TASSO DIAGNOSTICO E IMPATTO CLINICO DEL SEQUENZIAMENTO DELL’ESOMA E DEL GENOMA IN UNA COORTE DI 470 PAZIENTI PEDIATRICI

Introduction: Exome and genome sequencing has been increasingly used in the pediatric clinical practice, allowing to obtain a genetic diagnosis in an increasing number of patients and to end the diagnostic odyssey of patients affected by a rare disease, leading to a personalized follow-up for the prevention and early detection of complications and to the development of new specific therapies. Objectives: In this study the results of the analysis of the exome or genome in 470 patients of the Clinical Genetics Service of the Regina Margherita Children’s Hospital of Torino will be presented, in order to evaluate the impact of these technologies in terms of diagnostic yield, therapeutic options and costs for the National Health System. Patients and methods: Patients who underwent exome or genome sequencing between January 2015 and January 2020 were included. Results: 470 patients were enrolled, 61.9% males, average age 14±9.15 years. 13.2% of the patients underwent clinical exome sequencing (CES), 82.3% whole exome sequencing (WES) and 4.8% whole genome sequencing (WGS). 27.4% had an isolated neurodevelopmental disorder and 72.6% had a syndromic phenotype. 14% had a positive family history. The overall rate of a positive molecular diagnosis was 39.4%, with a total of 148 different genes. 50.6% tested negative and in 10% a variant of uncertain significance was identified. The presence of a syndromic phenotype correlated positively with the probability of a positive result (p<0.01). A double diagnosis was found in 1.9% of patients, and an incidental finding (cancer predisposition, cardiovascular and metabolic diseases) was identified in 3.2%. Regarding the costs of a diagnosis, an equivalence between array-CGH and CES has been demonstrated, suggesting that both techniques are valid alternatives as first-tier analysis and that the choice between them should be based only on the patient's phenotype. Considering patients who underwent SINGLE CES, we have demonstrated that its use as first-tier analysis would have reduced the cost of a diagnosis by 35.8% (excluding the cost of array-CGH). Clinical trials are active for 49 genes, mutated in 69 patients, and are aimed at the study of the pathology or the development of pharmacological interventions for the containment of symptoms or etiological therapies, including enzyme replacement therapies, inhibition of hyper-activated molecular pathways, and gene therapy. Conclusions: Our study confirms that the analysis of the exome/genome is an indispensable tool for the diagnosis and treatment of pediatric patients with a complex phenotype: through the achievement of a genetic diagnosis, it has been possible to help families to overcome the isolation resulting from the lack of a diagnosis, estimate the risk of recurrence, set up a personalized follow-up, avoid unnecessary investigations, enable the provision of better support and stimulate research into new therapies.

Introduzione: negli ultimi anni il sequenziamento dell’esoma e del genoma ha avuto un sempre maggiore utilizzo nella pratica clinica pediatrica permettendo di ottenere una diagnosi genetica in un numero crescente di pazienti, di porre fine all’odissea diagnostica dei pazienti affetti da malattia rara, di impostare un follow-up mirato alla prevenzione e il riconoscimento precoce delle complicanze e di individuare percorsi assistenziali e terapeutici personalizzati. Obiettivi: in questo studio verranno presentati i risultati dell’analisi dell’esoma o del genoma in 470 pazienti afferenti al servizio di Genetica Clinica dell’Ospedale Infantile Regina Margherita di Torino, valutando l’impatto di queste tecnologie in termini di tasso diagnostico, possibilità assistenziali e terapeutiche e costi per il Sistema Sanitario Nazionale. Pazienti e metodi: sono stati inclusi i pazienti sottoposti ad analisi di esoma e genoma tra gennaio 2015 e gennaio 2020. Risultati: sono stati studiati 470 pazienti, 61,9% maschi, età media 14±9,15 anni. Il 13,2% dei pazienti è stato sottoposto ad analisi dell’esoma clinico (CES), l’82,3% dell’intero esoma (WES) e il 4,8% dell’intero genoma (WGS). Il 27.4% presentava disturbo del neurosviluppo isolato, il 72.6% un fenotipo sindromico. Il 14% presentava anamnesi familiare positiva. Il 39,4% dei pazienti è risultato positivo con mutazioni in 148 geni diversi, il 50,6% negativo e nel 10% è stata riscontrata una variante di incerto significato. La presenza di un fenotipo sindromico ha correlato positivamente con la probabilità di risultato positivo (p<0.01). L’1,9% dei pazienti presenta una doppia diagnosi e il 3,2% un incidental finding (predisposizione oncologica, malattie cardiovascolari e metaboliche). L’analisi dei costi per diagnosi ha permesso di dimostrare una sostanziale equivalenza tra array-CGH e CES, suggerendo che entrambe le tecniche siano valide alternative come analisi di prima scelta, e che l’utilizzo dell’una o dell’altra possa basarsi solo sul fenotipo del paziente. Considerando i pazienti sottoposti a CES SINGOLO, è stato dimostrato che il suo utilizzo in prima battuta avrebbe permesso di ridurre i costi di diagnosi del 35,8%. Per 49 geni, mutati in 69 pazienti, sono aperti trial clinici mirati allo studio della patologia o ad interventi farmacologici per il contenimento dei sintomi o la correzione del difetto alla base, tra cui terapie di sostituzione enzimatica, inibizione di pathway molecolari e terapia genica. Conclusioni: il nostro studio conferma che l’analisi dell’esoma/genoma è oggi uno strumento imprescindibile per la diagnosi e il trattamento dei pazienti pediatrici con patologia complessa che permette di aiutare le famiglie a superare l’isolamento derivante dalla mancanza di una diagnosi, stimare il rischio di ricorrenza, impostare un follow-up personalizzato, evitare accertamenti superflui ed aprire le porte alla ricerca e all’applicazione di terapie personalizzate nel contesto della medicina di precisione.