UOC Malattie Rare e Genetica MedicaOspedale Bambino Gesù IRCCS, Roma

RARE, ULTRARARE, NON DIAGNOSTICATEAndrea Bartuli

NON DIAGNOSTICATE 800mila

Claudiamarzo 2006

Primogenita di genitori non consanguinei, anamnesi familiare non significativa, gravidanza decorsa senza problemi, Parto eutocico alla 40° settimana, PN 3,550 kg, L 51 cm, cc 34 cm

Sviluppo neuromotorio con lieve ritardo delle tappe evolutive, seduta a 9 mesi, cammina a 20 mesi

1 anno e 9 mesiRMN encefalo NORMALE(“Non evidenti aree di alterata intensità di segnale nei tessuti cerebrali in sede sovra e sottotentoriale. Non si rilevano aspetti patologici in regione ippocampale paraippocampale. Non evidenza di alterazioni della migrazione né difetti della solcazione. Normale il grado di mielinizzazione in rapporto all’età. Normale visualizzazione degli spazi sub aracnoidei della base e del mantello. Sistema ventricolare in asse, di regolari morfologia e dimensioni. Lieve dilatazione del IV ventricolo. Dilatazione della porzione intracranica della cisterna magna per megacisterna magna. Normale rappresentazione del corpo calloso. Normoposizione delle tonsille cerebellari. Non aspetti patologici in sede tronco-encefalica. La sequenza DWI non dimostra alterazioni della diffusione a carico dei tessuti cerebrali”)

Valutazioni cliniche:6 Genetiche da 4 diversi Genetisti 4 Oculistiche da 3 diversi Oculisti4 Neuropsichiatriche da 2 Nps21 Neurologiche da 8 diversi Neurologi6 Metaboliche da 3 diversi Pediatri

Ricoveri:2 Ospedali (regionali)2 Cliniche Universitarie (regionale, extraregionale)

2006-2015

Esami strumentali:2 RMN encefalo (1 spettroscopica)4 ecografie addome1 radiografia mano e polso3 Studi Neurofisiologici (BAEP, PEV, PEU)

Esami biochimici:5 screening metabolici (3 Ospedali)1 studio assetto vitaminico47 prelievi per studio assetto immunitario, endocrino, parametri biochimici, indici infiammatori, infettivi, emocolture, etc7 esami genetici (Cariotipo standard, CGH-array, mutazione celiachia, gene SHANK3, MTHFR, pannello epilessie, pannello cervelletto)

UDP15001TELETHON UNDIAGNOSED

DISEASES PROGRAM three clinical sites and a coordination center

• Coordinator Vincenzo Nigro, Sandro Banfi

• Partner 1Bruno Dallapiccola,Marco Tartaglia

• Partner 2 Angelo Selicorni,Andrea Biondi

• Partner 3 Nicola Brunetti Pierri,Giancarlo Parenti

This program is an intramural effort of Telethon centered on the TIGEM (Pozzuoli) where NGS activities will be converged and will rely on a core network of three

centers with great expertise in clinical genetics and pediatrics

a 350-400 famiglie con bambini senza diagnosi genetica né clinica

(malformazioni a carico di diversi organi ed apparati, difetti congeniti del metabolismo, malattie neurologiche o neuromuscolari, disabilità intellettiva sindromica non nota, gravi difetti della vista o dell’udito, ecc)

è diretto…

non è diretto…• a chi non ha una malattia genetica

• a chi ha una malattia genetica nota, ma ha non ha ottenuto ancora una diagnosimolecolare

• a chi ha una condizione parzialmente genetica (schizofrenia, autismo, ritardo di crescita, sclerosi multipla, patologia neoplastica, epilessia, etc)

• a chi ha un’anomalia cromosomica

• a malattie dell’età avanzata o disabilità intellettiva isolata

Fondazione Bambino Gesù

La campagna sociale Vite Coraggiose, promossa dalla Fondazione Bambino Gesù- e lanciata in occasione del Giubileo Straordinario della Misericordia indetto da PapaFrancesco - è un progetto teso a raccogliere fondi a sostegno della ricerca e cura dellemalattie rare e ultra rare, di cui l’Ospedale Bambino Gesù è centro di riferimento.

Circa il 5% di tutti malati rari registrati in Italia viene diagnosticato al Bambino Gesù.Parliamo di oltre 10.000 bambini ogni anno, la più ampia casistica nazionale in ambitopediatrico.Queste cifre, di per sé significative, non registrano tuttavia la parte sommersa dei malatiultra-rari, circa la metà dei casi, rappresentata da quei bambini la cui condizione restasenza ipotesi diagnostica.

Vite Coraggiose è una campagna nazionale di sensibilizzazione tematica che parla delcoraggio, della forza e della determinazione che accomuna ricercatori, medici, famiglie ebambini nella medesima battaglia per la qualità della vita. Se non per la vita stessa.Tanto più quando si parla di malattie di cui a volte non si conosce nemmeno il nome.

Obiettivo: costruire per migliaia di bambini ultra-rari, orfani di diagnosi, l’inizio di unpercorso in grado di accompagnarli dalla definizione della loro condizione clinica allacura della loro patologia.

Workflow del progetto OPBG: reclutamento della casistica

Selezione clinica della casisticaGENETICA MEDICA/MALATTIE RARE

raccolta anamnestica e implementazione delle informazioni cliniche mediante la richiesta di indagini strumentali, morfologiche e cognitivo-comportamentali

Discussione casi clinici non diagnosticatiREVISIONE INTERNA

Assicurare che il paziente soddisfa i criteri per essere inserito nel progetto Exome, Diagnosi differenziale, analisi di geni malattia etc

INVIO CAMPIONE PER ANALISI GENI CANDIDATI

INVIO CAMPIONE PER ANALISI ESOMICA

• Analizza la parte del genoma meglio compreso

(esoni – gene-- proteina)

• Esoni comprendono circa 1% del genoma

• ~ 85% di tutte le malattie conosciute causate da mutazioni si trovano su esoni

• Costo di sequenziamento dell'esoma: 1/6 del costo del sequenziamento dell'intero genoma

Il sequenziamento dell’Esoma

Patologie per cui applicare l’analisi Esomica

• Anomalie congenite multiple

• Disabilità intellettiva

• Regressione

Analisi di sequenziamento e workflow bioinformatico

ABSENT IN UNAFFECTED

POPULATION CONTROLS

SEGREGATION ANALYSIS(pedigree information, models of inheritance)

Discrete filtering

Discrete filtering

Discrete filtering

Prioritization Prioritization

DNA VARIANTS

~ 1 ÷ 5

~ 60 000 ÷ 70 000

NONSYNONYMOUS, NONSENSE,

FRAMESHIFT, SPLICE SITE

Discrete filtering

FUNCTIONAL ANNOTATION

A PRIORI

KNOWLEDGE

in-house DB

Making Sense of Data

- Diagnosi ottenuta nel 25- 28% dei casi esaminati

Sequenziamento dell’Esoma nella Pratica Clinica

50% NON DIAGNOSTICATI + 12 % DIAGNOSTICATI

Studio esomico:presenza di mutazione sul cromosoma 22 significativa per gene dell’Adenilsuccinato liasi (ADSL) OMIM #103050, *608222

Studio genetico:Mutazione missense (a) = c.926 G>A esone 9, p.R309H (trasmessa dalla madre)Mutazione di splice ( b) = IVS11+5 G>C (trasmessa dal padre)

Studio enzimatico:Attività ADSL Claudia Roma = 80.95 UI/l eritrocitiAttività ADSL controlli = 320 – 550 UI/l eritrociti

Esami Metabolici per ADSL:AICAr 1.72 assenteSAICAr 57.59 assenteSUCCINILADENINA 4.11 assente

Claudia viene proposta nel gennaio 2015, ha 9 anni e 10 mesi

COSTO RITARDO DIAGNOSTICO IN 8 anni

Economico- costo indagini diagnostiche/ricoveri 72mila euro- Costo studio esomico 800 euro

Emotivo

Rischio riproduttivo- 1 gravidanza

What is the Undiagnosed Diseases Network?The Undiagnosed Diseases Network (UDN) is a research study that is funded by the National Institutes of Health Common Fund . Its purpose is to bring together clinical and research experts from across the United States to solve the most challenging medical mysteries using advanced technologies.Through this study, we hope to both help individual patients and families and contribute to the understanding of how the human body works.

“At the age of 2 years old, Asia began our medical journey with 2 tonic-clonic seizures. Over the next several years, her list of medical symptoms grew and grew. We were often told by her doctors that she would “grow out” of many of her symptoms but we felt it was more than that, so we kept testing her for a “diagnosis”. Asia had every test available to us including lumbar punctures, biopsies, MRI’s, & blood work. We also saw several different types of doctors including specialists and natural healing. No diagnosis could be found. Five years later at the age of 7, her neurologist put in a request for a genetic test called Whole Exome Sequencing study. He was very reluctant that this test would be approved by our insurance company but it was and we went forward. After a simple blood draw, we had our answer just a few short days later. Asia was diagnosed with a rare genetic disorder.

I was confused and angry when I received this result. I had put her through so much pain & discomfort looking for this answer and it came with a single test. Why did I do that to her, why was this not an option earlier on, why won’t insurance companies pay for genetic testing, and why is this not available to everyone needing it when it could save lives and so much heartache?

Now we had the diagnosis, what do we do?

In 2014, the NIH Undiagnosed Diseases Program will expand to include a network of major academic medical centers across the U.S. The Genzyme/NORD NIH Undiagnosed Diseases Fund will support testing for patients applying to all clinical sites and, in particular, the new satellite centers. Patients applying to the NIH program who need assistance to pay for the required testing will be referred to NORD by the NIH centers.

Nel 2015 stabilisce che

“ogni paziente non diagnosticato dopo 6 mesi in carico a struttura di III livello, dovrebbe essere sottoposto a studio esomico”.

Am J Human Genet 2012; 91:998-1010

Blefarofimosi, Ptosi, telecanto, rime palpebrali vs l’altoMicrocefalia (pre-natale), Ritardo mentale di tipo graveCapelli radi e sottiliIpotonia/ iperlassitàDifficoltà nell’alimentazione/ scarso accrescimentoAnomalie congenite multiple (cardiaco, GI, renale) Ipoplasia del corpo calloso Bassi livelli di colesterolo

Am J Med Genet, 2011

Nuovo sottotipo di sindrome con Blefarofimosi-Ptosi e Disabilità Intellettiva

Sindrome di Zimmermann- Laband

Malattia rara caratterizzata da deficit cognitivo, fibromatosi gengivale, assenza/ipoplasia delle unghie e delle falangi terminali delle mani e dei piedi, ipertricosi, e in alcuni pazienti, da epilessia

Nat Genet. 2015 Jun;47(6):661-7

Sindrome di Aymè- Gripp

Malattia rara caratterizzata da cataratta congenita, sordità neurosensoriale, ritardo mentale, bassa statura, epilessia e da una facies caratteristica

Am J Hum Genet. 2015 May 7;96(5):816-25Gene MAF

In corso analisi esomica su pazienti selezionati con diagnosi di RASopatia, negativi ai geni noti

Sindrome di Noonan

ULTRARARE 1:1milione

Genitori non consanguinei, anamnesi familiare non significativa

Dall’età di 2 anni congiuntiviti ricorrenti con comparsa di lesioni palpebrali (calazio?)

Trattamento: antibiotici e steroidi topici e 2 escissioni chirurgiche con recidiva dopo poche settimane e peggioramento delle lesioni.

Giulia 5 anni

andrea.bartuli@opbg.net

Pseudomembrana: colorito bianco-giallo, consistenza morbida localizzata congiuntiva tarsale superiore.

Piccola area di disepitelizzazione corneale con opacità stromale paracentrale (fluoresceina+)

Occhio destro

andrea.bartuli@opbg.net

Pseudomembrana colorito rosso, consistenza lignea, 9 mm altezza, adesa al bordo palpebrale superiore e alla congiuntiva tarsale, ectropion palpebrale. Membrana di colorito giallo-bianco, congiuntiva bulbare, fornici e cornea. Tisi bulbare.

RMN: Distacco retinico (secondario a endoftamite)

Occhio sinistro

Sospetto diagnostico: Congiuntivite lignea/Deficit Plasminogeno

• Trasmissione autosomica recessiva

• Malattia ULTRARARA SISTEMICA

(>1/1milione in omozigosi o eterozigosi composta)

• Ridotta sintesi di plasminogeno con ridotta FIBRINOLISI

e formazione di PSEUDO-MEMBRANE di consistenza

LIGNEA durante il processo di RIPARAZIONE delle lesioni

mucosali

Diagnosi biochimica

• giulia plasminogeno plasmatico < 29% (vn > 70%)

• madre 72%

• padre 115%

Diagnosi Genetica (Lipsia University)

singola mutazione (K19E) gene PLG ereditato dal padre

Trattamento sperimentale

Plasminogeno umano topico (Kedrion, Lucca) veicolato in acido ialuronico (Watts P et al. Am J Ophthalmol. 2002 Apr;133(4):451-5)

2 gocce ogni 2 ore in entrambi gli occhi

andrea.bartuli@opbg.net

Follow-up a 12 mesi

Assenza di membrane e di recidive anche dopo trauma chirurgico e di protesizzazione

andrea.bartuli@opbg.net

Follow-up a 6 anni

Schema posologico e costi1 gtt ogni 2 ore Plasminogeno Kedrion uso compassionevoleAcido ialuronico (Biolon) 25 euro a fiala, 3 fl/die, 55.000 euro/anno (consegna mensile, ricovero ordinario 24.000, euro anno)

1 gtt ogni 4 ore Plasminogeno Kedrion uso compassionevoleAcido ialuronico (Biolon) 25 euro a fiala, 3 fl/die, 27.350 euro/anno (consegna mensile, ricovero diurno, 3,600 anno)

1 gtt ogni 4 orePlasminogeno Kedrion uso compassionevoleAcido ialuronico (Dropstar) 0,47 a fiala, 2 fl/die, 353 euro/anno (consegna mensile, ambulatorio, 240 euro anno)

Assenza di comparsa di nuove lesioni sia nell’occhio protesizzato che in quello sano

Conforti FM, Di Felice G, Bernaschi P, Bartuli A, Bianco G, Simonetti A, Buzzonetti L, Valente P, Corsetti T. Novel plasminogen and hyaluronate sodium eye drop formulation for a patient with ligneous conjunctivitis. Am J Health Syst Pharm. 2016 Apr 15;73(8):556-61.

- PDTA solo per le MR più frequenti

- Evidence Based Medicine Hope Based Medicine

- Ricoveri inappropriati, Ambulatori non remunerati

- Assenza di collegamento ospedale/territorio

- Copertura assistenziale dei bisogni delle famiglie con

disabilità del 30% (55% Nord Italia -8% Sud Italia)

- Disparità intraregionale

RARE >1:2mila

- Anamnesi familiare positiva ipercolesterolemia e MCVp- Ai 2 aa, presso altro centro, C-LDL di 607 mg/dl. Studio genetico dimostrativo di eterozigosi FH. - Trattato con inibitori dell’assorbimento del colesterolo senza miglioramento. - A 3 aa valutazione OPBG.

Filippo3 anni

C-tot 594 mg/dl (v.n. 120-200)C-HDL 39 mg/dlC-LDL 533 mg/dl (v.n. 50-150)

andrea.bartuli@opbg.net

Indagini strumentali (ecocardiogramma, ecografia tendinea, ecografia epatica, ecodoppler vasi collo, coronarografia) negative

Ipercolesterolemia Familiare

Ridotto catabolismo o aumentata sintesi di LDL-C con aumento della sua concentrazione ematica e deposito progressivo nei vasi e nei tessuti

Trasmissione autosomica dominante

ETEROZIGOSI 1:380 (malattia comune)

OMOZIGOSI 1:780000 (malattia rara)

Maiorana A, Nobili V, Calandra S, Francalanci P, Bernabei S, El Hachem M,Monti L, Gennari F, Torre G, de Ville de Goyet J, Bartuli A.Preemptive liver transplantation in a child with familial hypercholesterolemia. Pediatr Transplant. 2011 Mar;15(2):E25-9.

Ipercolesterolemia Familiare-Eterozigosi

Sintomatologia clinica:

- xantomi a comparsa dopo l’età pediatrica, malattia

CV dopo 30 anni (♂ 42-46 aa, ♀ 51-52aa)

Esami biochimici, LDL-C:

- <20 aa ≥190 mg/dl

- 20-29aa ≥220 mg/dl

- >30 aa ≥250 mg/dl

Ipercolesterolemia Familiare-Omozigosi

Sintomatologia clinica:

- xantomi a partire dai 18 mesi (osservazione personale),

arcus cornealis

- 20 aa età media di comparsa di MCV (5 anni,

osservazione personale)

Esami biochimici

LDL-C >600 mg/dl

Macchiaiolo M, Gagliardi MG, Toscano A, Guccione P, Bartuli A. Homozygous familial hypercholesterolaemia. Lancet. 2012 Apr 7;379(9823):1330.

Studi genetici (Prof. S.Calandra, Università di Modena):Fenotipo omozigote (eterocomposto) dovuto alla presenza di due

mutazioni - la sostituzione della Valina in posizione 502 con una

Metionina su un allele nell’esone 10 (ereditata dalla madre) - la delezione degli esoni 13 e 14 sull’altro allele (ereditata dal

padre).

andrea.bartuli@opbg.net

PIANO DI CURA:1. Plasmaferesi2. Terapia farmacologica

DEPURAZIONE EXTRACORPOREA

COSTI- mantenimento accesso venoso- rischi CVC (trombosi, sepsi)- assenza di trials, comparsa di MCV- qualità di vita

BENEFICIritardo comparsa di MCV

FREQUENZA LDL-A 10 giorni 7 giorni

C-LDL medio mg/dl 197±30 149±8

FOLLOW-UP di 8 anni (3-11 aa):- Coronarie indenni- Assenza di xantomi- 1 episodio di occlusione del CVC con

necessità di rimozione- 1 episodio di sepsi

Prognosi: sviluppo di MCV a partire dalla terza decade di vita

una Malattia è Rara se ha frequenza non > 1:2000

sono più di 8000 ma l’80% sono rappresentate dalle prime 400 per frequenza

ITALIA 2 milioni di pazienti affetti (1700000 < 16 aa)

EUROPA 20 milioni di pazienti affetti

80 % eziologia genetica

45% sono noti i meccanismi eziopatogenetici e i geni responsabili

50 % esordio prima dei due anni

70 % esordio in età pediatrica

65 % esiti invalidanti

< 12 mesi sono 33 % delle cause di morte, 10 % 1 - 5 anni, 12 % 5 -15 anni

malattie complesse, evolutive, multiorgano

70% dei pazienti non riceve una diagnosi prima di due anni

40% dei pazienti resta senza diagnosi

30% dei pazienti è disponibile un trattamento in grado di

modificarne significativamente la storia clinica

ogni paziente ha bisogno nella sua vita di 5 specialisti diversi

La presa in carico del bambino e della famiglia con MR richiede l’integrazione coordinata di aspetti medici, riabilitativi, sociali ed emotivi che non può prescindere da una strategia aziendale, regionale, nazionale ed europea formalmente dedicata a queste persone.