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1Modulo di Genetica, Istituti Ortopedici Rizzoli - BolognaModulo di Genetica, Istituti Ortopedici Rizzoli - Bologna
Studio di correlazione genotipo-fenotipo su 240 pazienti affetti da
esostosi multiple ereditarie (HME)
Studio di correlazione genotipo-fenotipo su 240 pazienti affetti da
esostosi multiple ereditarie (HME)
Modulo di Genetica
Luca SangiorgiLuca Sangiorgi
Modulo di Genetica
HME (MIM 133700)HME (MIM 133700)
• Malattia genetica, trasmissione autosomica dominante
• Incidenza 1-2/100000, penetranza completa
• Caratterizzata da escrescenze ossee multiple ricoperte da cartilagine
• 0,5-5% rischio neoplastico
• Malattia genetica, trasmissione autosomica dominante
• Incidenza 1-2/100000, penetranza completa
• Caratterizzata da escrescenze ossee multiple ricoperte da cartilagine
• 0,5-5% rischio neoplastico
Modulo di Genetica
HME: Hereditary Multiple ExostosesHME: Hereditary Multiple Exostoses
Modulo di Genetica
Evoluzione naturale:Evoluzione naturale:• Aumento del numero delle esostosi evidenti per numero e per volume con l’età
• Arresto della crescita delle lesioni con la maturità scheletrica
• Aumento del numero delle esostosi evidenti per numero e per volume con l’età
• Arresto della crescita delle lesioni con la maturità scheletrica
Problemi clinici:Problemi clinici:• • Dolori articolari
• Compressione strutture
adiacenti
• Deformità degli arti
• Limitazioni funzionali
• Bassa statura
• • Dolori articolari
• Compressione strutture
adiacenti
• Deformità degli arti
• Limitazioni funzionali
• Bassa statura
Modulo di Genetica
•• Identificati due geni principali EXT 1 (8q24.1)
EXT 2 (11p11.2-12)
• • Un terzo gene (EXT3)coinvolto mappa sul cromosoma 19
•• Identificati due geni principali EXT 1 (8q24.1)
EXT 2 (11p11.2-12)
• • Un terzo gene (EXT3)coinvolto mappa sul cromosoma 19
Modulo di Genetica
EXT1 11 esoniEXT1 11 esoni
1 11
EXT2 15 esoni EXT2 15 esoni
2 14
Codificano per glicoproteine transmembrana ad attività glicosil-transferasica coinvolte nella polimerizzazione delle
catene glucidiche degli eparan-solfati, a loro volta importanti per il meccanismo di controllo della crescita
cartilaginea
Codificano per glicoproteine transmembrana ad attività glicosil-transferasica coinvolte nella polimerizzazione delle
catene glucidiche degli eparan-solfati, a loro volta importanti per il meccanismo di controllo della crescita
cartilaginea
70% di omologia70% di omologia
• 2238 bp cDNA
• 746 AA protein
• 2238 bp cDNA
• 746 AA protein
• 2154 bp cDNA
• 718 AA protein
• 2154 bp cDNA
• 718 AA protein
Modulo di Genetica
Prelievo ematicoPrelievo ematico
DNA DNA
LINKAGEIn famiglie con più di 3 pazienti affetti
LINKAGEIn famiglie con più di 3 pazienti affetti
DHPLC(1 proband per famiglia)
Analisi degli esoni : dall’1 all’11 per EXT1EXT1
dal 2 al 14 per EXT2EXT2
DHPLC(1 proband per famiglia)
Analisi degli esoni : dall’1 all’11 per EXT1EXT1
dal 2 al 14 per EXT2EXT2
SequenziamentoEsteso a tutti i componenti della famiglia
SequenziamentoEsteso a tutti i componenti della famiglia
Modulo di Genetica
308 pazienti analizzati: 72 casi sporadici
236 casi familiari
308 pazienti analizzati: 72 casi sporadici
236 casi familiari
41 casi negativi (13% ca.)41 casi negativi (13% ca.)
266 mutazioni 266 mutazioni192 in EXT1 (72%)192 in EXT1 (72%)
75 in EXT2 (28%)75 in EXT2 (28%)
EXT172%
EXT228%
EXT172%
EXT228%
Modulo di Genetica
Effetto fenotipico delle mutazioni trovateEffetto fenotipico delle mutazioni trovate
35
86
104
42
0 20 40 60 80 100 120
MISSENSE
NONSENSE
FRAMESHIFT
SPLICE MUT.
• la maggior parte determinano terminazioni premature nella codifica delle proteine EXT• codoni 339-340 EXT1 esone2 : Hot Spot mutazionale• forte eterogeneità allelica
• la maggior parte determinano terminazioni premature nella codifica delle proteine EXT• codoni 339-340 EXT1 esone2 : Hot Spot mutazionale• forte eterogeneità allelica
Modulo di Genetica
Fenotipo: variabilità clinicaFenotipo: variabilità clinica
Modulo di Genetica
Correlazione genotipo-fenotipo Correlazione genotipo-fenotipo
• fattori implicati nella patogenesi della malattia
• la mutazione specifica è predittiva della gravità della malattia?
• possibili implicazioni cliniche delle alterazioni genetiche riscontrate nei pazienti e nei familiari affetti
• esistono marker molecolari di trasformazione maligna?
• standardizzazione del trattamento dei pazienti
• fattori implicati nella patogenesi della malattia
• la mutazione specifica è predittiva della gravità della malattia?
• possibili implicazioni cliniche delle alterazioni genetiche riscontrate nei pazienti e nei familiari affetti
• esistono marker molecolari di trasformazione maligna?
• standardizzazione del trattamento dei pazienti
Modulo di Genetica
Ambulatorio genetica IOR (da 15/3/03) Ambulatorio genetica IOR (da 15/3/03)
Pazienti 308Casi sporadici 23%
Pazienti 308Casi sporadici 23%
Pazienti con classificazione clinica
Pazienti con classificazione clinica
240240
Modulo di Genetica
Classificazione ClinicaClassificazione Clinica
Classe Sottoclasse Caratteristiche
I No deformità – No limitazioni funzionali
IA 5 sediIB > 5 sedi
II Si deformità – No limitazioni funzionali
IIA 5 sediIIB > 5 sedi
III Si deformità – Si limitazioni funzionali IIIA Limitazioni funzionali di 1 sede
IIIB Limitazioni funzionali di 2 sedi
Classe Sottoclasse Caratteristiche
I No deformità – No limitazioni funzionali
IA 5 sediIB > 5 sedi
II Si deformità – No limitazioni funzionali
IIA 5 sediIIB > 5 sedi
III Si deformità – Si limitazioni funzionali IIIA Limitazioni funzionali di 1 sede
IIIB Limitazioni funzionali di 2 sedi
Modulo di Genetica
TIPI DI MUTAZIONI30 missenso 75 nonsenso 81 frameshift 31 nel sito di
splicing 23 casi negativi
TIPI DI MUTAZIONI30 missenso 75 nonsenso 81 frameshift 31 nel sito di
splicing 23 casi negativi
CLASSI95 classe I94 classe II51 classe III
CLASSI95 classe I94 classe II51 classe III
CasisticaCasistica
240 pazienti240 pazienti
136 famiglie
136 famiglie
Modulo di Genetica
0
10
20
30
40
50
60
70
classe I classe II classe III
EXT1
EXT2
negativi
• EXT1 significativamente correlato al pattern di classe III
• pazienti EXT1/EXT2 negativi tendenzialmente associati alla classe I
• EXT1 significativamente correlato al pattern di classe III
• pazienti EXT1/EXT2 negativi tendenzialmente associati alla classe I
Gene mutato (p=0,021)Gene mutato (p=0,021)
Modulo di Genetica EXT1EXT1 EXT2EXT2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8
classe III
classe II
classe I
Esone mutato (p=0,026)Esone mutato (p=0,026)
Modulo di Genetica
0
20
40
60
80
100
classe I classe II classe III
sporadico
familiare
Familiarità (p=0,010)Familiarità (p=0,010)
Sporadico significativamente associato alla classe III
Sporadico significativamente associato alla classe III
Modulo di Genetica
Sesso (p=0,001)Sesso (p=0,001)
♂ associati alla classe III - ♀ associati alla classe I♂ associati alla classe III - ♀ associati alla classe I
0
10
20
30
40
50
60
I II III
♂
♀
Casistica IOR 119 ♂- 121 ♀ Casistica IOR 119 ♂- 121 ♀
Modulo di Genetica
Modalità di trasmissione (p=0,029)Modalità di trasmissione (p=0,029)
• ♂ più a rischio di appartenere alla classe III, soprattutto se hanno ereditato la malattia per via materna
• ♀ protette nei confronti delle forme cliniche più severe, soprattutto se hanno ereditato la malattia per via materna
• ♂ più a rischio di appartenere alla classe III, soprattutto se hanno ereditato la malattia per via materna
• ♀ protette nei confronti delle forme cliniche più severe, soprattutto se hanno ereditato la malattia per via materna
•trasmissione materna/paterna non significativa è determinante l’associazione tra il sesso del figlio e la modalità di trasmissione della malattia
•trasmissione materna/paterna non significativa è determinante l’associazione tra il sesso del figlio e la modalità di trasmissione della malattia
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
%
classe I classe II classe III
♂ → ♂
♂ → ♀
♀ → ♀
♀ → ♂
Modulo di Genetica
Numero di sedi (p=0,000)
Numero di sedi (p=0,000)
Test di correlazione di Kendall: correlazione ordinale tra il numero di esostosi e la classe clinica: 0-10 sedi classe I >20 sedi classe III
Test di correlazione di Kendall: correlazione ordinale tra il numero di esostosi e la classe clinica: 0-10 sedi classe I >20 sedi classe III
0
10
20
30
40
50
I II III
0-10 sedi
10-20 sedi
>20 sedi
Modulo di Genetica
Tipo di mutazioneTipo di mutazione
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
%
classe I classe II classe III
MISSENSE
NONSENSE
FRAMESHIFT
SPLICING
P > 0,05 tendenza per le mutazioni frameshift ad essere associate alla classe III
P > 0,05 tendenza per le mutazioni frameshift ad essere associate alla classe III
Modulo di Genetica
Analisi MultivariataAnalisi Multivariata
Fattori ‘protettivi’
(associati alla classe I)
Fattori ‘protettivi’
(associati alla classe I)
Fattori ‘di rischio’
(associati alla classe III)
Fattori ‘di rischio’
(associati alla classe III)
• numero sedi 0-10
(p=0,001) • sesso femminile (p= 0,016), in particolare se la malattia è
trasmessa per via materna
• numero sedi 0-10
(p=0,001) • sesso femminile (p= 0,016), in particolare se la malattia è
trasmessa per via materna
• sesso maschile (p=
0,000)
• numero sedi >20
(p=0,002)
• mutazione a carico di
EXT1 (p=0,031)
• sesso maschile (p=
0,000)
• numero sedi >20
(p=0,002)
• mutazione a carico di
EXT1 (p=0,031)
Modulo di Genetica
Trasformazione malignaTrasformazione malignaIncidenza casistica IOR: 16/306 Incidenza casistica IOR: 16/306
>5%>5%• non associata al gene mutato
• non associata al numero sedi
• non correlata alla gravità della malattia
• degenerazione maligna solo in casi
familiari
• non associata al gene mutato
• non associata al numero sedi
• non correlata alla gravità della malattia
• degenerazione maligna solo in casi
familiari
EXT164%
EXT236%
classe II20%
classe III27%
classe I53%
Meccanismo patogenetico non ancora chiarito Meccanismo patogenetico non ancora chiarito
FOLLOW-UP per tutti i pazienti
FOLLOW-UP per tutti i pazienti
Modulo di Genetica
ConclusioniConclusioni• Arricchimento delle informazioni da fornire ai pazienti durante
il counseling genetico
• Indicazioni per il programma di follow-up per i pazienti considerati
essere più a rischio di sviluppare quadri clinici sfavorevoli
• Arricchimento delle informazioni da fornire ai pazienti durante
il counseling genetico
• Indicazioni per il programma di follow-up per i pazienti considerati
essere più a rischio di sviluppare quadri clinici sfavorevoli
Prospettive futureProspettive future• Valutazione dei meccanismi di variabilità clinica intrafamiliare
(effetto di polimorfismi / mutazioni a carico di geni modulatori)
• Ampliamento della casistica
• Analisi dei casi risultati negativi allo screening con DHPLC (MLPA)
• Valutazione dei meccanismi di variabilità clinica intrafamiliare
(effetto di polimorfismi / mutazioni a carico di geni modulatori)
• Ampliamento della casistica
• Analisi dei casi risultati negativi allo screening con DHPLC (MLPA)
Modulo di Genetica
Modulo di GeneticaModulo di Genetica