Download Judith Armstrong Morón

Simposio de Neurogenética:
Secuenciación del exoma,
descubrimiento de nuevas
variantes genéticas en el S.Rett y
sus variantes clínicas
Dra. Judith Armstrong Morón
Servicio de Medicina Genética y Molecular, HSJD
Síndrome de Rett
(RTT; OMIM 312750)
Inicialmente descrito por Dr Andreas Rett, 1966-1997
“enfermedad que se caracteriza por una desaceleración
global del desarrollo psicomotor y una pérdida de las
adquisiciones cognitivas adquiridas, que ocurre sólo en
niñas después de 6 a 18 meses de desarrollo
aparentemente normal”
Descrito en la comunidad científica internacional por Dr
Bengt Hagberg, 1983-2015
“síndrome progresivo de autismo, demencia, pérdida de la
capacidad de manipulación y aparición de esterotipias de
lavado de manos en las pacientes”
En la actualidad:
 Enfermedad del neurodesarrollo.
 Incidencia de 1:12.000 niñas nacidas.
 Inicio precoz: 6-18 meses.
 Afecta principalmente a niñas.
 Ausencia de biomarcador, diagnóstico clínico.

Herencia dominante ligada al X (Xq28): 80% de casos por mutaciones de
novo en el gen MECP2, posteriormente también se describieron CDLK5,
FOXG1. El diagnóstico genético apoya el diagnóstico clínico.
 Totalmente invalidante.
 Causa 10% de retraso mental profundo en mujeres (2ª después del
síndrome de Down).
En España hay unas 2.500 niñas afectadas
¿Cómo se diagnostica el Síndrome de Rett?
 Diagnóstico clínico: Criterios descritos en Baden-Baden 2001, revisado en
2010.
Criterios necesarios + apoyo + exclusión
 Presentaciones clínicas:
Forma clásica (80% de los casos) gen MECP2
Formas atípicas (20% de los casos)
Forma congénita (gen FOXG1)
Variante de epilepsia precoz (gen CDKL5)
Variante con lenguaje conservado
Forma frustre
Genes relacionados con Rett
 Gen MECP2 (Methyl CpG-binding Protein 2)
Xq28 (75.925pb)
Regulador transcripcional (represor y activador)
Madurador neuronal
 Gen CDKL5 (Cyclin Dependent Kinase Like 5)
Xp22.13 (228.025pb)
Regulador transcripcional (regulador MECP2)
Desarrollo cerebral
 Gen FOXG1(Forkhead bOX G1)
14q12 (3.206bp)
Regulador transcripcional (represor)
Desarrollo cerebral
P01879-L01448
P01887-L01456
P07051-L06660
P10835-L12500
P01770-L01334
P01769-L01333
P01768-L01332
P01347-L12498
P10842-L12494
P10841-L11498
P01348-L12499
P10839-L11496
P01349-L12497
P03768-L03229
P10836-L11493
P03409-L02797
P02002-L01335
P03770-L13387
P04138-L03495
P02916-L04199
P08629-L08645
P06288-L05892
P01094-L00659
0,00
1999-2013
Diagnóstico molecular

Análisis de mutaciones puntuales, pequeñas duplicaciones y deleciones

Estudio de grandes reordenamientos
2,00
1,50
1,00
0,50
1999-2013
Diagnóstico molecular
Clásicas
Atípicas
Análisi del gen MECP2: secuencia + grandes reordenamientos
Mutación detectada (85.4%)
Sin mutación (14.6%)
Mutación detectada (51%)
Sin mutación (49%)
Análisis de los genes CDKL5 y FOXG1: secuencia + grandes reordenamientos
Mutación detectada (0%)
CDKL5 mut (18%)
FOXG1 mut (13%)
Sin mutación (14.6%)
Sin mutación (20%)
2013-Actualidad
Diagnóstico molecular
Diseño panel dirigido
(Sure Design)
Captura (Haloplex Target
Enrichment System)
Validación por Sanger
caso índice y progenitores
Secuenciación
(Illumina)
Genes relacionados con Síndrome de Rett
Rett clásico
MECP2
Rett atípico (Epilépsia precoz)
CDKL5
Rett atípico (Forma congénita)
FOXG1
Rett-like: forma atípica congènita: Síndrome de Pitt-Hopkins
TCF4
Rett-like: forma atípica congénita
MEF2C
Rett-like/Angelman-like
UBE3A
Rett-like/Angelman-like
HERC2
Rett-like:retraso mental ligado al X/EIEE1
ARX
Rett-like: gen relacionado con Rett (4º gen?)
NTNG1
Rett-like: EIEE1
KCNQ2
Rett-like: casos aislados
Rett-like: Dravet
PLP1
SCN2A
Rett-like: RM
SHANK3
Rett-like: acidúria 4-OH-Butírica
ALDH5A1
Rett-like: EIEE4 (MUNC-18)
STXBP1
Modulador clínico
BDNF
Rett-like: Speech-language disorder-1
FOXP2
2013-Actualidad
160 pacientes Rett/Rett-like
Pacientes Revisados:
Diagnóstico negativo por
Sanger/MLPA
35 pacientes con
resultado positivo
36
124
11 pacientes con
resultado positivo
Pacientes Nuevos:
Sin estudios genéticos previos
2013-Actualidad
2 estudiados en otros centros
1 polimorfismo vs mutación
30
25
3
20
8
15
10
PACIENTES NUEVOS: sin
estudios previos
23
12
5
0
mutaciones Rett
PACIENTES REVISADOS:
estudios geneticos
negativos
mutaciones Rett-like
2013-Actualidad
Pacientes con mutación en genes Rett (26)
12%
Rett clásico MECP2
19%
Rett atípico Epilepsia precoz
CDKL5
70%
Rett atípico Forma congénita
FOXG1
2013-Actualidad
Pacientes con mutación en genes Rett-like (20)
EEIE4 (MUC-18) STBPX1
20%
25%
5%
Sd. Pitt-Hopkins TCF4
Sd. Dravet SCN2A
10%
20%
20%
EIEE1 KCNQ2
Acidúria 4-OH-Butírica
ALDH5A1
Rett vs Rett-like
Pineda 2001
2013-Actualidad
Rett
MECP2
312750
Rett
CDKL5
308350
Rett
FOXG1
613454
Pitt Hopkins
TCF4
602272
Dravet
SCN2A
182390
EIEE4/Oth.
STXBP1
602926
6-18m
1-3m
Neonatal
6-12m
2d-7m
Neonatal
Microcephaly
yes
Yes
Yes
Yes
yes/no
Yes
Hypotonia
yes
yes
yes
yes
no
yes
Epilepsy
80%
yes
yes/no
yes
yes
West
Respiratory
Dysfunction
80%
yes
yes
yes
yes
yes
Language
no
no
no
no
yes/no
no
Hands use
no
yes/no
no
no
yes
no
Stereotypes
yes
yes
yes
yes
yes/no
yes/no
Inheritance
XL
XL
AD
AD
AD
AD
Disease
GENE
OMIM
Onset
Casos negativos
 Genes no asociados a fenotipo (no están en el diseño).
 Otras enfermedades (no están en el diseño).
100%
Patologías sin biomarcador
75%
64
72
 Panel de encefalopatías
epilépticas
50%
 Panel de discapacidad
intelectual
 Panel de neurotrasmisores
25%
36
28
 WES/WGS
0%
PACIENTES NUEVOS: sin
estudios previos
positivos
PACIENTES REVISADOS:
estudios geneticos negativos
negativos
Casos negativos
Whole Exomen Sequencing
Proyecto iniciado en el 2011 en colaboración con el Centro Nacional de Análisis
Genómico (CNAG) y el Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL).
 Secuenciación masiva de a las regiones genómicas que codifican para proteína
(exones)
 180.000 exones (30 millones de pb)
 1% del genoma
 Identificar variaciones genéticas responsables de enfermedades Mendelianas
- Herencia Dominante
- Autosómica o ligada al cromosoma X
- Mutaciones de novo
Casos negativos
Whole Exomen Sequencing
Secuenciación masiva del Exoma de 18 pacientes (17 tríos +1):
 Sin mutaciones en los genes MECP2, FOXG1 and CDKL5.
 CGHarray (180K) sin alteraciones significativas.
 Clínicamente homogénea:
- Pacientes diagnosticados como Rett clásico o atípico.
- Siguiendo los criterios descritos en Baden-Baden 2001,
revisado 2010.
Casos negativos
Whole Exomen Sequencing
499.893
Objetivo: Detectar nuevos genes
candidatos asociados al Sd. Rett.
Efecto
19.129
- Mutaciones de novo.
- Herencia dominante y ligada al ChrX.
- Probable impacto funcional en el SNC.
x1000g
5.653
Criterios de filtraje fijos
Variantes
Totales
Criterios de priorización:
Herencia
587
Controles
157
Genes



94
Polyphen y Sift
Calidad de los alineamientos
Repercusión en el SNC
Variantes seleccionadas validadas
por secuenciación Sanger
Paciente
EXOMA
P3
JMJD1C c.488C>T p.Pro163Leu
P12
UBE3A c.532G>A p.Ala178Thr
P15
TTC38 c.1378C>T p.Arg460Cys
P16
SCN1A c.3956C>G p.Arg1322Thr
P34
TCF4 c.1438delC p.476Serfs12X
P146
MECP2 c.674C>G p.Pro225Arg
P1267
GRIN2B c.1657C>A p.Pro553Thr
V811
GABBR2 c.1699G>A p.Ala567Ser*
V814
-
V817
SLC6A1 c.919G>A p.Gly307Arg*
V820
CDKL5 c.587C>G p.Ser196Trp
V823
-
V826
-
V829
CHRNA5 c.748C>A p.Pro250Thr*
V835
-
V838
-
V841
-
V844
CACNA1I c.4435C>T p.Leu1479Phe*
Sd.Angelman
No se puede confirmar como mutación
de novo
2011
Sd.Dravet
Mutación de novo, no presente en 6 hermanos
Sd.Pitt-Hopkins
Mutación de novo
Encefalopatía epileptica infantil (EIEE27)
Mutación de novo
2014
Sd.Rett
Mutaciones de novo
* Posibles candidatos
Casos negativos-Rett
Whole Exomen Sequencing
Enfermedad
Rett
Clásico
Rett
Atípico
Rett
Atípico
Pitt Hopkins
Angelman
Dravet
Epileptic
encephalopath
y early infantile
GEN
MECP2
CDKL5
FOXG1
TCF4
UBE3A
SCN1A
GRIN2B
OMIM
312750
308350
613454
602272
601623
182390
616139
Aparición
síntomas
6-18m
1-3m
Neonatal
6-12m
6-12m
2d-7m
1r año de vida
Microcefalia
Si
Si
Si
Si
Si
Si/no
Si/no
Hipotonía
Si
Si
Si
Si
Si
no
Si/no
Epilepsia
80%
Si
Si/no
Si
Si
Si
Si/no
Disfunciones
Respiratorias
80%
Si
Si
Si
Si
Si
no
Lenguaje
Si/no
no
no
no
no
Si/no
no
Manipulación
no
Si/no
no
no
Si/no
Si
Si/no
Estereotipias
Si
Si
Si
Si
Si
Si/no
Si
Herencia
XL
XL
AD
AD
AD
AD
AD
Desmetilasa de Histonas
Gen modulador para autismo
Paciente
EXOMA
P3
P12
P15
P16
P34
P146
P1267
V811
V814
V817
V820
V823
V826
V829
V835
V838
V841
V844
JMJD1C c.488C>T p.Pro163Leu
UBE3A c.532G>A p.Ala178Thr
TTC38 c.1378C>T p.Arg460Cys
SCN1A c.3956C>G p.Arg1322Thr
TCF4 c.1438delC p.476Serfs12X
MECP2 c.674C>G p.Pro225Arg
GRIN2B c.1657C>A p.Pro553Thr
GABBR2 c.1699G>A p.Ala567Ser*
En estudio
SLC6A1 c.919G>A p.Gly307Arg*
CDKL5 c.587C>G p.Ser196Trp
En estudio
En estudio
CHRNA5 c.748C>A p.Pro250Thr*
En estudio
En estudio
En estudio
CACNA1I c.4435C>T p.Leu1479Phe*
Tetratricopeptide Repeat Domain 38
Gen no descrito
Genes relacionados con la vía
GABAérgica
Alterada en el sd. de Rett
Subunidad alfa-5 del receptor neuronal acetilcolina
Miembro de una superfamilia de canales iónicos activados por
ligando que median la transmisión de la señal rápida en las
sinapsis
Subunidad alfa-1I del canal de calcio voltajedependiente tipo T
El canal codificado por esta proteína se caracteriza por una
activación e inactivación más lenta en comparación con otros
canales de calcio tipo T.
* Posibles candidatos
Casos negativos-Rett
Whole Exomen Sequencing
Vía GABAérgica
Ácido γ-amino butírico (GABA) es el
neurotransmisor inhibidor más importante en el
SNC.
Disminución de la función GABAérgica en sólo un
30-40% conduce a la manifestación de
alteraciones neuropsiquiátricas y anomalías
funcionales, incluyendo la epilepsia.
SLC6A1 codifica para
un transportador GABA
GABBR2 codifica para una
subunidad R2 del receptor
GABAB
Casos negativos-Rett
Whole Exomen Sequencing
GABBR2
SLC6A1
p.Gly307Arg
p.Ala567Ser
Modificado de Benke, D. y cols. (2012)
Modificado de Carvill, G.L. y cols. (2015)
Casos negativos-Rett
Whole Exomen Sequencing
Exome Sequencing of Rett Syndrome-Like Patients Uncovers
the Mutational Diversity of the Clinical Phenotype
Mario Lucariello1, Enrique Vidal1, Silvia Vidal2, Mauricio Saez1, Laura Roa1, Dori Huertas1, Mercè Pineda2, Esther
Dalfó3, Joaquin Dopazo4,5,6, Paola Jurado1*, Judith Armstrong2*, Manel Esteller1,7,8*
1Cancer
Epigenetics and Biology Program (PEBC), Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL), Barcelona, Catalonia, Spain;
of Neurology, Hospital Sant Joan de Déu (HSJD), Barcelona, Catalonia, Spain.
3Genetics Department, Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL), Barcelona, Catalonia, Spain.
4Computational Genomics Department, Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF), Valencia, 46012, Spain.
5Bioinformatics of Rare Diseases (BIER), CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER), Valencia, Spain.
6Functional Genomics Node, (INB) at CIPF, Valencia, 46012, Spain.
7Department of Physiological Sciences, School of Medicine and Health Sciences, University of Barcelona, Barcelona, Catalonia,
Spain.
8Institucio Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), Barcelona, Catalonia, Spain.
*Co-corresponding authors.
2Department
 Resultados Whole Exome Sequencing.
 Estudios funcionales con el modelo animal C. elegans. (IDIBELL)
Alteración de los genes ortólogos correspondientes a nuestros genes candidatos.
Agradecimientos