона [38].

Вторая группа классификаций CSD, специфичных для стадии развития, — это нарушения дифференцировки склеротома. После сомитогенеза сомиты подвергаются дифференцировке с образованием склеротома, что впоследствии приводит к эпителиально-мезенхимальной трансформации сомитных клеток и их отрыву от эпителиального сомита [39]. Существуют различные гены, связанные с ранним развитием склеротома, такие как PAX1, PAX9 и BAPX1. Гены PAX1 и PAX9 кодируют транскрипционные факторы, которые контролируют дифференцировку позвонков из склеротома [17]. Было обнаружено, что у мышей с двойной мутацией Pax1/Pax9 отсутствуют кости позвоночника и проксимальные части ребра,ер, межпозвоночные диски, а клетки склеротома, которые участвуют в формировании этих структур, не способны проходить хондрогенез, процесс образования хряща [40]. В свою очередь, белки PAX1 и PAX9 необходимы для экспрессии BAPX1, участвующего в инициации хондрогенной дифференцировки [41]. Сверхэкспрессия белка PAX1 может заменить SHH, который активирует BAPX1, для инициирования хондрогенной дифференцировки. Роль гена MEOX1 не ограничивается только стадией сомитогенеза; было обнаружено, что этот ген необходим для правильной полярности склеротома [42]. Ген MEOX1 играет двойную роль в сомитогенезе и дифференцировке склеротома, что указывает на его важность в развитии позвонков.

Классификация CSD на нарушения, связанные с сомитогенезом, и нарушения дифференцировки склеротомов предлагает генетически обоснованный подход. Этот подход помогает сделать более точную классификацию, которая может предложить новый терапевтический подход к лечению заболеваний центральной нервной системы. Врачи могут предвидеть деформации позвоночника на ранней стадии, например, путем тестирования на мутации генов TBX6, DLL3 и MEOX1, что обеспечивает индивидуализированное лечение. Аномалии дифференцировки склеротомов можно обнаружить путем выявления мутаций в генах PAX1, PAX9 и других генах, связанных с этой стадией развития позвонков. Выявление конкретных генных мутаций позволяет поставить точный диагноз, что, в свою очередь, дает возможность разработать целевые методы лечения деформаций скелета в зависимости от стадии развития. Гены, связанные с CSD, были обобщены и описаны (табл. 2).

Table 2. Genes involved in CSDs, their biological function, and their effect on CSDs

Мутации, возникающие в генах не только нарушают трансляцию белков, но и влияют на нижележащие сигнальные пути, которые имеют решающее значение для формирования позвоночника. Анализ генов, ассоциированных с CSDs, и их группировка по сигнальным путям позволяют раскрыть глубинные механизмы CSDs и создать основу для будущих исследований в области диагностики и стратегий направленной терапии. В процесс развития позвонков вовлечены такие основные сигнальные пути, как Wnt/β-катенин, Notch, Hedgehog, BMP и TGF-β (табл. 3) [43-46].

Table 3. Signaling pathways with associated genes that are linked to the development of CSDs.

Существует два типа Wnt-сигнализации: β-катенин-зависимый канонический путь, отвечающий за пролиферацию клеток, и β-катенин-независимый неканонический путь, отвечающий за полярность клеток [43]. Сигнал Wnt стабилизирует цитозольный β-катенин, который попадает в ядро и активирует транскрипцию генов-мишеней (рис. 3). Такие гены, как BAZ1B, KMT2D и мутации SOX9, которые ассоциируются с деформациями позвоночника, участвуют в пути Wnt/β-катенин [47,48]. Было обнаружено, что ген BAZ1B связан с врожденным сращением позвонков и ассоциирован с KFS [47]. Другим геном, ассоциированным с KFS, является KMT2D, который был выявлен у пациентов с множественными смежными уровнями сращения шейных позвонков (c.13364G>A, c.3074C>T, c.8939C>T) [47]. Белок KMT2D транскрипционно регулирует гены бета-глобина и рецептора эстрогена. Сигнализация Wnt может подавлять активность SOX9, который является транскрипционным фактором, участвующим в хондрогенезе, поэтому было предположено, что мутация в этом гене может вызывать врожденные деформации позвоночника [48].



Figure 3. Crosstalk between Wnt, Notch, TGFЯ, BMP, and Hedgehog signaling pathways. Я-catenin activates the Notch signaling pathway. GSK3Я phosphorylates NICD and activates Notch signaling, while Notch degrades Я-catenin and negatively regulates its stability. As for the Hedgehog pathway, Wnt inhibits it by Gli3. The expression of ligands and components, such as Wnts, LRP5, Axin, BMP2, and TGF-Я, is determined by TGF-Я/BMP signaling and Wnt signaling, and these two signaling pathways are connected by the interaction between Smad7 and Axin.

Гены, связанные с неканонической Wnt-сигнализацией, — это FZD6 и VANGL1, и мутации в этих генах наблюдались при CSD [47,49]. Ген FZD6 кодирует белок, который является рецептором семейства Frizzled, участвующим в Wnt-сигнализации [50]. Нарушение сигнального пути FZD6/Wnt приводит к дефекту нервной трубки, что может вызвать расщепление позвоночника и другие врожденные аномалии позвоночника [49]. VANGL1 — это белок, который регулирует плоскостную полярность клеток [51]. Мутации в гене VANGL1, как было установлено, связаны с дефектами нервной трубки и расщеплением позвоночника [52]. Канонические и неканонические пути Wnt играют важную роль в регуляции костной массы и гомеостаза скелета. Нарушение Wnt-сигнализации приводит к нарушению развития нервной трубки и конечностей. Кроме того, Wnt-сигнализация взаимодействует с другими сигнальными путями, такими как Notch, TGF-β и BMP, что подчеркивает ее сложность в регуляции различных клеточных процессов.

Сигнальный путь Notch, который играет важную роль в эмбриогенезе, контролирует межклеточные взаимодействия и определяет направление развития и дифференцировки клеток [44]. Этот путь регулируется такими генами, как RIPPLY2, TBX6 и JAG1; мутации в этих генах связаны с KFS, врожденным сколиозом и синдромом Алажиля [53-55]. Сигнализация Notch активирует белок MESP2, транскрипционный фактор, ответственный за ростро-каудальное формирование узора в сомите, который индуцирует белок RIPPLY2 [56]. Белок RIPPLY2, ингибитор TBX6, действует как транскрипционный корепрессор, участвующий в сомитогенезе и регуляции сегментации пресомитической мезодермы, взаимодействуя с белком TBX6 [57]. Мутация с сдвигом рамки считывания в RIPPLY2 была обнаружена при секвенировании экзома у пациентов с дефектами сегментации позвонков [53]. RIPPLY2 подавляет экспрессию TBX6 в определенных местах, что позволяет ему точно формировать границы сомитов [58]. Миссенс-мутации в гене TBX6 были обнаружены у пациентов с врожденным сколиозом и спондилокостальным дизостозом [54]. Белок JAG1, лиганд рецептора NOTCH, связан с дефектами сегментации позвонков при синдроме Алажиля [55]. Мутации с сдвигом рамки считывания в гене JAG1 вызывают изменение синтеза белка, а делеция этого гена приводит к гаплонедостаточности, вызывающей синдром Алажиля [55]. Таким образом, сигнальный путь Notch, связанный с генами RIPPLY2, TBX6 и JAG1, участвует в формировании позвонков, а мутации приводят к дефектам сегментации и другим скелетным дисплазиям.

Сигнализация Hedgehog (HH) играет важную роль во многих процессах развития. Indian hedgehog (IHH), один из типов HH, экспрессируется во время эндохондрального окостенения [45]. Кроме того, сигнализация HH участвует в поддержании и восстановлении скелетных тканей в постнатальный период [59]. Гены, такие как PAX1 и SUFU, участвуют в сигнальном пути HH, который имеет решающее значение для развития зоны роста и дифференцировки хондроцитов [47,60]. Белок PAX1 является фактором транскрипции, который реагирует на сигналы белка SHH, ответственного за сегментацию склеротома [17]. Мутации гена PAX1, связанные с CSD, были обнаружены в экзоне 4 [60]. Другим ключевым регулятором пути HH является SUFU, который контролирует активность транскрипционных факторов GLI, передающих сигналы HH для контроля экспрессии генов [61]. SUFU, в отсутствие сигналов HH, связывается с белками GLI и удерживает их в неактивной форме. Несмотря на то, что белок SUFU является основным негативным регулятором пути HH, сильной корреляции этого гена с врожденными деформациями позвоночника пока не обнаружено. Некоторые мутации SUFU, миссенс (c.1105G>A) и сплайс-регион (c.1157+6C>T), были идентифицированы у пациентов с KFS; однако это требует дальнейших исследований [47]. Таким образом, в сегментации позвонков и формировании конечностей HH-сигнализация определяет судьбу клеток и способствует организованному росту. Дисрегуляция этого пути из-за мутаций в его компонентах может привести к врожденным деформациям, включая сколиоз или сращение позвонков.

Сигнализация BMP играет важную роль в формировании хрящевых зачатков и скелета, особенно в развитии конечностей [46]. Производство хряща ингибируется Noggin, антагонистом BMP, который помогает регулировать правильное развитие [62]. Кроме того, путь BMP работает синергически с путями Smad и MAPK в развитии конечностей [63]. Исследования на мышах с двойным нокаутом Bmp-2 и Bmp-4 показали серьезные дефекты формирования костей, что подчеркивает его критическую функцию в развитии позвонков [64].

BMP контролирует пролиферацию хондроцитов путем экспрессии SOX9, транскрипционного фактора, ответственного за регуляцию генов матрикса хряща, таких как COL2A1 и COL11A1 [65]. Специфическая мутация гена SOX9 (c.1405A>G) была обнаружена у пациентов с врожденным сколиозом [48]. Что касается роли COL11A2 в развитии позвонков, то у мутантных моделей рыбок данио-рерио с нонсенс-мутацией или делецией гена наблюдалось сращение позвонков [66].

Другими мутациями пути BMP, связанными с CSD, являются миссенс-варианты GDF3 и GDF6, наблюдаемые при KFS [67]. Белки GDF3 и GDF6 принадлежат к суперсемейству TGF-β и играют важную роль в формировании скелета и суставов во время эмбриогенеза. Мутации в генах GDF3 и GDF6 нарушают дифференцировку и пролиферацию хондроцитов, необходимых для сегментации позвонков [67].

Подобно пути BMP, сигнализация TGF-β необходима для формирования скелета. Сигнальный путь TGF-β участвует в развитии межпозвоночных дисков (IVD) и тел позвонков. Каскад TGF-Я регулирует пролиферацию клеток, дифференцировку и синтез компонентов межклеточного вещества IVD [68]. Нарушение TGF-Я-сигнализации из-за мутаций в TGFBR2, SMAD2, SMAD3 и других генах связано с деформациями позвоночника [69,70]. Одно исследование подтвердило, что делеция Tgfr2 у мышей приводит к нарушению TGF-β-сигнализации, что приводит к укорочению конечностей и сращению суставов [69]. TGF-β сигнализирует через канонический путь с участием белков SMAD2 и SMAD3. SMAD2 играет более важную роль по сравнению с SMAD3 в негипертрофированных хондроцитах в зоне роста и повышенных уровнях РНК Indian hedgehog [70]. Развитие и поддержание IVDs и тел позвонков в значительной степени зависят от сигнального пути TGF-β. Поэтому мутации в генах, взаимодействующих с этим путем, могут приводить к аномалиям скелета, включая деформации позвоночника и сращение суставов.

В настоящее время не существует прямых методов лечения врожденного сколиоза и других CSD, но ранний диагноз на основе изучения генетической основы может помочь в прогнозировании тяжести заболевания и сопутствующих осложнений, таких как неврологические нарушения, проблемы с дыханием, сердечно-сосудистые аномалии и осложнения со стороны опорно-двигательного аппарата. Знание того, какие гены и сигнальные пути играют роль в формировании позвоночника у эмбриона, делает возможным проведение пренатального тестирования. Диагностика моногенных заболеваний, таких как болезнь Тея-Сакса, синдром хрупкой Х и муковисцидоз, традиционно основывалась на рискованных инвазивных тестах, поэтому предпочтение отдается неинвазивному пренатальному тестированию (NIPT) на основе бесклеточной ДНК плода (cffDNA), присутствующей в плазме матери [71]. Знание того, какие гены и сигнальные пути участвуют в формировании позвоночника эмбриона, делает возможной раннюю диагностику CSD с помощью NIPT.

Хотя генетическое лечение CS по-прежнему остается недостижимым, достижения в области генетических технологий открывают возможности для будущих терапевтических вмешательств, таких как редактирование генов и терапия стволовыми клетками. Успешный случай лечения на основе CRISPR-Cas9, без признаков нецелевого редактирования, при генетическом заболевании, трансфузионно-зависимой β-талассемии (TDT) и серповидноклеточной анемии [72]. Использование CRISPR-Cas9 при врожденном сколиозе является сложной задачей из-за характера заболевания. Поскольку врожденный сколиоз и другие деформации позвоночника присутствуют с рождения и часто являются результатом аномального развития позвонков у эмбриона, лечение на основе CRISPR-Cas9, вероятно, необходимо будет проводить на ранних сроках беременности, чтобы исправить формирование позвонков. Такой подход к редактированию генов в утробе матери сопряжен с этическими и техническими рисками. Поскольку CRISPR необратимо изменяет ДНК, непреднамеренные последствия могут иметь долгосрочные последствия для развития [73]. Необходимо тщательно оценить соотношение риска и пользы, особенно с учетом того, что некоторые формы врожденного сколиоза можно лечить с помощью хирургического вмешательства и поддерживающей терапии.

Генетическая классификация CSD позволяет поставить точный диагноз, что является важным шагом вперед в понимании причин пороков развития позвонков и их лечения. Предлагаемая классификация CSD, основанная на специфичности стадии развития и сигнальных путях, поддерживает молекулярно-генетический подход к диагностике и исследованиям. Однако у этих предлагаемых категорий CSD есть некоторые ограничения. Несмотря на достигнутые успехи, существует много случаев CSD, в которых генетические мутации не известны. Существование таких случаев требует дальнейшего изучения и исследований, выходящих за рамки генетической основы. Одной из возможных причин являются эпигенетические модификации, особенно метилирование ДНК. У пациентов с CS гипометилирование было обнаружено в COL5A1, GRID1, RGS3, SORCS2 и ROBO2, в то время как гиперметилирование было отмечено в GSE1, IGHG1, IGHM, IGHG3, KAT6B, TNS3 и RNF213 [28].

Классификация CSD на основе генетического фона не отражает экологические и эпигенетические причины. Поскольку слияние шейных позвонков, наблюдаемое при KFS, также наблюдается при алкогольном синдроме плода, алкоголь может влиять на формирование позвонков эмбриона [74]. Воздействие на эмбрион вальпроевой кислоты, используемой для лечения психиатрических и неврологических расстройств, связано с врожденными пороками развития, такими как слияние поясничных позвонков и грудопоясничный сколиоз [75]. Еще одним тератогенным фактором является материнский диабет, и ребенок, рожденный матерью с диабетом, имеет черепно-лицевые аномалии, в частности сращение шейных позвонков [76].

В заключение, генетическая классификация врожденных деформаций позвоночника (CSD) знаменует собой важный прорыв в понимании и лечении этих сложных заболеваний. Хотя современные классификации дают значительное представление о развитии и молекулярных основах CSD, они по-прежнему ограничены неполным пониманием эпигенетических, экологических и многофакторных факторов. Будущие исследования должны уделять приоритетное внимание интеграции передовых геномных технологий, таких как секвенирование одиночных клеток и транскриптомика, для выявления взаимодействия между паттернами экспрессии генов и воздействием окружающей среды во время эмбриогенеза. Кроме того, потенциальная роль эпигенетических модификаций, таких как метилирование ДНК и ацетилирование гистонов, требует дальнейшего изучения, поскольку эти факторы могут служить связующим звеном между генетической предрасположенностью и фенотипическим проявлением. Достижения в области неинвазивного пренатального тестирования (NIPT) и внутриутробных терапевтических вмешательств открывают широкие возможности для ранней диагностики и целенаправленного лечения, но при этом необходимо решить этические и технические проблемы. Совместные междисциплинарные усилия, объединяющие биоинформатику, биологию развития и клиническую генетику, будут иметь решающее значение для уточнения классификаций и разработки персонализированных терапевтических стратегий. Расширение знаний о сигнальных путях и их взаимодействии, а также использование новых инструментов, таких как CRISPR-Cas9, для функциональных исследований, еще больше повысят нашу способность преобразовывать генетические открытия в клинические приложения. Этот комплексный подход дает надежду на улучшение точности диагностики, результатов лечения и общего качества жизни пациентов с CSD.