Evaluare genetică și biochimică la pacienții cu suspecție de boală mitocondrială

Abstract

Introduction: Mitochondrial diseases (MD) are a group of rare, genetically inherited disorders caused by defects in mitochondrial function, particularly in oxidative phosphorylation, leading to impaired cellular energy production and a wide range of clinical manifestations affecting multiple organ systems, with an estimated prevalence of 1 in 5,000 individuals. Materials and methods: A cohort of 240 patients suspected of mitochondrial disease underwent clinical, biochemical, and genetic evaluations. All patients underwent selective screening for 8 common mutations via quantitative PCR high-resolution melting (qPCR-HRM) analysis, followed by Sanger sequencing. Descriptive statistics assessed the distribution of clinical, biochemical, and genetic variables. Results: Comprehensive biochemical assessments uncovered significant metabolic perturbations, characterized by disruptions in amino acid profiles (11,6%), elevated lactate levels (45%), and alterations in mitochondrial function biomarkers (27%). A targeted genetic screening utilizing the qPCR-HRM technique enabled the identification of pathogenic mtDNA mutations in eight patients, specifically m.3243A>G (n=3), m.8993T>G (n=2), m.3460G>A (n=2), and m.11778G>A (n=1). In instances where individuals met the diagnostic criteria for MD but exhibited no detectable mtDNA abnormalities via qPCR-HRM, an extensive investigation of the mitochondrial genome was conducted through Sanger sequencing. This high-resolution sequencing approach, encompassing 21 mtDNA genes, was applied to 84 patients (35%), leading to the identification of pathogenic or likely pathogenic variants associated with mitochondrial dysfunction in 33 cases (~39%). Conclusion: In the cohort of 240 patients referred for the evaluation of clinically suspected MD, pathogenic and potentially pathogenic variants associated with the patients’ phenotype were identified in 41 patients (~17%).

Introducere: Bolile mitocondriale (BM) sunt afecțiuni genetice rare, cauzate de anomalii în funcționarea mitocondrială, în special în fosforilarea oxidativă, care afectează producția de energie celulară și determină manifestări clinice variate ce afectează multiple sisteme organice, cu o prevalență estimată de 1 la 5.000 de indivizi. Materiale și metode: Un grup de 240 de pacienți cu fenotip caracteristic maladiilor mitocondriale a fost supus evaluărilor clinice, biochimice și genetice. Toți pacienții au fost supuși unui screening selectiv pentru 8 mutații frecvente utilizând qPCR-HRM (PCR cantitativ cu topire de înaltă rezoluție), urmat de secvențierea Sanger. Analiza statistică descriptivă a fost utilizată pentru a examina distribuția frecvențelor și procentajelor variabilelor clinice, biochimice și genetice.Rezultate: Evaluările biochimice au permis evidențierea unor perturbări metabolice semnificative, incluzând disfuncții ale profilurilor de aminoacizi (11,6%), creșteri anormale ale nivelurilor de lactat (45%) și modificări ale biomarkerilor funcției mitocondriale (27%). Screening-ul genetic selectiv, realizat prin tehnica qPCR-HRM, a permis identificarea unor mutații patogene ale ADN-ului mitocondrial (ADNmt) la opt pacienți (3,3%), respectiv m.3243A>G (n=3), m.8993T>G (n=2), m.3460G>A (n=2) și m.11778G>A (n=1). În cazurile în care pacienții au îndeplinit criteriile diagnostice pentru BM, dar nu au prezentat anomalii la analiza ADNmt prin qPCR-HRM, s-a realizat secvențierea Sanger parțială a genomului mitocondrial. Secvențierea Sanger a 21 de gene ale ADNmt, aplicată unui lot de 84 de pacienți (35%), a dus la identificarea unor variante patogene sau probabil patogene, corelate cu disfuncția mitocondrială, în 33 de cazuri (~39%). Concluzii: În cohorta de 240 de pacienți, variante patogene și potențial patogene asociate cu fenotipul pacienților au fost identificate în 41 de cazuri (~17%).