Medici Genetisti Test genetici Consultorio Genetico

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1 Medici Genetisti Test genetici Consultorio Genetico

2 Sommario 1. Introduzione ai concetti di base di test genetico applicato alle malattie ereditarie 2. Breve descrizione della situazione internazionale ed italiana 3. Alcuni suggerimenti operativi 4. Prospettive future

3 Il test genetico: i concetti di base Un fantasma si aggira per l Europa

4 Definizione Il test genetico è l analisi di DNA, RNA, cromosomi, proteine o metaboliti umani al fine di identificare alterazioni correlate a malattie ereditarie.

5 Modi per effettuare un test genetico Un test genetico può essere effettuato: 1) Attraverso l analisi diretta del DNA o RNA (Test Diretto) 2) Attraverso l analisi di marcatori genetici coereditati con il gene che causa la malattia (Test Indiretto o per Linkage) 3) Attraverso l analisi di metaboliti (Test Biochimico) 4) Attraverso l esame dei cromosomi (Test Citogenetico)

6 Modi per effettuare un test genetico Un test genetico può essere effettuato: 1) Attraverso l analisi diretta del DNA o RNA (Test Diretto) 2) Attraverso l analisi di marcatori genetici coereditati con il gene che causa la malattia (Test Indiretto o per Linkage) 3) Attraverso l analisi di metaboliti (Test Biochimico) 4) Attraverso l esame dei cromosomi (Test Citogenetico)

7 Punti da considerare 1) I test genetici possono essere usati per il management medico di un paziente ma anche per prese di decisione personali 2) In generale i risultati di un test genetico hanno impatto non solo sul paziente ma anche su i suoi familiari. Questo pone la necessità che l attività di test genetico SIA SEMPRE ACCOMPAGNATA DAL CONSULTORIO GENETICO 3) Poiché la maggioranza delle malattie ereditarie sono rare, i test genetici in genere sono offerti solo da laboratori specializzati 4) Gli intensi sforzi della scienza in questo campo esitano in uno sviluppo rutilante di nuove scoperte e nella possibilità continua di nuovi test. Questo deve trovare riscontro in un continuo aggiornamento da parte di chi, i medici, questi test deve richiedere e di chi, in laboratorio, questi test deve eseguire.

8 Tipi di test genetico Test diagnostico Test predittivo Test di carrier Test prematrimoniale Test prenatale Test genetici ausiliari

9 Test Diagnostico E usato per confermare o escludere un disordine conosciuto o sospetto in un individuo sintomatico.? Malato

10 Punti da considerare 1) Il test genetico può condurre ad informazioni a piu basso costo e a minore rischio che altre procedure 2) Il test diagnostico è appropriato per individui sintomatici di ogni età 3) La conferma diagnostica puo alterare il management medico dell individuo 4) Il test diagnostico può avere effetti sull atteggiamento riproduttivo e sociale degli altri componenti della famiglia 5) Il test genetico NON è sempre la migliore via per diagnosticare una malattia

11 Test predittivo E offerto ad individui asintomatici con storia familiare di una malattia genetica. I test predittivi sono di due tipi: a) presintomatici (l eventuale sviluppo di sintomi è certo se la mutazione viene riscontrata; es Corea di Huntington) b)predisposizionali (l eventuale sviluppo dei sintomi è probabile ma non certo se la mutazione viene identificata; es. carcinoma della mammella) Portatore Sano Malato Portatore Sano?

12 Punti da considerare 1) Il test predittivo è INDICATO DAL PUNTO DI VISTA MEDICO solo se la diagnosi precoce permette interventi che riducano morbilità e mortalità 2) Anche in assenza di indicazioni mediche, il test predittivo può influenzare le decisioni di pianificazione familiare 3) Per gli importanti impatti psicologici, estrema cura va posta nell attività di informazione del paziente, nel consultorio genetico e nel follow-up 4) E necessaria la documentazione di un consenso informato e di una attività consultoriale 5) Prima del test predittivo è necessario identificare con certezza la mutazione nel parente affetto 6) Il test predittivo in bambini asintomatici quando non sia possibile un intervento medico è fortemente scoraggiato

13 Percorso del Test predittivo Richiesta Drop out Il paziente rifiuta il test Consultorio genetico Il paziente accetta il test Esecuzione dell analisi Follow up lungo Mutazione presente Mutazione assente Esposizione dei risultati Follow up corto

14 Test di carrier E praticato al fine di identificare individui che hanno una mutazione genetica causa di malattie ereditarie recessive (autosomiche o X linked). I carrier non hanno i sintomi della malattia. Il test è offerto a individui che hanno membri della famiglia affetti, membri della famiglia carrier o appartengono a comunità genetiche con una alta presenza di quella mutazione. Portatore Sano Portatore Sano Malato?

15 Punti da considerare 1) Identificazione dei carrier indirizza scelte riproduttive 2) Il test nei carrier dovrebbe essere accompagnato da consultorio genetico per il potenziale impatto personale e sociale 3) Può essere necessario tipizzare il soggetto affetto in una determinata famiglia per determinare con certezza la presenza di un carrier

16 Diagnosi prematrimoniale Portatore Sano Portatore Sano?

17 Test prenatale Viene eseguito durante la Portatore Sano gravidanza per determinare lo Portatore Sano stato di salute di un feto. Il test genetico prenatale viene offerto quando c è un aumentato rischio? di avere un bambino affetto a causa di storia familiare, età materna, analisi ecografica, analisi biochimiche. I test si effettuano di routine attraverso amniocentesi e analisi dei villi coriali (CVS). Procedure più specializzate includono la biopsia placentale, il prelievo di sangue fetale e la biopsia cutanea fetale. Malato

18 Punti da considerare 1) Tutte le procedure di diagnosi prenatale presentano un rischio per il feto e per la gravidanza. E necessario quindi richiedere un consenso informato e provvedere ad un opera di consultorio genetico. 2) Prima di procedere all analisi la mutazione deve essere caratterizzata nel familiare affetto 3) Il test prenatale per malattie dell adulto ad esordio tardivo è controverso. Gli individui che vogliono sottoporsi a tali esami dovrebbero in ogni caso essere indirizzati ad un consultorio genetico

19 Test genetico preimpianto Il test preimpianto è effettuato su embrioni precoci dopo fertilizzazione in vitro al fine di diminuire la possibilità che il feto soffra di una malattia genetica. Esso è generalmente offerto a coppie con una alta possibilità di avere un figlio con una malattia grave. Questo tipo di test si pone come alternativa alla diagnosi prenatale e al conseguente (a volte) aborto terapeutico.

20 Punti da considerare 1) Questo test è attualmente VIETATO in Italia, ma legale in gran parte d Europa 2) Questo test è disponibile solo per un limitato numero di malattie 3) E un test tecnicamente difficile e qualche volta si possono avere problemi nell ottenere DNA in quantità sufficiente 4) E molto costoso

21 Screening neonatale Esso identifica individui che hanno un aumentata possibilità di avere una specifica malattia genetica il cui trattamento può essere cominciato il prima possibile

22 Punti da considerare 1) gli screening neonatali sono di solito regolati da leggi nazionali e regionali, eseguiti alla nascita di routine a meno che ci sia uno specifico rifiuto da parte dei genitori 2) generalmente essi non sono direttamente diagnostici ma indirizzano i sospetti verso ulteriori indagini 3) molti genitori non sanno neanche se e quali di essi vengono praticati 4) cautela va messa nei casi positivi per evitare errori di interpretazione da parte dei genitori

23 Test genetici ausiliari Test di paternità Test di zigosità Banca del DNA

24 Test di paternità In questo tipo di test vengono comparate sequenze di DNA di un adulto e di un bambino per stimare la probabilità che i due abbiano rapporti di parentela. La maggioranza delle richieste di questa analisi è di tipo sociale, ma alcune volte, lo stabilire la paternità, si rende necessario per l interpretazione dei dati familiari

25 Punti da considerare 1) Un particolare individuo può essere escluso come genitore biologico usando questo test, ma non può essere confermato in maniera assoluta. 2) Non esiste una metodologia unica per tutti i laboratori e questo rende l affidabilità statistica molto variabile

26 Test di Zigosità Il test di zigosità compara le sequenze di DNA di individui provenienti da una gestazione multipla (gemelli, triplette, ecc,) al fine di stabilire se sono monozigoti (identici) o dizigoti (fratelli). L indicazione medica risiede nei trapianti d organi (fratelli monozigoti sono i donatori migliori) e nella suscettibilità a malattie (se un fratello monozigote è affetto l altro è ad altissimo rischio)

27 Punti da considerare 1) Se si considera il caso di un test genetico per malattia, la zigosità diventa fondamentale perché l esito del test si applicherebbe anche all altro 2) Non esiste una metodologia unica per tutti i laboratori e questo rende l affidabilità statistica molto variabile

28 Banca del DNA Questo è un servizio accessorio che può risultare utile. Esso consiste nella estrazione del DNA da cellule e dalla sua conservazione per test futuri. Il DNA è stabile per anni. Questo servizio può essere richiesto da: 1) Malati allo stadio terminale di una malattia, in cui si sospetti una componente genetica. In questi casi il test diagnostico potrebbe non essere utile al paziente, ma la conservazione dell informazione sul suo genoma potrebbe essere essenziale per l analisi dei suoi congiunti 2) Individui affetti da malattie per le quali non è ancora disponibile un test genetico 3) Persone che non vogliono sottoporsi attualmente al test, ma che si riservano di farlo in futuro Frozen cells GENETIC BANK DNAs Geneti c inform ations

29 Punti da considerare 1) E importante che i familiari siano d accordo, al momento del prelievo, su chi potrà avere l accesso alle informazioni dopo la morte del donatore 2) Una accurata documentazione deve essere provvista sul prelievo in banca al fine che i membri della famiglia sappiano della sua esistenza

30 Il test genetico: lo stato attuale nel mondo

31 Numero di mutazioni causa di malattie umane scoperte per anno up to

32 Mutazioni al As of , HGMD contains mutations in 7189 genes

33 La madre di tutti i problemi Eterogeneità genetica: La stessa malattia genetica può essere causata da differenti mutazioni In differenti geni = Eterogeneità di locus Nello stesso gene = Eterogeneità allelica In ogni caso: Per diagnosticare una singola malattia bisogna cercare molte mutazioni

34 Pericolo Ieri E possibile fare un test genetico per questa malattia? No, mi spiace, ma il gene non è stato ancora identificato Oggi E possibile fare un test genetico per questa malattia? No, mi spiace, ma ci sono troppi geni e troppe mutazioni da analizzare

35 Conclusioni Le limitazioni ad un utilizzo più ampio dei test genetici consistono nella difficoltà tecnica della loro esecuzione insieme all alto grado di eterogeneità genetica delle malattie. Per questo motivo ogni laboratorio tende specializzarsi in un limitato numero di malattie, frammentando l offerta diagnostica

36 Soluzione: la rete

37 Alcuni suggerimenti pratici per rispondere a domande imbarazzanti? Non pretendo di avere tutte le risposte. A dire la verità non m'interessano nemmeno tutte le domande.

38 Domande A mio fratello è stata diagnosticata l atassia di Friedreich. Dove potrei praticare il test genetico di carrier??

39 Internet

40 Alcuni siti utili Test genetici disponibili nel mondo (Si può raggiungere via NCBI) Test genetici disponibili in Italia

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54 La Genetica Medica Analisi Bayesana Calcolo del rischio genetico

55 Consulenza Genetica La consulenza genetica è un atto medico consistente nel processo comunicativo riguardante i problemi legati alla presenza di una malattia genetica o di un rischio genetico in una famiglia Esso è orientato ad aiutare le persone a: Comprendere le problematiche genetiche legate alla diagnosi, al decorso ed alla terapia della malattia Comprendere l entità della componente genetica della stessa ed il rischio di ricorrenza nei familiari Comprendere le alternative esistenti per gestire il rischio di ricorrenza Scegliere un percorso che sia appropriato al loro rischio ed alle scelte di gestione dello stesso effettuate sulla base delle personali credenze etiche e religiose

56 Quando? La consulenza genetica può essere effettuata in epoca preconcezionale oppure in fasi successive Indicazioni per la consulenza genetica Malattia ereditaria nota o sospetta in un paziente o in una famiglia Difetti congeniti Ritardo Mentale Età avanzata materna

57 Indicazioni per la consulenza genetica Storia familiare di cancro con insorgenza in età giovanile Aborti ripetuti Esposizione a teratogeni Consanguineità Familiarita per una malattia genetica

58 Informazioni da fornire in consulenza genetica Il valore del rischio di ricorrenza L impatto della malattia sul paziente e sulla famiglia Variazioni dell impatto e/o del rischio di una malattia Anticipare possibili scoperte future

59 Rischio genetico Per rischio genetico si intende la possibilità che una condizione patologica a base genetica si presenti in un individuo o in una famiglia. Rischio di ricorrenza la probabilità che una patologia, presente in una famigla si verifichi nuovamente in altri membri della stessa famiglia Rischio di occorrenza la probabilità che una patologia assente in una famiglia possa presentarsi in un individuo o nella sua discendenza

60 Calcolo del rischio Il calcolo del rischio deve basarsi sull accertamento della modalità di trasmissione della malattia, sulla posizione nell albero genealogico dell individuo interessato e sui dati strumentali e di laboratorio disponibili. Viene confrontato con quello della popolazione generale tenendo presente l origine e l etnia di appartenenza

61 Rischio per malattie mendeliane quando la malattia è monogenica. Il rischio deve tenere conto di penetranza incompleta, espressività variabile, epoca d esordio, consanguineità, eventuale appartenenza a gruppo etnico Rischio per malattie non mendeliane mitocondriali e multifattoriali molto variabili necessaria valutazione specialistica dei singoli casi Rischio per anomalie cromosomiche è più alto in coppie che hanno gia avuto progenie con patologie cromosomiche. Importante età dei genitori

62 Rischio generico riproduttivo Il rischio generico riproduttivo per una coppia per la quale l anamnesi personale e familiare estesa ai consanguinei di I e II grado abbia escluso un incremento del rischio rispetto a quello della popolazione generale è del 3-5%. Quindi il valore del 3-5% corrisponde all incidenza, nella popolazione generale dei difetti congeniti conseguenti ad anomalie genetiche (ereditarie e non) e anomalie non genetiche (cause ambientali).

63 Consultorio Genetico Rischio di ricorrenza e Teorema di Bayes

64 Definizione Rischio di ricorrenza Il rischio che una malattia genetica presente in un membro di una famiglia si presenti in un altro membro della famiglia.

65 Thomas Bayes Essay Towards Solving a Problem in the Doctrine of Chances

66 Il Teorema di Bayes Il teorema di Bayes fornisce un metodo per modificare il livello di confidenza in una data ipotesi alla luce di nuova informazione.

67 Logica Bayesiana Probabilità a priori Nuova informazione Probabilità a posteriori

68 Un caso concreto (non genetico)

69 Scenario Qual è il mio rischio di sviluppare un cancro della mammella? Poco meno dell uno percento. Più precisamente circa lo 0.8 %

70 Scenario Esiste un test di screening? La mammografia. Se lei fosse ammalata nel 88% dei casi la mammografia sarebbe positiva. Consideri che in un 7% dei casi la mammografia risulta positiva anche in persone sane

71 Sintetizzando La donna ha un rischio del 0.8 % di sviluppare il cancro della mammella Se la donna ha un cancro della mammella ella avrebbe una mammografia positiva nel 88 % dei casi Se la donna non ha il cancro della mammella avrebbe una mammografia positiva nel 7% dei casi

72 Scenario La signora decide di sottoporsi alla mammografia

73 Scenario Qual è stato l esito della mammografia? La mammografia ha dato esito POSITIVO, mostrando segni di CANCRO DELLA MAMMELLA

74 Scenario Qual è, adesso, la probabilità che la signora abbia il cancro della mammella? Probabilità a priori Nuova informazione = ESITO MAMMOGRAFIA Probabilità a posteriori

75 Scenario Qual è la probabilità che la signora abbia il cancro della mammella? (a) Nessuna probabilità (b) circa il 10 % (c) circa il 50 % (d) circa il 90 % (e) il 100 %

76 Scenario Qual è la probabilità che la signora abbia il cancro della mammella? (a) Nessuna probabilità (b) circa il 10 % (c) circa il 50 % (d) circa il 90 % (e) il 100 % Precisamente il 9 %

77 1000 donne che si sottopongono alla mammografia 8 (0.8%) cancro 992 (99.2%) No cancro 7 (88%) Mammografia Positiva 1 (12%) Mammografia Negativa 70 (7%) Mammografia Positiva 922 (93%) Mammografia Negativa 7 delle 77 donne (9%) con una mammografia positiva hanno il cancro

78 Bayes La probabilità di un evento q data una condizione p è eguale Pr(q p) = Pr(q) x Pr(p q) [Pr(q) x Pr(p q)] + [Pr(~q) x Pr(p ~q)]

79 Bayes Ipotesi A B Probabilità a priori Probabilità Condizionale Probabilità che la nuova informazione sia vera a condizione che Probabilità Congiunta Probabilità a posteriori Probabilità che A sia vera prima di nuove informazioni Si valuta la probabilità che la nuova informazione sia presente se fosse vera l ipotesi A = probabilità a priori X probabilità condizionale Probabilità che A sia vera dopo la nuova informazione (Probabilita congiunta A/Prob Cong A+B) Probabilità che B sia vera prima di nuove informazioni Si valuta la probabilità che la nuova informazione sia presente se fosse vera l ipotesi B = probabilità a priori X probabilità condizionale Probabilità che B sia vera dopo la nuova informazione (Probabilita congiunta B/Prob Cong A+B

80 Cancro della mammella Ipotesi Cancro NON cancro Probabilità a priori Probabilità che A sia vera prima di nuove informazioni = 0.8% (0.008) Probabilità che B sia vera prima di nuove informazioni = 99.2% (0.992) Probabilità Condizionale Probabilità di una mammografia positiva Probabilità di avere una mammografia positiva in presenza di cancro = 88% (0.88) Probabilità Congiunta = X 0.88 = Probabilità a posteriori / ( ) = 0.09 (9%) Probabilità di avere una mammografia positiva in assenza di cancro = 7% (0.07) = X 0.07 = / ( ) = 0.91 (91%)

81 Bayes e la consulenza genetica

82 In generale Il teorema di Bayes si applica intensivamente nella consulenza genetica In generale, il rischio a priori è quello definito in base alle leggi mendeliane Questo rischio viene modificato in base ad altre informazioni che possono venire dall analisi dell albero genealogico o da test analitici

83 A due miei fratelli è stata fatta diagnosi di malattia di Kennedy. Vorrei sapere il mio rischio genetico Consulenza Genetica

84 Esempio 1 Atrofia muscolare spino bulbare di Kennedy (OMIM ) X-linked recessiva Quale è la probabilità che la probanda possa ammalare? Quale è la probabilità che la probanda sia carrier?

85 Esempio 1 (risposta affrettata e sbagliata) Atrofia muscolare spino bulbare di Kennedy (OMIM ) X-linked recessiva Quale è la probabilità che la probanda possa ammalare? = NESSUNA Quale è la probabilità che la probanda sia carrier? = 1/2????

86 Consulenza Genetica Costruiamo l albero genealogico

87 Esempio 1 Atrofia muscolare spino bulbare di Kennedy (OMIM ) X-linked recessiva Quale è la probabilità che la probanda sia carrier?

88 Logica Bayesana Probabilità a priori Nuova informazione HA TRE FIGLI MASCHI Probabilità a posteriori SANI

89 Ipotesi Carrier Non Carrier Probabilità a priori Probabilità Condizionale Probabilità che la nuova informazione (avere 3 figli sani) sia vera a condizione che Probabilità che ipotesi Carrier sia vera prima di nuove informazioni = 1/2 Probabilità che la nuova informazione (avere 3 figli sani) sia presente se fosse vera l ipotesi Carrier = 1/8 (1/2 X 1/2 X 1/2) Probabilità che ipotesi Non Carrier sia vera prima di nuove informazioni = 1/2 Probabilità che la nuova informazione (avere 3 figli sani) sia presente se fosse vera l ipotesi Non Carrier = circa 1 Probabilità Congiunta probabilità a priori X probabilità condizionale 1/2 X 1/8 = 1/16 probabilità a priori X probabilità condizionale 1/2 X 1 = 1/2 Probabilità a posteriori (1/16) / (1/16 + 1/2) = 1/9 (1/2) / (1/16 + 1/2) = 8/9

90 Esempio 1 (risposta dopo Bayes e corretta) Atrofia muscolare spino bulbare di Kennedy (OMIM ) X-linked recessiva Quale è la probabilità che la probanda sia carrier? 1/9 (poco più del 10 %)

91 Esempio n 2 Fibrosi cistica (Autosomica recessiva CF, OMIM ) La probanda si è sottoposta al test genetico per CF E risultata NEGATIVA. Il test riesce ad identificare il 90% delle mutazioni della CF. Quale è la probabilità che la probanda sia carrier di CF?

92 Ipotesi Carrier Non Carrier Probabilità a priori Probabilità che ipotesi Carrier sia vera prima di nuove informazioni = 2/3 Probabilità che ipotesi Non Carrier sia vera prima di nuove informazioni = 1/3 Probabilità Condizionale Probabilità che la nuova informazione (test negativo) sia vera a condizione che Probabilità Congiunta Probabilità che la nuova informazione (test negativo) sia presente se fosse vera l ipotesi Carrier = 1/10 (il test copre il 90 % delle mutazioni) probabilità a priori X probabilità condizionale 2/3 X 1/10 = 2/30= 1/15 Probabilità che la nuova informazione (test negativo) sia presente se fosse vera l ipotesi Non Carrier = circa 1 probabilità a priori X probabilità condizionale 1/3 X 1 = 1/3 Probabilità a posteriori (1/15) / (1/15 + 1/3) = 1/6 (1/3) / (1/15 + 1/3) = 5/6

93 Esempio n 2 (risposta dopo Bayes) Fibrosi cistica (Autosomica recessiva CF, OMIM ) Quale è la probabilità che la probanda sia carrier di CF? 1/6 (poco più del 16 %)

94 Schema Generale Ipotesi A B Probabilità a priori Probabilità Condizionale Probabilità che la nuova informazione sia vera a condizione che Probabilità Congiunta Probabilità a posteriori Probabilità cha A sia vera prima di nuove informazioni Si valuta la probabilità che la nuova informazione sia presente se fosse vera l ipotesi A = probabilità a priori X probabilità condizionale Probabilità che A via vera dopo la nuova informazione Probabilità cha B sia vera prima di nuove informazioni Si valuta la probabilità che la nuova informazione sia presente se fosse vera l ipotesi B = probabilità a priori X probabilità condizionale Probabilità che B via vera dopo la nuova informazione

95 Esempio n 3 Distrofia di Duchenne (X-linked recessiva DMD, OMIM #310200) La probanda si è sottoposta al dosaggio della creatin-fosfochinasi, che risulta aumentata nel 67 % dei carrier, ma anche nel 5% dei non carrier. I livelli di CPK della probanda sono normali. Quale è la probabilità che la probanda sia carrier di DMD?

96 Ipotesi Carrier Non Carrier Probabilità a priori Probabilità Condizionale Probabilità che la nuova informazione (test negativo) sia vera a condizione che Probabilità Congiunta Probabilità che ipotesi Carrier sia vera prima di nuove informazioni = 0.5 (1/2) Probabilità che la nuova informazione (normale CPK) sia presente se fosse vera l ipotesi Carrier = 0.33 (67% dei carrier hanno alta CPK) probabilità a priori X probabilità condizionale 0.5 X 0.33 = Probabilità che ipotesi Non Carrier sia vera prima di nuove informazioni = 0.5 (1/2) Probabilità che la nuova informazione (normale CPK) sia presente se fosse vera l ipotesi Non Carrier = 0.95 (5% dei non carrier hanno alta CPK) probabilità a priori X probabilità condizionale 0.5 X 0.95 = Probabilità a posteriori (0.165) / ( ) = 0.26 (26 %) (0.475) / ( ) = (74 %)

97 Conclusioni La statistica bayesana è uno strumento molto importante in generale. Essa è molto usata, in particolare, dai genetisti medici per modificare il rischio ottenuto semplicemente dalla genetica mendeliana Il punto debole della statistica bayesana risiede proprio nella solidità della probabilità a priori. Questo punto NON è debole in genetica, perché la probabilità a priori è fondata su basi molto solide (Mendel)

98 The end