PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: CARACTERIZACIÓN GENÉTICA DE LAS ANEMIAS DISERITROPOYÉTICAS CONGÉNITAS.

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1 PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: CARACTERIZACIÓN GENÉTICA DE LAS ANEMIAS DISERITROPOYÉTICAS CONGÉNITAS. Las Anemias Diseritropoyéticas Congénitas (ADC) son un grupo heterogéneo de enfermedades hematológicas raras en las que existe un fallo medular congénito del linaje eritropoyético. La diseritopoyesis implica un trastorno durante la maduración de los precursores eritroides, y un aumento de la fagocitosis y destrucción de éstos en la médula ósea. Debido a esta eritropoyesis ineficaz, se observa una insuficiente producción de reticulocitos e hiperplasia de la médula ósea, siendo responsable de la anemia y de las anormalidades morfológicas en los eritroblastos de la médula ósea (1-3). La diseritropoyesis es un signo común en otras enfermedades hereditarias y adquiridas, lo que unido a su variabilidad en la expresión morfológica puede dificultar el diagnóstico. Por ello, algunos pacientes con ADC han sido diagnosticados de esferocitosis hereditaria, anemia hemolítica, talasemia, hemocromatosis, anemia ferropénica o síndrome mielodisplásico. El diagnóstico correcto se basa en la asociación de anemia congénita, respuesta reticulocitaria insuficiente al grado de anemia y alteraciones morfológicas de los precursores eritroides en la médula ósea (4). Sin embargo, los hallazgos citológicos y la clínica, no permiten el diagnóstico de certeza de este tipo de anemias, pudiendo confundirse con otras anemias congénitas (por ejemplo sideroblásticas o síndromes de inestabilidad cromosómica) o adquiridas (por ejemplo síndromes mielodisplásicos) especialmente los casos de diagnóstico tardío. Los estudios de microscopia electrónica pueden ayudar al diagnóstico pero están disponibles en muy escasos centros nacionales (todos fuera de la Comunidad de Madrid). Hoy día se afirma que si el cuadro clínico es sugestivo y los datos morfológicos de sangre y médula ósea son compatibles, el siguiente paso diagnóstico sería analizar el gen candidato para confirmar el diagnóstico y el subtipo de la ADC (5). El estudio de la mutación genética permite confirmar el diagnóstico y el subtipo de ADC. Este estudio no está disponible en ningún centro público de la red nacional de hospitales. A finales de la década de los años 60 las ADC se clasificaron en los tipos I, II y III, atendiendo a la morfología de los eritroblastos de la médula ósea (6-8). Posteriormente han sido identificadas otras formas de ADC que no pueden ser incluidas en ninguno de estos tres tipos, pero presentan algunas características en común. Actualmente se aceptan unos criterios morfológicos que clasifican las ADC en 4 tipos (9). La anemia se detecta habitualmente en la primera década de vida, aunque su diagnóstico puede retrasarse hasta la edad adulta, sobre todo en los casos más leves o cuando se diagnostica de otro tipo de anemia hemolítica como talasemia intermedia, hemoglobinas inestables o anemia megaloblástica ósea (10-11). La severidad clínica es heterogénea, desde casos leves y asintomáticos a anemias severas desde el nacimiento incluso hidropesía fetal. En la mayoría de los casos, la ADC no tiene gran impacto en la esperanza de vida; sin embargo, puede disminuir significativamente la calidad de vida de los pacientes. El diagnóstico de las ADC se hace según criterios clínicos: ictericia, hepatoesplenomegalia, colelitiasis; historia familiar y, datos de laboratorio: anemia congénita, reticulocitosis, hematopoyesis 1

2 extramedular, hiperbilirrubinemia no conjugada, eritropoyesis ineficaz y morfología típica de los eritroblastos en la médula ósea (12). El frotis de sangre periférica suele presentar anisopoiquilocitosis (ovalocitos, microesferocitos, dacriocitos) y punteado basófilo. En el aspirado de médula ósea se observan anomalías morfológicas características en los eritroblastos que permiten sospechar el diagnóstico y tipificar las ADC debido a alteraciones morfológicas específicas en estas células. La sobrecarga de hierro es la principal y más frecuente complicación observada a largo plazo, por ello debe ser controlada para evitar otras comorbilidades como: cirrosis hepática, fallo cardiaco e insuficiencia de las glándulas endocrinas. La sobrecarga férrica es debida a las transfusiones que pueden recibir los pacientes y fundamentalmente al aumento de la absorción intestinal de hierro. Se debe controlar periódicamente la ferritina y cuantificar el hierro hepático independientemente del grado de anemia de los pacientes, y recibir tratamiento quelante para evitar la disfunción orgánica secundaria a la sobrecarga férrica ósea (13). El único tratamiento curativo hasta el momento es el trasplante de progenitores hematopoyéticos, solamente en pacientes con manifestaciones clínicas graves y dependientes de transfusiones. Dado que el trasplante es el único tratamiento efectivo, es imprescindible tener un diagnóstico preciso. El manejo de los pacientes depende de su edad, del tipo de ADC, de la intensidad de la expresión clínica de la enfermedad y de las comorbilidades del paciente. El interferón- aumenta los niveles de hemoglobina y disminuye la sobrecarga férrica en los pacientes con ADC tipo I (14). La esplenectomía aumenta los niveles de hemoglobina y reduce las necesidades transfusionales en los pacientes con ADC tipo II, pero no previene la sobrecarga férrica (15). Recientemente se han identificado mutaciones en algunos de los genes implicados en la patología de estas enfermedades, facilitando su diagnóstico molecular y su clasificación, por lo que su conocimiento es de gran importancia. Hasta el momento se conocen los siguientes genes asociados a los distintos tipos de anemias: ADC tipo I, codanina-1 (CDAN1) y C15ORF41, ADC tipo II, S. cerevisae, homologo B (SEC23B); ADC tipo III, Kinesin family member (KIF23); ADC tipo IV, Erythroid Krüppel-like factor (KLF1). Aunque existen casos raros de ADC en los cuales no se han identificado mutaciones en estos genes, por lo que deben existir otros genes alternativos aún no identificados. Se han publicado 30 mutaciones patológicas en el gen CDAN1 (21 de cambio de aminoácido o stop, 2 de splicing, 2 delecciones, 4 inserciones, 1 gran deleción), en una tribu beduína (16), en una familia de origen arabe-israelí (17), y en familias de países europeos (18), China y Japón (19, 20) ; 1 mutación patológica de cambio de aminoácido en el gen C15ORF41 en una familia de origen de oriente medio (21) ; 67 mutaciones patológicas en el gen SEC23B (49 de cambio de aminoácido o stop, 9 de splicing, 6 delecciones, 1 inserción, 1 inserción/deleción, 1 gran deleción) en familias de países europeos (22-26), China, India e Israel (27-29) ; 1 mutación patológica de cambio de aminoácido en el gen KIF23 en una familia sueca (30) ; y 36 mutaciones patológicas en el gen KLF1 (22 de cambio de aminoácido o stop, 1 de splicing, 2 reguladoras, 2 delecciones, 6 inserciones) (31-32). Los distintos tipos de ADC se consideran una patología congénita rara y heterogénea, diagnosticada en la primera década de la vida en los casos más severos. Se conocen aproximadamente 2

3 169 casos de ADC tipo I en 143 familias; 454 casos de ADC tipo II en 356 familias, 60 casos en 3 familias de ADC tipo III, y menos de 10 casos de ADC tipo IV, procedentes mayoritariamente de distintos países europeos (19) y de China, Japón, India, Israel y Taiwán. Existen pocos registros de esta patología, lo que puede contribuir a infravalorar su incidencia. En base a los casos publicados y registros realizados en diferentes países, se ha estimado que la incidencia global de ADC en Europa es de 0,5 casos/millón habitantes, siendo la incidencia estimada de ADC tipos I y II de 0,24 y 0,71, respectivamente (33). OBJETIVOS: El objetivo principal de este proyecto es caracterizar las mutaciones responsables de los distintos tipos de ADC. El ámbito de estudio son los pacientes diagnosticados de esta patología por hematólogos especialistas de distintos hospitales de España. La metodología es el estudio mediante secuenciación de los genes: CDAN1, C15ORF41, SEC23B, KIF23, KLF1. La repercusión del trabajo a corto plazo es la identificación de los genes asociados a la fisiopatología de los distintos tipos de ADC, lo cual permitirá un diagnóstico más precoz y preciso. Esto tendrá particular relevancia para los hematólogos ya que será una herramienta más a tener en cuenta en el manejo clínico y terapéutico de estos pacientes. La repercusión del trabajo a largo plazo de la caracterización genética de las ADC es completar el registro, y determinar la incidencia en España de los distintos tipos de esta patología. Finalmente, este registro contribuirá al registro Europeo de ADC. HIPÓTESIS DE TRABAJO: Las ADC son enfermedades raras diagnosticadas habitualmente en la primera década de la vida. El diagnóstico está basado en la morfología de la médula ósea, aunque por su heterogeneidad clínica el diagnóstico se puede retrasar o confundir con otro tipo de anemias, sobre todo en los casos más leves. Existen pocos registros poblacionales de esta patología por lo que se desconoce su frecuencia real. Se estima que en Europa la incidencia puede ser de menos de 1 caso por cada millón de habitantes, aunque probablemente esté infravalorada (32). No todos los pacientes reportados por los hematólogos tienen caracterizada la mutación en el gen responsable de la patología. La tipología se basa en las características morfológicas del frotis de sangre y de los eritroblastos de médula ósea; sin embargo la variabilidad en la expresión morfológica puede dificultar el diagnóstico en algunos casos. En las reuniones del Grupo Español de Eritropatología se divulgará la posibilidad de realizar el estudio genético de pacientes diagnosticados de ADC, o con sospecha de poder estar catalogados como otro tipo de anemia. 3

4 Nuestra hipótesis de trabajo es que la incidencia de ADC en la población española puede ser más alta de lo esperado, ya que puede haber pacientes difíciles de diagnosticar o tipificados como anemia de otra etiología, y pacientes diagnosticados de ADC pero sin determinar la mutación causante de la patología. UTILIDAD Y APLICABILIDAD DEL PROYECTO: Utilidad social y aplicabilidad a corto plazo. Las ADC se consideran una patología congénita rara y heterogénea cuyos síntomas se detectan habitualmente en la primera década de la vida. La caracterización genética del tipo de ADC en cada paciente será primordial, sobre todo en los casos dudosos o de difícil diagnóstico atendiendo a criterios morfológicos y datos clínicos. Por ello, es importante que el diagnóstico sea preciso y temprano para hacer un tratamiento y seguimiento apropiados del paciente, sobre todo en los casos pediátricos. Utilidad y aplicabilidad a medio plazo. La caracterización de las mutaciones causantes de los distintos tipos de ADC permitirá completar con esta información el registro español de ADC, que formará parte del registro europeo. Posibilidad de continuar con la línea de investigación. Ya que existen casos raros de ADC en los cuales no se han identificado mutaciones en estos genes, cabe la posibilidad de analizar otros genes candidatos a ser responsables de la diseritropoyesis o genes alternativos aún sin identificar. JUSTIFICACIÓN DE LA AYUDA SOLICITADA: El diagnóstico de las ADC se basa en los síntomas clínicos, la historia familiar, el estudio citológico de frotis sanguíneo, el estudio morfológico por microscopía óptica y electrónica del aspirado de médula ósea. Todos los hallazgos sirven para orientar el estudio genético. Éste debe realizarse en un centro que disponga de la metodología adecuada, ya que los laboratorios de diagnóstico hospitalarios no realizan este tipo de estudio en su rutina diaria. La justificación de la ayuda solicitada es financiar tanto la adquisición de reactivos como la realización del trabajo en el laboratorio por parte de un técnico. Los beneficios que puede obtener la sociedad son relevantes ya que el diagnóstico molecular ayuda a la tipificación y mejor conocimiento de estas patologías, sobre todo en al diagnóstico en la edad infantil. Las ADC no son fáciles de separar morfológicamente de otras enfermedades con tratamientos distintos como: síndrome mielodisplásico infantil, anemia de Fanconi, anemia sideroblástica congénita, talasemia, esferocitosis Por ello el diagnóstico de certeza aportado por la identificación de mutaciones tendrá no solamente implicaciones clínicas sino también científicas, y epidemiológicas. 4

5 Es tal el interés epidemiológico que en Italia el Dr. Iolascon y colaboradores ya están haciendo un registro de ADC, y en Alemania el Prof. Heimpel y colaboradores están elaborando el registro europeo de estas enfermedades. Bibliografía 1- Wickramasingher SN. et al. Advances in the understanding of the congenital dyserythropoietic anaemias. Br. J. Haematol. 2005, 131: Heimpel H. et al. Congenital dyserythropoietic anemia type II: epidemiology, clinical appearance, and prognosis based on long-term observation. Blood. 2003, 102: Heimpel H. et al. Congenital dyserythropoietic anemia type I: molecular genetics, clinical appearance, and prognosis based on longterm observation. Blood. 2006, 107: Iolascon A. et al. Congenital dyserythropoietic anemias: new acquisitions. Blood Transfus. 2011, 9: Iolascon A. et al. Congenital dyserythropoietic anemias: molecular insights and diagnostic approach. Blood. 2013;122: Bergström I. et al. Hereditary benign erythroreticulosis. Blood. 1962, 19: Heimpel H. et al. Congenital dyserythropoietic anemia with karyorrhexis and multinuclearity of erythroblasts. Helv. Med. Acta 1968, 34: Crookston JH. et al. Hereditary erythroblastic multinuclearity associated with a positive acidified serum test: a type of congenital dyserythropoietic anaemia. Br. J. Haematol. 1969, 17: Iolascon A. et al. Clinical aspects and pathogenesis of congenital dyserythropoietic anemias: from morphology to molecular approach. Haematologica 2012, 9(12): Heimpel H. CDA: epidemiology, clinical significance, and progress in understanding their pathogenesis. Ann.Hematol. 2004, 83: Iolascon A. et al. Congenital dyserythropoietic anemias. Curr. Opin. Hematol. 2011, 18: Heimpel H. et al. The morphological diagnosis of congenital dyserythropoietic anemia: results of a quantitative analysis of peripheral blood and bone marrow cells. Haematologica. 2010, 95: Angelucci E. et al. Italian society of Hematology practice guidelines for the management of iron overload in thalassemmia major and other related disorders. Haematologica 2008, Lavabre-Bertrand T. et al. Long-term interferon treatment is effective on anemia and significantly reduces iron overload in congenital dyserytrhopiesis type I. Eur. J. Haematol. 2004, 73: Bolton-Maggs PHB. et al. Guidelines for the diagnosis and management of hereditary spherocytosis. Br.J. Haematol. 2011,156: Tamary H. et al. Clinical features and studies of erythropoiesis in Israeli Bedouins with congenital dyserythropoietic anemia type I. Blood, 1996, 87(5): Dgany O. et al. Congenital dyserythropoietic anemia type I is caused by mutations in codanin-1. Am. J. Hematol. 2002, 71: Tamary H. et al. Congenital dyserythropoietic anaemia, type I, in a Caucasian patient with retinal angioid streaks (homozygous arg1042trp mutation in codanin-1). Eur. J. Haematol. 2008, 80: Ru Y. et al. Congenital dyserythropoietic anemia in China: a case report from two families and a review. Ann. Hematol. 2013, doi /s Fujino H. et al. Congenital dyserythropoietic anemia type 1 with a novel mutation in the CDAN1 gene previously diagnosed as congenital hemolitic anemia. Int. J. Hematol. 2013, 97: Babbs C. et al. Homozygous mutations in a predicted endonuclease cause congenital dyserythropoietic anemia type I. Haematologica 2013, 98(9): Bianchi P. et al. Congenital dyserythropoietic anemia type II is caused by mutations in the SEC23B gene. Hum. Mut. 2009, 30: Iolascon A. et al. Molecular analysis of 42 patients with congenital dyserythropoietic anemia type II: new mutations in the SEC23B gene and a search for a genotype-phenotype relationship. 2010,95(5): Ruso R. et al. Mutational spectrum in congenital dyserythropoietic anemia type II. Identification of 19 novel variants in SEC23B gene. 2010,85: Punzo F. et al. Congential dyserythropoietic anemia type II: molecular analysis and expression of the SEC23B gene. Orphanet J. Rare DIs. 2011, 6: Ruso R. et al. Hypomorphic mutations of SEC23B gene account for mild phenotypes of congenital dyserythropoietic anemia type II. Blood Cells Mol. Dis. 2013,51: Liu G. et al. A Chinese family carrying novel mutations in SEC23B and HFE2, the genes responsible for congenital dyserythropoietic anemia II and primary iron overload, respectively. Br. J. Haematol. 2012,158:

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