Modulo di Genetica, Istituti Ortopedici Rizzoli - Bologna Studio di correlazione genotipo-fenotipo su 240 pazienti affetti da esostosi multiple ereditarie (HME) Luca Sangiorgi Modulo di Genetica Modulo di Genetica, Istituti Ortopedici Rizzoli - Bologna

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

HME: Hereditary Multiple Exostoses

Evoluzione naturale: Problemi clinici: • 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: • Dolori articolari • Compressione strutture adiacenti Deformità degli arti Limitazioni funzionali Bassa statura

• Identificati due geni principali EXT 1 (8q24.1) EXT 2 (11p11.2-12) • Un terzo gene (EXT3) coinvolto mappa sul cromosoma 19

70% di omologia EXT1  11 esoni EXT2  15 esoni 2238 bp cDNA 746 AA protein 70% di omologia EXT2  15 esoni 2 14 2154 bp cDNA 718 AA protein 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

  LINKAGE  DHPLC  Sequenziamento Prelievo ematico DNA In famiglie con più di 3 pazienti affetti DHPLC (1 proband per famiglia) Analisi degli esoni : dall’1 all’11 per EXT1 dal 2 al 14 per EXT2  Sequenziamento Esteso a tutti i componenti della famiglia

308 pazienti analizzati: 72 casi sporadici 236 casi familiari 41 casi negativi (13% ca.) 192 in EXT1 (72%) 266 mutazioni 75 in EXT2 (28%)

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

Fenotipo: variabilità clinica

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

Pazienti con classificazione clinica Ambulatorio genetica IOR (da 15/3/03) Pazienti 308 Casi sporadici 23%   Pazienti con classificazione clinica 240

Classificazione Clinica Classe Sottoclasse Caratteristiche I No deformità – No limitazioni funzionali IA  5 sedi IB > 5 sedi II Si deformità – No limitazioni funzionali IIA  5 sedi IIB > 5 sedi III Si deformità – Si limitazioni funzionali IIIA Limitazioni funzionali di 1 sede IIIB Limitazioni funzionali di 2 sedi

Casistica 240 pazienti 136 famiglie  CLASSI TIPI DI MUTAZIONI 95 classe I 94 classe II 51 classe III TIPI DI MUTAZIONI 30 missenso 75 nonsenso 81 frameshift 31 nel sito di splicing 23 casi negativi

Gene mutato (p=0,021) EXT1 significativamente correlato al pattern di classe III pazienti EXT1/EXT2 negativi tendenzialmente associati alla classe I

Esone mutato (p=0,026) EXT1 EXT2

Sporadico significativamente associato alla classe III Familiarità (p=0,010) Sporadico significativamente associato alla classe III

Sesso (p=0,001) Casistica IOR  119 ♂- 121 ♀ ♂ associati alla classe III - ♀ associati alla classe I

Modalità di trasmissione (p=0,029) trasmissione materna/paterna non significativa  è determinante l’associazione tra il sesso del figlio e la modalità di trasmissione della malattia ♂ 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

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

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

(associati alla classe I) (associati alla classe III) Analisi Multivariata Fattori ‘protettivi’ (associati alla classe I) 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 sesso maschile (p= 0,000) numero sedi >20 (p=0,002) mutazione a carico di EXT1 (p=0,031)

Trasformazione maligna FOLLOW-UP per tutti i pazienti Incidenza casistica IOR: 16/306 >5% non associata al gene mutato non associata al numero sedi non correlata alla gravità della malattia degenerazione maligna solo in casi familiari Meccanismo patogenetico non ancora chiarito FOLLOW-UP per tutti i pazienti

Conclusioni Prospettive future 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 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)

Modulo di Genetica