Diagnóstico molecular de pacientes con síndrome de Usher mediante paneles de genes y secuenciación del exoma completo

Abstract

[ES] El síndrome de Usher (USH) es una enfermedad rara que sigue un patrón de herencia autosómico recesivo. Se caracteriza por asociar en pacientes hipoacusia neurosensorial, retinosis pigmentaria (RP) y, en algunos casos, alteración vestibular. El síndrome de Usher comprende más del 50% de los casos de sordoceguera y el 15-20% de los casos de RP, siendo así el trastorno genético más común que combina deterioro visual y auditivo, con una prevalencia que se sitúa entre 3,2 y 6,2: 100.000, dependiendo de la población estudiada. No obstante, actualmente no existe cura más allá de la implantación coclear y los audífonos para el problema auditivo. Según la severidad, el momento de aparición de los síntomas y la progresión de la enfermedad se distinguen 3 tipos clínicos de USH, siendo el tipo I la forma más severa en las que se manifiesta la enfermedad, el tipo II la más común y el tipo III la más heterogénea. Además de la heterogeneidad fenotípica, el USH también tiene heterogeneidad genética pues hasta la fecha se han descrito 16 genes relacionados con USH, 10 de ellos asociados a alguno de los subtipos clínicos. Además, existen múltiples mutaciones posibles en un mismo gen que causan la enfermedad, lo que se conoce como heterogeneidad alélica. Como consecuencia de los efectos de la enfermedad, el diagnóstico genético se convierte en una necesidad de los pacientes, permitiendo implantar medidas que posibiliten su comunicación a largo plazo de la forma más temprana posible, cuando los síntomas de la enfermedad se encuentran en su estadio inicial. Además, el diagnóstico molecular será vital en un futuro para la aplicación de terapias génicas tales como el sistema de edición CRISPR, que permitirá realizar tratamientos personalizados condicionados por las mutaciones presentes en los pacientes. Con este propósito, el objetivo de este trabajo final de grado ha sido la caracterización genética de una cohorte de pacientes con sospecha clínica de USH que no habían sido diagnosticados molecularmente. Para ello, y teniendo en cuenta la variabilidad genética de la enfermedad, se han empleado herramientas de secuenciación masiva que han permitido la secuenciación de, por una parte, una selección de genes de los que es conocida su relación con la enfermedad (MYO7A, USH1C, CDH23, PCDH15, USH1G, CIB2, USH2A, ADGRV1, WHRN, CLRN1, HARS, PDZD7, CEP250 y C2orf7) y, por otra parte, el exoma completo de aquellos pacientes en los que el panel de genes no ha sido suficiente para completar su diagnóstico ampliando así la búsqueda de mutaciones a lo largo de toda la región codificante del genoma. Una vez obtenidos los datos de secuenciación, se ha procedido a su análisis bioinformático y, finalmente, al establecimiento de las variables patogénicas que causan la enfermedad. Como conclusión de este trabajo, se ratifica la necesidad y la importancia del diagnóstico temprano tanto en pacientes USH como en otros pacientes afectados por otras enfermedades raras. Asimismo, se exponen otras consecuencias positivas derivadas de la caracterización genética como, por ejemplo, la corroboración del diagnóstico inicial o la aportación de estas variables a la investigación biomédica, contribuyendo a acercar con cada diagnóstico un poco más el momento de hallazgo de un tratamiento para estas patologías.

[EN] Usher syndrome (USH) is a rare disease that follows an autosomal recessive inheritance pattern. It is characterized by the association of sensorineural hearing loss, retinitis pigmentosa (RP) and, in some cases, vestibular alteration. Usher syndrome comprises more than 50% of deafblind cases and 15-20% of RP cases, being the most common genetic disorder combining visual and auditory impairment, with a prevalence ranging from 3.2 to 6.2: 100,000, depending on the population studied. However, there is currently no cure beyond cochlear implantation and hearing aids for the hearing problem. Depending on the severity, onset of symptoms and progression of the disease, three clinical types of USH can be distinguished, with type I being the most severe form, type II the most common and type II the most heterogeneous. In addition to phenotypic heterogeneity, USH also has genetic heterogeneity. To date, 16 genes related to USH have been described, 10 of which are associated with one of the clinical subtypes. In addition, high number of mutations in the same gene can cause the disease, known this as allelic heterogeneity. As a consequence of the effects of the disease, genetic diagnosis becomes a need for patients, allowing the implementation of measures that enable their long-term communication as early as possible, when the symptoms of the disease are in their initial stage. In addition, molecular diagnosis will be vital in the future for the application of gene therapies such as the CRISPR editing system, which will allow personalized treatments conditioned by the mutations present in patients. With this purpose, the objective of this TFG has been the genetic characterization of a cohort of patients with clinical suspicion of USH that had not been molecularly diagnosed. For this purpose, and taking into account the genetic variability of the disease, next generation sequencing tools have been used and have allowed the sequencing of, on the one hand, a selection of genes with a known relationship with the disease (MYO7A, USH1C, CDH23, PCDH15, USH1G, CIB2, USH2A, ADGRV1, WHRN, CLRN1, HARS, PDZD7, CEP250 and C2orf7) and, on the other hand, the whole exome of those patients in whom the gene panel has not been enough to complete their diagnosis, thus extending the search for mutations throughout the genome coding region. Once the sequencing data has been obtained, the bioinformatic analysis has been carried out and, finally, the pathogenic variables that cause the disease have been established. As a conclusion of this work, the need and importance of early diagnosis in USH patients and other patients affected by other rare diseases is ratified. Likewise, other positive consequences derived from genetic characterization are exposed, such as the corroboration of the initial diagnosis or the contribution of these variables to biomedical research, contributing to bring closer with each diagnosis the moment of finding a treatment for these pathologies.