Um gene fornece diagnóstico para 30 pacientes cuja condição ficou inexplicada durante anos

Uma equipe internacional de pesquisadores forneceu um diagnóstico genético para 30 indivíduos cuja condição não foi diagnosticada durante anos, apesar de extensos testes clínicos ou genéticos. O estudo, conduzido por pesquisadores do Baylor College of Medicine, da Universidade Nacional de Cingapura e de instituições colaboradoras em todo o mundo, foi publicado em Genética na Medicina.

“A história de nossas descobertas começou com um paciente que atendi na clínica apresentando uma combinação incomum de problemas”, disse o primeiro e co-autor Dr. Daniel Calame, instrutor de neurologia pediátrica e neurociências do desenvolvimento em Baylor.

“O paciente apresentava graves problemas de desenvolvimento, epilepsia e completa insensibilidade à dor, o que era muito atípico. A condição permaneceu sem diagnóstico, apesar dos numerosos testes realizados por geneticistas e neurologistas”.

Calame inscreveu o paciente no programa de pesquisa BCM GREGoR (Pesquisa Genômica para Elucidar a Genética de Doenças Raras). “Reanalisamos os dados genéticos e clínicos do paciente e isso nos levou a um gene, o FLVCR1, e a um mistério médico a ser resolvido”, disse Calame.

Um gene, múltiplas condições

Para tentar entender como a rara mutação do FLVCR1 no paciente poderia levar à doença, Calame e seus colegas pesquisaram a literatura científica sobre esse gene. As evidências atuais indicam que a proteína FLVCR1 desempenha um papel fundamental na produção de glóbulos vermelhos e no transporte de colina e etanolamina nas células.

Colina e etanolamina são importantes para as células. Eles são precursores da fosfatidilcolina e da fosfatidiletanolamina, respectivamente, que são necessários para a integridade da membrana celular necessária para apoiar a divisão celular e outras funções celulares essenciais.

Outros pesquisadores estudaram o gene Flvcr1, equivalente ao gene humano, em modelos animais. Eles descobriram que a eliminação do gene em camundongos era letal na fase embrionária. “Os embriões apresentam muitas malformações ósseas na cabeça e nos membros e produção deficiente de glóbulos vermelhos, o que lembra a anemia Diamond-Blackfan (DBA) nas pessoas”, disse Calame. “Mas isso foi diferente do que vimos em nosso paciente.”

Pacientes com DBA também apresentam malformações ósseas. Curiosamente, embora a evidência em ratos apontasse o FLVCR1 como o gene causador de DBA, o gene não foi identificado como desempenhando um papel em pacientes com DBA na altura. Foram descobertos outros genes que causaram a doença.

Além disso, outros estudos encontraram raras cópias defeituosas do gene FLVCR1 em pacientes com ataxia na infância ou na idade adulta, uma condição caracterizada por mau controle muscular e incoordenação, que também apresentavam problemas sensoriais e retinite pigmentosa, ou perda progressiva da visão. Esses problemas também não eram como os que Calame via em seu paciente.

“Ficamos intrigados. Por um lado, tínhamos um paciente com uma mutação rara no FLVCR1 e condições graves de desenvolvimento, epilepsia e completa insensibilidade à dor, mas, por outro lado, havia pacientes com mutações raras no mesmo gene que apresentavam uma doença diferente. conjunto de problemas”, disse Calame. “Será que essas diferentes mutações do FLVCR1 causaram não um conjunto, mas um espectro de características que observamos em todos os pacientes combinados?”

Resolver o mistério do FLVCR1 traz respostas aos pacientes

A equipe procurou uma resposta para esse mistério combinando duas estratégias. Uma estratégia era aumentar o número de pacientes que poderiam estudar, identificando indivíduos com distúrbios do neurodesenvolvimento não diagnosticados e variantes do gene FLVCR1 em grandes conjuntos de dados especializados. Eles identificaram os pacientes por meio do banco de dados Baylor-Hopkins Center for Mendelian Genomics/BCM GREGoR, do banco de dados do laboratório de diagnóstico clínico Baylor Genetics, do GeneMatcher ou de outros laboratórios de pesquisa e diagnóstico clínico.

“Identificamos 30 pacientes de 23 famílias não aparentadas com variantes raras do FLVCR1”, disse Calame.

Os pesquisadores encontraram 22 variantes genéticas, 20 das quais não haviam sido descritas antes. As características dos pacientes variam entre graves distúrbios de desenvolvimento com profundo atraso no desenvolvimento, microcefalia (cabeça muito menor do que o esperado), malformações cerebrais, epilepsia e morte prematura. Pacientes gravemente afetados compartilham características, incluindo anemia e malformações ósseas, com camundongos sem o gene Flvcr1 e DBA, que não haviam sido associados ao FLVCR1 antes.

A segunda estratégia para encontrar uma resposta a este mistério médico foi caracterizar as consequências funcionais das variantes do FLVCR1 em experiências laboratoriais em colaboração com o Dr. Long Nam Nguyen e colegas da Escola de Medicina Yoon Long Lin, Universidade Nacional de Singapura.

A equipe queria entender melhor o efeito que as diferentes variantes encontradas nos pacientes teriam no transporte de colina e etanolamina nas células do laboratório. Eles descobriram que as variantes do FLVCR1 reduzem significativamente o transporte de colina e etanolamina – até metade do transporte observado com proteínas FLVCR1 normais. “Propomos que a gravidade da doença depende da atividade de transporte residual das variantes do FLVCR1 que um paciente carrega”, disse Calame.

Outros estudos demonstraram que a colina é necessária para o desenvolvimento neurológico normal e que a sua deficiência também provoca anemia, doença hepática, atraso no crescimento e deficiência imunitária. “O neurodesenvolvimento também é perturbado pela absorção deficiente de colina, e demonstrámos que as variantes nos nossos pacientes reduzem o transporte de colina”, disse Calame.

No total, as descobertas demonstram que as variantes do FLVCR1 causam um amplo espectro de problemas de desenvolvimento, que vão desde distúrbios graves de desenvolvimento de múltiplos órgãos, semelhantes ao DBA, até a neurodegeneração de início na idade adulta. As variantes identificadas nos pacientes reduzem o transporte de colina e etanolamina nas células do laboratório, sugerindo que o transporte destas moléculas para os sistemas nervosos central e periférico é essencial para prevenir a neurodegeneração e necessário para o neurodesenvolvimento normal.

“Nossas descobertas também apoiam estudos adicionais sobre o potencial valor terapêutico da suplementação de colina ou etanolamina em doenças relacionadas ao FLVCR1”, disse Calame. “Os 30 pacientes que identificamos não tinham diagnóstico há anos; foi gratificante poder fornecer uma explicação para sua condição”.

Este estudo também ressalta a importância de abordar o diagnóstico de condições raras com uma perspectiva ampla. “Os 30 indivíduos gravemente afetados relatados aqui foram submetidos a sequenciamento clínico ou de pesquisa do exoma ou do genoma, que identificou as variantes relatadas do FLVCR1, mas em cada caso as variantes foram anteriormente consideradas como não contributivas ou de significado incerto, dada a aparente incompatibilidade de características entre pacientes”, disse Calame.

“Essas suposições falsas ilustram a importância de incorporar dados de organismos modelo na análise personalizada do genoma para doenças raras e a necessidade de antecipar características mais graves e mais leves dos pacientes associadas a cada gene da doença para maximizar o rendimento dos testes genéticos de diagnóstico”.