Studio funzionale di nuove varianti del gene PIEZO2 in una forma recessiva di Artrogriposi distale con compromissione della propriocezione e del tatto: fine di un’odissea diagnostica.

Abstract

Una malattia rara è una condizione medica che colpisce un numero esiguo di persone nella popolazione. In Europa, una malattia è considerata rara se colpisce non più di 1 persona su 2.000. Si stima che esistano oltre 7.000 malattie rare e, sebbene singolarmente siano poco comuni, collettivamente colpiscono una parte significativa della popolazione mondiale. Circa l'80% delle malattie rare ha origine genetica. Queste malattie condividono una sfida comune: la loro rarità le rende difficili da diagnosticare, portando spesso a un “percorso diagnostico” prolungato e frustrante per i pazienti e le loro famiglie. L'artrogriposi distale con alterazione della propriocezione e del tatto (DAIPT) è una rara malattia neurologica autosomica recessiva caratterizzata da una progressiva alterazione della meccanocezione. La condizione è causata da varianti con perdita di funzione nel gene PIEZO2, che codifica un canale ionico coinvolto nella segnalazione meccanosensibile. Il lavoro della mia tesi si è concentrato sulla caratterizzazione funzionale di due nuove varianti del gene PIEZO2 identificate in un ragazzo di 11 anni con caratteristiche scheletriche e neuromuscolari indicative di DAIPT. Infatti, l'analisi del sequenziamento dell'esoma completo nel paziente e nei suoi genitori ha portato all'identificazione di una variante nonsense (c.1924G>T; p.Glu642*) e una variante intronica di significato incerto (c.2170-15A>G). Sono stati condotti test funzionali utilizzando test minigene su cellule HEK-293 e studi su cellule primarie derivate da pazienti, dimostrando che la variante intronica interrompe lo splicing, portando alla formazione di codoni di terminazione prematura e al possibile targeting dell'mRNA per il decadimento dell'mRNA mediato da nonsense (NMD). Lo studio molecolare su fibroblasti derivati da pazienti con specifici inibitori NMD mostra che i trascritti derivati da entrambi gli alleli vengono degradati dall'NMD, confermando così in vivo l'effetto sia della variante nonse

A rare disease is a medical condition that affects a small number of people in the population. In Europe, a disease is considered rare if it affects no more than 1 in 2,000 people. It is estimated that there are over 7,000 rare diseases, and while individually they are uncommon, they collectively affect a significant portion of the global population. Approximately 80% of rare diseases have genetic origin. These diseases share a common challenge: their rarity makes them difficult to diagnose, often leading to a prolonged and frustrating "diagnostic odyssey" for patients and their families. Distal arthrogryposis with impaired proprioception and touch (DAIPT) is a rare autosomal recessive neurological disorder characterized by progressive impairment of mechanosensation. The condition is caused by loss-of-function variants in the PIEZO2 gene, encoding an ion channel that is involved in mechanosensation signaling. The work of my thesis focused on the functional characterization of two novel PIEZO2 variants identified in a 11-year-old boy with skeletal and neuromuscular characteristics suggestive of DAIPT. Indeed, Whole exome sequencing analysis in the patient and in his parents, led to identification a nonsense variant (c.1924G>T; p.Glu642*) and an intronic variant of uncertain significance (c.2170-15A>G). Functional assays were performed using minigene assays in HEK-293 cells and studies in patient-derived primary cells demonstrating that the intronic variant disrupts splicing, leading to premature termination codon formation and possible targeting of the mRNA for nonsense-mediated mRNA decay (NMD). Molecular study in fibroblasts derived from patients with specific NMD inhibitors shows that transcripts derived from both alleles are degraded by NMD, thus confirming in vivo the effect of both the nonsense and intronic variant. This study provides an example of how the application of exome-wide genetic analysis combined with experimental validation of the molecular findin