1Modulo di Genetica, Istituti Ortopedici Rizzoli - BolognaModulo di Genetica, Istituti Ortopedici Rizzoli - Bologna

Studio di correlazione genotipo-fenotipo su 240 pazienti affetti da

esostosi multiple ereditarie (HME)

Studio di correlazione genotipo-fenotipo su 240 pazienti affetti da

esostosi multiple ereditarie (HME)

Modulo di Genetica

Luca SangiorgiLuca Sangiorgi

Modulo di Genetica

HME (MIM 133700)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

• 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 ExostosesHME: Hereditary Multiple Exostoses

Modulo di Genetica

Evoluzione naturale: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

• 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:Problemi clinici:• • Dolori articolari

• Compressione strutture

adiacenti

• Deformità degli arti

• Limitazioni funzionali

• Bassa statura

• • Dolori articolari

• Compressione strutture

adiacenti

• Deformità degli arti

• Limitazioni funzionali

• Bassa statura

Modulo di Genetica

•• Identificati due geni principali EXT 1 (8q24.1)

EXT 2 (11p11.2-12)

• • Un terzo gene (EXT3)coinvolto mappa sul cromosoma 19

•• 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 esoniEXT1 11 esoni

1 11

EXT2 15 esoni EXT2 15 esoni

2 14

Codificano per glicoproteine transmembrana ad attività glicosil-transferasica coinvolte nella polimerizzazione delle

catene glucidiche degli eparan-solfati, a loro volta importanti per il meccanismo di controllo della crescita

cartilaginea

Codificano per glicoproteine transmembrana ad attività glicosil-transferasica coinvolte nella polimerizzazione delle

catene glucidiche degli eparan-solfati, a loro volta importanti per il meccanismo di controllo della crescita

cartilaginea

70% di omologia70% di omologia

• 2238 bp cDNA

• 746 AA protein

• 2238 bp cDNA

• 746 AA protein

• 2154 bp cDNA

• 718 AA protein

• 2154 bp cDNA

• 718 AA protein

Modulo di Genetica

Prelievo ematicoPrelievo ematico

DNA DNA

LINKAGEIn famiglie con più di 3 pazienti affetti

LINKAGEIn famiglie con più di 3 pazienti affetti

DHPLC(1 proband per famiglia)

Analisi degli esoni : dall’1 all’11 per EXT1EXT1

dal 2 al 14 per EXT2EXT2

DHPLC(1 proband per famiglia)

Analisi degli esoni : dall’1 all’11 per EXT1EXT1

dal 2 al 14 per EXT2EXT2

SequenziamentoEsteso a tutti i componenti della famiglia

SequenziamentoEsteso a tutti i componenti della famiglia

Modulo di Genetica

308 pazienti analizzati: 72 casi sporadici

236 casi familiari

308 pazienti analizzati: 72 casi sporadici

236 casi familiari

41 casi negativi (13% ca.)41 casi negativi (13% ca.)

266 mutazioni 266 mutazioni192 in EXT1 (72%)192 in EXT1 (72%)

75 in EXT2 (28%)75 in EXT2 (28%)

EXT172%

EXT228%

EXT172%

EXT228%

Modulo di Genetica

Effetto fenotipico delle mutazioni trovateEffetto fenotipico delle mutazioni trovate

35

86

104

42

0 20 40 60 80 100 120

MISSENSE

NONSENSE

FRAMESHIFT

SPLICE MUT.

• la maggior parte determinano terminazioni premature nella codifica delle proteine EXT• codoni 339-340 EXT1 esone2 : Hot Spot mutazionale• forte eterogeneità allelica

• la maggior parte determinano terminazioni premature nella codifica delle proteine EXT• codoni 339-340 EXT1 esone2 : Hot Spot mutazionale• forte eterogeneità allelica

Modulo di Genetica

Fenotipo: variabilità clinicaFenotipo: variabilità clinica

Modulo di Genetica

Correlazione genotipo-fenotipo 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

• 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) Ambulatorio genetica IOR (da 15/3/03)

Pazienti 308Casi sporadici 23%

 

Pazienti 308Casi sporadici 23%

 Pazienti con classificazione clinica

Pazienti con classificazione clinica

240240

Modulo di Genetica

Classificazione ClinicaClassificazione Clinica

Classe Sottoclasse Caratteristiche

I No deformità – No limitazioni funzionali

IA 5 sediIB > 5 sedi

II Si deformità – No limitazioni funzionali

IIA 5 sediIIB > 5 sedi

III Si deformità – Si limitazioni funzionali IIIA Limitazioni funzionali di 1 sede

IIIB Limitazioni funzionali di 2 sedi

Classe Sottoclasse Caratteristiche

I No deformità – No limitazioni funzionali

IA 5 sediIB > 5 sedi

II Si deformità – No limitazioni funzionali

IIA 5 sediIIB > 5 sedi

III Si deformità – Si limitazioni funzionali IIIA Limitazioni funzionali di 1 sede

IIIB Limitazioni funzionali di 2 sedi

Modulo di Genetica

TIPI DI MUTAZIONI30 missenso 75 nonsenso 81 frameshift 31 nel sito di

splicing 23 casi negativi

TIPI DI MUTAZIONI30 missenso 75 nonsenso 81 frameshift 31 nel sito di

splicing 23 casi negativi

CLASSI95 classe I94 classe II51 classe III

CLASSI95 classe I94 classe II51 classe III

CasisticaCasistica

240 pazienti240 pazienti

136 famiglie

136 famiglie

Modulo di Genetica

0

10

20

30

40

50

60

70

classe I classe II classe III

EXT1

EXT2

negativi

• EXT1 significativamente correlato al pattern di classe III

• pazienti EXT1/EXT2 negativi tendenzialmente associati alla classe I

• EXT1 significativamente correlato al pattern di classe III

• pazienti EXT1/EXT2 negativi tendenzialmente associati alla classe I

Gene mutato (p=0,021)Gene mutato (p=0,021)

Modulo di Genetica EXT1EXT1 EXT2EXT2

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8

classe III

classe II

classe I

Esone mutato (p=0,026)Esone mutato (p=0,026)

Modulo di Genetica

0

20

40

60

80

100

classe I classe II classe III

sporadico

familiare

Familiarità (p=0,010)Familiarità (p=0,010)

Sporadico significativamente associato alla classe III

Sporadico significativamente associato alla classe III

Modulo di Genetica

Sesso (p=0,001)Sesso (p=0,001)

♂ associati alla classe III - ♀ associati alla classe I♂ associati alla classe III - ♀ associati alla classe I

0

10

20

30

40

50

60

I II III

♂

♀

Casistica IOR 119 ♂- 121 ♀ Casistica IOR 119 ♂- 121 ♀

Modulo di Genetica

Modalità di trasmissione (p=0,029)Modalità di trasmissione (p=0,029)

• ♂ più a rischio di appartenere alla classe III, soprattutto se hanno ereditato la malattia per via materna

• ♀ protette nei confronti delle forme cliniche più severe, soprattutto se hanno ereditato la malattia per via materna

• ♂ più a rischio di appartenere alla classe III, soprattutto se hanno ereditato la malattia per via materna

• ♀ protette nei confronti delle forme cliniche più severe, soprattutto se hanno ereditato la malattia per via materna

•trasmissione materna/paterna non significativa è determinante l’associazione tra il sesso del figlio e la modalità di trasmissione della malattia

•trasmissione materna/paterna non significativa è determinante l’associazione tra il sesso del figlio e la modalità di trasmissione della malattia

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

%

classe I classe II classe III

♂ → ♂

♂ → ♀

♀ → ♀

♀ → ♂

Modulo di Genetica

Numero di sedi (p=0,000)

Numero di sedi (p=0,000)

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

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

0

10

20

30

40

50

I II III

0-10 sedi

10-20 sedi

>20 sedi

Modulo di Genetica

Tipo di mutazioneTipo di mutazione

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

%

classe I classe II classe III

MISSENSE

NONSENSE

FRAMESHIFT

SPLICING

P > 0,05 tendenza per le mutazioni frameshift ad essere associate alla classe III

P > 0,05 tendenza per le mutazioni frameshift ad essere associate alla classe III

Modulo di Genetica

Analisi MultivariataAnalisi Multivariata

Fattori ‘protettivi’

(associati alla classe I)

Fattori ‘protettivi’

(associati alla classe I)

Fattori ‘di rischio’

(associati alla classe III)

Fattori ‘di rischio’

(associati alla classe III)

• numero sedi 0-10

(p=0,001) • sesso femminile (p= 0,016), in particolare se la malattia è

trasmessa per via materna

• numero sedi 0-10

(p=0,001) • sesso femminile (p= 0,016), in particolare se la malattia è

trasmessa per via materna

• sesso maschile (p=

0,000)

• numero sedi >20

(p=0,002)

• mutazione a carico di

EXT1 (p=0,031)

• sesso maschile (p=

0,000)

• numero sedi >20

(p=0,002)

• mutazione a carico di

EXT1 (p=0,031)

Modulo di Genetica

Trasformazione malignaTrasformazione malignaIncidenza casistica IOR: 16/306 Incidenza casistica IOR: 16/306

>5%>5%• non associata al gene mutato

• non associata al numero sedi

• non correlata alla gravità della malattia

• degenerazione maligna solo in casi

familiari

• non associata al gene mutato

• non associata al numero sedi

• non correlata alla gravità della malattia

• degenerazione maligna solo in casi

familiari

EXT164%

EXT236%

classe II20%

classe III27%

classe I53%

Meccanismo patogenetico non ancora chiarito Meccanismo patogenetico non ancora chiarito

FOLLOW-UP per tutti i pazienti

FOLLOW-UP per tutti i pazienti

Modulo di Genetica

ConclusioniConclusioni• 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

• 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 futureProspettive 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)

• 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 GeneticaModulo di Genetica