Caracterização molecular da osteogênese imperfeita em uma grande coorte de pacientes no Brasil

Abstract

Introdução: A osteogênese imperfeita é uma condição genética rara caracterizada principalmente pela fragilidade óssea. A maioria dos casos é causada por alteração nos genes que codificam o colágeno tipo 1, COL1A1 e COL1A2. Outros genes que participam das modificações pós-traducionais, enovelamento da tripla hélice, crosslink, mineralização, desenvolvimento ósseo, diferenciação e maturação celular também já foram relacionados com OI demonstrando a heterogeneidade genética desta condição. Objetivo: Realizar a caracterização molecular de osteogênese imperfeita no Brasil. Métodos: Os casos foram selecionados na Rede Brasileira de Osteogênese Imperfeita e dados clínicos coletados. A análise molecular foi realizada no equipamento Ion Torrent através de painel de NGS que cobre 99,6% da região de codificação de 18 genes para OI. Resultados: Foram incluídos 156 pacientes nas análises moleculares, variantes foram detectadas em 121 casos. Alterações nos genes COL1A1 e COL1A2 representam a maioria dos casos (88,4%), enquanto em 1,7% foram detectadas variantes em IFITM5 e em 9,9% em genes com padrão de herança recessiva: FKBP10 (4), CRTAP (1), P3H1 (3), PPIB (2), SERPINH1 (1) e TMEM38B (1). No total, 91 variantes diferentes foram identificadas, 25 consideradas novas. Das 65 variantes em COL1A1, 40 eram qualitativas e 25 quantitativas, e em COL1A2, 40 eram qualitativas e 2 quantitativas. A consanguinidade foi observada em 9 casos com variantes em COL1A1, COL1A2, CRTAP, FKBP10, SERPINH1 ou P3H1. Uma variante (c.179A>C; p.Gln60Pro) em FKBP10 foi detectada em 3 casos não relacionados residentes na Bahia; sugerindo um efeito fundador. Oito indivíduos, com variabilidade fenotípica, apresentam uma mesma variante em COL1A2 (c.2341G>A; p.Gly781Ser); 4 demonstram um tipo leve e 4 moderado. Dados clínicos foram coletados em 113 pacientes, 43 apresentaram fenótipo do tipo IV, enquanto 25 tipo I, 35 tipo III, 1 tipo II e 1 tipo V. Foi identificado um caso da variante c.119C>G (p.Ser40Trp) em IFITM5 que apresenta OI leve. História familiar positiva foi identificada em 36,5% dos casos, 92,03% tinham esclera azulada e 58% tinham dentinogênese imperfeita. Alterações quantitativas em COL1A1 e COL1A2 foram observadas em 24,5% da amostra e a maioria dos casos apresentavam OI leve. Em 75,5%, alterações qualitativas estavam associadas à OI moderada, grave ou letal; 49,3% desses casos apresentaram uma troca de glicina por serina. Conclusão: Como já relatado, a maioria dos casos se concentram nos genes COL1A1 e COL1A2. OI de causa autossômica recessiva foi identificada em 9% da amostra. Mais estudos são necessários para confirmar o efeito fundador nos casos da variante possivelmente fundadora em FKBP10. Dados desta grande coorte permitem compreender o fenótipo e o genótipo da OI no Brasil.

Introduction: Osteogenesis imperfecta is a rare genetic condition mainly characterized by bone fragility. Most cases are caused by alteration in the genes that encode type 1 collagen, COL1A1 and COL1A2. Other genes that participate in post-translational modifications, triple helix folding, crosslink, mineralization, bone development, differentiation and cell maturation also play a role in OI, demonstrating the genetic heterogeneity of this condition. Objective: To perform molecular characterization of osteogenesis imperfecta in Brazil. Methods: Cases were selected at the Brazilian Osteogenesis Imperfecta Network and clinical data collected. Molecular analysis was performed in the Ion Torrent equipment through an NGS panel that covers 99.6% of the coding region of 18 genes for OI. Results: 156 patients were included in the molecular analyses, variants were detected in 121 cases. Alterations in COL1A1 and COL1A2 genes represent the majority of cases (88.4%), while variants were detected in IFITM5 in 1.7% and in 9.9% in genes with recessive inheritance pattern: FKBP10 (4), CRTAP (1), P3H1 (3), PPIB (2), SERPINH1 (1) and TMEM38B (1). In total, 91 different variants were identified, 26 of which were considered novel. Of the 65 variants in COL1A1, 40 were qualitative and 25 were quantitative, and in COL1A2, 40 were qualitative and 2 were quantitative. Consanguinity was observed in 9 cases with variants in COL1A1, COL1A2, CRTAP, FKBP10, SERPINH1 or P3H1. A variant (c.179A>C; p.Gln60Pro) in FKBP10 was detected in 3 unrelated cases residing in Bahia, suggesting a founder effect. Eight individuals, with phenotypic variability, present the same variant in COL1A2 (c.2341G>A; p.Gly781Ser): 4 demonstrate a mild type and 4 moderate. Clinical data were collected on 113 patients, 43 had a type IV phenotype, while 25 type I, 35 type III, 1 type II and 1 type V. One case of variant c.119C>G (p.Ser40Trp) was identified in IFITM5 with mild OI. A positive family history was identified in 36.5% of cases, 92.03% had blue sclera and 58% had dentinogenesis imperfecta. Quantitative changes in COL1A1 and COL1A2 were observed in 24.5% of the sample and most cases have mild OI. In 75.5%, qualitative changes were associated with moderate, severe, or lethal OI; 49.3% of these cases showed an exchange of glycine for serine. Conclusion: As already reported in the literature, most cases are concentrated in the COL1A1 and COL1A2 genes. OI of autosomal recessive inheritance was identified in 9% of the sample. More studies are needed to confirm the possible founder effect of the variant in FKBP10. Data from this large cohort allow us to understand the phenotype and genotype of OI in Brazil.