Comprendere la Discinesia Ciliare Primaria: Una Panoramica Genetica
Uno sguardo alla base genetica e alla diagnosi della Diskinesia Ciliare Primaria.
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Indice
La dischinesia ciliare primaria (PCD) è una condizione genetica che colpisce delle piccole strutture simili a capelli chiamate ciglia, che si trovano sulla superficie di molte cellule del corpo. Le ciglia hanno un ruolo chiave nel muovere i fluidi e nel liberare detriti dai polmoni, dal cervello e dal sistema riproduttivo. Nelle persone con PCD, queste ciglia non funzionano correttamente, il che può portare a vari problemi di salute.
Cosa succede nella PCD?
Nella PCD, le ciglia possono essere deformate o incapaci di muoversi in modo efficace. Alcune persone possono avere ciglia che non si muovono affatto, mentre altre possono avere ciglia che battono in modo disordinato. Questo porta a un accumulo di muco e altre particelle, rendendo più difficile per il corpo mantenere le vie aeree chiare. Di conseguenza, le persone con PCD spesso vivono problemi respiratori cronici, tra cui tosse, infezioni e difficoltà respiratorie. Possono anche avere altre complicazioni come l'accumulo di fluidi nel cervello e problemi con la posizione degli organi.
La PCD può diventare evidente subito dopo la nascita, spesso presentandosi come difficoltà inspiegabili nel respirare. Man mano che i bambini crescono, possono sviluppare una tosse persistente, frequenti infezioni sinusali, infezioni all'orecchio e altre sfide respiratorie. Se non trattati, questi problemi possono portare a danni a lungo termine come problemi polmonari e perdita dell'udito.
Diagnosi della PCD
Diagnosticare la PCD può essere complesso, poiché condivide sintomi con altri disturbi respiratori, come la fibrosi cistica. Per confermare una diagnosi, i medici si affidano a vari test specializzati. Un test comune misura i livelli di ossido nitrico nel naso, poiché livelli più bassi possono indicare la PCD. Altri test coinvolgono l'osservazione delle ciglia al microscopio per vedere come si muovono ed esaminare la loro struttura mediante tecniche di imaging più dettagliate.
Tuttavia, l'accesso a questi test può essere limitato, costringendo i pazienti a viaggiare per lunghe distanze verso centri specializzati. Anche con una diagnosi clinica, alcuni pazienti possono avere una struttura ciliare normale, il che può rendere più difficile confermare la condizione. Per questo motivo, i ricercatori chiedono lo sviluppo di metodi di test più sensibili e accessibili per la PCD.
Base genetica della PCD
La PCD è causata principalmente da mutazioni genetiche ereditate, con oltre 50 geni diversi identificati come collegati alla condizione. Questi geni aiutano a produrre proteine essenziali per costruire e mantenere ciglia sane. Si stima che queste mutazioni siano responsabili di circa il 70% dei casi di PCD testati, con i casi rimanenti che potrebbero coinvolgere altri fattori genetici ancora da scoprire.
Quando specifici geni sono colpiti, possono portare a tipi distinti di problemi ciliare. I medici sono spesso in grado di correlare i sintomi di un paziente con le specifiche mutazioni geniche coinvolte, ma questo non è sempre definitivo. Alcuni casi di PCD non mostrano cambiamenti chiari nella struttura delle ciglia, il che può confondere diagnosi e trattamento.
Sequenziamento dell'intero genoma (WGS)
Nella continua ricerca di una diagnosi migliore, il sequenziamento dell'intero genoma (WGS) è emerso come uno strumento potente. Il WGS analizza tutto il materiale genetico di una persona, il che può aiutare a identificare cambiamenti genetici che causano malattie. In un recente studio che coinvolgeva otto pazienti diagnosticati con PCD, tutti sono riusciti a ricevere una diagnosi genetica utilizzando il WGS.
Il WGS non solo rileva mutazioni comuni ma scopre anche cambiamenti genetici più complessi che i test tradizionali potrebbero perdere. Per i pazienti dello studio, il WGS ha rivelato 11 mutazioni diverse su più geni collegati alla PCD, inclusa una potenziale nuova causa genetica della condizione. Questo approccio globale può portare a diagnosi più accurate e migliori opzioni di trattamento.
Profili dei pazienti
Otto pazienti sono stati inclusi nello studio, con età comprese tra 6 e 31 anni. Dopo aver ottenuto il consenso, sono stati raccolti campioni sia dai pazienti che dai membri delle loro famiglie per l'analisi. I dettagli clinici di questi pazienti variavano, mostrando una gamma di sintomi e gravità della PCD.
Attraverso il WGS, i ricercatori hanno confermato diagnosi genetiche per tutti e otto gli individui. In tre di questi pazienti, sono state trovate mutazioni ereditate nel gene DNAH5, una causa genetica comune della PCD. Due partecipanti avevano cambiamenti in un altro gene chiamato DNAAF4, che è importante per l'assemblaggio e la stabilità delle ciglia. In modo significativo, due pazienti avevano mutazioni in un gene diverso noto come DNAH11 che contribuiva ulteriormente alla loro condizione.
Implicazioni delle scoperte genetiche
I risultati del sequenziamento non solo hanno indicato geni noti ma anche possibili nuovi legami genetici. Ad esempio, un paziente aveva una mutazione recentemente identificata nel gene TUBB4B, che non era stata precedentemente associata alla PCD. Questa scoperta suggerisce che ci possono essere più fattori genetici in gioco nella PCD di quanto attualmente si comprenda.
Il successo dello studio mette in evidenza il potenziale del WGS come parte del processo diagnostico. Permette una migliore comprensione di come vari geni contribuiscono alla condizione, riguardante sia il trattamento che la gestione del paziente.
Importanza della diagnosi precoce
Una diagnosi precoce è cruciale per migliorare la qualità della vita delle persone con PCD. Più a lungo ci vuole per identificare la condizione, maggiore è la probabilità che un paziente sperimenti danni e complicazioni a lungo termine. I Test genetici possono semplificare il processo diagnostico, soprattutto nei casi in cui i metodi tradizionali invasivi potrebbero non essere un'opzione.
I ricercatori raccomandano di utilizzare test genetici prima nel processo diagnostico, in particolare per i neonati e i bambini piccoli che mostrano sintomi di PCD. Identificare la base genetica per i problemi di salute di un bambino può aiutare i medici a personalizzare i trattamenti in modo più efficace e prevenire ulteriori complicazioni.
Il futuro della ricerca sulla PCD
Anche se le sfide riguardanti la diagnosi della PCD continuano, i progressi tecnologici nei test genetici sono promettenti. Maggiore accesso a metodi di test come il WGS potrebbe portare a tassi di rilevamento più elevati, consentendo a più pazienti di ricevere diagnosi e trattamenti tempestivi. Man mano che la ricerca in quest'area avanza, c'è speranza di sviluppare terapie mirate e persino potenziali cure per le persone colpite dalla PCD.
Inoltre, mentre la conoscenza sulla genetica della PCD si espande, banche dati che raccolgono dati sulle mutazioni possono guidare i clinici nel prendere decisioni informate sulla cura dei pazienti. Queste informazioni potrebbero aiutare a chiarire quali varianti sono significative e contribuiscono alla condizione, consentendo consulenze genetiche più precise per i pazienti e le loro famiglie.
Conclusione
La dischinesia ciliare primaria è una condizione difficile che richiede una profonda comprensione della genetica e della cura del paziente. Con i continui progressi nei test genetici come il sequenziamento dell'intero genoma, c'è un grande potenziale per migliorare la diagnosi e il trattamento per le persone che vivono con la PCD. Il futuro della gestione della PCD sembra promettente mentre ricercatori e clinici lavorano insieme per risultati migliori per i pazienti.
Titolo: High diagnostic rate of whole genome sequencing in primary ciliary dyskinesia
Estratto: AimPrimary ciliary dyskinesia (PCD) is a genetic disorder affecting motile cilia. Most cases are inherited recessively, due to variants in more than 50 genes that result in abnormal or absent motile cilia. This leads to chronic upper and lower airway disease, sub-fertility and laterality defects in some cases. Given overlapping clinical features and genetic heterogeneity, diagnosis can be difficult and often occurs late. Of those tested, an estimated 30% of genetically screened PCD patients still lack a molecular diagnosis. Here, we aimed to identify how readily a genetic diagnosis could be made in a clinically diagnosed population using whole genome sequencing (WGS) to facilitate identification of pathogenic variants in known genes as well as identify novel PCD candidate genes. MaethodsWGS was used to screen for variants causing PCD in 8 clinically diagnosed PCD patients, sequenced as trios where parental samples were available. ResultsSeven of the eight cases (87.5%) had homozygous or biallelic variants in DNAH5, DNAAF4 or DNAH11 that were classified as pathogenic or likely pathogenic. Three of the variants were deletions, ranging from 3kb to 13kb, for which WGS identified precise breakpoints, permitting confirmation by Sanger sequencing. WGS yielded a high genetic diagnostic rate from this clinically diagnosed population, in part through detection of structural variants as well as identification of a de novo variant in a novel PCD gene TUBB4B. ConclusionA molecular diagnosis allows for appropriate clinical management for cases and their families, including prediction of phenotypic features correlated to genotype. Here, WGS uplifted genetic diagnosis in cases of clinically diagnosed PCD by identifying structural variants and novel modes of inheritance in new candidate genes. Our study suggests that WGS could be a powerful part of the PCD diagnostic toolkit to increase the current molecular diagnostic yield from 70%. It provides important new insight into our understanding of fundamental biology of motile cilia as well as of variation in the non-coding genome in PCD. SummaryWhole genome sequencing (WGS) yielded a high genetic diagnostic rate (100%) in eight Scottish patients with clinically diagnosed primary ciliary dyskinesia (PCD) by detection of large structural variants, homology modelling and identification of a novel disease gene with a dominant mode of inheritance. Prioritised WGS may facilitate early genetic diagnosis in PCD.
Autori: Pleasantine Mill, H. A. Portwood, S. Marion de Proce, J. L. Campos, A. Meynert, M. Halachev, J. A. Marsh, R. A. Hirst, C. OCallaghan, J. Murray, S. Genomes Partnership, J. Santoyo-Lopez, K. Macleod, S. Unger, D. S. Urquhart, T. J. Aitman
Ultimo aggiornamento: 2024-02-22 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.02.21.24302995
Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.02.21.24302995.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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