Una anàlisi genètica innovadora diagnostica amb èxit 23 infants amb malalties neuromusculars

Les malalties neuromusculars afecten a entre vuit i setze milions d’infants a tot el món, el que correspon al 0,1 i 0,2 % de la població mundial. Aquest petit percentatge, juntament amb els símptomes heterogenis que presenten els pacients, fa que sigui molt complex establir-ne un diagnòstic. D’aquí ve l’odissea a què s’enfronten moltes famílies afectades per una malaltia rara, que acaba convertint-se en anys d’espera per obtenir un diagnòstic. Com que el 80 % de les malalties minoritàries tenen un origen genètic, els científics se centren a buscar les seves causes als gens. 

Així ho ha fet un equip d'investigadors de l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu (IRSJD) i del Centre Nacional d'Anàlisi Genòmica (CNAG), que mitjançant una anàlisi genètica innovadora, han aconseguit contribuir al diagnòstic de 23 infants amb malalties neuromusculars, posant fi a una espera que, en alguns casos, superava els vuit anys.

Els resultats, publicats a la revista científica European Journal of Human Genetics, formen part d'un estudi on han participat un total de 58 pacients pediàtrics de l'Hospital Sant Joan de Déu Barcelona. Tots estan afectats per algun tipus de malaltia neuromuscular, presentant debilitat muscular i/o pèrdua de massa muscular, i cap no havia estat diagnosticat genèticament malgrat haver estat estudiats mitjançant la seqüenciació de l'exoma. Aquesta tècnica genòmica estudia la part de l'ADN que codifica proteïnes, on solen trobar-se mutacions associades a aquestes malalties. 

La repetició de l’anàlisi de les dades de pacients no diagnosticats, una pràctica en auge en el camp de les malalties rares, és crucial degut a l'avenç constant del coneixement científic i al descobriment de nous gens associats a patologies infreqüents. Aquesta pràctica sol ajudar a trobar un diagnòstic molecular en aproximadament el 15 % dels casos, mentre que la nova anàlisi genètica ha aconseguit augmentar aquesta taxa d'èxit fins al 40 %.

D'acord amb la Dra. Leslie Matalonga, autora de l'estudi i responsable de genòmica clínica al CNAG: “La metodologia que hem aplicat en aquest estudi (seqüenciació del genoma complet i integració d'altres tècniques òmiques) és clau per trobar el diagnòstic de pacients que no en tenen, però avui dia la seva utilització és costosa per als sistemes de salut i en la majoria dels casos es realitza en el context de projectes de recerca. A CNAG, també estem treballant en el desenvolupament d'eines i metodologies per automatitzar al màxim aquests processos i facilitar-ne la futura integració a la rutina hospitalària, reduint així els temps de diagnòstic.”

Per a les famílies afectades, disposar d'un diagnòstic confirmat és un pas essencial per tenir l'opció de rebre un tractament que els ajudi a millorar la qualitat de vida dels infants i, en alguns casos, fins a frenar la progressió de la malaltia. A més, els proporciona informació sobre l'evolució de la patologia i la possible transmissió a generacions futures.

En Martí, un nen de Terrassa de deu anys, és un dels pacients que han aconseguit un diagnòstic amb aquest estudi. Concretament, li han diagnosticat una malaltia ultra-rara, el dèficit de proteïna GLDN, que només pateixen quatre persones a tot el món. Segons Pilar, mare d’en Martí, “en el nostre cas, hem aconseguit posar nom i cognom a la malaltia però, com que és una patologia ultra-rara, de moment no hi ha tractament i hem de continuar confiant en la recerca i en l'acompanyament que ens proporciona l´equip assistencial del nostre fill.”

El nou enfocament d'anàlisi genètica augmenta els diagnòstics pediàtrics

En els darrers 14 anys, el nombre de gens associats al desenvolupament de malalties neuromusculars s'ha duplicat. Gràcies a la seqüenciació de nova generació, en els darrers anys s'han aconseguit identificar prop de 700 gens. Tot i que és un gran avenç, més de la meitat de les famílies afectades per una malaltia neuromuscular segueixen encara sense conèixer l'origen de la seva condició. L'innovador enfocament desenvolupat pels equips de recerca de l'IRSJD i el CNAG està dissenyat específicament per ajudar aquestes famílies. La nova anàlisi genètica integra els beneficis de diferents tècniques òmiques, que permet la combinació d'una quantitat més gran de dades clíniques i genètiques, augmentant així les possibilitats d'identificar nous diagnòstics en pacients pediàtrics.

L’anàlisi comença amb un fenotipat exhaustiu del pacient, realitzat per l’equip mèdic de Sant Joan de Déu. “Aquest treball inclou la recopilació estandarditzada de símptomes i resultats d'una àmplia gamma de proves, com ara ressonàncies magnètiques, dades neurofisiològiques o de laboratori”, segons indica el Dr. Daniel Natera, neuròleg infantil de la Unitat de Malalties Neuromusculars de l'Hospital Sant Joan de Déu Barcelona.

Després d'aquesta avaluació detallada dels símptomes dels pacients, s'hi apliquen dues tècniques òmiques complementàries per a l'anàlisi genètica. Primer, la seqüenciació del genoma en trio, que implica obtenir la seqüència completa d'ADN (tots els gens) del pacient i els seus pares biològics utilitzant la Seqüenciació de Nova Generació (NGS), cosa que permet la identificació de variants genètiques i mutacions. En segon lloc, per a casos específics, s'incorpora la seqüenciació del transcriptoma (l'ARN; l'expressió dels gens) a partir d'una biòpsia muscular del pacient, per identificar desviacions a la composició de les molècules d'ARN (transcrits) o la seva expressió.

En paraules de la Dra. Anna Esteve, responsable de l'Equip de Genòmica Funcional al CNAG i autora de l'estudi: “Al CNAG seqüenciem les mostres de l'ARN dels pacients amb tecnologies genòmiques de darrera generació. A continuació, fem el processament i l'anàlisi de dades, que ens ajuda a examinar els gens actius als músculs. Aquesta tècnica complementària permet detectar patrons anòmals o erronis a les expressions dels gens i a la seva estructura, pistes crucials que ens han ajudat a trobar mutacions genètiques responsables del desenvolupament d'aquestes malalties neuromusculars.”

Una plataforma d'anàlisi genètica, clau per a la interpretació de resultats

Tots els resultats obtinguts es processen utilitzant la plataforma RD-Connect GPAP (Genome-Phenome Analysis Platform), desenvolupada pel CNAG en el marc de diferents projectes europeus (RD-Connect, EJPRD i ELIXIR) per al diagnòstic de malalties minoritàries. Aquesta eina no només compara la informació obtinguda dels pacients, sinó que també inclou dades de més de 30.000 individus amb malalties rares (pacients i familiars). 

En aquest punt, els equips investigadors de l'IRSJD i el CNAG integren tota la informació disponible per poder interpretar-la, un procés en què la combinació de les dades fenotípiques, genòmiques i transcriptòmiques juguen un paper clau per trobar una causa molecular. Per exemple, les desviacions a l'ARN poden apuntar a una via o gen específic o, alternativament, les dades transcriptòmiques poden donar suport a l'efecte previst de certa variant genètica identificada al genoma. En el cas de la troballa de variants de significat incert en gens candidats, el Programa de Diagnòstic i Teràpia Translacional de Sant Joan de Déu permet incrementar la taxa de diagnòstic mitjançant els estudis de biologia funcional, cel·lular i molecular.

Segons la investigadora de l’IRSJD Berta Estévez, "disposar d'un equip multidisciplinari va ser clau per assolir una proporció de diagnòstic tan elevada, ja que vam poder conjugar el coneixement de la clínica amb el de la genètica." En la seva opinió, “conèixer la clínica és com conèixer el nom de la malaltia, però és valuós conèixer la causa genètica, perquè això ens proporciona el cognom de la patologia.”

El moment “Eureka!” va arribar en 23 ocasions, una per cada cop que els investigadors van trobar la causa de la malaltia d'un infant, permetent a l'equip mèdic de l'Hospital Sant Joan de Déu establir un diagnòstic genètic i avaluar tractaments potencials de manera personalitzada.

Aquest nou enfocament analític és part del projecte Solve-RD, finançat per la Comissió Europea per impulsar la recerca sobre malalties minoritàries. L'objectiu principal d'aquest projecte era diagnosticar pacients prèviament no diagnosticats, aquells casos més complexos que encara no coneixien la causa de la malaltia. Per aconseguir-ho, des del projecte europeu s'ha fomentat la col·laboració entre hospitals capdavanters de tot Europa, com Sant Joan de Déu i el seu Institut de Recerca, i institucions genòmiques d'avantguarda com ara el CNAG. 

La RD-Connect GPAP ha tingut un paper clau a Solve-RD, ja que s'ha utilitzat per compilar i processar totes les dades fenotípiques i genòmiques del projecte. Els usuaris registrats al sistema poden analitzar i interpretar conjunts de dades integrades de genoma-fenoma a través d'una interfície fàcil d'usar, cosa que permet la recerca col·laborativa per al diagnòstic de malalties rares.

L’Hospital Sant Joan de Déu Barcelona és referent nacional en el diagnòstic i tractament de les malalties minoritàries que, en el 80 % dels casos, es diagnostiquen en l’edat pediàtrica. Actualment, promou la xarxa Únicas, formada per 30 hospitals espanyols, que té com a objectiu millorar l’atenció d’aquests pacients. El suport de la filantropia ha estat clau perquè Sant Joan de Déu hagi pogut avançar en l’estudi, diagnòstic i tractament de les patologies infreqüents. En aquest sentit, cal destacar el suport de la Fundació “la Caixa” i de la Fundació Privada Daniel Bravo Andreu.