Congreso Nacional del Laboratorio Clínico 2016

Transcripción

1 ANÁLISIS DE EXOMAS PARA EL DIAGNÓSTICO GENÉTICO DE LA DISCAPACIDAD INTELECTUAL Dra. Sara Alvarez Director Médico NIMGenetics Zaragoza, 21 de Octubre

2 1..de la definición al diagnóstico Genético 2

3 Trastornos del Neurodesarrollo: DSM-5 Definición: Alteraciones o retrasos en el desarrollo del SNC que repercuten en el funcionamiento personal, social, académico u ocupacional. Carácter evolutivo-madurativo Manifestación en la etapa infantil (no exclusivo) Discapacidad Intelectual Trastornos de la comunicacio n Trastornos del Espectro Autista Trastorno por de ficit de atencio n con hiperactividad Trastorno especi fico del Aprendizaje Trastornos Motores Otros Trastornos del Neurodesarrollo DSM: Diagnostic and Statistic Manual of Mental Disorders 3

4 Discapacidad Intelectual La discapacidad intelectual se caracteriza por limitaciones significativas tanto en funcionamiento intelectualcomo en la conducta adaptativa. Esta discapacidad aparece antes de los 18 años Diagnóstico Clínico: CI <70 Presentación Clínica: Aislada Incidencia acumulada: % Ratio Hombres/Mujeres: Severidad: Leve, moderado, grave ó profundo Asociada a otras manifestaciones clínicas: Malformaciones congénitas Trastornos neurológicos (pej: Trast. del espectro autista o epilepsia) Diagnóstico Etiológico: causas exógenas ó genéticas McKenzie, K., Milton, M., Smith, G. et al. Curr Dev Disord Rep (2016) 3: 104. Vissers LE et al Nat Rev Genet Jan;17(1):

5 La dificultad en el Diagnóstico Genético de la DI es debido a su elevada Heterogenicidad Cromosomopatías (pej: Síndrome de Down) - 15% de los casos Expansión de tripletes (Síndrome X frágil, FMR1) - 0.5% Deleciones ó duplicaciones de material cromosómico (CNVs) 10-15% Mutaciones de Gen único Mefford, et al N Engl J Med 2012; 366:

6 El desarrollo de Tecnologías de alto rendimiento han elevado a >60% la rentabilidad diagnóstica global de los estudios genéticos en DI * Genoma ( 26%) Mutaciones y CNVs en el genoma Exoma ( 24-33%) Mutaciones en > genes Array CGH ( 15-23%) CNVs en el Genoma Sanger + FISH ( 6-8%) Mutaciones en 1 gen CNVs en 1 gen *Excluyendo el Síndrome de Down 6

7 Rentabilidad Diagnóstica en DI De Vries et al. AJMG 2006 De Ligt et al. NEJM 2012 Array + Exoma + Genoma ~ 60% DX in ID Gilissen, C.; Nature (2014); 511:

8 Más de 700 genes se han asociado a Discapacidad Intelectual aislada ó asociada a otras manifestaciones Clínicas Secuenciación Masiva (NGS, Next Generation Sequencing) ArrayCGH Vissers LE et al Nat Rev Genet Jan;17(1):

9 Solapamiento significativo de los genes implicados en los trastornos del Neurodesarrollo Vissers LE et al Nat Rev Genet Jan;17(1):

10 2 Del genoma al Diagnóstico Genético 10

11 El 98% del Genoma NO codifica para proteínas ó RNA funcional En el exoma se localizan el 85% de las alteraciones asociadas a enfermedades Mendelianas >50% elementos Repetitivos NO junk DNA 1.5% región codificante 8% elementos reguladores 11

12 Ng, S. B. et al. Nat. Genet. 42, Hoischen, A. et al.. Nat. Genet. 42, Ng, S. B. et al. Nat. Genet. 42, Hoischen, A. et al. Nat. Genet. 43, Primer estudio que investiga las Mutaciones de novo en la DI Dx de DI Sindrómica Estudios de pocos pacientes con Clínica común 12

13 Patrones de Herencia y Rentabilidad diagnóstica.. Autismo, discapacidad intelectual, Retrasos del desarrollo ó del lenguaje....ataxia, convulsiones.. Rentabilidad diagnóstica superior a la obtenida mediante secuenciación dirigida a genes únicos (3-15%) ó en paneles de genes seleccionados (13-20%) Yaping Yang et al N Engl J Med 2013;369:

14 La importancia de las Mutaciones de Novo and the novel mutations Mutaciones de novo : NO aparecen en los progenitores Nuevas Mutacions: NO aparecen en la literatura, ni en las bases de datos Clasificación de las variantes: 1º Individuo: Variante de Significado Incierto ó probablemente patogénica 2º Individuo no relacionado: Mutación Patogénica Yaping Yang et al N Engl J Med 2013;369:

15 Continuo desarrollo del conocimiento Objetivo: Ayudar a los Médicos a entender el porque de los trastornos del desarrollo de sus pacientes Participantes: 24 servicios regionales de Genética de UK e irlanda, junto a investigadores del Wellcome Trust Sanger Institute Pacientes: DNA e información clínica de >12,000 adultos y niños con retrasos del neurodesarrollo ( y de sus padres) Financiación: Wellcome Trust and the UK Department of Health - and the Wellcome Trust Sanger Institute, and is supported by the NHS National Institute for Health Research. 15

16 For patients referred for genetic identification of rare Mendelian disorders: Exome testing is a good primary test for cases with unusual presentations for which no panel is available or for which currently available tests are very low yield There is no really good targeted panel that gives you a high-yield answer Lee H, et al. JAMA. 2014;312: Yang Y, et al. JAMA. 2014;312:

17 3 Aplicación Clínica del Estudio Genético mediante Exomas 17

18 Demanda creciente de exomas en el entorno clínico EXOMAS RECIBIDOS 2014 EXOMAS RECIBIDOS 2015 EXOMAS RECIBIDOS

19 Las Técnicas de secuenciación masiva aceleran y simplifican el diagnóstico Genético 1.- Permiten analizar simultáneamente múltiples genes incluidos en el diagnóstico diferencial a un coste y en un tiempo que se acerca al del estudio de un gen único. 2.- Facilitan el análisis de genes previamente no analizados por tecnologías convencionales 3.- Permiten identificar genes no incluidos en el diagnóstico diferencial. La posibilidad de echar la red es especialmente importante en: - En enfermedades raras ó con alteraciones en genes de reciente identificación - En presentaciones clínicas parciales ó atípicas 19

20 Aplicación de los exomas al diagnóstico Genético Retos Técnicos: - Validadación de la Calidad del Ensayo - Análisis Bionformático - Validación de los resultados por técnicas alternativas (sanger) Problemas del Diagnóstico Clínico: - Pacientes no seleccionados con fenotipos diversos en laboratorios centralizados. - El análisis del exoma puede derivar en Hallazgos Incidentales - Es necesario determinar la aproximación genética para cada caso. 20

21 Todos los estudios deben incluir. Los tres principios fundamentales antes de solicitar un Exoma: 1.- Árbol o Pedigree familiar, para determinar el patrón de herencia: Autosómica dominante Autosómica recesiva Ligada a X dominante o recesiva 2.- Descripción detallada del fenotipo del paciente..para tener en consideracio n las limitaciones del estudio: No detecta las repeticiones de tripletes No permite el diagnóstico de CNVs ó aneuploidías No identifica reordenamientos balanceados No detecta alteraciones epigenéticas. Coberturas incompletas 3.- Consentimiento Informado 21

22 Pero antes...el consentimiento Informado!!!!!!! Debe Incluir: Objetivos, limitaciones y beneficios del estudio Información relativa a los hallazgos INCIDENTALES no relacionados con la indicación clínica de la prueba: oaceptación obligatoria a recibir la información relativa a las patologías recogidas en la guía de la ACMG que incluyen cardiomiopatías, canalopatías, ó cáncer hereditario. oactitud a seguir en el caso de identificar VUS no relacionadas con el fenotipo de la enfermedad ó variantes patogenicas en heterocigosis en enfermedades de HAR Estudios genéticos alternativas

23 Genoma Exoma Genes Target Transcriptoma Metiloma Epigenoma (Histonas) Illumina 454 Pyroseqg Helicos SOLiD Ion Torrent 23

24 Filtrado y Clasificación de de variantes NGS > Variantes Filtrados en bases de datos de SNPs Categorización DE MUTACIONES: Mutaciones Patogénicas Mutaciones de Significado Incierto (VUS) Mutaciones probablemente Benignas Mutaciones Benignas 400 a 700 Variantes Filtrado en función de la Variante: -Localización -Efecto en la proteína -Predictores -Etc Filtrado en función del Fenotipo: - Historia Clínica Detallada - Acceso a Bases de datos profesionales - Bases de datos propias - Revisión de la literatura 24

25 Aproximación al Diagnótico basado en exomas Análisis en Trios (secuenciación del paciente y sus progenitores) Ventaja: Identificación de mutaciones filtrando en función del patrón de herencia Desventaja: Precio Dirigido a la identificación de mutaciones GERMINALES de Novo en en enfermedades genéticas con presentación clínica variable e inéspecífica y con elevada heterogenicidad genética. Análisis de Paneles Dirigidos (secuenciaciónsolo del probando) Ventaja: Precio Desventaja: No permite determinar el patrón de herencia. No se identifican variantes en NUEVOS genes. Dirigido al estudio de múltiples genes en enfermedades con heterogenicidad genética, para la identificación de mutaciones GERMINALES Indicaciones: Estudio de enfermedades Mendelianas asociadas a fenotipos complejos y progresivos Indicaciónes: Estudio de enfermedades Mendelianas con un diagnóstico preciso. 25

26 Dos Diferentes Aproximaciones en función del Fenotipo EXOMA DIRIGIDO EXOMA TRIO Secuenciación Exónica Selección de Genes Análisis de Variantes genes N genes Panel Virtual Exoma Clínico Genes seleccionados Indicación: - Fenotipo bien definido - Enfermedad No progresiva >5700 Genes OMIM Indicación: - Fenotipo > complejo y severo - Enfermedad progresiva 26

27 Indicación de Estudio genético mediante Exoma Dirigido Motivo de Consulta: Varón de 5 años con: retraso del desarrollo psicomotor (en seguimiento desde los 6 meses) Marcadas esterotipias (TEA?) EEG, Analítica completa, estudio metabólico Normal RM cerebral: Atrofia cortico-subcortical. Resto Normal 4 años: Encefalopatía epiléptica progresiva (EEG: Sdr. de Lenox) Cariotipo NORMAL Array de CGH 180K NORMAL Genes Candidatos a Estudio: MECP2 (Cobertura: 95%) FOXG1 (Cobertura: 81%) CDKL5 (Cobertura: 97%) MEF2C (Cobertura: 100%) Secuenciación Exónica con Análisis Dirigido a Genes de DI y epilepsia 27

28 IQSEC2 c.4160_4173delacttcatcttcagc; p.his1387profs*215 Sanger Validation IGV visualization Patrón de Herencia: Ligado a X Consejo Genético? Variante de Novo FENOTIPO CLÍNICO: Retraso mental Autismo Hipotonía Movimientos estereotipados Rett-like Estrabismo Microcefalia Epilepsia. Gandomi, S.K. et al. J Genet Counsel (2014) 28

29 Diferentes Aproximaciones en función del Fenotipo: EXOMA TRIO Madre Padre genes genes 500 variantes Enf. Autosómicas recesivas Dobles heterocigotos Mutación de novo Mutación en hemicigosis 29

30 Motivo de Consulta: Varón de 3 años con: sinostosis craneal Hipertelorismo Indicación de Estudio genético mediante Trios retraso del desarrollo motor y del lenguaje Cariotipo NORMAL Array de CGH NORMAL Análisis mutacional de FGFR3 NORMAL Secuenciación Exónica con Análisis de Tríos 30

31 PACS1: -Proteína que regula el tráfico a través de la membrana de Golgi. -Se expresa durante el desarrollo embrionario del SNC. Sus niveles de expresión descienden significativamente tras el nacimiento. 31

32 Mutación patogénica de novo CAUSAL el fenotipo del paciente MRD17 Syndrome mental retardation, autosomal dominant 17 (MIM# ). Incidencia: 6 casos Janneke H.M The American Journal of Human Genetics 91, , December 7,

33 Las Respuestas que aporta un diagnóstico Genético... 33

34 PACS1 c.607c>t Síndrome MRD17 (N=19 pacientes) Rasgos faciales carácterísticos 2.Retraso del desarrollo motor El 31% de los pacientes TEA Hipotonía en fases precoces del desarrollo. 5.DI leve o moderada con un marcado retraso en el desarrollo del leguaje. 6.Crisis epilépticas en 62% de los casos. Controladas en 100% de los casos con fármacos 7.Problemas de alimentación en el 25% de los casos por alta sensibilidad orofacial. Clinical delineation of the PACS1-related syndrome-report on 19 patients. Schuurs-Hoeijmakers JH et al. Am J Med Genet A Mar;170(3):

35 Exoma dirigido (Paneles Virtuales) Diagnóstico NO SI Ampliación de Estudio Cobertura completa de Genes de Interés Validación Sanger Exoma dirigido Exoma clínico Estudios de Segregación familiar (patrón de herencia de la variante) Exoma trio 3 5

36 N= 40 casos analizados por exoma SIN diagnóstico Genético Nº de casos diagnosticados tras el reanálisis: 4 (10%) Wenger AM, et al Genet Med Jul

37 Fenotipos OMIM Variantes Patogénicas Incremento progresivo de la información genética Fenotipos OMIM con base molecular conocida Variantes Patogénicas en HGMD* > Genes Candidatos confirmados Mejor interpretación de las variantes Mayor automatización y Desarrollo de bases de datos actualizadas son las bases para asegurar una máxima rentabilidad de los estudios de NGS *HGMD: Database of human gene mutation data Wenger AM, et al Genet Med Jul

38 4 Rentabilidad Diagnóstica y económica del Análisis en Tríos 38

39 Enero, 2014 Casos no diagnósticados tras realización de Array CGH y secuenciación de genes ó paneles dirigidos. Analisis de Trios 204 casos Octubre, 2016 > 500 casos secuenciados Exomas dirigidos 370 casos Base de datos de >1000 exomas Desarrollo de Scripts Bioinformáticos de priorización Rentabilidad Diagnóstica: Variantes Diagnósticas (Patogénicas y probablemente patogénicas): 34% Variantes Probablemente Diagnósticas (VUS): 19% ESHG 2015 (50 casos) J. Botet et al PM08.20 ESHG 2016 (130 casos) M. Pen a-vilabelda P08.24 NIMGenetics es un CENTRO DE DIAGNÓSTICO ANALÍTICO CON UNIDAD DE GENÉTICA, autorizado y habilitado para emitir diagnósticos clínicos por la Comunidad de Madrid (Laboratorio de Diagnóstico Clínico, Licencia de Actividad Sanitaria con nº de registro CS10673)

40 JAMA. 2014;312(18):

41 Casos Homocigotos Heterocigotas compuestas Hemicigotas de novo Diagnóstico Diagnóstico Probable Diagnóstico Diagnóstico Probable DI NO SINDRÓMICA (n=32) DI SINDROMICA (n=70) Rentabilidad Dx: 18% (6/32) Rentabilidad Dx: 50% (45/70) 41

42 Un diagnóstico de Certeza tiene consecuencias tanto para el paciente como para sus familias AL MEDICO RESPONSABLE una intervención clínica definida: seguimiento, tratamientos, procedimientos diagnósticos basados en el conocimiento de la enfermedad A LOS PADRES les reduce la ansiedad y permite establecer un riesgo de recurrencia más ajustado para futuros embarazos. AL PACIENTE una atención médica dirigida con posibilidades de acceso a nuevos fármacos, evitando procedimientos diagnósticos innecesarios, ofreciendole una explicación del curso de su enfermedad (pronóstico, riesgos asociados, etc..) CUAL ES EL IMPACTO ECONÓMICO AL SISTEMA DE SALUD LA APLICACIÓN DE ESTAS TECNOLOGÍAS? 42

43 Impacto Económico del Diagnóstico Genético Análsisi de 100 familias con 119 niños con trastornos del neurodesarrollo Los estudios previos al estudio genético, incluían: Analíticas, Procedimientos radiológios electromiogramas, estudios de conducción nerviosa. Coste Total $19,100 por familia (rango: $3248 a $55,321) Los procedimientos diagnósticos realizados fuera de la institución fueron omitidos Asumiendo la realización de 2,55 WES por familia (puesto que se habían realizado tanto casos de exoma dirigido como de tríos) se demostro que este estudio era coste efectivo dado que suponía un gasto de $2996 por individuo. Sarah, E. Soden et al, Sci Transl Med 6, 265ra168 (2014) 43

44 44

45 El diagnóstico mediante Exomas es una herramienta actualmente disponible en la práctica clínica Esta aproximación diagnóstica NO es más dificil de manejar que la situación actual con pacientes sin diagnosticar ó mal diagnósticados Permite centrar el diagnóstico evitando la confusión, las pruebas diagnósticas innecesarias mejorando la calidad de vida del paciente y de su familia. Facilita la identificación de genes causales, punto de partida para el desarrollo de terapias dirigidas. Es actualmente una herramienta diagnóstica disponible, asequible y rentable. 45

46 A nuestros Médicos y Genetistas: Laboratorio de NGS: Hospital Universitario Quiroń, Madrid Hospital Universitario de Getafe, Madrid Hospital Ruber Internacional, Madrid Hospital Niño Jesus, Madrid H. Universitario Gregorio Marañón, Madrid Hospital Clínico San Carlos, Madrid Hospital Universitario de la Princesa, Madrid Javier Botet Paolo Maietta Mº del Mar Peña Vila-Belda Mónica Martinez García Irene Díez Rocío Sánchez Celia Rodriguez Marta Carcajona David Rodríguez Noelia Sánchez Gema Benito Hospital Miguel Servet, Zaragoza Clińica Universidad de Navarra, Pamplona Hospital Universitario Reina Sofiá, Coŕdoba Hospital Universitario Materno Infantil de Canarias, Las Palmas Centro de Estudios Gene ticos de Andaluciá, Granada Hospital Virgen del Rocío, Sevilla Complejo Hospitalario Universitario de Albacete Hospital El Ańgel, Maĺaga Instituto Neuroloǵico Dr. Mateos, Oviedo Hospital Sant Joan de Deú, Barcelona salvarez@nimgenetics.com