Μοριακή γενετική διερεύνηση ασθενών με σύνδρομα κρανιοσυνοστέωσης

Abstract

Craniosynostosis is a condition where one or more of the cranial sutures fuse prematurely. The prevalence is estimated to be in the region of 1 out of 1,500 births. Craniosynostosis may occur under three distinct phaenomena: 1) Abnormal brain growth, 2) Chemical agents/ mutagens and 3) Genetic aetiology. It can be classified as syndromic or non-syndromic whether additional features are present or not, respectively.The genetic background of craniosynostosis is moderately understood. Almost 60% of the patients tend to be under-diagnosed, whereas 40% have large-scale chromosomic anomalies or intragenic mutations/SNPs in a variety of genes. The later usually exhibit a more severe phenotype than those of the first category. Additionally it has been observed that of the four sutures the most commonly affected is the Sagittal, followed by the Coronal, then the Metopic and finally the Lamboid.The objective of this thesis was to identify and study previously known or newly discovered mutations in genes related to craniosynostosis. A further aim was to expand the knowledge of the underlying mechanisms governed by those genes. Additionally genetic diagnosis, in previously undiagnosed patients, was achieved. For this thesis to be completed a total of 67 samples were collected and a series of molecular testing was performed in all of them. Concluding, we managed to identify novel or previously characterised mutations in the following genes: FGFR1, FGFR2, FGFR3, TCF12, FREM1 and NAA10. Two of them, found in FGFR2 and TCF12 were of particular interest, as they helped us to better understand the mechanisms in which those genes act through cranial suture moprhogenesis. All findings were given to the patients or their parents further helping them with genetic counselling.

Η κρανιοσυνοστέωση (craniosynostosis) είναι μια κατηγορία παθήσεων που υπάγεται στις κρανιοσκελετικές δυσπλασίες και συνοδεύεται από συνοστέωση των κρανιακών ραφών, καθώς και από μια πληθώρα δευτερογενών χαρακτηριστικών. Υπολογίζεται πως σχεδόν 1 στα 1500 παιδιά είναι πιθανό να γεννηθεί με κρανιοσυνοστέωση. Μπορεί να προκύψει από 3 κύριες αιτίες οι οποίες είναι: 1) Μη ομαλή ανάπτυξη του εγκεφάλου 2) χημικές ουσίες - τερατογόνα και 3) γενετικές αιτίες που αποτελούν και το αντικείμενο της παρούσης διατριβής. Αναλόγως της παρουσίας ή μη δευτερογενών χαρακτηριστικών οι κρανιοσυνοστεώσεις ταξινομούνται σε συνδρομικές και μη συνδρομικές.Η γενετική αιτιολογία της κρανιοσυνοστέωσης είναι κατανοητή σε μικρό έως μέτριο βαθμό. Η πλειοψηφία των ασθενών, σε ποσοστό που αγγίζει το 60%, παραμένει αδιάγνωστη, ενώ για το υπόλοιπο 40% έχουν βρεθεί μεταλλάξεις που περιλαμβάνουν εκτεταμένες χρωμοσωμικές ανωμαλίες καθώς και μεταλλάξεις μικρότερης έκτασης (πχ SNPs) σε μια πληθώρα γονιδίων. Όπως θα αναλυθεί εκτενέστερα στις επόμενες παραγράφους, οι ασθενείς με εκτεταμένες χρωμοσωμικές ανωμαλίες εμφανίζουν συνήθως ηπιότερο φαινότυπο από εκείνους με μεταλλάξεις που εντοπίζονται μόνο σε ένα γονίδιο. Σχετικά με τις ραφές, η πλειοψηφία των ασθενών εμφανίζει συνοστέωση στην οβελιαία ραφή, ενώ ακολουθούν η στεφανιαία, η μετωπιαία και τέλος η λαμβοειδής.Απώτερος σκοπός της παρούσης μελέτης ήταν η ανίχνευση, καταγραφή και χαρακτηρισμός μεταλλάξεων ασθενών με κρανιοσκελετικές δυσπλασίες τύπου κρανιοσυνοστεώσεων. Τελικός στόχος ήταν η διεύρυνση των μέχρι σήμερα δεδομένων για την κατανόηση των παθογενετικών μηχανισμών, όπως των βιολογικών μονοπατιών, στα οποία εμπλέκονται τα γονίδια που έχουν ενοχοποιηθεί για την εκδήλωση των κρανιοσκελετικών διαταραχών. Επετεύχθη επίσης και η διαλεύκανση αταξινόμητων μέχρι πρότινος περιπτώσεων, υποστηρίζοντας έτσι την γενετική συμβουλευτική και τον οικογενειακό προγραμματισμό στις οικογένειες των ασθενών. Για την εκπλήρωση της διατριβής αυτής συγκεντρώθηκαν συνολικά 67 δείγματα, εκ των οποίων τα 27 είναι οικογενειακά (δείγματα τόσο από τον ασθενή όσο και από τους γονείς του). Η παραπομπή έγινε από ιατρούς νοσοκομείων ολόκληρης της χώρας. Για την ολοκλήρωση των στόχων αυτών, έγιναν οι ακόλουθες εξετάσεις στους ασθενείς: Α) Σε όλους τους ασθενείς 1) συμβατικός καρυότυπος 2) αλληλούχηση κατά Sanger και B) σε επιλεγμένους ασθενείς με βάση τον φαινότυπό τους 1) μοριακός καρυότυπος και 2) αλληλούχηση επόμενης γενιάς (next generation sequencing/NGS).Στη συγκεκριμένη μελέτη ανευρέθηκαν μια αταξινόμητη και 13 παθολογικές μεταλλάξεις στα γονίδια FGFR1, FGFR2, FGFR3, TCF12, FREM1 και NAA10 σε σύνολο 15 ασθενών. Οι 5 εξ’ αυτών δεν έχουν αναφερθεί στη βιβλιογραφία και η ανακάλυψή τους αναμένεται να βοηθήσει σημαντικά, άλλες ερευνητικές ομάδες και κλινικά εργαστήρια ως προς την ταξινόμησή τους. Επιπλέον μελέτη των 2 εκ των 5 αυτών μεταλλάξεων διαλευκάνουν τον τρόπο δράσεως των γονιδίων FGFR2 και TCF12, βοηθώντας έτσι στην καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν την κρανιοσυνοστέωση. Όλες οι μεταλλάξεις δόθηκαν στους ασθενείς ή τους κηδεμόνες τους, διευκολύνοντας έτσι τον οικογενειακό προγραμματισμό και την γενετική συμβουλευτική.