Le malformazioni dello sviluppo corticale: analisi di geni target e sequenziamento dell' esoma in una popolazione pediatrica

Abstract

Background: Le malformazioni dello sviluppo corticale (MCD) rappresentano un gruppo di disordini eterogenei dal punto di vista clinico ed eziologico, causati da difetti durante il processo di sviluppo embrionale del SNC. In questo studio abbiamo confrontato due differenti approcci diagnostici basati su tecnologie NGS, la Targeted Sequencing e la Whole Exome Sequencing, analizzando la loro resa diagnostica in una coorte di pazienti con MCD, esplorando contemporaneamente correlazioni genotipo-fenotipo di queste patologie. Metodi: Sono stati arruolati un totale di 84 pazienti con evidenza radiologica di MCD ed è stato caratterizzato il loro profilo fenotipico e clinico. Il DNA è stato estratto dal sangue periferico. Un pannello di 59 geni correlati con MCD è stato utilizzato per il sequenziamento dell’intera coorte; i pazienti negativi al pannello sono stati sottoposti ad un sequenziamento dell’esoma. Risultati: Tramite l’utilizzo della Targeted Sequencing abbiamo individuato 19 varianti patogenetiche o probabilmente patogenetiche su 18 pazienti, con un rate diagnostico del 21,4%. Questo tipo di approccio si è rivelato più efficace in alcuni gruppi di MCD come lissencefalia di tipo I (60%), lissencefalia di tipo II (50%) e eterotopia subcorticale a banda (40%). Inoltre la resa diagnostica è risultata superiore per MCD diffuse e/o associate ad altre malformazioni. WES, eseguito su 15 dei 66 pazienti negativi al pannello, ha permesso di identificare 5 varianti patogenetiche, con un rate diagnostico del 33%. Per il gene WWOX, risultato mutato mediante WES, è stata effettuata un’analisi trascrittomica che ha evidenziato in cellule con WWOX silenziato, una riduzione dell’espressione di geni implicati nella migrazione neuronale. Conclusioni: La WES sembra rappresentare un miglior approccio diagnostico in queste tipologie di malformazioni, potendo garantire una resa migliore e bypassando alcune criticità della Targeted Sequencing.

Background: Malformations of cortical development (MCD) are a group of etiologically and clinically heterogenous disorders, caused by defects during embryonic development of CNS. In this study we compared two different diagnostic approaches based on NGS technologies, Targeted Sequencing and Whole Exome Sequencing, analyzing their diagnostic yield in a cohort of patients with MCD, simultaneously exploring genotype-phenotype correlations of these pathologies. Methods: A total of 84 patients with radiological evidence of MCD were enrolled and their phenotypic and clinical profiles were characterized. DNA was extracted from peripheral blood. A panel of 59 genes correlated with MCD was used for the sequencing of the entire cohort; panel negative patients underwent exome sequencing. Results: Throught the use of Targeted Sequencing we have identified 19 pathogenic or likely pathogenic variants on 18 patients, with a diagnostic rate of 21.4%. This approach was found to be more effective in some groups of MCD such as type I lissencephaly (60%), type II lissencephaly (50%) and subcortical band heterotopia (40%). Furthermore, the diagnostic yield was higher for diffuse MCD and/or when they are associated with other malformations. WES, performed in 15 of the 66 panel negative patients, revealed 5 pathogenic variants, resulting in a diagnostic rate of 33%. WWOX is one of the mutated gene found by WES for which we performed a transcriptomic analysis. In WWOX silenced neuronal cells, we revealed a downregulation of genes related to neuronal migration Conclusion: WES seems to represent a better diagnostic approach in these types of malformations, being able to guarantee a better yield and bypassing some criticalities of Targeted Sequencing.