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?
