Clinical and Immunological Characteristics of Adenosine Deaminase Deficiency in Early Infancy: A Single-Center Experience

Abstract

Objective: Adenosine deaminase (ADA) deficiency is a rare inborn error of immunity caused by defects in purine metabolism and typically presents as severe combined immunodeficiency (ADA-SCID). The disease commonly manifests in early infancy with severe and recurrent infections. This study aimed to evaluate the clinical, immunological, biochemical, and genetic characteristics of patients diagnosed with ADA deficiency. Methods: This retrospective study included patients with confirmed ADA deficiency who were followed in the Pediatric Allergy and Immunology Clinic between 2020 and 2026. Demographic characteristics, clinical findings, laboratory data, immunological parameters, metabolite analyses, genetic test results, treatment approaches, and clinical outcomes were reviewed. Results: A total of six patients, including five males and one female, were included in the study. All patients were diagnosed within the first year of life, with a median age at diagnosis of 3.5 months (range, 1–7). Consanguinity was present in 83.3% of the patients. The most common presenting manifestation was recurrent pneumonia, observed in 66.7% of the patients. Oral candidiasis and chronic diarrhea were also frequently observed. Severe infectious complications occurred in 50% of the patients. Marked lymphopenia was present in all patients, with a median absolute lymphocyte count of 430/mm³ (range, 30–1570). Flow cytometric immunophenotyping demonstrated profound reductions in T-, B-, and NK-cell populations consistent with severe combined immunodeficiency. Biochemical analyses revealed markedly elevated dAXP levels in all patients, while adenosine levels were elevated in the majority of patients. Hematopoietic stem cell transplantation was performed in four patients, and five patients were alive at the last follow-up. Conclusion: ADA deficiency is a life-threatening inborn error of immunity that should be considered in infants presenting with severe recurrent infections and profound lymphopenia. Early recognition of warning signs, including consanguinity and sibling death history, is essential for prompt diagnosis and timely therapeutic intervention to improve outcomes.

Keywords

• Adenosine deaminase deficiency
• severe combined immunodeficiency; ADA-SCID
• lymphopenia
• hematopoietic stem cell transplantation

Erken Bebeklik Döneminde Adenozin Deaminaz Eksikliğinin Klinik ve İmmünolojik Özellikleri: Tek Merkez Deneyimi

Abstract

Amaç: Adenozin deaminaz (ADA) eksikliği, pürin metabolizmasındaki bozukluklara bağlı gelişen ve tipik olarak ağır kombine immün yetmezlik (ADA-SCID) ile seyreden nadir bir doğuştan bağışıklık sistemi hastalığıdır. Hastalık sıklıkla erken bebeklik döneminde ağır ve tekrarlayan enfeksiyonlarla ortaya çıkar. Bu çalışmada, ADA eksikliği tanısı alan hastaların klinik, immünolojik, biyokimyasal ve genetik özelliklerinin değerlendirilmesi amaçlandı. Yöntemler: Bu retrospektif çalışmaya 2020–2026 yılları arasında Pediatrik Alerji ve İmmünoloji Kliniği'nde takip edilen, doğrulanmış ADA eksikliği tanılı hastalar dahil edildi. Demografik özellikler, klinik bulgular, laboratuvar verileri, immünolojik parametreler, metabolit analizleri, genetik test sonuçları, tedavi yaklaşımları ve klinik sonuçlar değerlendirildi. Bulgular: Çalışmaya beşi erkek, biri kız olmak üzere toplam altı hasta dahil edildi. Tüm hastalara yaşamın ilk yılı içinde tanı konuldu; tanı yaşı medyanı 3,5 ay (aralık, 1–7 ay) idi. Hastaların %83,3’ünde akraba evliliği mevcuttu. En sık başvuru bulgusu, hastaların %66,7’sinde görülen tekrarlayan pnömoniydi. Oral kandidiyazis ve kronik ishal de sık gözlenen klinik bulgular arasındaydı. Hastaların %50’sinde ciddi enfeksiyöz komplikasyonlar gelişti. Tüm hastalarda belirgin lenfopeni mevcuttu; mutlak lenfosit sayısı medyanı 430/mm³ (aralık, 30–1570) olarak saptandı. Akım sitometrik immünfenotipleme, ağır kombine immün yetmezlik ile uyumlu olarak T-, B- ve NK hücre popülasyonlarında belirgin azalma gösterdi. Biyokimyasal analizlerde tüm hastalarda belirgin yüksek dAXP düzeyleri saptanırken, adenozin düzeyleri hastaların çoğunluğunda yüksekti. Dört hastaya hematopoietik kök hücre nakli uygulandı ve son takipte beş hastanın hayatta olduğu görüldü. Sonuç: ADA eksikliği, erken bebeklik döneminde ağır tekrarlayan enfeksiyonlar ve belirgin lenfopeni ile seyreden, yaşamı tehdit eden bir doğuştan bağışıklık sistemi hastalığıdır. Akraba evliliği ve kardeş ölüm öyküsü gibi uyarıcı klinik bulguların erken dönemde fark edilmesi, hızlı tanı konulması ve zamanında uygun tedavinin başlanması açısından büyük önem taşımaktadır.

Keywords

• Adenozin deaminaz eksikliği
• ağır kombine immün yetmezlik
• ADA-SCID
• lenfopeni
• hematopoetik kök hücre nakli

References

1. 1.Sevgi Bilgic-Eltan B, Bozkurt S, Sefer AP, et al.Evaluation of patients with severe combinedimmunodeficiency due to adenosine deaminasedeficiency: a single-center experience. Cocuk Derg.2024;24:219-25.
2. 2.Grunebaum E, Kohn DB, Hershfield MS, et al.Updated management guidelines for adenosinedeaminase deficiency. J Allergy Clin Immunol Pract.2023;11:1665-75.
3. 3.Hershfield MS, Tarrant TK. Adenosine deaminasedeficiency. In: Adam MP, Everman DB, Mirzaa GM, etal, editors. GeneReviews®. Seattle (WA): Universityof Washington; 2024.
4. 4.Kuo CY, Cowen EW, Freeman AF, et al. Adenosinedeaminase (ADA)-deficient severe combinedimmune deficiency (SCID) in the USImmunodeficiency Network (USIDNet) registry. JClin Immunol. 2020;40:1124-31.
5. 5. Dąbrowska-Leonik N, Zawadzka K, Kałwak K, et al.National experience with adenosine deaminase deficiency related SCID in Polish children. Front Immunol. 2023;13:1058623.
6. 6.Tyorla P, Urdinez L, Olegastro M, et al. A clinicalneurological approach to the child with adenosinedeaminase deficiency. Pediatr Neurol. 2024;158:49-56.
7. 7.Gaspar HB, Aiuti A, Porta F,. How I treat adenosinedeaminase deficiency. Blood. 2009;114:3524-32.
8. 8.Santisteban I, Arredondo-Vega FX, Bali P, et al.Evolving spectrum of adenosine deaminase (ADA)deficiency: assessing genotype pathogenicityaccording to expressed ADA activity of 46 variants. JAllergy Clin Immunol. 2025;155:166-75.

9. 9.Cuvelier GD, Hebert J, Haddad E, et al. Outcomesfollowing treatment for ADA-deficient severecombined immunodeficiency: a report from thePIDTC. Blood. 2022;140:685-705.
10. 10.Gaspar HB, Aiuti A, Porta F, et al. Adenosinedeaminase deficiency: an update. J Allergy ClinImmunol. 2009;123:426-34.
11. 11.Kohn DB, Booth C, Shaw KL, et al. Gene therapyfor adenosine deaminase deficiency. Nat RevImmunol. 2021;21:565-80.
12. 12.Notarangelo LD. Primary immunodeficiencies. JAllergy Clin Immunol. 2010;125:S182-94.
13. 13.Hershfield MS. Adenosine deaminase deficiency:clinical expression, molecular basis and therapy.Semin Hematol. 1998;35:291-8.
14. 14.Picard C, Al-Herz W, Bousfiha A, et al. Primaryimmunodeficiencies associated with opportunisticinfections. Nat Rev Immunol. 2015;15:713-27.
15. 15. Bousfiha A, Moundir A, Tangye SG, et al. The 2022 update of the IUIS classification of inborn errors ofimmunity. J Clin Immunol. 2022;42:1508-20.
16. 16.Baffelli R, Notarangelo LD, Aiuti A, et al.Diagnosis, treatment and long-term follow-up ofpatients with ADA deficiency: a single-centerexperience. J Clin Immunol. 2015;35:624-37.
17. 17.Sauer AV, Aiuti A. Purine metabolism andimmune deficiency. J Clin Invest. 2009;119:1060-8.
18. 18.Arredondo-Vega FX, Santisteban I, Richard E, etal. Genotype-phenotype correlations in adenosinedeaminase deficiency. Hum Mutat. 2002;19:597-602.
19. 19.Hirschhorn R. Adenosine deaminase deficiency.Immunol Allergy Clin North Am. 2001;21:305-17.
20. 20.Hershfield MS, Mitchell BS. Immunodeficiencydiseases caused by adenosine deaminase deficiency.Annu Rev Immunol. 1995;13:431-56.
21. 21.Sauer AV, Brigida I, Carriglio N, Aiuti A.Autoimmune dysregulation and variability ofphenotype in ADA deficiency. Front Immunol.2012;3:265.
22. 22.Gaspar HB, Thrasher AJ, Aiuti A, et al. Long-termoutcomes after gene therapy for ADA-SCID. N Engl JMed. 2009;360:447-58.
23. 23.Aiuti A, Biasco L, Scaramuzza S, et al. Lentiviralhematopoietic stem-cell gene therapy for ADA-SCID.N Engl J Med. 2017;376:1494-504.
24. 24.Haddad E, Logan BR, Griffith LM, et al.Hematopoietic stem cell transplantation for primary immunodeficiency. Blood. 2018;131:2276-85.