Síndrome Cardiofaciocutáneo

La prueba de NGS en Dismorfología y Síndromes de Defectos Congénitos Múltiples Raros

El NGS ha cambiado el enfoque de los síndromes dismórficos y multidefectos raros . El NGS comprende la secuenciación de todo el genoma, el WES y la secuenciación de paneles genéticos, siendo una herramienta tanto para el diagnóstico como para los campos de investigación. Es probable que un mayor progreso en las técnicas de NGS establezca un vínculo más estrecho entre las pruebas genéticas clínicas y de investigación (se observó un proceso similar en la detección de aberraciones cromosómicas utilizando microarrays).

El NGS ha demostrado ser una herramienta precisa para las mutaciones que causan trastornos mendelianos. Desde 2012, el descubrimiento de nuevos genes en síndromes mendelianos raros utilizando técnicas de NGS ha aumentado rápidamente: más de 250 genes nuevos involucrados en trastornos raros, incluidos síndromes dismórficos, se han descubierto de esta manera y se espera que este número aumente .

Desafortunadamente, todavía hay una brecha entre lo que se ha descubierto y lo que está disponible como prueba clínica. Debido a esto, se necesita una red sistemática que cubra una amplia gama de trastornos genéticos raros a nivel nacional o internacional.

Los pacientes con síndromes dismórficos raros fueron de los primeros beneficiarios de la prueba de NGS. Algunos de los primeros síndromes dismórficos con una variante causal descubiertos por NGS en 2010 fueron el síndrome de Freeman–Sheldon (gen MYH3, herencia autosómica dominante), el síndrome de Miller (gen DHODH, herencia autosómica recesiva) y el síndrome de Schinzel–Giedion (gen SETBP1, herencia autosómica dominante) . Usando el síndrome de Freeman-Sheldon y el síndrome de Miller como prueba de concepto, los médicos y científicos demostraron por primera vez que el análisis de NGS de un pequeño número de individuos afectados no relacionados puede identificar un gen que causa una enfermedad . Otros síndromes dismórficos conocidos definidos molecularmente por el enfoque NGS incluyen el síndrome de Weaver (gen EZH2), el síndrome de Puerto Flotante (gen SRCAP), el síndrome de Hajdu-Cheney (gen NOTCH2), el síndrome de Proteus (gen AKT1) y otros . El primer informe de una aplicación de pruebas de NGS para descubrir mutaciones somáticas de novo como causa de un trastorno genético fue un caso de síndrome de Proteus . El NGS es extremadamente útil cuando el diagnóstico diferencial incluye varias afecciones con características fenotípicas superpuestas (por ejemplo, síndromes de Noonan, Costello, LEOPARD y cardiofaciocutáneos) o cuando mutaciones en cualquiera de los muchos genes pueden causar el mismo síndrome o trastorno. Un ejemplo clásico es el síndrome de Coffin-Siris, en el que muchos genes identificados como SMARCB1, SMARCA4, SMARCA2, SMARCE1 y ARID1A se transmiten como rasgos autosómicos dominantes . Se ha encontrado que las mutaciones en cualquiera de estos genes que codifican subunidades de un solo complejo son causales del síndrome de Coffin–Siris . Los trastornos del espectro de Noonan, también conocidos como rasopatías, son un grupo de síndromes del desarrollo caracterizados por una amplia heterogeneidad clínica y genética, pero con una considerable superposición fenotípica . Los trastornos del espectro de Noonan son causados por la desregulación de la vía de señalización RAS/proteína quinasa activada por mitógenos (RAS/MAPK) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19467855). Se han detectado trece variantes génicas en pacientes con síndromes Noonan y similares a Noonan. Diez de estos genes (PTPN11, SOS1, RAF1, KRAS, HRAS, SHOC2, BRAF, NRAS, MAP2K1, MAP2K1) codifican componentes de la vía de señalización RAS/MAPK, mientras que otros tres (CBL, KAT6B y RIT1) codifican proteínas reguladoras para esta vía (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685). Aunque la mayoría de las mutaciones causales en los trastornos del espectro de Noonan se producen de novo (principalmente missense e indel, lo que resulta en alteraciones en el marco de la proteína transcrita), también se han notificado casos familiares, heredados de manera autosómica dominante (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685).

El síndrome de Noonan (SN) se caracteriza por una apariencia facial dismórfica, baja estatura, defectos cardíacos congénitos en hasta el 80% de los pacientes (estenosis de la válvula pulmonar, comunicación interauricular, defecto del canal auriculoventricular y miocardiopatía hipertrófica) y anomalías musculoesqueléticas (deformidad torácica y cuello corto palmeado). La inteligencia suele ser normal; sin embargo, pueden ocurrir dificultades de aprendizaje. El SN se caracteriza por una amplia heterogeneidad clínica, incluso entre miembros de la misma familia (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4025385). El NS, en aproximadamente el 50% de los casos, es causado por mutaciones sin sentido en el gen PTPN11, lo que resulta en una ganancia de función de la proteína no receptora tirosina fosfatasa SHP-2.

El síndrome cardiofaciocutáneo se caracteriza por una apariencia facial distintiva, defectos cardíacos congénitos (estenosis de la válvula pulmonar y defectos de comunicación interauricular), anomalías ectodérmicas (café con leche, eritema, queratosis, ictiosis, eccema, cabello escaso y distrofia de uñas), estatura baja y hallazgos neurológicos (convulsiones, hipotonía, macrocefalia y varios grados de retraso mental y cognitivo) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3789005).

El síndrome de Noonan con lentigos múltiples (NSML) se conoce como síndrome de LEOPARD (lentigos múltiples, anomalías de la conducción electrocardiográfica, hipertelorismo ocular, estenosis pulmonar, genitales anormales, retraso del crecimiento, sordera neurosensorial). Otras características menos comunes incluyen estatura baja, retraso mental leve y genitales anormales. Este síndrome es causado por al menos 10 defectos de pérdida de sentido diferentes en PTPN11, que representan más del 90% de todos los casos genotipados, y RAF1 (rara vez) . A diferencia de NS, las mutaciones causantes de NSML en el gen PTPN11 actúan a través de un efecto negativo dominante, que parece alterar la función del producto genético de tipo salvaje (proteína SHP2) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15121796).

El síndrome de Costello (SC) se caracteriza por rasgos faciales gruesos, piel gruesa y suelta de manos y pies, papilomas, defectos cardíacos (estenosis de la válvula pulmonar), estatura baja, macrocefalia y retraso mental de leve a moderado. La mayoría de los casos de SC son esporádicos, como resultado de mutaciones HRAS de novo (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9934987).

Hay disponibles varios paneles de NGS de 13 genes implicados en NS y trastornos relacionados para pacientes con características clínicas similares a NS (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685/).

Alrededor del 25% de los recién nacidos afectados por holoprosencefalia tienen un síndrome monogénico definido, que incluye el síndrome de Smith–Lemli–Opitz (MIM 270400), el síndrome de Pallister–Hall (MIM 146510) y el síndrome de Rubinstein–Taybi (MIM 180849). Se han implicado anomalías cromosómicas en el 24-45% de los nacidos vivos, con mayor frecuencia anomalías numéricas en los cromosomas 13, 18 y 21 y variaciones estructurales que involucran 13q, 18p, 7q36, 3p24–pter, 2p21 y 21q22.3 . También se han encontrado mutaciones intragénicas en varios genes que aumentan la susceptibilidad a la holoprosencefalia: DISP1, FGF8, FOXH1, GLI2, NODAL, PTCH1, SHH, SIX3, TDGF1, TGIF1 y ZIC2. Todos, excepto el FGF8, se heredan de manera autosómica dominante (http://ltd.aruplab.com/Tests/Pdf/407). Las pruebas prenatales también son posibles. Aproximadamente el 25% de las personas con holoprosencefalia no sindrómica tienen una mutación en uno de estos cuatro genes: SHH, ZIC2, SIX3 o TGIF1. Debido a que la penetrancia incompleta y la expresividad variable son características de la holoprosencefalia hereditaria dominante, se produce una alta variabilidad fenotípica intrafamiliar y se puede ver una apariencia facial relativamente normal en individuos que tienen la variante causal y parientes de primer grado afectados. Por lo tanto, la holoprosencefalia, como muchas otras entidades, es un trastorno del espectro caracterizado por rasgos complejos que no se predicen de manera confiable por la presencia de una sola mutación .

Los estudios de WES permitieron descubrir nuevos trastornos del crecimiento. Deficiencia de IGSF1 descrita por Sun et al. se caracteriza por estatura alta, hipotiroidismo central, macroorquidismo y retraso de la pubertad, y anomalías esqueléticas graves . Hannema et al. reportó el caso de un paciente con gigantismo sin otras características dismórficas, asociado con una nueva variante activadora en NPR2. Además , en 2015 se publicó una nueva variante heterocigota de FGFR3 en baja estatura proporcional de transmisión dominante, así como un informe sobre dos hermanos con baja estatura desproporcionada causada por una mutación heterocigótica compuesta de PAPSS2. Nilsson et al. descubrió un defecto del gen AKAN responsable de un síndrome raro de baja estatura y edad ósea avanzada . Además, Dauber et al. reportaron una nueva causa de enanismo primordial (mutación de NINEÍNA). . Varios otros grupos también han utilizado WES, por ejemplo, Nikkel et al., descubriendo el gen asociado con el mencionado síndrome de Puerto Flotante (mutaciones SRCAP).

Los científicos han comenzado a comprender la complejidad de algunos trastornos genéticos y defectos congénitos . Las enfermedades genéticas parecen estar más bien (con pocas excepciones) dispersas al azar entre diferentes genes involucrados en vías similares. Esta heterogeneidad desafía directamente a muchos estudios que intentan comprender y correlacionar el genotipo con el fenotipo. Se pueden sospechar muchas afecciones genéticas a través de una combinación de características clínicas, como la apariencia física y los antecedentes familiares. Por ejemplo, en el síndrome de Holt–Oram, llamado síndrome corazón–mano, las mutaciones en TBX5 causan malformaciones congénitas del corazón y de las extremidades . Hay varias explicaciones posibles para la presencia de un grupo de hallazgos en un paciente con un síndrome genético. Una razón común es la pleiotropía de los múltiples efectos de una sola variante en diferentes órganos o tejidos. Otra posible explicación de la presencia de un conjunto de hallazgos es que el paciente tiene un síndrome genético contiguo (deleciones o duplicaciones que involucran una determinada parte de un cromosoma). Debido a que todos los genes de las regiones alteradas están afectados, la participación de muchos genes puede dar lugar a un cuadro clínico complicado. Un ejemplo bien conocido de un síndrome de gen contiguo es el síndrome de deleción 22q11.2 . Además, un único locus puede ser responsable de múltiples fenotipos, y diferentes trastornos pueden resultar de mutaciones en el mismo gen. Varios estudios basados en NGS han descubierto nuevos genes involucrados en la etiología de un síndrome congénito con el mismo fenotipo o similar, así como genes únicos asociados con diferentes fenotipos o con una forma atípica de un síndrome conocido delineado como un síndrome nuevo . Por ejemplo, el síndrome de Rubinstein–Taybi es causado por mutaciones en los genes CREBBP y EP300 (ambos genes funcionan como coactivadores transcripcionales en la regulación de la expresión génica a través de varias vías de transducción de señales y ambos son potentes histonas acetiltransferasas). Por otro lado, las mutaciones del gen COL4A1 son responsables de los trastornos de migración neuronal, así como de los síndromes de cataratas y otros síndromes oftalmológicos y muchos trastornos asociados con colágeno de tipo IV. Las dificultades de diagnóstico en las condiciones mencionadas anteriormente apuntan fuertemente a un papel prominente para las tecnologías de NGS como una potente herramienta de diagnóstico en dismorfología. La tecnología NGS nos ayuda a comprender la patogénesis de los trastornos conocidos a través de la delimitación de las vías responsables de su patogénesis. Por ejemplo, el NGS permitió la implicación de la vía AKT/PI3K/mTOR en síndromes de sobrecrecimiento como Proteus, megalencefalia–malformación capilar y megalencefalia–polimicrogiria–polidactilia–hidrocefalia, así como el modelado de cromatina de la vía SWI/SNF en el síndrome de Coffin–Siris y la vía RAS/MAPK en RASopatías .

La investigación basada en NGS tiene un potencial adicional para identificar nuevas terapias . Beaulieu et al. publicó una revisión en la que se discuten algunos temas relacionados con los nuevos enfoques terapéuticos en enfermedades raras . Por ejemplo, la identificación de mutaciones en genes transportadores de riboflavina (SLC52A2 y SLC52A3) que causan sordera neurosensorial de inicio en la infancia y parálisis pontobulbar brinda la oportunidad de usar riboflavina como agente terapéutico . Además, en un trastorno del movimiento de inicio infantil causado por un nuevo gen causante de enfermedad (gen SLC18A2) que codifica el transportador vesicular de monoamina, la dopamina citosólica y la serotonina que se acumulan en vesículas sinápticas implican agonistas de monoamina como agentes terapéuticos .

El NGS probablemente se convertirá en parte de la evaluación estándar para la mayoría de los síndromes dismórficos raros, ya que facilita, acelera y acorta espectacularmente el proceso de diagnóstico . Un buen ejemplo es el proceso de diagnóstico en pacientes con discapacidad intelectual con o sin características dismórficas (véase el capítulo Secuenciación de próxima generación en neurología y psiquiatría). Hoy en día, hay una gran cantidad de empresas de diagnóstico que ofrecen paneles de diagnóstico NGS de genes conocidos por ser causales y potencialmente importantes para un grupo heterogéneo de trastornos como discapacidad intelectual, autismo, epilepsia (encefalopatía epiléptica), esquizofrenia y trastornos bipolares, sordera, leucoencefalopatía y defectos peroxisomales, así como ataxia, distrofia macular, ciliopatías, miocardiopatía, miopatía y neuropatía, síndromes de displasia esquelética y síndromes de tejido conectivo, rasopatías, trastornos metabólicos, etc. (ver capítulos respectivos). Además, los paneles se pueden personalizar a pedido (www.genetests.com). El proyecto EuroGentest (www.eurogentest.org) ha preparado guías de utilidad clínica que cubren los enfoques diagnósticos de NGS . La información estructurada de los proveedores de NGS (alrededor de 30 laboratorios) incluye el nombre del panel (alrededor de 1000 pruebas) y las variantes analizadas (alrededor de 3000 genes), recopiladas y vinculadas a diversas afecciones (3460).