Background: the diagnostic approach of paediatric patients with syndromic presentation is commonly based on the evaluation of chromosomal imbalances using Comparative Genomic Hybridization (CGH) array and pathogenic variants using Next Generation Sequencing (NGS). Currently, only about 50% of cases achieve an accurate aetiological diagnosis from a genetic perspective. In the remaining cases, despite an evident syndromic presentation or a clear genetic basis, it is not possible to demonstrate the aetiological mechanism. This situation submitts the patient and their family to a prolonged diagnostic odyssey, uncertainties regarding the condition's progression, potentially inappropriate medical investigations, the inability to undertake proper family planning. Purpose of the study: the study aims to evaluate the diagnostic performance of the high-resolution 400K array-CGH platform in a cohort of paediatric patients with complex undiagnosed syndromic presentations. The study seeks to compare the improvement in diagnostic performance of this methodology with the currently used lower-resolution 60K or 180K platforms. Additionally, it aims to describe the genetic-phenotypic correlations in the complex cases studied. Patients and methods: in this study, 59 paediatric cases presenting unresolved syndromic clinical pictures were re-evaluated using high-resolution 400K array CGH. These cases had previously been assessed with low or medium-resolution array CGH and NGS approaches. The patients underwent the 400K array-CGH, and if genomic variants of interest were found, they were sought by real-time PCR in the parents to improve the interpretation of these findings. Results: the use of high-resolution array-CGH results in an 8.5% increase in diagnostic yield compared to the rate achieved with low-resolution platforms and traditional cytogenetic techniques previously employed. Five of the 59 cases were resolved, and 25 variants of uncertain significance (VUS) were identified. The genetic analysis conducted on the entire cohort identified three pathogenic variants and two likely pathogenic variants: del3p25.3, del2p16.3, del19q13.33, del16p13.3, and delXq28. This allowed four syndromic conditions: a) a syndrome characterized by the co-presence of von Hippel-Lindau syndrome and SLC6A1-related neurodevelopmental disorder; b) FBXO11-related intellectual disability; c) Coffin-Siris syndrome 12, and d) an MECP2-related intellectual disability condition. Achieving a diagnosis for these patients not only ended a long and uncertain diagnostic journey but also allowed the determination of the most appropriate approach for each individual. For one patient, it also led to the identification of an ongoing clinical trial and the establishment of a personalized oncological screening programme. The 25 patients (42,4%) with VUS findings were re-evaluated to clarify the biological impact of the variants. Fifty-two patients (88%) remained undiagnosed. Conclusion: the present study demonstrates that the use of high-resolution array-CGH in the selected cohort increased the diagnostic rate by 8.5%, establishing it as a highly effective tool in the diagnostic pathway for paediatric patients with undiagnosed syndromic clinical presentations. Future studies aim to expand the sample size and determine the appropriate timing for proposing this diagnostic approach.
Introduzione: l’approccio diagnostico dei pazienti pediatrici con presentazione sindromica è comunemente basato su valutazione degli sbilanciamenti cromosomici mediante Comparative Genomic Hybridization (CGH) array e delle varianti patogeniche mediante Next Generation Sequencing (NGS). Attualmente, solo in circa il 50% dei casi è possibile raggiungere una corretta diagnosi eziologica dal punto di vista genetico. Nella restante quota di casi, pur di fronte ad una palese presentazione sindromica o un’evidente base genetica, non è possibile dimostrare il meccanismo eziologico: questo espone paziente e suoi familiari a una lunga odissea diagnostica, a incertezze sull’evoluzione della condizione, ad indagini mediche talvolta inappropriate, nonché all’impossibilità di una corretta pianificazione familiare. Obiettivo: lo studio si propone di valutare in una coorte di pazienti pediatrici con presentazione sindromica complessa non diagnosticata le prestazioni diagnostiche della piattaforma array-CGH 400K (ad alta definizione). Lo studio mira a confrontare il miglioramento della performance diagnostica di questa metodologia comparandola con quella attualmente in uso (60 o 180 K, a bassa-media definizione). Inoltre, mira a descrivere correlati genetico-fenotipici nei casi complessi studiati. Materiali e metodi: in questo studio sono stati rivalutati 59 casi pediatrici che manifestano quadri clinici sindromici non risolti mediante applicazione di array-CGH a bassa o media definizione e approccio NGS. I pazienti sono stati sottoposti ad array-CGH 400K e, in caso di riscontro di varianti genomiche d’interesse, esse sono state ricercate mediante real-time PCR nei genitori per migliorarne l’interpretazione. Risultati: l’utilizzo dell’array-CGH ad alta definizione determina un incremento diagnostico dell'8,5% rispetto al tasso raggiunto tramite l’utilizzo di piattaforme a bassa definizione e tecniche citogenetiche tradizionali precedentemente impiegate. Sono stati risolti 5 dei 59 casi e in 25 sono state individuate delle varianti di significato incerto. L'analisi genetica condotta sull'intera coorte ha permesso di identificare tre varianti patogenetiche e due verosimilmente patogenetiche, rispettivamente: del3p25.3, del2p16.3, del19q13.33 e del16p13.3, delXq28. Questo ha consentito di individuare quattro condizioni sindromiche: a) una condizione caratterizzata da copresenza di sindrome di von Hippel-Lindau e disturbo del neurosviluppo correlato a SLC6A1; b) disabilità intellettiva correlata al gene FBXO11; c) la sindrome di Coffin-Siris 12 e, d) un quadro di disabilità intellettiva MECP2-correlato. L'ottenimento di una diagnosi per questi pazienti non solo ha posto fine a un lungo e incerto percorso diagnostico, ma ha anche consentito di determinare la strategia di supporto più adeguata per ciascun individuo. In una paziente, inoltre, ha permesso l’individuazione di un trial clinico in corso e la definizione di un programma di screening oncologico personalizzato. I 25 pazienti (42,4%) con riscontro di varianti di incerto significato esito VUS sono stati riesaminati al fine di chiarire l'impatto biologico delle varianti. Cinquantadue pazienti (88%) sono rimasti senza diagnosi. Conclusione: il presente studio dimostra come l’array-CGH ad alta definizione nella coorte selezionata abbia consentito di aumentare il tasso diagnostico dell’8,5% e come esso rappresenti pertanto uno strumento altamente efficace nel percorso diagnostico di pazienti pediatrici affetti da quadri clinici sindromici orfani di diagnosi. Futuri studi prevedono l’ampliazione del campione d’indagine e la decisione in merito alla tempistica idonea di proposta dell’accertamento.
Array-CGH ad alta definizione in pazienti pediatrici con quadri clinici sindromici orfani di diagnosi
BECCARO, BEATRICE
2023/2024
Abstract
Introduzione: l’approccio diagnostico dei pazienti pediatrici con presentazione sindromica è comunemente basato su valutazione degli sbilanciamenti cromosomici mediante Comparative Genomic Hybridization (CGH) array e delle varianti patogeniche mediante Next Generation Sequencing (NGS). Attualmente, solo in circa il 50% dei casi è possibile raggiungere una corretta diagnosi eziologica dal punto di vista genetico. Nella restante quota di casi, pur di fronte ad una palese presentazione sindromica o un’evidente base genetica, non è possibile dimostrare il meccanismo eziologico: questo espone paziente e suoi familiari a una lunga odissea diagnostica, a incertezze sull’evoluzione della condizione, ad indagini mediche talvolta inappropriate, nonché all’impossibilità di una corretta pianificazione familiare. Obiettivo: lo studio si propone di valutare in una coorte di pazienti pediatrici con presentazione sindromica complessa non diagnosticata le prestazioni diagnostiche della piattaforma array-CGH 400K (ad alta definizione). Lo studio mira a confrontare il miglioramento della performance diagnostica di questa metodologia comparandola con quella attualmente in uso (60 o 180 K, a bassa-media definizione). Inoltre, mira a descrivere correlati genetico-fenotipici nei casi complessi studiati. Materiali e metodi: in questo studio sono stati rivalutati 59 casi pediatrici che manifestano quadri clinici sindromici non risolti mediante applicazione di array-CGH a bassa o media definizione e approccio NGS. I pazienti sono stati sottoposti ad array-CGH 400K e, in caso di riscontro di varianti genomiche d’interesse, esse sono state ricercate mediante real-time PCR nei genitori per migliorarne l’interpretazione. Risultati: l’utilizzo dell’array-CGH ad alta definizione determina un incremento diagnostico dell'8,5% rispetto al tasso raggiunto tramite l’utilizzo di piattaforme a bassa definizione e tecniche citogenetiche tradizionali precedentemente impiegate. Sono stati risolti 5 dei 59 casi e in 25 sono state individuate delle varianti di significato incerto. L'analisi genetica condotta sull'intera coorte ha permesso di identificare tre varianti patogenetiche e due verosimilmente patogenetiche, rispettivamente: del3p25.3, del2p16.3, del19q13.33 e del16p13.3, delXq28. Questo ha consentito di individuare quattro condizioni sindromiche: a) una condizione caratterizzata da copresenza di sindrome di von Hippel-Lindau e disturbo del neurosviluppo correlato a SLC6A1; b) disabilità intellettiva correlata al gene FBXO11; c) la sindrome di Coffin-Siris 12 e, d) un quadro di disabilità intellettiva MECP2-correlato. L'ottenimento di una diagnosi per questi pazienti non solo ha posto fine a un lungo e incerto percorso diagnostico, ma ha anche consentito di determinare la strategia di supporto più adeguata per ciascun individuo. In una paziente, inoltre, ha permesso l’individuazione di un trial clinico in corso e la definizione di un programma di screening oncologico personalizzato. I 25 pazienti (42,4%) con riscontro di varianti di incerto significato esito VUS sono stati riesaminati al fine di chiarire l'impatto biologico delle varianti. Cinquantadue pazienti (88%) sono rimasti senza diagnosi. Conclusione: il presente studio dimostra come l’array-CGH ad alta definizione nella coorte selezionata abbia consentito di aumentare il tasso diagnostico dell’8,5% e come esso rappresenti pertanto uno strumento altamente efficace nel percorso diagnostico di pazienti pediatrici affetti da quadri clinici sindromici orfani di diagnosi. Futuri studi prevedono l’ampliazione del campione d’indagine e la decisione in merito alla tempistica idonea di proposta dell’accertamento.| File | Dimensione | Formato | |
|---|---|---|---|
|
TESI FINALE.pdf
non disponibili
Dimensione
2.2 MB
Formato
Adobe PDF
|
2.2 MB | Adobe PDF |
I documenti in UNITESI sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/20.500.14240/3139