LE PARAPLEGIE SPASTICHE EREDITARIE: Una malattia, molti geni e molti ancora da scoprire
E. Storti A. Tessa F. M. Santorelli
Paraplegie Spastiche Ereditarie - PSE Cos’è una paraparesi spastica ereditaria • Gruppo di disordini neurologici ereditari rari ed eterogenei (identificate ~60 forme)
• Primi sintomi: progressiva “spasticità” agli arti inferiori ed “ipostenia” di muscolatura degli arti inferiori e del bacino
• Origine genetica: ereditarietà autosomica dominante, recessiva e Xlinked geni SPG (~40 geni identificati)
• Incidenza di 1:20000 (negli USA ed Europa)
Fisiopatologia molecolare nelle PSE
4.3x105 1.7x105
0.5x105
9.6x105
NEW 2.1x105
2.0x105 1.3x105 2.7x105 4.3x105
Prevalence globale ~3-10x105
Trasmissione Autosomica Dominante
50%
Es. PSE (“ (“Nulvi kindred” kindred”)
Trasmissione Autosomica Recessiva
Es. Talassemia
25%
SPG4
Spastina è coinvolta nella regolazione del network microtubulare assonale e viene reclutata durante il rimodellamento delle membrane
SPG7
(3-20%)
SPG5
Alti livelli nel plasma (10X) e nel CSF (30X) di 27-OH-colesterolo
SPG5 codifica un’enzima (oxisterolo-7alfa-idrossilasi) coinvolto nel metabolismo del coelsterolo, neurosteroidi ed altri lipidi Mutazioni conducono a perdita di protezione da parte dei neurosteroidi?
& SPG15
Wheelchair by age 40yrs
SPG35
SPG11
SPG15
Corpo calloso sottile Atrofia Ponto cerebellare
Ipointensità Globi pallidi
Test genetici: A chi dare priorità ? Iperintensità della sostanza bianca
Esoni dei geni umani (in milioni di basi) 28 M
~3,080,000,000 bp; bp;
Geni con mutazioni che causano malattie 3.372
~25,000 ~25,000 geni
le mutazioni di sole 12 basi del DNA su 10.000 causano tutte le malattie monogeniche (mendeliane) note sinora
• Aspetti Tecnici
• Tool per Sanità Pubblica
– Copertura
• Diagnosi Clinica : Efficiente screening di malattie con molteplici loci • Tool per la Ricerca
– Handicap in alterazioni genetiche “complesse” (GAA, CAG) • Challenge analitica
• Identificazione di modificatori genetici
– Standardizzare qualità di esame/analisi
• “Variabile penetranza” (malattie complesse, GWAS)
• Riportare i dati ai pazienti – “Incidentaloma” & Etica – Consenso Informato NG
GENETICA IN HSP SPG29
AD-HSP (12 geni)
SPG4 SPG13 SPG31
SPG19 SPG17 SPG58 SPG41 SPG8 SPG10 SPG9 SPG37 SPG36 SPG33
SPG42 SPG38
X linked-HSP (3 geni)
SPG3A SPG40 SPG6
SPG30 SPG23 SPG44 SPG47
SPG56 SPG14 SPG57
SPG25
SPG48SPG46 SPG50
SPG27 SPG45
SPG5 SPG18 SPG53 SPG54
AR-HSP (25 geni)
SPG20 SPG24 SPG26
SPG12
SPG11 SPG21 SPG51 SPG55
SPG15 SPG28 SPG32 SPG49 SPG52
SPG39 SPG43
SPG7 SPG35
SPG 1 SPG 2 SPG16
C’ERA UNA VOLTA: sequenziamento Sanger
KIF5A
REEP1
SPAST
ATL1
SEGREGAZIONE NELLA FAMIGLIA
ANALISI
+ AMPLIFICAZIONE (PCR)
DNA
1
SEQUENZIAMENTO DI GENE(x corsa)
1ora
1 CASO
(Next Generation Sequencing)
RISULTATO:
DNA
X n°geni
settimane-mesi (…e anche più)
3 giorni
OGGI: SPASTICOME
-
CALL QUALITY >30 COVERAGE > 50
32 geni HSP 15 pazienti
Conferma con metodo SANGER
ANALISI VARIANTI PREDETTE DELETERIE
32 Geni HSP X
15 pazienti 1ora
VARIANTI COMUNI
4 giorni
1-30 giorni (….e anche più)
SPASTICOME E HSP Validare la metodica NGS per la caratterizzazione molecolare
Scoprire varianti nuove associate alle varie forme HSP
Ridurre i tempi della diagnosi molecolare
SPASTICOME: POTENZIALITA’ E LIMITI Regioni non coperte con SPASTICOME Geni HSP analizzati con SPASTICOME= 32
GENI SPAST ATL1 SPG7 SPG5 SPG11 SPG21 KIF1A SPG33 PNPLA6 AFG3L2 ALDH18A1 AP4B1
ESONI NON COPERTI 15 14 2 3,4 1,11 4 10,26,7 1,2 1,2,3,4,5,31,32,33,34 10 12 8
DYNCH1
65,66,67,68,69,70,71,72,75,76,77,78
SACS
1
Geni HSP non analizzati con Spasticome=13 Validazione di SPASTICOME in 7 casi con diagnosi molecolare Mutazioni puntiformi (100%) Piccoli riarrangiamenti (50%) Grandi delezioni geniche (0%)
SPASTICOME: RISULTATI Analisi di 32 geni con SPASTICOME (targeted NGS)
74 pazienti HSP senza diagnosi molecolare
Mutazioni deleterie identificate in 16/74 pazienti
SPAST ATL1 (x2) REEP1 (x2) KIF5A SPG8 SPG33 SPG11 (x2) SPG15 SPG7 SPG21 CYP2U1 L1CAM (x2)
… RIASSUMENDO
Next-generation sequencing nella clinica: siamo pronti ? NGS facilita tecnicamente il conseguimento del dato genetico ma richiede il contributo di un new team e new expertise sia per filtrare il dato dalla pletora di varianti sia per darne significato nella malattia del paziente. Sono le politiche sanitarie pronte al costo di questo nuovo dream team di specialisti nella medicina traslazionale?
