Genetica e Prevenzione delle Schisi Orofacciali

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1 5 Convegno Aismel, Pisa, 4 Giugno 2011 Genetica e Prevenzione delle Schisi Orofacciali Michele Rubini Dipartimento di Medicina Sperimentale e Diagnostica, Sezione di Genetica Medica, Università di Ferrara, IT

2 Prevenire occorrenza e ricorrenza

3 ? Prevenire occorrenza e ricorrenza

4 Processo informativo Diagnosi Rischio? Supporto Servizio di Consulenza Genetica

5 Processo informativo Diagnosi Rischio? Supporto Bisogna Conoscere le Cause

6 Le Schisi sono dovute a difetti di fusione durante l embriogenesi embryo period (weeks) fetal period (weeks) embryo disk blastocyst

7 Le Schisi sono dovute a difetti di fusione durante l embriogenesi embryo period (weeks) fetal period (weeks) embryo disk blastocyst Fusione del Labbro Fusione del Palato Labioschisi Palatoschisi Labiopalatoschisi

8 Diagnosi Schisi Sindromiche Schisi Non-Sindromiche associate ad altre malformazioni e dismorfismi isolate Labioschisi Palatoschisi Labiopalatoschisi

9 Eziologia Schisi Sindromiche Schisi Non-Sindromiche MENDELIANE MULTIFATTORIALI Labioschisi Palatoschisi Labiopalatoschisi

10 Schisi Sindromiche MENDELIANE sono riconducibili ad una mutazione genica o cromosomica Mutazione Ereditata dai genitori

11 Schisi Sindromiche MENDELIANE >300 Sindromi rare Van der Woude IRF6 Popliteal pterygium IRF6 Waardenburg PAX3 Ectodermal dysplasia PVRL1 Wolf-Hirschhorn 4p16.3 del Basal cell nevus PTCH1, 2 È possibile stabilire il rischio di ricorrenza Dominanti Recessive Rischio = 50% Rischio = 25% Kallmann Xp22.3 del Stickler COL2A1 Treacher-Collins TCOF1 DiGeorge 22q11.2 del Smith-Lemli-Opitz DHCR7 XL ankyoglossia CP TBX22 Apert FGFR2 Cause conosciute

12 Schisi Sindromiche MENDELIANE Van der Woude IRF6 Popliteal pterygium IRF6 Waardenburg PAX3 Ectodermal dysplasia PVRL1 Wolf-Hirschhorn 4p16.3 del Basal cell nevus PTCH1, 2 Kallmann Xp22.3 del Stickler COL2A1 Treacher-Collins TCOF1 DiGeorge 22q11.2 del Mutazione De-novo Rischio empirico (1%) Smith-Lemli-Opitz DHCR7 XL ankyoglossia CP TBX22 Apert FGFR2

13 Schisi Sindromiche Palatoschisi Schisi Non-Sindromiche Labio/palatoschisi

14 Schisi Non-Sindromiche MULTIFATTORIALI Ricorrenza familiare Casi isolati

15 Schisi Non-Sindromiche MULTIFATTORIALI? nuovo nato Rischio di Ricorrenza? Il Rischio è specifico per il tipo di schisi UCL/P RR=2.5% BCL/P RR=4.6% Il Rischio è maggiore se l affetto è del genere meno colpito Il Rischio è maggiore in proporzione al numero di consanguinei affetti

16 Schisi Non-Sindromiche MULTIFATTORIALI Concordanza tra gemelli % dei casi in cui sono entrambi affetti monozigoti: 35% dizigoti: 7,8% Elevata componente genetica nella patogenesi delle schisi non-sindromiche

17 Schisi Non-Sindromiche MULTIFATTORIALI Fattori di Rischio Ambientale che agiscono durante la Gravidanza Fumo Alcol Fattori di di Rischio Ipertermia Ipossia Farmaci Steroidi Antiepilettici vita Fattori di Protezione Folati vitb6 vitb12

18 Schisi Non-Sindromiche MULTIFATTORIALI Interazioni gene-ambiente Carenze vitaminiche Interazioni Interazioni gene-gene gene-gene Esposizione al Fumo SHH pathway MSX1 signalling FGF system TGFβ3 pathway BMP system

19 Ricerca dei geni che causano le Schisi Non-Sindromiche Geni dello sviluppo del labbro Geni dello sviluppo del palato Geni dei metabolismi coinvolti nel rischio per schisi Geni delle schisi sindromiche Intero Genoma Umano

20 Ricerca Genome-wide Analisi di oltre varianti genetiche Genotyping using the Illumina Bead Chips, platform ( SNPs)

21 Studio Caso-Controllo non-affetti affetti

22 Studio su Triade Parentale GA AA AG Triade madre-padre-figlio affetto Contronto tra i geni trasmessi e quelli non trasmessi al figlio

23 Studio EUROCRAN Scotalnd Estonia England Netherland Slovakia Hungary Slovenia Spain Italy Bulgaria

24 Analisi Genome-wide 8q24 ABCA4 THADA GREM1 VAX1 SPRY2 NOG Genome-wide association study identifies two susceptibility loci for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate Manhattan plots of log10(p-values) of Odds Ratio identificati i principali geni per le Labio/palatoschisi

25 L allele A di rs si associa a rischio per Labiopalatoschisi 3x 1x 1.9x Rischio relativo per L/PS C/C C/A A/A rs A>C effetto dose dell allele A Key susceptibility locus for nonspyndromic cleft lip with or without cleft palate on chromosome 8q24. S. Birnbaum et al., Nature Genetics 41(4):473-7, 2009

26 Analisi Genome-wide 8q24 Retinoic acid metabolism ABCA4 Thyroid Adenoma THADA CP in mutant mice Palate development VAX1 SPRY2 GREM1 NOG TGFβ3 antagonists Genome-wide association study identifies two susceptibility loci for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate Ciascun gene, da solo, aumenta 2x il rischio per L/PS Genome-wide association study identifies two susceptibility loci for nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate. E. Mangold et al., Nature Genetics 42(1):24-6, 2010

27 I Folati sono coinvolti nello sviluppo delle Schisi Oro-facciali

28 I Folati sono coinvolti nello sviluppo delle Schisi Oro-facciali La carenza di folati in gravidanza induce schisi nei roditori L Ac.Folinico protegge dalla palatoschisi nei topi A/WySn L Acido Folico protegge da L/PS nell uomo La fortificazione delle farine con Ac. Folico riduce la prevalenza di schisi Farmaci anti-folato fanno aumentare il rischio di L/PS Polimorfismi in geni del metabolismo dei folati modificano il rischio di L/PS

29 L Acido Folico in epoca periconcezionale riduce il rischio di L/PS 39% riduzione del rischio di L/PS 64% riduzione in donne che assumono Acido Folico, Multivitaminici e hanno dieta ad alto contenuto di folati 2,0 1,8 1,6 Norway Population-based case-control study 573 OFC cases, 763 controls, period Wilcox et al., BMJ 334(7591): , 2007 Relative Risk 1,4 1,2 1,0 0,8 0, , ,2 0,0 CL/P CL/P CPO + Folic acid + Folic acid + Folic acid Multivitamins High folate diet

30 L Acido Folico riduce di tre volte il Rischio di Ricorrenza di L/PS 66% riduzione del RR per Labio/Palatoschisi Nessuna riduzione del RR per Palatoschisi -66%? FA: mg/die

31 OFC Cases 3/3 2/1 71/82 19/19 25/22 8/8 3/2 21/22 4/2 9/8 227 triads 2/6 1/0 12/11 10/9 17/13 padri/madri 6/3 10/8

32 Gene expression regulation DNA methylation Metabolismo dei Folati VItB12 SAM TCN2 ATIC SAH Met MTHFD1 Purine synthesis cystathionine MTR Hcy MTRR CBS 5-methyl-THF MTHFR THF SHMT1 DHFR DHF TYMS 10-formyl-THF MTHFD1 dtmp 5,10-methylene-THF Uridine synthesis SLC19A1 MTHFD1 dump 5,10-methenyl-THF SLC19A1 MTHFS SHMT1 5-formyl-THF Folic acid SLC19A1 Folates from diet

33 Gene expression regulation DNA methylation Metabolismo dei Folati VItB12 SAM TCN2 c.776c>g ATIC c.347c>g SAH Met MTHFD1 c.1258g>a MTHFD1 Purine synthesis cystathionine Hcy CBS c.844ins68 CBS MTR MTRR 5-methyl-THF SLC19A1 c.80g>a MTR c.2756a>g c.66g>a MTHFR c.677c>t MTHFR c.1298a>c THF SHMT1 c.1420ct 5,10-methylene-THF MTHFD1 c.1258g>a DHFR 19bp DHFR del I>D TYMS 28bp TYMS 3>2 6bpdel I>D dump DHF 5,10-methenyl-THF 10-formyl-THF dtmp MTHFD1 MTHFD1 c.1258g>a SLC19A1 c.80g>a Uridine synthesis Folates from diet SLC19A1 c.80g>a MTHFS c.604a>g MTHFS rs622506t>g 5-formyl-THF SHMT1 c.1420ct SHMT1 Folic acid

34 UV MSX1 8q24 IRF6 RARA ABCA4 MTRR MTHFS MTHFR

35 Progetto PENTACLEFT Studio della interazione materno-embrionale nell eziologia delle Schisi Orofacciali Reclutamento di pentadi composte da bambino affetto, genitori e nonni materni Analisi della trasmissione delle varianti geniche dai nonni alla madre Primo Ambulatorio di CONSULENZA GENETICA dedicato alle SCHISI ORALI

36 Progetto PENTACLEFT Prof. Michele Rubini Sez. Genetica Medica, UNIFE Primo Ambulatorio di CONSULENZA GENETICA dedicato alle SCHISI ORALI Dott.ssa Anna Baroncini Dott.ssa Olga Calabrese AUSL Imola

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