Studio di correlazione
genotipo-fenotipo su 240
pazienti affetti da esostosi
multiple ereditarie (HME)
Luca Sangiorgi
1
Modulo di
Genetica
Modulo di Genetica, Istituti Ortopedici Rizzoli - Bologna
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
Modulo di
Genetica
HME: Hereditary Multiple Exostoses
Modulo di
Genetica
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
Problemi clinici:
• Dolori articolari
• Compressione strutture adiacenti
• Deformità degli arti
• Limitazioni funzionali
Modulo di
Genetica
• Bassa statura
• 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 esoni
1
11
• 2238 bp cDNA
• 746 AA protein
70% di omologia
EXT2 15 esoni
2
14
• 2154 bp cDNA
• 718 AA protein
Modulo di
Genetica
Codificano per glicoproteine transmembrana ad attività glicosiltransferasica coinvolte nella polimerizzazione delle catene glucidiche
degli eparan-solfati, a loro volta importanti per il meccanismo di
controllo della crescita cartilaginea
Prelievo ematico
DNA
LINKAGE
In famiglie con più di 3 pazienti affetti
DHPLC
(1 proband per famiglia)
Analisi degli esoni : dall’1 all’11 per EXT1
dal 2 al 14 per EXT2
Modulo di
Genetica
Sequenziamento
Esteso a tutti i componenti della famiglia
308 pazienti analizzati: 72 casi sporadici
236 casi familiari
41 casi negativi (13% ca.)
192 in EXT1 (72%)
266 mutazioni
75 in EXT2 (28%)
EXT1
72%
Modulo di
Genetica
EXT2
28%
Effetto fenotipico delle mutazioni trovate
42
SPLICE MUT.
FRAMESHIFT
104
86
NONSENSE
35
MISSENSE
0
Modulo di
Genetica
20
40
60
80
100
120
• la maggior parte determinano terminazioni premature nella
codifica delle proteine EXT
• codoni 339-340 EXT1 esone2 : Hot Spot mutazionale
• forte eterogeneità allelica
Fenotipo: variabilità clinica
Modulo di
Genetica
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
Modulo di
Genetica
Ambulatorio genetica IOR
(da 15/3/03)
Pazienti
308
Casi sporadici
23%
Pazienti con classificazione clinica
240
Modulo di
Genetica
Classificazione Clinica
Classe
Sottoclasse
Caratteristiche
IA
IB
No deformità – No limitazioni funzionali
5 sedi
> 5 sedi
IIA
IIB
Si deformità – No limitazioni funzionali
5 sedi
> 5 sedi
IIIA
IIIB
Si deformità – Si limitazioni funzionali
Limitazioni funzionali di 1 sede
Limitazioni funzionali di 2 sedi
I
II
III
Modulo di
Genetica
Casistica
136 famiglie
240 pazienti
CLASSI
95 classe I
94 classe II
51 classe III
Modulo di
Genetica
TIPI DI MUTAZIONI
30 missenso
75 nonsenso
81 frameshift
31 nel sito di splicing
23 casi negativi
Gene mutato (p=0,021)
70
60
50
40
EXT1
30
EXT2
negativi
20
10
0
classe I
classe II
classe III
• EXT1 significativamente correlato al pattern di classe III
Modulo di
Genetica
• pazienti EXT1/EXT2 negativi tendenzialmente associati
alla classe I
Esone mutato (p=0,026)
50
45
classe III
40
classe II
35
classe I
30
25
20
15
10
5
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8
Modulo di
Genetica
EXT1
EXT2
Familiarità (p=0,010)
100
80
60
%
sporadico
familiare
40
20
0
classe I
classe II
classe III
Sporadico significativamente associato alla classe III
Modulo di
Genetica
Sesso (p=0,001)
Casistica IOR 119 ♂- 121 ♀
60
50
40
♂
♀
30
20
10
0
I
II
III
♂ associati alla classe III - ♀ associati alla classe I
Modulo di
Genetica
Modalità di trasmissione
(p=0,029)
• trasmissione materna/paterna non significativa è
determinante l’associazione tra il sesso del figlio e la modalità di
trasmissione della malattia
50,0
40,0
♂→♂
30,0
♂→♀
%
♀→♀
20,0
♀→♂
10,0
0,0
classe I
classe II
classe III
• ♂ più a rischio di appartenere alla classe III, soprattutto se hanno
ereditato la malattia per via materna
Modulo di
Genetica
• ♀ protette nei confronti delle forme cliniche più severe, soprattutto
se hanno ereditato la malattia per via materna
Numero di sedi (p=0,000)
50
40
30
0-10 sedi
20
10-20 sedi
>20 sedi
10
0
I
Modulo di
Genetica
II
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
Tipo di mutazione
50
45
40
35
MISSENSE
30
NONSENSE
% 25
20
FRAMESHIFT
15
SPLICING
10
5
0
classe I
classe II
classe III
P > 0,05 tendenza per le mutazioni frameshift ad essere
associate alla classe III
Modulo di
Genetica
Analisi Multivariata
Fattori ‘protettivi’
Fattori ‘di rischio’
(associati alla classe I)
(associati alla classe III)
• numero sedi 0-10 (p=0,001)
• sesso maschile (p= 0,000)
• sesso femminile (p= 0,016),
• numero sedi >20 (p=0,002)
in particolare se la malattia è
trasmessa per
via materna
Modulo di
Genetica
• mutazione a carico di
EXT1 (p=0,031)
Trasformazione maligna
Incidenza casistica IOR: 16/306
>5%
• non associata al gene mutato
EXT1
64%
• non associata al numero sedi
• non correlata alla gravità della malattia
• degenerazione maligna solo in casi
familiari
EXT2
36%
classe I
53%
classe III
27%
Meccanismo patogenetico non ancora chiarito
Modulo di
Genetica
FOLLOW-UP per tutti i
pazienti
classe II
20%
Conclusioni
• 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 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)
Modulo di
Genetica
Modulo di Genetica
Modulo di
Genetica
