Yanick Crow and colleagues show that mutations in ADAR1 cause the autoimmune disorder Aicardi-Goutières syndrome, accompanied by upregulation of interferon-stimulated genes. ADAR1 encodes an enzyme that catalyzes the deamination of adeonosine to inosine in double-stranded RNA, and the findings suggest a possible role for RNA editing in limiting the accumulation of repeat-derived RNA species. Adenosine deaminases acting on RNA (ADARs) catalyze the hydrolytic deamination of adenosine to inosine in double-stranded RNA (dsRNA) and thereby potentially alter the information content and structure of cellular RNAs. Notably, although the overwhelming majority of such editing events occur in transcripts derived from Alu repeat elements, the biological function of non-coding RNA editing remains uncertain. Here, we show that mutations in ADAR1 (also known as ADAR) cause the autoimmune disorder Aicardi-Goutières syndrome (AGS). As in Adar1-null mice, the human disease state is associated with upregulation of interferon-stimulated genes, indicating a possible role for ADAR1 as a suppressor of type I interferon signaling. Considering recent insights derived from the study of other AGS-related proteins, we speculate that ADAR1 may limit the cytoplasmic accumulation of the dsRNA generated from genomic repetitive elements.

Background Aicardi-Goutières syndrome (AGS) is an inflammatory disorder caused by mutations in any of six genes (TREX1, RNASEH2A, RNASEH2B, RNASEH2C, SAMHD1, and ADAR). The disease is severe and effective treatments are urgently needed. We investigated the status of interferon-related biomarkers in patients with AGS with a view to future use in diagnosis and clinical trials. Methods In this case-control study, samples were collected prospectively from patients with mutation-proven AGS. The expression of six interferon-stimulated genes (ISGs) was measured by quantitative PCR, and the median fold change, when compared with the median of healthy controls, was used to create an interferon score for each patient. Scores higher than the mean of controls plus two SD (>2·466) were designated as positive. Additionally, we collated historical data for interferon activity, measured with a viral cytopathic assay, in CSF and serum from mutation-positive patients with AGS. We also undertook neutralisation assays of interferon activity in serum, and looked for the presence of autoantibodies against a panel of interferon proteins. Findings 74 (90%) of 82 patients had a positive interferon score (median 12·90, IQR 6·14–20·41) compared with two (7%) of 29 controls (median 0·93, IQR 0·57–1·30). Of the eight patients with a negative interferon score, seven had mutations in RNASEH2B (seven [27%] of all 26 patients with mutations in this gene). Repeat sampling in 16 patients was consistent for the presence or absence of an interferon signature on 39 of 41 occasions. Interferon activity (tested in 147 patients) was negatively correlated with age (CSF, r=−0·604; serum, r=−0·289), and was higher in CSF than in serum in 104 of 136 paired samples. Neutralisation assays suggested that measurable antiviral activity was related to interferon α production. We did not record significantly increased concentrations of autoantibodies to interferon subtypes in patients with AGS, or an association between the presence of autoantibodies and interferon score or serum interferon activity. Interpretation AGS is consistently associated with an interferon signature, which is apparently sustained over time and can thus be used to differentiate patients with AGS from controls. If future studies show that interferon status is a reactive biomarker, the measurement of an interferon score might prove useful in the assessment of treatment efficacy in clinical trials. Funding European Union's Seventh Framework Programme; European Research Council.

Importance

 Mitochondrial disorders have emerged as a common cause of inherited disease, but their diagnosis remains challenging. Multiple respiratory chain complex defects are particularly difficult to diagnose at the molecular level because of the massive number of nuclear genes potentially involved in intramitochondrial protein synthesis, with many not yet linked to human disease. 

Objective

 To determine the molecular basis of multiple respiratory chain complex deficiencies. 

Design, Setting, and Participants

 We studied 53 patients referred to 2 national centers in the United Kingdom and Germany between 2005 and 2012. All had biochemical evidence of multiple respiratory chain complex defects but no primary pathogenic mitochondrial DNA mutation. Whole-exome sequencing was performed using 62-Mb exome enrichment, followed by variant prioritization using bioinformatic prediction tools, variant validation by Sanger sequencing, and segregation of the variant with the disease phenotype in the family. 

Results

 Presumptive causal variants were identified in 28 patients (53%; 95% CI, 39%-67%) and possible causal variants were identified in 4 (8%; 95% CI, 2%-18%). Together these accounted for 32 patients (60% 95% CI, 46%-74%) and involved 18 different genes. These included recurrent mutations inRMND1, AARS2, andMTO1, each on a haplotype background consistent with a shared founder allele, and potential novel mutations in 4 possible mitochondrial disease genes (VARS2, GARS, FLAD1, andPTCD1). Distinguishing clinical features included deafness and renal involvement associated withRMND1and cardiomyopathy withAARS2andMTO1.However, atypical clinical features were present in some patients, including normal liver function and Leigh syndrome (subacute necrotizing encephalomyelopathy) seen in association withTRMUmutations and no cardiomyopathy with founderSCO2mutations. It was not possible to confidently identify the underlying genetic basis in 21 patients (40%; 95% CI, 26%-54%). 

Conclusions and Relevance

 Exome sequencing enhances the ability to identify potential nuclear gene mutations in patients with biochemically defined defects affecting multiple mitochondrial respiratory chain complexes. Additional study is required in independent patient populations to determine the utility of this approach in comparison with traditional diagnostic methods.

Objectives New diagnostic criteria for NF2-related schwannomatosis (NF2) were published in 2022. An updated UK prevalence was generated in accordance with these, with an emphasis on the rate of de novo NF2 (a 50% frequency is widely quoted in genetic counselling). The distribution of variant types among de novo and familial NF2 cases was also assessed. Methods The UK National NF2 database identifies patients meeting updated NF2 criteria from a highly ascertained population cared for by England’s specialised service. Diagnostic prevalence was assessed on 1 February 2023. Molecular analysis of blood and, where possible, tumour specimens for NF2, LZTR1 and SMARCB1 was performed. Results 1084 living NF2 patients were identified on prevalence day (equivalent to 1 in 61 332). The proportion with NF2 inherited from an affected parent was only 23% in England. If people without a confirmed molecular diagnosis or bilateral vestibular schwannoma are excluded, the frequency of de novo NF2 remains high (72%). Of the identified de novo cases, almost half were mosaic. The most common variant type was nonsense variants, accounting for 173/697 (24.8%) of people with an established variant, but only 18/235 (7.7%) with an inherited NF2 pathogenic variant (p<0.0001). Missense variants had the highest proportion of familial association (56%). The prevalence of LZTR1 -related schwannomatosis and SMARCB1 -related schwannomatosis was 1 in 527 000 and 1 in 1.1M, respectively, 8.4–18.4 times lower than NF2. Conclusions This work confirms a much higher rate of de novo NF2 than previously reported and highlights the benefits of maintaining patient databases for accurate counselling.