Background: cerebral palsy (CP) is an umbrella term defining a group of permanent disorders of movement and posture attributed to non-progressive damage in the developing brain. Contrary to what had been historically believed, it is estimated that perinatal asphyxia causes <10% of CP cases. Conversely, the contribution of genetic alterations among the causative factors is increasingly evident. Objectives: the aim of this study is to search and identify genetic causes of CP among patients with clinical diagnosis and evaluate the diagnostic yield of CGH array and Whole Exome Sequencing (WES) for this indication. Methods: the clinical history of 182 patients, followed at the Child Neuropsychiatry clinic of the Regina Margherita Children's Hospital between 2018 and 2022, was evaluated. Cases with associated environmental factors likely to be responsible for CP (severe prematurity, hemorrhagic stroke, ischemic stroke and documented perinatal infections) were excluded. The 27 selected patients were clinically evaluated and underwent a germline DNA diagnostic process with CGH array for copy number changes (CNVs) and WES in case of negativity. The identified genetic variants were evaluated based on genotype-phenotype correlation and their possible pathogenetic mechanism through review of the literature and international reference databases. Results: the CGH array allowed to find in 2 patients out of 27 CNVs responsible for the CP clinical picture, with a resulting diagnostic yield of 7%. Among the 24 patients undergoing WES, excluding the 8 patients still awaiting results at the time of writing, 11 out of 16 patients were found to have variants of genes responsible for CP, with a diagnostic yield of 69%. Overall, the process allowed to achieve a genetic diagnosis in 13 out of 18 patients, with an overall diagnostic yield of 72%. Pathogenic variants have been identified in the COL6A1, AP4M1, TUBB2A, LAMA2, GRIN2B, HPRT1, STXBP1, CTNNB1, KIF5C, PNPO and SMARCA2 genes, microdeletions of chromosomes 22q11.22 and 15q11.2 and 15q13.3 chromosome duplication. Positive diagnosed cases can be classified into six groups: neuropsychomotor developmental disorders, brain malformations, metabolic diseases, muscle pathologies, spastic paraplegias and epileptic encephalopathies. Conclusions: Molecular deepening with CGH array and WES is essential in patients with clinical diagnosis of CP. After appropriate selection of the cases to be investigated, the diagnostic yield is therefore very high. The results highlight how, from a clinical perspective, CP can be easily confused with other genetic conditions with widely overlapping and confounding clinical features. This overlap makes it difficult to differentiate these rare hereditary diseases clinically, highlighting the need for specific genetic tests. The correct genetic classification of these conditions contributes to an improvement in the quality of life of the patient and the family, makes possible an appropriate reproductive counseling, allows to formulate a prognosis, as well as to define personalized care paths and therapeutic interventions. Finally, in selected cases, it allows pharmacological therapeutic interventions aimed at limiting or avoiding further complications.
Presupposti: la paralisi cerebrale (PC) è una definizione generica che identifica un gruppo di disturbi permanenti del movimento e della postura attribuibili a un danno non progressivo nel cervello in via di sviluppo. Contrariamente a quanto storicamente ritenuto, si stima che eventi asfittici perinatali causino <10% dei casi di PC. Viceversa, emerge in maniera sempre più rilevante il contributo delle alterazioni genetiche tra i fattori causali. Obiettivi: lo scopo di questo studio è di ricercare e individuare cause genetiche di PC tra i pazienti con questa diagnosi clinica e valutare la resa diagnostica di CGH array e Whole Exome Sequencing (WES) per questa indicazione. Metodi: è stata valutata la storia clinica di 182 pazienti, seguiti presso l’ambulatorio di Neuropsichiatria Infantile dell'Ospedale Pediatrico Regina Margherita tra il 2018 e il 2022. Sono stati esclusi casi con evidenti fattori ambientali verosimilmente responsabili di PC (prematurità grave, ictus emorragico, ictus ischemico e documentate infezioni perinatali). I 27 pazienti selezionati sono stati valutati clinicamente e sottoposti a un iter diagnostico su DNA germinale con CGH array per ricerca di variazioni del numero di copie (CNVs) e WES in caso di negatività. Le varianti genetiche identificate sono state valutate sulla base della correlazione genotipo-fenotipo e del loro possibile meccanismo patogenetico mediante revisione della letteratura e di database internazionali di riferimento. Risultati: il CGH array ha consentito di riscontrare in 2 pazienti su 27 CNVs responsabili del quadro di PC, con rendimento diagnostico del 7%. Tra i 24 pazienti sottoposti a WES, escludendo gli 8 pazienti ancora in attesa di risultati, in 11 pazienti su 16 sono state riscontrate varianti di geni responsabili del quadro di PC, con rendimento diagnostico del 69%. Complessivamente, l’iter ha consentito di raggiungere una diagnosi genetica in 13 pazienti su 18, con rendimento diagnostico complessivo del 72%. Sono state identificate varianti patogenetiche nei geni COL6A1, AP4M1, TUBB2A, LAMA2, GRIN2B, HPRT1, STXBP1, CTNNB1, KIF5C, PNPO e SMARCA2, microdelezioni dei cromosomi 22q11.22 e 15q11.2 e duplicazione del cromosoma 15q13.3. Le diagnosi dei casi positivi possono essere classificate in sei gruppi: disturbi dello sviluppo neuropsicomotorio, malformazioni cerebrali, malattie metaboliche, patologie muscolari, paraplegie spastiche ed encefalopatie epilettiche. Conclusioni: l’approfondimento molecolare con CGH array e WES è indispensabile nei pazienti con diagnosi clinica di PC. Il rendimento diagnostico di questi accertamenti è risultato elevatissimo, previa opportuna selezione dei casi da sottoporre ad indagine. I risultati evidenziano come, da un punto di vista clinico, la PC possa essere facilmente confusa con altre condizioni genetiche con caratteristiche cliniche ampiamente sovrapponibili e confondenti. Questa sovrapposizione rende pressoché impossibile la differenziazione di queste rare patologie ereditarie, se non mediante test genetici specifici. Un corretto inquadramento genetico di queste condizioni contribuisce ad un miglioramento della qualità della vita del paziente e della famiglia, rende possibile un appropriato counselling riproduttivo, consente di formulare una prognosi, nonché di definire percorsi assistenziali ed interventi terapeutici personalizzati. Infine, in casi selezionati, permette interventi terapeutici farmacologici mirati a limitare o evitare eventuali complicanze.
Impatto clinico delle indagini genetiche nella paralisi cerebrale infantile
BERGONZI, SARA
2021/2022
Abstract
Presupposti: la paralisi cerebrale (PC) è una definizione generica che identifica un gruppo di disturbi permanenti del movimento e della postura attribuibili a un danno non progressivo nel cervello in via di sviluppo. Contrariamente a quanto storicamente ritenuto, si stima che eventi asfittici perinatali causino <10% dei casi di PC. Viceversa, emerge in maniera sempre più rilevante il contributo delle alterazioni genetiche tra i fattori causali. Obiettivi: lo scopo di questo studio è di ricercare e individuare cause genetiche di PC tra i pazienti con questa diagnosi clinica e valutare la resa diagnostica di CGH array e Whole Exome Sequencing (WES) per questa indicazione. Metodi: è stata valutata la storia clinica di 182 pazienti, seguiti presso l’ambulatorio di Neuropsichiatria Infantile dell'Ospedale Pediatrico Regina Margherita tra il 2018 e il 2022. Sono stati esclusi casi con evidenti fattori ambientali verosimilmente responsabili di PC (prematurità grave, ictus emorragico, ictus ischemico e documentate infezioni perinatali). I 27 pazienti selezionati sono stati valutati clinicamente e sottoposti a un iter diagnostico su DNA germinale con CGH array per ricerca di variazioni del numero di copie (CNVs) e WES in caso di negatività. Le varianti genetiche identificate sono state valutate sulla base della correlazione genotipo-fenotipo e del loro possibile meccanismo patogenetico mediante revisione della letteratura e di database internazionali di riferimento. Risultati: il CGH array ha consentito di riscontrare in 2 pazienti su 27 CNVs responsabili del quadro di PC, con rendimento diagnostico del 7%. Tra i 24 pazienti sottoposti a WES, escludendo gli 8 pazienti ancora in attesa di risultati, in 11 pazienti su 16 sono state riscontrate varianti di geni responsabili del quadro di PC, con rendimento diagnostico del 69%. Complessivamente, l’iter ha consentito di raggiungere una diagnosi genetica in 13 pazienti su 18, con rendimento diagnostico complessivo del 72%. Sono state identificate varianti patogenetiche nei geni COL6A1, AP4M1, TUBB2A, LAMA2, GRIN2B, HPRT1, STXBP1, CTNNB1, KIF5C, PNPO e SMARCA2, microdelezioni dei cromosomi 22q11.22 e 15q11.2 e duplicazione del cromosoma 15q13.3. Le diagnosi dei casi positivi possono essere classificate in sei gruppi: disturbi dello sviluppo neuropsicomotorio, malformazioni cerebrali, malattie metaboliche, patologie muscolari, paraplegie spastiche ed encefalopatie epilettiche. Conclusioni: l’approfondimento molecolare con CGH array e WES è indispensabile nei pazienti con diagnosi clinica di PC. Il rendimento diagnostico di questi accertamenti è risultato elevatissimo, previa opportuna selezione dei casi da sottoporre ad indagine. I risultati evidenziano come, da un punto di vista clinico, la PC possa essere facilmente confusa con altre condizioni genetiche con caratteristiche cliniche ampiamente sovrapponibili e confondenti. Questa sovrapposizione rende pressoché impossibile la differenziazione di queste rare patologie ereditarie, se non mediante test genetici specifici. Un corretto inquadramento genetico di queste condizioni contribuisce ad un miglioramento della qualità della vita del paziente e della famiglia, rende possibile un appropriato counselling riproduttivo, consente di formulare una prognosi, nonché di definire percorsi assistenziali ed interventi terapeutici personalizzati. Infine, in casi selezionati, permette interventi terapeutici farmacologici mirati a limitare o evitare eventuali complicanze.| File | Dimensione | Formato | |
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