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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.41.2021.tde-20052021-111343
Document
Auteur
Nom complet
Raíssa Modaffore Dandalo Girardi
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2021
Directeur
Jury
Bertola, Débora Romeo (Président)
Kulikowski, Leslie Domenici
Melaragno, Maria Isabel de Souza Aranha
Titre en portugais
Bases genéticas dos defeitos de segmentação vertebral: estudo genético-clínico focado em pacientes com disostose espondilocostal
Mots-clés en portugais
1. Defeito de segmentação vertebral
2. Disostose espondilocostal
3. Sequenciamento de nova geração
4. Aconselhamento genético
Resumé en portugais
A estrutura e função da coluna vertebral dependem de sua organização segmentar, cuja origem remonta à somitogênese, um processo ritmicamente coordenado no embrião pelas vias Notch, FGF e Wnt. Perturbações em uma ou mais dessas vias podem levar a defeitos de segmentação vertebral (DSVs), que podem ser classificados em simples (S-DSV) e múltiplo (M-DSV), sendo os M-DSVs subdivididos em: regional (M-DSV-R) e generalizado (M-DSV-G), com acometimento de dez ou mais vértebras consecutivas, dentre os quais destaca-se a disostose espondilocostal (DEC). Os DSV podem ocorrer isoladamente, como no caso da DEC, ou estar associado a outras anomalias congênitas, podendo constituir síndromes clinicamente reconhecidas. A DEC é uma doença de etiologia majoritariamente mendeliana, com padrão geralmente autossômico recessivo, e classicamente associada aos genes DLL3, MESP2, LFNG, HES7 e TBX6, todos eles integrantes da via Notch. Outros genes associados a fenótipos sobrepostos à DEC incluem RIPPLY2 e DMRT2. Uma grande heterogeneidade fenotípica de DSVs é associada ao gene TBX6, desde uma escoliose congênita até DEC. Diferentes mecanismos de herança também foram demonstrados em TBX6, desde um padrão mendeliano clássico, com um padrão autossômico dominante out recessivo, e uma herança composta, geralmente decorrente de uma microdeleção em 16p11.2 ou uma variante de perda de função, com um haplótipo hipomórfico T-C-A (rs2289292, rs3809624 e rs3809627) em trans. Neste trabalho, 18 indivíduos de 17 famílias com DSVs foram avaliadas clinicamente: consangüinidade foi observada em 5 famílias, recorrência em uma e transmissão vertical em uma única família. O estudo molecular, principalmente pela técnica do sequenciamento de nova geração, foi realizado nos probandos e outros parentes de interesse com foco na análise dos 5 principais genes associados à DEC (DLL3, MESP2, LFNG, HES7 e TBX6). Nas famílias com variantes em TBX6, um indivíduo afetado em cada uma delas também foi submetido a microarray para análise de ancestralidade. A avaliação clinico-radiológica permitiu estabelecer o diagnóstico de DEC em 8 pacientes (7 famílias); 3 síndromes clinicamente reconhecidas em 3 indivíduos (síndrome de Robinow, sinostose espondilocarpotarsal e síndrome cerebrocostomandibular) e escoliose congênita em único indivíduo. Em 6 famílias com M-DSV-R, não foi possível estabelecer um diagnóstico específico. A análise molecular permitiu a identificação de variantes em 6/7 probandos com DEC: 5 com variantes bialélicas em DLL3, 3 delas novas, e uma variante em heterozigose em TBX6, previamente reportada, na família com transmissão vertical. No paciente com escoliose congênita, também foi encontrada uma variante nonsense, em heterozigose em TBX6, porém sem o haplótipo T-C-A em trans, de modo a não confirmar o mecanismo de herança composta. A ancestralidade estimada revelou um importante componente africano (42%). Um caso típico de DEC sem achados moleculares no painel focado foi encaminhado para sequenciamento do exoma, com resultado não conclusivo. Houve confirmação molecular de todas as síndromes reconhecidas e nenhum indivíduo com M-DSV-R, sem diagnóstico específico, apresentou variantes nos 5 genes estudados. Este estudo mostrou que o sequenciamento focado em indivíduos com DEC apresentou uma alta positividade (6/7), particularmente com variantes bialélicas em DLL3 (5/7) e ampliou o espectro de variantes descritas na literatura. Este fato, associado à ausência do haplótipo de risco em trans no gene TBX6 no indivíduo com ancestralidade africana e escoliose congênita, evidencia a importância de análise de populações miscigenadas e pouco representadas em pesquisas, majoritariamente de origem europeia. Os achados do presente estudo também mostram os desafios envolvidos no aconselhamento genético de DSVs, dada sua heterogeneidade lócica, de padrões de herança, e em alguns casos, importante variabilidade fenotípica
Titre en anglais
Genetic basis of vertebral segmentation defects: genetic and clinical study focused on spondylocostal dysostosis patients
Mots-clés en anglais
1. Vertebral segmentation defect
2. Spondylocostal dysostosis
3. Next-generation sequencing
4. Genetic counseling
Resumé en anglais
The structure and function of the spine depends on its segmental organization, whose origin goes back to somitogenesis, a rhythmically coordinated process in the embryo by the Notch, FGF and Wnt pathways. Disturbances in one or more of these pathways can lead to vertebral segmentation defects (SDV), which can be classified as simple (S-SDV) and multiple (M-SDV), with M-SDV subdivided into: regional (M-SDV-R) and generalized (M-SDV-G), with involvement of ten or more consecutive vertebrae, among which spondylocostal dysostosis (SCD) stands out. SDV can occur in isolation, as in the case of SCD, or be associated with other congenital anomalies, constituting clinically recognized syndromes. SCDis mostly a Mendelian phenotype, generally with an autosomal recessive pattern of inherintace, and classically associated with variants in DLL3, MESP2, LFNG, HES7 and TBX6 genes, all of which are members of the Notch pathway. Other genes associated with phenotypes overlapping with SCD include RIPPLY2 and DMRT2. A large phenotypic heterogeneity of SDV is associated with the TBX6 gene, from congenital scoliosis to SCD. Different mechanisms of inheritance have also been demonstrated in TBX6, from a classic Mendelian pattern, with an autosomal dominant or recessive patterns, to compound inheritance, usually showing a microdeletion in 16p11.2 or a loss of function variant, with a hypomorphic haplotype T-C-A (rs2289292, rs3809624 and rs3809627) in trans. In this study, 18 individuals from 17 families with SDV were evaluated clinically: consaguineous mattings wereobserved in 5 families, recurrence in one and vertical transmission in a single family. The molecular study, mainly by the next-generation sequencing technique, was carried out on the probands and other relatives of interest with a focus on the analysis of the 5 main genes associated with SCD (DLL3, MESP2, LFNG, HES7 and TBX6). In families with TBX6 variants, an individual affected in each of them was also submitted to microarray for ancestry analysis. The clinical and radiological evaluation established a diagnosis of SCD in 8 patients (7 families); 3 clinically recognizable syndromes in 3 individuals (Robinow syndrome, spondylocarpotarsal synostosis and cerebrocostomandibular syndrome) and congenital scoliosis in a single individual. In 6 families with M- SDV-R, it was not possible to establish a specific diagnosis. The molecular analysis allowed the identification of variants in 6/7 probands with SCD: 5 with biallelic variants in DLL3, 3 of them novel variants, and a variant in heterozygosity in TBX6, previously reported, in the family with vertical transmission. In the patient with congenital scoliosis, a nonsense, heterozygous variant was also found in TBX6, but without the T-C-A haplotype in trans, not confirming the mechanism of compound inheritance. Ancestry analysis revealed an important African component (42%). A typical case of SCD without pathgenic variants identified by targeted sequencing was tested for exome sequencing, with an inconclusive result. There was molecular confirmation of all recognizable syndromes and no individual with M- SDV-R, without a specific diagnosis, presented variants in the 5 studied genes. This study showed that targeted next-generation sequencing on individuals with SCD yielded high positive results (6/7), particularly with biallelic variants in DLL3 (5/7) and expanded the spectrum of variants described in the literature. This fact, associated with the absence of the risk haplotype in trans in the TBX6 gene in the individual with African ancestry and congenital scoliosis, highlights the importance of analysis of admixtured populations and under represented ones in research, as mostly of them are of European descent. The findings of the present study also show the challenges involved in the genetic counseling of SDV, given their locus heterogeneity, inheritance patterns, and in some cases, important phenotypic variability
 
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Date de Publication
2021-05-23
 
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