Caracterização genética e clínica de pacientes com epidermólise bolhosa do Brasil

Abstract

A epidermólise bolhosa (EB) hereditária compreende um grupo de doenças genéticas caracterizadas por fragilidade cutânea e formação de bolhas na pele e membranas mucosas em resposta a trauma mínimo. A EB é clínica e geneticamente heterogênea, sendo classificada em quatro tipos principais de acordo com a camada da pele na qual ocorre a formação de bolhas: EB simples (EBS; intraepidérmica), EB juncional (EBJ; dentro da lâmina lúcida da membrana basal), EB distrófica (EBD; abaixo da membrana basal) e Síndrome de Kindler (padrão misto de clivagem da pele). Além disso, a EB é subclassificada em diversos subtipos, que levam em consideração as características clínicas, a distribuição das bolhas e a gravidade dos sinais cutâneos e extra cutâneos. Variantes patogênicas em ao menos 16 genes, que codificam proteínas essenciais para integridade e adesão das camadas da pele, já foram associadas aos distintos subtipos de EB. Dada a escassez de estudos genéticos sobre esta doença no Brasil, o objetivo desse trabalho foi realizar uma caracterização genética e clínica de pacientes com EB do Brasil, visando contribuir para a melhor compreensão das bases moleculares associadas. Mais ainda, a identificação de variantes prevalentes tem importante implicação para definição de prioridades em testes genéticos futuros. Um total de 109 pacientes, sendo 87 casos índice (25 do subtipo EBS, 4 EBJ e 58 EBD) e 22 familiares afetados (10 EBS, 1 EBJ, 11 EBD) foram incluídos no estudo. Um painel de genes baseado em sequenciamento de nova geração foi desenvolvido para a análise genética dos pacientes e incluiu os 11 genes principais associados à EB (KRT5, KRT14, PLEC, TGM5, LAMA3, LAMB3, LAMC2, COL17A1, ITGB4, COL7A1 e FERMT1). A caracterização das variantes patogênicas da amostra estudada indicou um total de 72 variantes distintas, sendo 32 novas. Entre as variantes recorrentes, duas substituições que afetam o mesmo resíduo da q Entre as variantes recorrentes, duas substituições que afetam o mesmo resíduo da queratina 14 (p.Arg125Cys e p.Arg125His) estiveram presentes em 32% dos casos de EBS. Com relação aos casos de EBD, quatro variantes no gene do colágeno tipo VII (p.Arg1683Ter, c.325_326insCG, c.7380+2T>C e c.1758del) apresentaram alta frequência, representando 34,9% de todos os alelos do gene COL7A1. A ausência congênita de pele é um sinal clínico raro associado aos principais subtipos de EB. Na amostra analisada, foram identificados 26 pacientes que nasceram com essa condição clínica, indicando que a ausência congênita de pele pode ser um sinal clínico mais 12 frequente do que anteriormente sugerido. A análise de possíveis correlações genótipo-fenótipo em 23 desses pacientes corroborou hipótese prévia de uma influência de variantes próximas às interrupções do domínio de tripla hélice do colágeno tipo VII à ocorrência desse fenômeno em EBD. Além disso, foi realizada uma extensa revisão de casos previamente descritos na literatura sobre EB com ausência de pele congênita, o que caracterizou, ao que sabemos, a maior revisão acerca dessa condição. Entre os diversos subtipos de EB existe uma significativa sobreposição entre os sinais clínicos de algumas formas da doença, o que dificulta o diagnóstico baseado apenas na avaliação clínica. Considerando essa problemática, foi realizada uma comparação entre a hipótese clínica inicial e o resultado genético definitivo dos pacientes com EB incluídos nesse estudo. Para 42,1% dos casos, o resultado genético foi essencial para o diagnóstico do subtipo de EB, demonstrando que a avaliação clínica não resolve todos os casos da doença, mesmo se realizada por especialistas. Ademais, foi encontrada elevada frequência de variantes de splicing em indivíduos com formas leves de EBD recessiva. É possível que tais variantes estejam naturalmente associadas a in-frame exon-skipping, um mecanismo que gera a exclusão completa de um éxon sem causar alteração no restante da proteína formada. Esse mecanismo vem sendo estudado como potencial terapia para casos graves de EB. Historicamente, o diagnóstico de EB é realizado por mapeamento de imunofluorescência (MIF) ou microscopia eletrônica de transmissão (MET). No Brasil, no entanto, o acesso aos métodos de diagnóstico é limitado e, consequentemente, muitos pacientes não têm diagnóstico preciso do tipo de EB associado. Dada a alta eficiência de diagnóstico do painel de genes desenvolvido (94,3%), foi realizada uma avalição do custo-benefício do método proposto em comparação às técnicas de MIF e MET, analisando benefícios e limitações e aspectos econômicos envolvidos. Ainda que os métodos de MIF e MET tenham precisão diagnóstica, eles não indicam o modo de herança genética, dependem da experiência do analista e exigem biópsia de pele. O painel de genes desenvolvido apresenta alta eficiência diagnóstica, dispensa a necessidade de biópsia de pele e possibilita o prognóstico, o diagnóstico genético pré-natal e pré-implantacional, e o aconselhamento genético. Os resultados da avaliação apoiam o painel de genes como método de primeira escolha para o diagnóstico de EB no Brasil. Em conclusão, o presente trabalho descreveu, pela primeira vez, as bases genéticas de uma grande amostra brasileira de EB, expandiu o espectro de variantes patogênicas 13 conhecidas, explorou potenciais correlações genótipo-fenótipo em sinais clínicos e variantes genéticas específicas, e apresentou um método viável e eficiente para o diagnóstico da doença. As descobertas aqui apresentadas serão importantes para a melhor compreensão do complexo background molecular existente na EB. Esse estudo tem importantes implicações para o diagnóstico genético dos pacientes, para o aconselhamento genético e para futuros estudos em terapias moleculares para EB.

Inherited epidermolysis bullosa (EB) comprises a group of genetic disorders characterized by skin fragility and blistering of the skin and mucous membranes in response to minimal trauma. EB is clinically and genetically heterogeneous, and is classified in four main types according to the level of skin within which blisters develop: EB simplex (EBS; intraepidermal), junctional EB (JEB; within the lamina lucida of the basement membrane), dystrophic EB (DEB; below the basement membrane) and Kindler syndrome (mixed pattern of blistering). Additionally, EB is subclassified in a diversity of subtypes that takes into account the clinical features involved, the distribution of blisters and the severity of cutaneous and extracutaneous signs. Pathogenic variants in at least 16 genes, which encode proteins essential for skin integrity and adhesion, have been associated to the distinct EB subtypes. Given the scarcity of genetic studies about this disease in Brazil, the objective of this work was to perform a genetic and clinical characterization of patients with EB from Brazil, aiming to contribute to a better understanding of the molecular bases associated. Moreover, the identification of recurrent variants has important implication for management of priorities in future genetic tests. A total of 109 patients, being 87 index cases (25 EBS, 4 JEB, 58 DEB) and 22 affected family members (10 EBS, 1 JEB, 11 DEB) were included in this study. A next-generation sequencing-based gene panel was designed for the genetic analysis and included the 11 main genes associated with EB (KRT5, KRT14, PLEC, TGM5, LAMA3, LAMB3, LAMC2, COL17A1, ITGB4, COL7A1 and FERMT1). The characterization of the pathogenic variants in the studied sample indicated a total of 72 distinct variants, 32 of them novel. Among the recurrent variants, two substitutions affecting the same residue of keratin 14 (p.Arg125Cys and p.Arg125His) were present in 32% of all EBS cases. In DEB, four variants in type VII collagen gene (p.Arg1683Ter, c.325_326insCG, c.7380+2T>C, c.1758del) showed a high frequency, representing 34.9% of all COL7A1 alleles. Congenital absence of skin is a rare clinical sign associated with the main EB subtypes. In the studied sample, 26 patients presenting this clinical condition were identified, indicating that the congenital absence of skin may be a clinical sign more frequent than previously suggested. The analysis of possible genotype-phenotype correlations in 23 of these patients corroborated the previous hypothesis suggesting an influence of variants 15 occurring near triple-helix domain interruptions to the occurrence of this phenomenon in DEB. In addition, an extensive literature revision about EB with congenital absence of skin was performed, which characterized, to the best of our knowledge, the largest review on this condition. Among the various EB subtypes, there is a marked overlapping of clinical signs in distinct forms of the disease, making it difficult the diagnosis based only on the clinical evaluation. Considering that, we performed a comparison between the initial clinical hypothesis and the definitive genetic result of the EB patients included in this study. For 42.1% of cases, the genetic result was essential for the diagnosis of the EB subtype, demonstrating that the clinical exam does not solve all cases, even when performed by experts. Moreover, a high frequency of splicing variants was observed in patients with mild forms of recessive DEB. It is possible that these variants are naturally associated with in-frame exon-skipping, a mechanism that leads to the complete absence of an entire exon, but with no change in the rest of the protein formed. This mechanism is the focus of studies on potential therapies for severe cases of EB. Historically, EB diagnosis is achieved by immunofluorescence mapping (IFM) or transmission electron microscopy (TEM). In Brazil, however, access to EB diagnostic methods is limited, and consequently, most patients do not have an accurate diagnosis. Given the high diagnostic efficiency of the designed gene panel (94.3%), a cost-benefit assessment was performed to compare the proposed method in contrast to IFM and TEM techniques by analyzing its benefits, limitations and the economic aspects involved. Although both IFM and TEM present diagnostic accuracy, they do not indicate the mode of genetic inheritance, they are dependent on the investigator’s expertise and they also require skin biopsy. The designed gene panel presents high diagnostic efficiency, excludes the need for biopsy, and allows for prognosis, prenatal or preimplantation genetic diagnosis, and genetic counseling. The results of the comparison study support the gene panel as the first-choice method for EB diagnosis in Brazil. In conclusion, the present work described, for the first time, the genetic bases from a large Brazilian sample, extended the spectrum of known pathogenic variants, explored possible genotype-phenotype correlations in clinical signs and specific genetic variants, and presented a feasible and efficient method for EB diagnosis. The findings here shown will be 16 important for a better understanding of the complex molecular background underlying EB. This study has important implications for the genetic diagnosis of patients, for the genetic counseling and for future studies on molecular therapies for EB.