Introduction: Complex genetic diseases with pediatric onset pose a challenge for physicians as they exhibit highly variable and often overlapping phenotypes. Among these, Inherited Metabolic Diseases (IMDs) are particularly noteworthy, as their phenotype is frequently nonspecific and may not reveal a metabolic substrate. Nevertheless, specific therapies are available, and an accurate diagnosis is crucial. However, conventional laboratory and genetic investigations often prove ineffective in establishing a definite diagnosis for complex genetic diseases. Nonetheless, it is mandatory to provide a diagnostic outcome as early as possible to ensure the best therapeutic approach, in some cases by enrolling the patient in therapeutic trials, provision of supportive care to the entire family unit, and genetic counseling to plan potential future pregnancies. Next Generation Sequencing (NGS) methods, introduced in the last 15 years, address these needs by enabling DNA analysis without the requirement of a specific diagnostic suspicion (unlike Sanger sequencing, which necessitates knowledge of a specific gene). Study: Over a 5-year period (2018-2023), we analyzed 94 patients with complex phenotypes presenting in pediatric age. Of these, 73 patients exhibited symptom onset within the first year of life. The studied phenotypes included syndromic neuropsychomotor delay (36.2%), musculoskeletal tone disorders (25.5%), epileptogenic encephalopathy (25.5%), neuropsychomotor regression (9.6%), and myopathy (3.2%). In 10 cases, positive consanguinity was reported in the family history. All patients had previously undergone first-line genetic and extensive metabolic investigations, which yielded inconclusive results. In 86 patients, further diagnostic investigations using MRI and/or spectroscopy had been requested. Patients underwent genetic analysis using WES (performed individually or in trio), with the aim of identifying potential variants responsible for the clinical presentation. The detected variants were correlated with the phenotype, and whenever possible, segregation analysis of parental DNA was conducted to assess their pathogenicity. The study aimed to confirm the effectiveness of WES in resolving complex clinical cases and identify criteria favoring its early use to optimize diagnosis and treatment timelines. The analysis allowed for a diagnosis in 58 out of 94 patients, resulting in a diagnostic rate of 61.7%. Specifically, 19 out of 58 patients (20,2%) received a diagnosis of IMDs. Conclusions: WES proves to be a valuable and powerful tool for resolving complex clinical cases. Thanks to the obtained diagnosis, 2 patients were able to access a targeted therapeutic trial. Exome analysis should be considered at an early stage, particularly in cases where the patient presents symptoms within the first year of life (PPV 65.7%), NPM regression (PPV 66.6%), MRI abnormalities (PPV 67.1%), or in cases of parental consanguinity (PPV 90%).
Introduzione: Le malattie complesse con esordio in età pediatrica rappresentano una sfida per i medici, poiché si manifestano con fenotipi estremamente variabili che spesso si sovrappongono. Tra esse, meritano particolare attenzione le Malattie Metaboliche Ereditarie (MME), il cui fenotipo è soventemente aspecifico e non sempre rivela un substrato metabolico; ciononostante, le terapie sono specifiche e non possono prescindere da una diagnosi accurata. Inoltre, nelle malattie genetiche complesse le indagini di laboratorio e genetiche di primo livello risultano frequentemente inefficaci nel porre diagnosi certa. Tuttavia, è mandatorio ottenere un responso diagnostico il più precocemente possibile, in modo da garantire l’approccio terapeutico migliore, in alcuni casi candidando il paziente a trial terapeutici, fornire supporto assistenziale all’intero nucleo familiare e counseling genetico al fine di programmare eventuali future gravidanze. Le metodiche di Next Generation Sequencing (NGS) introdotte negli ultimi 15 anni rispondono a queste esigenze in quanto permettono l’analisi del DNA indipendentemente da un sospetto diagnostico specifico (a differenza della metodica Sanger, che richiede l’identificazione preliminare di un gene specifico). In particolare, la metodica Whole Exome Sequencing (WES) permette di analizzare in tempi ridotti e con costi sostenibili l’intero esoma di un paziente, ove si riscontra circa l’85% delle mutazioni causative di malattie genetiche. Lo studio: In un periodo di 5 anni (2018-2023) sono stati analizzati 94 pazienti con fenotipo complesso manifestatosi in età pediatrica. In 73 pazienti, l’esordio della sintomatologia si è verificato entro il primo anno di vita. I fenotipi studiati comprendevano ritardo neuropsicomotorio (NPM) sindromico (36,2%), turbe del tono muscolare (25,5%), encefalopatia epilettogena (25,5%), regressione NPM (9,6%) e miopatia (3,2%). In 10 casi veniva riferita positività all’anamnesi familiare per consanguineità parentale. Tutti i pazienti erano stati sottoposti precedentemente ad indagini genetiche di primo livello e ad indagini metaboliche estese, risultate inconclusive. In 86 pazienti era stato richiesto un approfondimento diagnostico mediante RMN cerebrale. I pazienti sono stati sottoposti ad analisi genetica tramite WES (in singolo o in trio), con l’intento di individuare possibili varianti responsabili del quadro clinico. Le varianti riscontrate sono state rapportate al fenotipo e, ove possibile, è stata condotta analisi di segregazione del DNA parentale per valutare la patogenicità di esse. Lo studio si poneva come obiettivi la conferma dell’efficacia della metodica WES per la risoluzione di casi clinici complessi e l’individuazione di criteri che deponessero a favore dell’utilizzo precoce di essa, al fine di ottimizzare i tempi di diagnosi e cura. L’analisi ha permesso di porre diagnosi in 58/94 pazienti, con un tasso diagnostico del 61,7%. In particolare, 19/58 probandi (20,2%) hanno ricevuto diagnosi di MME. Conclusioni: Il WES si conferma essere uno strumento utile ed efficace per risolvere casi clinici complessi; grazie alla diagnosi ottenuta, 2 pazienti hanno potuto accedere ad un trial terapeutico mirato. L’analisi esomica è una metodica che dovrebbe essere presa in considerazione precocemente, in particolare nei casi in cui il paziente presenti esordio della sintomatologia entro l’anno di vita (VPP 65,7%), regressione NPM (VPP 66,6%), alterazioni alla RMN (VPP 67,1%) o nel caso di consanguineità dei genitori (VPP 90%).
Impatto dell'analisi esomica nella diagnosi dei pazienti con presentazione neurometabolica in età pediatrica
CIPOLLA, LUDOVICA
2022/2023
Abstract
Introduzione: Le malattie complesse con esordio in età pediatrica rappresentano una sfida per i medici, poiché si manifestano con fenotipi estremamente variabili che spesso si sovrappongono. Tra esse, meritano particolare attenzione le Malattie Metaboliche Ereditarie (MME), il cui fenotipo è soventemente aspecifico e non sempre rivela un substrato metabolico; ciononostante, le terapie sono specifiche e non possono prescindere da una diagnosi accurata. Inoltre, nelle malattie genetiche complesse le indagini di laboratorio e genetiche di primo livello risultano frequentemente inefficaci nel porre diagnosi certa. Tuttavia, è mandatorio ottenere un responso diagnostico il più precocemente possibile, in modo da garantire l’approccio terapeutico migliore, in alcuni casi candidando il paziente a trial terapeutici, fornire supporto assistenziale all’intero nucleo familiare e counseling genetico al fine di programmare eventuali future gravidanze. Le metodiche di Next Generation Sequencing (NGS) introdotte negli ultimi 15 anni rispondono a queste esigenze in quanto permettono l’analisi del DNA indipendentemente da un sospetto diagnostico specifico (a differenza della metodica Sanger, che richiede l’identificazione preliminare di un gene specifico). In particolare, la metodica Whole Exome Sequencing (WES) permette di analizzare in tempi ridotti e con costi sostenibili l’intero esoma di un paziente, ove si riscontra circa l’85% delle mutazioni causative di malattie genetiche. Lo studio: In un periodo di 5 anni (2018-2023) sono stati analizzati 94 pazienti con fenotipo complesso manifestatosi in età pediatrica. In 73 pazienti, l’esordio della sintomatologia si è verificato entro il primo anno di vita. I fenotipi studiati comprendevano ritardo neuropsicomotorio (NPM) sindromico (36,2%), turbe del tono muscolare (25,5%), encefalopatia epilettogena (25,5%), regressione NPM (9,6%) e miopatia (3,2%). In 10 casi veniva riferita positività all’anamnesi familiare per consanguineità parentale. Tutti i pazienti erano stati sottoposti precedentemente ad indagini genetiche di primo livello e ad indagini metaboliche estese, risultate inconclusive. In 86 pazienti era stato richiesto un approfondimento diagnostico mediante RMN cerebrale. I pazienti sono stati sottoposti ad analisi genetica tramite WES (in singolo o in trio), con l’intento di individuare possibili varianti responsabili del quadro clinico. Le varianti riscontrate sono state rapportate al fenotipo e, ove possibile, è stata condotta analisi di segregazione del DNA parentale per valutare la patogenicità di esse. Lo studio si poneva come obiettivi la conferma dell’efficacia della metodica WES per la risoluzione di casi clinici complessi e l’individuazione di criteri che deponessero a favore dell’utilizzo precoce di essa, al fine di ottimizzare i tempi di diagnosi e cura. L’analisi ha permesso di porre diagnosi in 58/94 pazienti, con un tasso diagnostico del 61,7%. In particolare, 19/58 probandi (20,2%) hanno ricevuto diagnosi di MME. Conclusioni: Il WES si conferma essere uno strumento utile ed efficace per risolvere casi clinici complessi; grazie alla diagnosi ottenuta, 2 pazienti hanno potuto accedere ad un trial terapeutico mirato. L’analisi esomica è una metodica che dovrebbe essere presa in considerazione precocemente, in particolare nei casi in cui il paziente presenti esordio della sintomatologia entro l’anno di vita (VPP 65,7%), regressione NPM (VPP 66,6%), alterazioni alla RMN (VPP 67,1%) o nel caso di consanguineità dei genitori (VPP 90%).| File | Dimensione | Formato | |
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