Genetica e Prevenzione

5° Convegno Aismel, Pisa, 4 Giugno 2011
Genetica e
Prevenzione
delle Schisi Orofacciali
Michele Rubini
Dipartimento di Medicina Sperimentale e Diagnostica,
Sezione di Genetica Medica, Università di Ferrara, IT
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Prevenire
occorrenza e ricorrenza
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
?
Prevenire
occorrenza e ricorrenza
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Processo informativo
Diagnosi
?
Rischio
Supporto
Servizio di
Consulenza Genetica
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Processo informativo
Diagnosi
?
Rischio
Supporto
Bisogna Conoscere le Cause
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Le Schisi sono dovute a difetti di fusione durante l’embriogenesi
embryo period (weeks)
1
2
3
4
5
6
fetal period (weeks)
7
8
9
16
embryo disk
blastocyst
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
32
38
Le Schisi sono dovute a difetti di fusione durante l’embriogenesi
embryo period (weeks)
1
2
3
4
5
6
fetal period (weeks)
7
8
9
16
embryo disk
blastocyst
Fusione del Labbro
Labioschisi
Fusione del Palato
Palatoschisi
Labiopalatoschisi
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32
38
Diagnosi
Schisi Sindromiche
Schisi Non-Sindromiche
Labioschisi
associate ad altre
malformazioni e
dismorfismi
isolate
Palatoschisi
Labiopalatoschisi
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Eziologia
Schisi Sindromiche
Schisi Non-Sindromiche
Labioschisi
MENDELIANE
MULTIFATTORIALI
Palatoschisi
Labiopalatoschisi
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Schisi Sindromiche
MENDELIANE
sono riconducibili ad una
mutazione genica o
cromosomica
Mutazione Ereditata dai genitori
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Schisi Sindromiche
MENDELIANE
>>330000 S
Sin
inddrroom
mii rraarree
tabbililiriree ilil
ibililee ssta
È
È ppoossssib
rreennzzaa
io ddii ririccoorr
ririsscchhio
Dominanti Rischio = 50%
Recessive Rischio = 25%
z
Van der Woude
IRF6
z
Popliteal pterygium
IRF6
z
Waardenburg
PAX3
z
Ectodermal dysplasia PVRL1
z
Wolf-Hirschhorn
4p16.3 del
z
Basal cell nevus
PTCH1, 2
z
Kallmann
Xp22.3 del
z
Stickler
COL2A1
z
Treacher-Collins
TCOF1
z
DiGeorge
22q11.2 del
z
Smith-Lemli-Opitz
DHCR7
z
XL ankyoglossia CP TBX22
z
Apert
FGFR2
iutee
sciut
nosc
cono
Ca
usee co
Caus
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Schisi Sindromiche
Mutazione De-novo
Rischio empirico (1%)
MENDELIANE
z
Van der Woude
IRF6
z
Popliteal pterygium
IRF6
z
Waardenburg
PAX3
z
Ectodermal dysplasia PVRL1
z
Wolf-Hirschhorn
4p16.3 del
z
Basal cell nevus
PTCH1, 2
z
Kallmann
Xp22.3 del
z
Stickler
COL2A1
z
Treacher-Collins
TCOF1
z
DiGeorge
22q11.2 del
z
Smith-Lemli-Opitz
DHCR7
z
XL ankyoglossia CP TBX22
z
Apert
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
FGFR2
Sc
his
i
S in
dro
mi
ch
Palatoschisi
Sc
his
iN
Labio/palatoschisi
on
-S i
nd
rom
i
ch
e
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e
Schisi Non-Sindromiche
MULTIFATTORIALI
►Ricorrenza familiare
►Casi isolati
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Schisi Non-Sindromiche
?
MULTIFATTORIALI
rrenza ?
o
ic
R
i
d
Rischio
nuovo
nato
►Il Rischio è specifico per il tipo di schisi
UCL/P RR=2.5%
BCL/P RR=4.6%
►Il Rischio è maggiore se l’affetto è del genere meno colpito
►Il Rischio è maggiore in proporzione al numero di
consanguinei affetti
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Schisi Non-Sindromiche
MULTIFATTORIALI
►Concordanza tra gemelli
% dei casi in cui sono entrambi affetti
El
Elev
evat
ataa co
com
mpo
pone
nent
ntee ge
gene
netic
ticaa
ne
nella
to
lla pa
patoge
gene
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delle
lle sc
schi
hisi
si
no
nonn-si
ro
sind
m
ndromic
iche
he
monozigoti:
dizigoti:
35%
7,8%
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Schisi Non-Sindromiche
MULTIFATTORIALI
Fattori di Rischio Ambientale che agiscono durante la Gravidanza
Fumo
Alcol
Ipertermia
Ipossia
Farmaci
e
iioonne
z
z
e
te
PPrroot
i
i
d
d
ttoorrii
t
t
a
a
FF
FFaat
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R
Riissc
chhiio
o
• Steroidi
• Antiepilettici
• vitA
Folati
vitB6
vitB12
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Schisi Non-Sindromiche
nnttee
e
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e
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b
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e
e
n
ii ggeen
n
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IIn
MULTIFATTORIALI
Carenze
vitaminiche
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n
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z
z
eerraa
t
t
n
IIn
SHH pathway
MSX1 signalling
FGF system
TGFβ3 pathway
BMP system
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Esposizione
al Fumo
Ricerca dei geni che causano le Schisi Non-Sindromiche
Geni dello sviluppo del labbro
Geni dello sviluppo del palato
Geni delle schisi
sindromiche
Geni dei metabolismi coinvolti nel rischio per schisi
Intero Genoma
Umano
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Ricerca “Genome-wide”
Analisi di oltre 610.000 varianti genetiche
Genotyping using the Illumina Bead Chips, platform (561.466 SNPs)
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Studio Caso-Controllo
non-affetti
affetti
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Studio su Triade Parentale
GA
AA
AG
Triade madre-padre-figlio affetto
Contronto tra i geni trasmessi e quelli non trasmessi al figlio
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Studio EUROCRAN
Estonia
Scotalnd
England
Netherland
Slovakia
Slovenia
Hungary
Bulgaria
Spain
Italy
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Analisi “Genome-wide”
8q24
ABCA4
GREM1
THADA
SPRY2
VAX1
NOG
Genome-wide association study identifies two susceptibility loci for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate
Manhattan plots of log10(p-values) of Odds Ratio
identificati i principali geni per le Labio/palatoschisi
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
L’allele A di rs987525 si associa a rischio per Labiopalatoschisi
3x
1.9x
Rischio
relativo
per L/PS
1x
C/C
C/A
rs987525 A>C
A/A
►effetto dose dell’allele A
Key susceptibility locus for nonspyndromic cleft lip
with or without cleft palate on chromosome 8q24.
S. Birnbaum et al., Nature Genetics 41(4):473-7, 2009
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Analisi “Genome-wide”
8q24
Retinoic acid
metabolism
ABCA4
Thyroid Adenoma
THADA
Palate
development
CP in mutant
mice
GREM1
SPRY2
TGFβ3
antagonists
NOG
VAX1
Genome-wide association study identifies two susceptibility loci for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate
Ciascun gene, da solo, aumenta 2x il rischio per L/PS
Genome-wide association study identifies two susceptibility
loci for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate.
E. Mangold et al., Nature Genetics 42(1):24-6, 2010
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
I Folati sono coinvolti nello sviluppo delle Schisi Oro-facciali
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
I Folati sono coinvolti nello sviluppo delle Schisi Oro-facciali
► La carenza di folati in gravidanza induce schisi nei roditori
► L’Ac.Folinico protegge dalla palatoschisi nei topi A/WySn
► L’Acido Folico protegge da L/PS nell’uomo
► La fortificazione delle farine con Ac. Folico riduce la prevalenza di schisi
► Farmaci anti-folato fanno aumentare il rischio di L/PS
► Polimorfismi in geni del metabolismo
dei folati modificano il rischio di L/PS
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
L’Acido Folico in epoca periconcezionale riduce il rischio di L/PS
► 39% riduzione del rischio di L/PS
► 64% riduzione in donne che assumono Acido Folico,
Multivitaminici e hanno dieta ad alto contenuto di folati
2,0
Norway Population-based case-control study
1,8
573 OFC cases, 763 controls, period 1996-2001
Wilcox et al., BMJ 334(7591):464-469, 2007
Relative Risk
1,6
1,4
1,2
1.07
1,0
0,8
0,6
0,4
0.61
0.36
0,2
0,0
CL/P
CL/P
+ Folic acid + Folic acid
Multivitamins
High folate diet
CPO
+ Folic acid
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
L’Acido Folico riduce di tre volte il Rischio di Ricorrenza di L/PS
► 66% riduzione del RR per Labio/Palatoschisi
► Nessuna riduzione del RR per Palatoschisi
- 66%
?
FA: 0.5 ‐ 10 mg/die
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OFC Cases
2/1
71/82
3/3
8/8
3/2
19/19
25/22
21/22
9/8
4/2
227 triads
2/6
1/0
10/9
12/11
17/13
padri/madri
6/3
10/8
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Metabolismo dei Folati
Gene expression regulation
DNA methylation
VItB12
TCN2
SAM
ATIC
MTHFD1
SAH
Purine synthesis
Met
DHFR
MTR
Hcy
10-formyl-THF
MTRR
THF
CBS
DHF
5-methyl-THF
MTHFD1
SHMT1
cystathionine
dTMP
MTHFR
TYMS
5,10-methylene-THF
Uridine synthesis
dUMP
MTHFD1
SLC19A1
5,10-methenyl-THF
MTHFS
SLC19A1
SHMT1
Folic acid
5-formyl-THF
SLC19A1
Folates from diet
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Metabolismo dei Folati
Gene expression regulation
DNA methylation
VItB12
ATIC
c.347C>G
TCN2
TCN2
c.776C>G
SAM
MTHFD1
MTHFD1
c.1258G>A
SAH
Purine synthesis
Met
Hcy
DHFR
DHFR
19bp
del I>D
MTR
MTR
c.2756A>G
10-formyl-THF
MTRR
MTRR
THF
c.66G>A
CBS
CBS
c.844ins68
DHF
5-methyl-THF
cystathionine
SHMT1
SHMT1
c.1420CT
MTHFR
MTHFR
c.677C>T
c.1298A>C
5,10-methylene-THF
TYMS
28bp
3>2
TYMS
6bpdel I>D
MTHFD1
MTHFD1
c.1258G>A
dTMP
Uridine synthesis
dUMP
MTHFD1
MTHFD1
SLC19A1
c.80G>A
c.1258G>A
5,10-methenyl-THF
MTHFS
c.604A>G
MTHFS
rs622506T>G
SLC19A1
c.80G>A
SHMT1
SHMT1
c.1420CT
Folic acid
5-formyl-THF
SLC19A1
c.80G>A
Folates from diet
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
UV
MSX1
8q24
IRF6
RARA
ABCA4
MTRR
MTHFS
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
MTHFR
Progetto PENTACLEFT
► Studio della interazione materno-embrionale
nell’eziologia delle Schisi Orofacciali
► Reclutamento di “pentadi” composte da
bambino affetto, genitori e nonni materni
► Analisi della trasmissione delle varianti
geniche dai nonni alla madre
►Primo Ambulatorio di
CONSULENZA GENETICA
dedicato alle SCHISI ORALI
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Progetto PENTACLEFT
Prof. Michele Rubini
Sez. Genetica Medica, UNIFE
[email protected] - 0532.974473
►Primo Ambulatorio di
CONSULENZA GENETICA
dedicato alle SCHISI ORALI
Dott.ssa Anna Baroncini
Dott.ssa Olga Calabrese
AUSL Imola
[email protected] - 0542.604050
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara