LA GENETICA DELLA RETINITE PIGMENTOSA RP Prof Maria

LA GENETICA DELLA RETINITE PIGMENTOSA (RP) Prof. Maria Luisa Mostacciu 0 lo Laboratorio Mendel, Genetica Medica, Modena

Epidemiologia della RP La Retinite Pigmentosa è la forma più comune di retinopatia ereditaria con una frequenza nella popolazione europea di circa 1 su 4000 individui (Haim et al. , 2002). Generalmente la Retinite Pigmentosa non è sindromica (non sono coinvolti altri organi o tessuti), tuttavia sono note anche forme sindromiche (con coinvolgimento di altri sistemi neurosensoriali) come la sindrome di Usher, associata a sordità o sistemica (che interessano tessuti multipli).

LA RETINITE PIGMENTOSA (RP) La Retinite Pigmentosa (RP) si caratterizza per una degenerazione dei fotorecettori (coni e bastoncelli) della retina con progressiva perdita visiva. L’insorgenza è mediamente in età adolescenziale I sintomi includono la cecità notturna, lo sviluppo di visione a tunnel e la diminuzione progressiva della visione centrale. La diagnosi iniziale è prettamente clinica e si basa su esami clinici e strumentali (vedi linee guida).

Linee guida diagnostiche L’American Academy of Opthalmology (AAO) raccomanda che nel iter diagnostico del paziente con Degenerazione Retinica Ereditaria, come la RP, oltre ai dati clinici debbano essere presenti informazioni relative a: Anamnesi genetica (stesura dell’albero genealogico della famiglia) Test genetico molecolare (analisi DNA)

Nomenclatura Gli alberi genealogici sono uno strumento importante per valutare come si trasmette la Retinite Pigmentosa all’interno della famiglia

Trasmissione AD e relativi genotipi a = allele normale A = allele “mutato” aa Aa Aa aa Aa Ereditarietà presente nel 15 -25% dei casi di RP

Eredità autosomica recessiva (AR) e relativi genotipi A = allele normale a = allele “mutato” Aa Aa o AA Aa aa Ereditarietà presente nel 5 -20 % dei casi con RP

Eredità associata al cromosoma X (non letale) e relativi genotipi XA Xa X a. Y Ereditarietà presente nel 5 -15 % dei casi con RP

“Complicanze” nei principali modelli ereditari 1) Penetranza incompleta nelle forme a trasmissione AD: la RP può NON manifestarsi in un soggetto con la mutazione seppure questo può trasmetterla 2) Espressività variabile: la RP può avere un diverso grado di manifestazione nei diversi soggetti affetti della famiglia. 3) Nuova mutazione: la RP si presenta nella famiglia come il primo caso 4) Trasmissione digenica: la RP è il risultato di mutazioni (in eterozigosi ) che interessano due diversi geni

Famiglia con trasmissione AD a penetranza incompleta

Seppure la RP è una patologia ereditaria, nel 40/50% dei casi non si rileva una chiara ereditarietà ed allora come procedere? ricercare il gene causativo

Quanti sono i geni nel nostro genoma? Oggi sappiamo che i geni codificanti per proteine sono circa 23. 000

Funzione dei geni che codificano peptidi Per circa il 20% dei geni umani non si conosce ancora la funzione!

Geni associati a malattie nell’uomo >4000 Numero di geni associati a malattie geni malattia 18% del tot. 2016 Fonte: OMIM Next generation sequencing

Malattie retiniche ereditarie L’eterogeneità dei disordini retinici ereditari si riflette nell’elevato numero di geni mutati correlati Più di 150 geni sono stati identificati come responsabili (http: //sph. uth. tmc. edu/Retnet/home. htm) Ad oggi non è stato ancora possibile identificare mutazioni geniche responsabili della malattia in un significativo numero di pazienti Una correlazione genotipo/feotipo non è sempre fattibile in quanto fattori ambientali possono influenzare le manifestazioni cliniche.

I geni noti per la Retinite Pigmentosa Ereditaria I geni finora noti per la Retinite Pigmentosa sono oltre 100, per le forme di RP non sindromiche sono 86 (26 AD, 57 AR, 3 X-L) Geni di grandi dimensioni : ABCA 4 , RPGR Geni di piccole dimensioni : RHO ( rhodopsin)

Elenco dei geni noti per RP non sindromiche sulla base del modello ereditario AD Gene (variante RP) RHO (RP 4) PRPH 2 (RP 7) PRPF 31 (RP 11) GUCA 1 B RP 1 (RP 1) SEMA 4 A IMPDH 1 PRPF 8 KLHL 7 NR 2 E 3 SNRNP 200 PRPF 3 TOPORS CRX ARL 3 BEST 1 CA 4 HK 1 NRL PRPF 6 ROM 1 RP 9 (PAP 1) RPE 65 SPP 2 FSCN 2 RDH 12 Frequenza e commenti 20%-30%. La mutazione p. Pro 23 His presente nel ~12%-14% di popolazioni europee 5%-10% (mutato anche nella degenerazione maculare progressiva) 8%. Nel 2. 5% sono presenti riarrangimanti (delezioni/duplicazioni) 5% in Giappone; raro in Europa 3%-4%, 3%-4% in Pakistan 2%-3% 1%-2%. La mutazione p. Gly 56 Arg presente nel 3, 5% di famiglie spagnole (PLOS One, 2016) 1%-2% 1% 1% 1% Raro (mutato nella distrofia maculare di Best) Raro Raro Raro Fahim et al. , Gene. Reviews, 2017 Sconosciuto

Elenco dei geni noti per RP non sindromiche sulla base del modello ereditario AR Gene (variante RP) EYS (RP 25) USH 2 A (RP 39) CRB 1 (RP 12) ABCA 4 (RP 19) CERKL (RP 26) PDE 6 A (RP 43) PDE 6 B (RP 20) RPE 65 (RP 20) SAG (RP 47) CNGA 1 (RP 49) LRAT SPATA 7 TULP 1 BBS 2 BEST 1 C 2 ORF 71 C 8 ORF 37 CLRN 1 CNGB 1 CYP 4 V 2 DHDDS DHX 38 EMC 1 FAM 161 A HGSNAT IDH 3 B IFT 140 IFT 172 Frequenza e commenti 10%-30% in Spagna; comune in China 10%-15%; (causa anche la sindrome di Usher tipo 2) 6%-7% in Spagna 2%-5% (mutato nella malattia di Stargart tipo 1) 3%-4% in Spagna 2%-5% (mutato anche in casi con m. di Leber) 2%-5% 2%-3% in Giappone 1%-2% ≤ 1%. RP a esordio precoce ≤ 1% ≤ 1% ≤ 1% ≤ 1% Gene IMPG 2 MAK MERTK NRL PDE 6 G PRCD PROM 1 RBP 3 RGR RHO RLBP 1 RP 1 (RP 1) TTC 8 ZNF 408 ZNF 513 ADGRA 3 AGBL 5 ARL 6 ARL 2 BP KIAA 1549 KIZ MVK NEK 2 NEUROD 1 NR 2 E 3 POMGNT 1 SLC 7 A 14 TRNT 1 Frequenza e commenti ≤ 1% ≤ 1% (mutato nella malattia di Stargart tipo 4) ≤ 1% ≤ 1% Rare Rare Rare (p. Gly 56 Arg: mut. 3. 5% in Spagna , 2016) Rare Fahim et al. , 2017 Rare

Elenco dei geni noti per RP non sindromiche sulla base del modello ereditario X-linked Gene (variante) Frequenza delle mutazioni RPGR (RP 3 e RP 15) 70%-90% RP 2 (RP 2) 10%-20% OFD 1 (RP 23) Rare Il gene RPGR ha una frequenza di mutazione del 10% sul totale dei casi con RP Fahim et al. , 2017

La mutazione genica

Le mutazioni geniche «puntiformi» Sostituzione (cambiamento di una base nucleotidica nel DNA) gene RP 1: c. 1118 C>T (Thr 373 Ile) Delezione (perdita di uno o più nucleotidi nel DNA) gene BBS 1: c. 851 del. A Inserzione /Duplicazione (aggiunta di uno o più nucleotidi nel DNA) Predizione: Clin. Var

Il test genetico molecolare nella RP L’individuazione della mutazione causativa per RP può essere effettuata mediante la «lettura» di sequenze di DNA Sequenziamento di Sanger : di norma utilizzato per singolo gene di piccole/medie dimensioni o in presenza di mutazione nota Next Generation Sequencing (NGS) - Pannelli di geni secondo le modalità di trasmissione (AD, AR, X-L) - Esoma clinico dell’Illumina (comprende 4132 geni amplificati in una analisi)

Il costo per il sequenziamento del genoma umano Andamento del costo a partire dal 2001 http: //www. genome. gov/sequencingcosts/

Finalità del test genetico e possibilità di successo Il test genetico o test sul DNA può essere eseguito a partire da un campione di saliva o di sangue periferico. A conclusione dell’indagine molecolare, se eseguito mediante NGS, viene consegnato un report genetico dove saranno elencate le varianti genetiche (mutazioni causative e non causative) individuate. A tutt’oggi la probabilità di individuare la mutazione causativa mediante tecnologia NGS nella RP risulta tra il 50 - 80 % (Fahim et al. , Gene. Reviews, 2017)

Importanza della consulenza genetica pre-test e post-test in RP per definire : la modalità di trasmissione della malattia il rischio genetico del soggetto con RP il tipo di indagine molecolare più adeguato per individuare la mutazione genica causativa di RP la spiegazione del risultato ottenuto dal test genetico

Mutazioni e disordini retinici ereditari in una prima classificazione RP: Retinitis Pigmentosa LCA: Leber Congenital Amaurosis NB: Night Blindness CORD/COD: Cone rod and cone Dystrophies CVD: Colour Vision Defects MD: Macular Degeneration ERVR/EVR: Erosive and exudative vitreoretinophaties

Mutazioni e disordini retinici ereditari al 2018 RP: Retinitis Pigmentosa CRD: cone-rod dystrophy CSNB: congenital stationary night blindness ESCS: enhanced S-cone syndrome LCA: Leber congenital amaurosis MD: macular dystrophy * Geni candidati per «non-syndromic RP» Verbakel et al. , 2018

Esempio di mutazioni in geni rari Il gene BBS 1 a trasmissione AR nel 2002 è stato associato a una sindrome chiamata Bardet-Biedl per la quale è presente obesità, malformazioni renali, disturbi cognitivi, retinite pigmentosa, ecc…. In base alla nostra esperienza su un limitato numero di pazienti mutazioni su BBS 1 per i quali è stato eseguita una indagine mediante NGS su 137 geni per RP non appare raro e limitato alla Bardet-Biebl in quanto presente in soggetti con sola RP.

Considerazioni Per interpretare un genotipo correttamente occorre conoscere in modo approfondito la malattia che si sta analizzando, la natura della mutazione e le caratteristiche del test che viene utilizzato. Figure professionali coinvolte Oculista, Biologo molecolare, Genetista Risultati attesi per il paziente Prevenzione e intervento medico mirato