Molecular diagnosis of maturity onset diabetes of the young: a case for personalized medicine
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| Data de Publicação: | 2021 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/54439 |
Resumo: | Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia. |
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Molecular diagnosis of maturity onset diabetes of the young: a case for personalized medicineMonogenic diabetesMODYGCKHNF1AHNF1BTeses de mestrado -2021Ciências da SaúdeTese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.A diabetes mellitus, ou apenas diabetes, como é usualmente conhecida, é um dos fatores de maior risco para o desenvolvimento de doenças cardiovasculares. Esta patologia é caracterizada por um conjunto de alterações metabólicas causadas pela deficiência na secreção da hormona insulina. A resposta ineficaz da insulina conduz a um estado de hiperglicemia permanente desencadeada pelo aumento dos níveis de glicose no sangue. Apesar da diabetes mellitus tipo 1 e a diabetes mellitus tipo 2 serem as mais frequentes e consequentemente mais estudadas, existem vários tipos de diabetes mellitus que diferem tanto nas características clínicas como na sua fisiopatologia. Desde modo, é essencial considerar as formas mais raras de diabetes adequando o tipo de intervenção terapêutica de acordo com as características específicas do tipo de diabetes e do paciente. A diabetes tipo MODY (Maturity Onset Diabetes of the Young) é uma forma monogénica de diabetes descrita pela primeira vez em 1974 por Tattersall. A diabetes tipo MODY é uma doença de origem genética de padrão de hereditariedade autossómico dominante que provoca alterações no normal funcionamento nas células responsáveis pela produção de insulina, as células beta do pâncreas. O aparecimento deste tipo de diabetes costuma manifestar-se em crianças e jovens antes dos 25 anos, em indivíduos não- insulino dependentes e sem sinais de insulinorresistência. Apesar de apresentar tanto características clínicas como base genética díspares, pacientes com diabetes tipo MODY são muitas vezes erradamente diagnosticados com diabetes tipo 1 ou diabetes tipo 2. Além disso, a diabetes tipo MODY apresenta uma elevada heterogeneidade fenotípica e genotípica fazendo com que o teste genético seja extremamente relevante tanto para a otimização do tratamento como para a prevenção de possíveis complicações de saúde associadas a diabetes. Atualmente, sabe-se que alterações genéticas em 1 dos 14 genes associados à MODY podem ser causa patogénica da diabetes deste tipo. Mutações heterozigóticas nos genes GCK, HNF1A, HNF4A e HNF1B são as causas mais comuns encontradas em pacientes com diabetes tipo MODY . Localizado no cromossoma 7 (7p13), o gene GCK codifica a enzima glucocinase (GCK – glucokinase) que desempenha um papel fundamental na primeira fase dos processos metabólicos da glicose. As isoformas desta enzima monomérica estão presentes no fígado e células beta do pâncreas. Nestas últimas, atuam como um sensor do nível de glicose induzindo a secreção de insulina. Quando ocorrem alterações patogénicas neste gene a atividade enzimática da GCK fica comprometida. A diminuição da atividade da GCK afeta diretamente a normal secreção de insulina, aumentando a concentração mínima de glicose no sangue necessária para a estimulação da libertação de insulina. Assim, indivíduos com diabetes tipo MODY, subtipo GCK apresentam hiperglicemia moderada desde a nascença, podendo ser em muitos casos assintomáticos. O gene HNF1A está localizado no cromossoma 12 (12q24.31), codifica um fator de transcrição hepatocyte nuclear factor 1 alpha pertencente a um grupo de fatores de transcrição hepáticos que estão associados ao aparecimento a longo prazo de complicações de saúde derivadas da diabetes. Este fator de transcrição possui três isoformas A, B e C que estão distribuídas diferencialmente em vários orgãos, como fígado, rim e pâncreas. O seu perfil de expressão difere consoante o órgão e o estado de desenvolvimento do mesmo. Enquanto a isoforma A está presente em fases iniciais de desenvolvimento do pâncreas fetal, a isoforma B é predominante no pâncreas maturo. Além disso, sabe-se que HNF1A regula a proliferação e morte celular das células beta tendo um papel crucial na expressão de insulina.Variantes genéticas neste gene levam a uma desregulação na proliferação das células beta desencadeando uma deficiência progressiva na secreção de insulina. Os níveis de insulina endógena de pacientes com este subtipo HNF1A de diabetes tipo MODY tendem a diminuir ao longo da vida. Desde modo, estes pacientes necessitam de um tratamento contínuo que deverá ser periodicamente ajustado. À semelhança do anterior, o gene HNF1B pertence ao mesmo grupo fatores de transcrição. Está localizado no cromossoma 17 (17q12) e codifica para o fator de transcrição hepatocyte nuclear factor 1 beta. O gene HNF1B é expresso em inúmeros tecidos como é o caso do timo, pulmão, estômago, intestino, fígado, rim, pâncreas e trato genital. Destacando a sua função em fase prematura do desenvolvimento das estruturas dos tecidos. De facto, HNF1B desempenha um papel essencial no desenvolvimento embrionário de vários órgãos, como é o caso do pâncreas e do rim. Alterações patogénicas no gene HNF1B são caracterizadas pela disfunção de células beta combinada com um uma diminuição da sensibilidade à insulina. Adicionalmente, é bastante comum em paciente com este subtipo de MODY o desenvolvimento de disfunções renais e complicações cardiovasculares. Assim, pacientes com este subtipo de diabetes tipo MODY precisam de um controlo glicémico adequado para prevenir e ou atenuar os problemas de saúde associados, onde a administração de insulina é frequentemente utilizada. Neste estudo participaram dezanove indivíduos previamente selecionados com características clínicas que permitissem suspeitar de diabetes tipo MODY. As informações clínicas foram recolhidas através de um questionário enviado por uma médica da Associação Protetora dos Diabéticos de Portugal (APDP), que indicou estes pacientes para o estudo molecular de diabetes tipo MODY que decorre no Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge. O DNA de cada participante foi extraído a partir das amostras de sangue colhidas aos participantes. Posteriormente os genes GCK, HNF1A e HNF1B foram amplificados por PCR e estudados utilizando o método de sequenciação de Sanger. Foram utilizadas ferramentas bioinformáticas para o alinhamento e análise de variantes nos cromatogramas obtidos. Por fim, as variantes encontradas foram classificadas segundo os critérios da American College of Medical Genetics and Genomics. Como resultado da sequenciação de Sanger foram detetadas no total dezasseis variantes com distribuição não uniforme ao longo de dois genes estudados: três variantes no gene GCK e treze variantes no gene HNF1A. Sete destas variantes foram classificadas como de significado incerto. O número de doentes não relacionados com a variante, o tipo de variante e sua localização, a prevalência da variante em populações controlo, a co segregação da variante com o fenótipo na família e os fenótipos apresentados pelos participantes são algumas das evidências que permitiram interpretar e classificar estas variantes. Infelizmente, devido à falta de informação disponível, não foi possível atribuir uma classificação definitiva a estas 7 variantes. Assim, estas variantes foram classificadas como de significado incerto até que seja possível obter mais dados que suportem a revisão da sua interpretação. Em resumo, foram encontradas sete variantes em sete participantes classificadas como variante de significado incerto e nos restantes doze indivíduos em estudo as variantes encontradas foram classificadas como benignas não estando associadas à patologia. É necessário continuar o estudo dos outros genes associados a MODY e aumentar a evidência sobre as variantes encontradas de forma a que estes doentes tenham um diagnóstico definitivo. Este estudo realça a importância da implementação do teste genético em pacientes diabéticos com fenótipo de MODY. Da mesma forma, o investimento na investigação de diabetes tipo MODY é essencial para a melhor interpretação e classificação de variantes. O correto diagnóstico e a identificação genotípica de indivíduos com diabetes tipo MODY permite melhor adequar as opções terapêuticas. A personalização do tratamento de acordo com as características genéticas de cada subtipo pode ser um enorme avanço na melhoria do controlo glicémico e na prevenção de outras complicações de saúde tendo grande impacto na qualidade de vida dos pacientes e famílias.Diabetes mellitus, or simply diabetes how it is most known, is one of the major risk factors for cardiovascular disease. It is characterised by several metabolic disorders caused by a deficient segregation of the insulin hormone. An inadequate insulin response triggers chronic hyperglycaemia due to higher glucose levels in the blood. There are several different types of diabetes, according to pathophysiology. Despite type 1 and type 2 diabetes mellitus being the overwhelming majority of the cases, there are rare types of diabetes which demand a specific healthcare approach. Maturity Onset Diabetes of the Young (MODY) is an early onset monogenic diabetes firstly described by Tattersall in 1974. Even though present features and treatment requirements differ from other types of diabetes, it is commonly misdiagnosed as type 1 or type 2 diabetes. MODY is an autosomal dominant inherited disorder caused by β-cell dysfunction, characterised by a vast range of different phenotypes due to genetic heterogeneity. In fact, 14 genes have been associated with MODY phenotypes which reinforces the importance of genetic testing. Heterozygous pathogenic variants in the GCK, HNF1A, HNF4A, and HNF1B genes are the four most common causes of this type of diabetes. Glucokinase (GCK) is a monomeric enzyme that plays an essential role in the first step of glucose metabolism, acting as a glucose sensor for insulin release from pancreatic β-cells. Heterozygous pathogenic variants might lead to a reduction of GCK enzymatic activity and consequent effects on normal insulin segregation. Therefore, GCK-MODY patients often present asymptomatic mild state hyperglycaemia with no oral hypoglycaemic agents (OHA) or insulin therapy needs. Hepatocyte nuclear factor 1 alpha (HNF1A) is a hepatocyte nuclear factor involved in cell cycle control and the regulation of several genes. Defects in HNF1A trigger impairment of β-cell proliferation and progressive insulin release deficiency. HNF1A-MODY patients usually require treatment over their lifetime since the endogenous insulin tends to be decreased These patients need special management for glycaemic control and other cardiovascular risk factors since they have an increased cardiovascular risk. In these cases, the hypoglycaemic agent that has a higher success rate is sulphonylurea. Similar to HNF1A, hepatocyte nuclear factor 1 beta (HNF1B) is also a hepatocyte nuclear factor that has an essential role in embryonic development in different tissues, including the pancreas and kidney. Pathogenic variants in HNF1B have been characterised by β-cells dysfunction combined with insulin resistance. Also, extra-pancreatic complications, such as renal dysfunctions and microvascular disease, are wide-spread and frequent. Due to insulin resistance, HNF1B-MODY patients require exogenous insulin administration. Genetic testing is essential to distinguish between types of diabetes, providing personalised and effective treatment for patients who present MODY clinical features. Thus, this project aimed at the genetic identification of MODY variants in patients with a MODY clinical diagnosis. Nineteen participants have been referred to this study, which took place in National Health Institute Dr. Ricardo Jorge. Participants had been previously selected as clinical MODY patients. The inclusive criteria were early onset of diabetes, absence of pancreatic antibodies, no-signal of insulin resistance, and strong family history of any diabetes. Clinical data were collected from a questionnaire sent by a clinician from the Portuguese Diabetic Association. DNA from probands were extracted from whole blood in EDTA tubes. Next, the samples were studied by performing PCR and Sanger sequencing. Sequencing chromatograms were analyse using bioinformatic tools. Lastly, variants were classified following the American College of Medical Genetics and Genomics guidelines. IV A total of sixteen variants were detected with a non-uniform distribution among two studied genes: three variants in GCK and thirteen in HNF1A. Among the detected variants, seven variants were classified as uncertain significance. The number of unrelated patients with the variant, the minor allele frequency, the type and localization of the variant, variant co- segregation in relatives with phenotype, and specific clinical features presented by patients and other specific criteria are the evidence needed to be collected for the interpretation and classification of variants. Due to lack of evidence towards pathogenicity seven variants did not have enough available information for more accurate classification and so were classified as variants of unknown significance until more data would be available. Among 19 participants in this study, a total of seven variants of unknown significance were found in seven participants, and the remaining variants found in twelve participants were benign, not being associated with MODY. It is necessary to continue the study of the other genes associated with MODY and enlarge the evidence on the variants found in order to provide a definitive diagnosis to these patients. This study emphasises the importance of genetic testing for individuals with a clinical phenotype of MODY. Thus, a correct diagnosis and identification of the genetic etiology are important to adequate and personalise treatment. Customizing treatment according to the genetic information of each subtype can be a huge step forward in improving glycaemic control and preventing other health complications that have a major impact on the quality of patients and family’s lifestyle.Bourbon, MafaldaRodrigues, CecíliaRepositório da Universidade de LisboaPoejo, Daniela Mendes2022-09-13T10:22:25Z2021-06-012021-05-132021-06-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/54439TID:203014561enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:00:49Zoai:repositorio.ul.pt:10451/54439Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:05:16.225531Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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