Exploring the genetic landscape of undiagnosed cerebellar ataxia in brazilian patients

Abstract

Resumo: Este projeto de pesquisa teve como propósito avaliar o perfil genotípico de pacientes portadores de ataxia cerebelar hereditária (AH) que não haviam obtido diagnóstico molecular após extensa investigação clínica. Para alcançar esse objetivo, recrutamos um total de 87 pacientes, provenientes de 76 famílias, com AH, cujo diagnóstico permanecia indefinido, provenientes de três diferentes centros especializados em ataxia situados em distintas regiões do Brasil. Esses centros são o Hospital das Clínicas da Universidade Federal do Paraná, Curitiba-PR, com 58 pacientes; o Hospital Universitário Pedro Ernesto, Rio de Janeiro-RJ, com 21 pacientes; e o Hospital Estadual do Amazonas, Amazonas-AM, com 8 pacientes. Os pacientes incluídos nesta pesquisa foram submetidos a uma investigação minuciosa em busca de causas secundárias e etiologias genéticas mais prevalentes, como SCA 1, 2, 3, 6, 7, 10 e Ataxia de Friedreich. Amostras de DNA obtidas desses pacientes foram posteriormente submetidas a um rastreio em busca de expansões bialélicas não-canônicas do tipo AAGGG no gene RFC1. Para aqueles que não apresentaram essa mutação, foi realizado um sequenciamento completo do exoma (SCE), com análise adicional por meio do ExpansionHunter. Os resultados obtidos revelaram que duas famílias receberam diagnóstico positivo para mutações no gene RFC1. Das 74 famílias submetidas ao SCE, 10 apresentaram mutações definitivamente patogênicas, enquanto 12 apresentaram mutações provavelmente patogênicas, representando, respectivamente, 13,5% e 16% da coorte total. A investigação genética realizada neste estudo com pacientes portadores de AH sem diagnóstico revelou um diagnóstico definitivo ou provável em 32% dos casos. Por outro lado, trinta pacientes não apresentaram nenhuma variante suspeita na investigação (40,5%), enquanto vinte e dois pacientes (30%) apresentavam pelo menos uma variante de significado incerto (VUS). Em um segundo estudo, 42 pacientes dos casos não resolvidos foram selecionados para investigar a presença de expansão intrônica GAA no gene FGF14, uma mutação recentemente descrita. A esse grupo original, acrescentaram-se mais 51 pacientes recrutados do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, em São Paulo-SP, seguindo os mesmos critérios de inclusão da coorte original. Entre os 93 pacientes incluídos no estudo, oito deles (9%) apresentaram uma expansão (GAA)>250. Esses dados evidenciam que as expansões recentemente descritas nos genes RFC1 e FGF14 são frequentes na população de pacientes brasileiros com AH sem diagnóstico molecular. Além disso, sugerem que o SCE é uma ferramenta útil para ser utilizada nesses casos, podendo, inclusive, ser considerada como uma abordagem de primeira linha na investigação de AH.

Abstract: This research project aimed to assess the genotypic profile of patients with hereditary cerebellar ataxia (HA) who had not received a molecular diagnosis despite extensive clinical investigation. To achieve this goal, a total of 87 patients from 76 families with undiagnosed HA were recruited from three different specialized ataxia centers located in various regions of Brazil. These centers were the Hospital das Clínicas da Universidade Federal do Paraná in Curitiba-PR, with 58 patients; the Hospital Universitário Pedro Ernesto in Rio de Janeiro-RJ, with 21 patients; and the Hospital Estadual do Amazonas in Amazonas-AM, with 8 patients. The patients included in this study underwent thorough investigations to explore secondary causes and more prevalent genetic etiologies, such as SCA 1, 2, 3, 6, 7, 10, and Friedreich's Ataxia. DNA samples collected from these patients were subsequently sent to screening for noncanonical biallelic AAGGG repeat expansions in the RFC1 gene. For those who did not have this mutation, whole-exome sequencing (WES) was performed, with additional analysis using ExpansionHunter. The results revealed that two families received a positive diagnosis for RFC1 gene mutations. Out of the 74 families subjected to WES, 10 had definitively pathogenic mutations, while 12 had mutations that were likely pathogenic, representing 13.5% and 16% of the total cohort, respectively. The genetic investigation conducted in this study with patients suffering from undiagnosed HA provided a definitive or probable diagnosis in 32% of cases. Conversely, thirty patients showed no suspicious variants in the investigation (40.5%), while twenty-two patients (30%) presented at least one variant of uncertain significance (VUS). In a follow-up study, 42 patients from the unresolved cases were selected to investigate the presence of intronic GAA repeat expansions in the FGF14 gene, a mutation recently described. An additional 51 patients recruited from the Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto in São Paulo-SP, following the same inclusion criteria as the original cohort, were included. Among the 93 patients included in the study, eight of them (9%) exhibited an expansion (GAA)>250. These data highlight the prevalence of the recently described expansions in the RFC1 and FGF14 genes in the Brazilian population of patients with undiagnosed HA. Furthermore, they suggest that WES is a valuable tool to be used in these cases, possibly even as a first-tier diagnostic approach in the investigation of HA.