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
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
32
38
Diagnosi
Schisi Sindromiche
Schisi Non-Sindromiche
Labioschisi
associate ad altre
malformazioni e
dismorfismi
isolate
Palatoschisi
Labiopalatoschisi
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Eziologia
Schisi Sindromiche
Schisi Non-Sindromiche
Labioschisi
MENDELIANE
MULTIFATTORIALI
Palatoschisi
Labiopalatoschisi
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Schisi Sindromiche
MENDELIANE
sono riconducibili ad una
mutazione genica o
cromosomica
Mutazione Ereditata dai genitori
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
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
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
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
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
e
Schisi Non-Sindromiche
MULTIFATTORIALI
►Ricorrenza familiare
►Casi isolati
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
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
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
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
nesi
si de
delle
lle sc
schi
hisi
si
no
nonn-si
ro
sind
m
ndromic
iche
he
monozigoti:
dizigoti:
35%
7,8%
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
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
tttoorri
i ddii
R
Riissc
chhiio
o
• Steroidi
• Antiepilettici
• vitA
Folati
vitB6
vitB12
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Schisi Non-Sindromiche
nnttee
e
i
e
i
b
mb
--aam
e
e
n
ii ggeen
n
n
o
i
rraazzio
e
t
e
t
n
IIn
MULTIFATTORIALI
Carenze
vitaminiche
nnee
e
e
ee--gg
n
n
ggee
i
i
iioonn
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
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Ricerca “Genome-wide”
Analisi di oltre 610.000 varianti genetiche
Genotyping using the Illumina Bead Chips, platform (561.466 SNPs)
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Studio Caso-Controllo
non-affetti
affetti
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
Studio su Triade Parentale
GA
AA
AG
Triade madre-padre-figlio affetto
Contronto tra i geni trasmessi e quelli non trasmessi al figlio
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
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
Prof. Michele Rubini – Sez. Genetica Medica, Università di Ferrara
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
