Indikationskriterien für genetische Diagnostik Bewertung der Validität und des klinischen Nutzens (Clinical utility gene card)

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1 Übersetzung von: European Journal of Human Genetics (2010) e1 e3; doi: /ejhg & 2010 Macmillan Publishers Limited All rights reserved /10 $ Indikationskriterien für genetische Diagnostik Bewertung der Validität und des klinischen Nutzens (Clinical utility gene card) Indikationskriterien für die Krankheit: Holoprosenzephalie Christèle Dubourg 1, Véronique David 1, Andrea Gropman 2, Sandra Mercier 1, Maximilian Muenke 3, Sylvie Odent 1, Daniel E Pineda-Alvarez 3 and Erich Roessler Génétique Moléculaire, UMR 6061 CNRS IGDR, CHU Pontchaillou,University of Rennes, Rennes, France 2 CNMC Center for Neuroscience Research, Washington, DC, USA 3 National Human Genome Research Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA Korrespondenz: Dr C Dubourg, Génétique Moléculaire, UMR 6061 CNRS, CHU Rennes, 2 rue Henri Le Guilloux, Rennes 35033, France. Tel: ; Fax: ; christele.dubourg@chu-rennes.fr 1. Angaben zur Krankheit 1.1 Name der Krankheit (Synonyme) Holoprosenzephalie (HPE) Ein milder Untertyp der HPE wird middle interhemispheric variant (MIHF) oder Syntelenzephalie genannt. 1.2 OMIM# der Krankheit Name der untersuchten Gene oder DNA-/Chromosomensegmente Major genes : SHH, 7q36 (HPE3); ZIC2, 13q32 (HPE5); SIX3, 2p21 (HPE2); TGIF, 18p11.3 (HPE4). Minor genes : GLI2, 2q14 (HPE9); PATCHED-1, 9q22 (HPE7); DISP1, 1q42; FOXH1, 8q24.3; NODAL, 10q22.1 und andere. 1.4 OMIM# des Gens SHH #600725; ZIC2 #603073; SIX3 #603714; TGIF # GLI2 #165230; PATCHED-1 #601309; DISP1 #607502; FOXH1 #603621; NODAL # Mutationsspektrum Die folgenden Prozentangaben beziehen sich auf Patienten mit nicht-chromosomaler, nichtsyndromaler HPE. Punktmutationen und Mikro-Rearrangements in den 4 hauptsächlichen Genen in ~27% der Fälle mit isolierter HPE (SHH ~12%, ZIC2 ~9%, SIX3 ~5%, TGIF ~1%). Veränderunngen in minor genes in <1%. Diese Gene mit niedriger Mutationsrate werden nur in ausgewählten Fällen analysiert: Z.B. wird GLI2 getestet, wenn im Zusammenhang mit variablen und mit einem breiten HPE-Spektrum vereinbaren zerebralen und kraniofazialen Anomalien spezifische Entwicklungsstörungen der Hypophyse gesehen werden. 1

2 1.6 Untersuchungsmethoden Suche nach Punktmutationen: D-HPLC (denaturierende Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie) oder HRM (hochauflösende DNA-Denaturierung) mit Bestätigung durch Sequenzierung oder direkt bi-direktionale Sequenzierung. Suche nach Mikro-Rearrangements: MLPA (multiplex ligation-dependent probe amplification) mit SALSA Kit P187 Holoprosencephaly (MRC-Holland, Amsterdam, Niederlande) oder FISH (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung). 1.7 Analytische Validierung Parallele Analyse von Positiv- und Negativkontrollen, abhängig von der Methode. 1.8 Geschätzte Häufigkeit der Krankheit (Inzidenz bei Geburt ("Geburtsprävalenz") oder Prävalenz in der Bevölkerung) 1: : Lebendgeburten, 1:250 frühe Embryonen ( conceptus ). 1.9 Ggf. Prävalenz der Krankheit in der Bevölkerungsgruppe, aus der die untersuchte Person stammt Ethnische Unterschiede der Geburtsprävalenz der HPE erscheinen möglich, die bisherigen Daten sind aber nicht überzeugend. Größere Häufigkeit wurde allgemein bei benachteiligten Minderheiten beobachtet, wahrscheinlich wegen einer niedrigeren vorgeburtlichen Erkennungsrate und entsprechend weniger Schwangerschaftsabbrüchen Diagnostisches "Setting" ja nein A. (Differential)diagnostik B. Prädiktive Diagnostik C. Risikoermittlung bei Angehörigen D. Pränatal Anmerkung: Die vorgeburtliche Diagnostik basiert primär auf der Untersuchung des Feten mit bildgebenden Verfahren. Eine molekulare vorgeburtliche Diagnostik ist möglich, wenn zuvor beim Probanden eine kausale Mutation oder ein Mikro-Rearrangement gefunden wurde. Da aber keine strikte Genotyp- Phänotyp-Korrelation besteht, muss die molekulare Diagnose vorsichtig interpretiert werden. Sie soll deshalb nur zusammen mit den ultrasonographischen Befunden und den Ergebnissen der regionalen fetalen Bildgebung mitgeteilt werden. 2. Testcharakteristika 2.1 Analytische Sensitivität (Anteil positiver Testergebnisse, wenn der gesuchte Genotyp vorhanden ist) D-HPLC und HRM: >95% für heterozygote Varianten. Bi-direktionale Sequenzierung: nahe 100%. MLPA: noch nicht validiert. 2.2 Analytische Spezifität (Anteil negativer Testergebnisse, wenn der gesuchte Genotyp

3 nicht vorhanden ist) D-HPLC und HRM:>95% für heterozygote Varianten. Bi-direktionale Sequenzierung: nahe 100%. MLPA: noch nicht validiert. 2.3 Klinische Sensitivität (Anteil positiver Testergebnisse, wenn die Krankheit vorhanden ist) Die klinische Sensitivität kann von variablen Faktoren wie Alter oder Familienanamnese abhängen. In diesen Fällen soll eine allgemeine Stellungnahme erfolgen, auch wenn eine Quantifizierung nur von Fall zu Fall möglich ist. Durch Testung der vier Hauptgene wird bei ~27% der Fälle mit isolierter HPE eine Mutation gefunden. SHH-Mutationen werden bei ~12% der Probanden gefunden (10-30% de novo). Die Häufigkeit struktureller Hirnanomalien bei Patienten mit nachgewiesener SHH-Mutation wird auf ~45% geschätzt, dagegen wird die Penetranz aller Symptome zusammen (einschließlich HPE-Mikroformen) auf ~90% geschätzt. ZIC2-Mutationen werden bei bis zu 9% der Probanden (72% de novo) gefunden. Fast 90% der Patienten mit ZIC2-Mutation haben strukturelle Hirnanomalien, und nur selten haben sie keine Symptome einer kognitiven Einschränkung. SIX3-Mutationen bestehen geschätzt bei bis zu 5% der Probanden (nur 14% de novo). Etwa 65% der Patienten mit SIX3-Mutationen haben strukturelle Hirnanomalien, am wahrscheinlichsten eher eine alobäre als eine semilobäre HPE. TGIF-Mutationen werden bei der üblichen Untersuchung der vier major genes am seltensten, nur bei ~1% der Probanden, gefunden. Die Rolle dieser Mutationen ist noch nicht ausreichend geklärt. Die zusammenfassende statistische Analyse aller Befunde ergab, dass Probanden mit strukturellen Hirnanomalien und entweder alobärer oder semilobärer HPE eher eine ZIC2-Mutation tragen, während wahrscheinlich SHH-Mutationen für die meisten Mikroformen der HPE verantwortlich sind. 3 Im Rahmen wissenschaftlicher Untersuchungen werden die Subtelomerbereiche mittels MLPA und Array-CGH analysiert. 2.4 Klinische Spezifität (Anteil negativer Testergebnisse, wenn die Krankheit nicht vorhanden ist) Die klinische Spezifität kann von variablen Faktoren wie Alter oder Familienanamnese abhängen. In diesen Fällen soll eine allgemeine Stellungnahme erfolgen, auch wenn eine Quantifizierung nur von Fall zu Fall möglich ist. Nahezu 100% für SHH-, ZIC2- und SIX3-Veränderungen, wenn deren biologische Relevanz durch robuste Funktionsanalysen nachgewiesen wurde. Weniger klar ist die Rolle von TGIF. 2.5 Positiv klinisch prädiktiver Wert (Lebenszeitrisiko für das Auftreten der Krankheit, wenn der Test positiv ist) Für die nicht-chromosomale, nicht-syndromale HPE wird klassisch dominante Vererbung mit unvollständiger Penetranz und stark variabler Expressivität angenommen. Das Spektrum der Effekte einer gegebenen Mutation ist auch innerhalb der gleichen Familie sehr breit. Neue Daten weisen auf ein komplexes Vererbungsmuster mit multiplen, interagierenden Genorten und Umweltfaktoren. 3 Wegen dieser Vielzahl vermuteteter ätiologischer Faktoren haben nicht alle Träger einer einzigen deletären Mutation klinisch erkennbare Symptome. Die identifizierte Mutation reicht evtl. nicht für die Entstehung einer HPE aus, weil noch Veränderungen in anderen (noch nicht identifizierten) Genen und ein Umweltfaktor hinzukommen muss Negativ klinisch prädiktiver Wert (Wahrscheinlichkeit die Krankheit nicht zu entwickeln, wenn der Test negativ ist) Angenommen wird hier ein familiär bedingt erhöhtes Risiko für ein nicht betroffenes Individuum. Ggf. sind allelische und Locus-Heterogenität zu berücksichtigen. Indexfall in der Familie wurde vorab untersucht:

4 Nahe 100%, wenn durch verlässliche Funktionsanalysen die biologische Relevanz der in der Familie nachgewiesenen Mutation gesichert ist. Indexfall in der Familie wurde vorab nicht untersucht: Nicht geklärt. 3. Klinischer Nutzen 3.1 (Differential)diagnose: Die untersuchte Person ist klinisch betroffen (Zu beantworten wenn in 1.10 "A" angekreuzt wurde) Kann eine Diagnosesicherung anders als durch genetische Untersuchungen erfolgen? Nein. (weiter mit 3.1.4) Ja, klinisch bildgebend endoskopisch biochemisch elektrophysiologisch auf andere Weise (bitte beschreiben) Beschreiben Sie die Belastung für den Patienten durch alternative Diagnosemethoden Zerebrale Magnetresonanz-Bildgebung (MRI) ist für die Diagnose der HPE unerlässlich. Moderne hochauflösende MRI ermöglicht eine detaillierte Analyse der strukturellen Anomalien der Hirnrinde, der weißen Substanz und des Hirnstamms, wodurch eine Klassifikation der HPE-Typen verbessert wird. 4 Schwere Formen der HPE können pränatal bereits im ersten Trimenon über den sonographischen Nachweis zerebraler und fazialer Anomalien diagnostiziert werden. Weniger sensitiv ist der Ultraschall hinsichtlich der Erkennung leichterer HPE-Fornen, z.b. der lobären HPE. Fetale MRI gestattet eine bessere Charakterisierung der Hirnfehlbildungen, aber erst im späteren Verlauf des dritten Trimenons Wie ist die Wirtschaftlichkeit alternativer Diagnosemethoden für den Kostenträger zu bewerten? Entfällt Wird die Art der Behandlung des Krankheitsfalls durch die genetische Diagnostik beeinflusst? Nein Ja Therapie (bitte beschreiben) Abhängig von den Symptomen: Liquorshunt zur Behandlung eines Hydrozephalus; antikonvulsive Therapie; Physiotherapie, Schienung und orthopädische Operationen bei eingeschränkter Motorik, anticholinerge Medikamente bei Dystonie; Gastrostomie bei gestörter oraler Motorik; Tracheostomie zur Behandlung einer durch faziale Anomalien bedingten Obstruktion der oberen Luftwege; H2-Blocker oder Protonenpumpen-Inhibitoren bei gastro-intestinalen Problemen; angepasste Umgebung bei hypothalamischer Dysfunktion; Hormone. 6 Prognose (bitte beschreiben) Verschiedene Faktoren korellieren mit einer höheren Mortalität: Schweregrad der Hirnfehlbildungen (Überleben kurz bei alobärer, mittelgradig bei semilobärer und am besten bei lobärer HPE und milden Formen) und Gesichtsfehlbildungen, Syndrom mit multiplen kongenitalen Anomalien, Chromosomenanomalien. 6 Management (bitte beschreiben)die Ergebnisse der genetischen Tests gehen in die

5 genetische Beratung ein und ermöglichen vorgeburtliche Diagnostik. 3.2 Prädiktives Setting: Untersuchte Person ist klinisch symptomlos, trägt aber familiär bedingt ein erhöhtes Risiko (Zu beantworten wenn in 1.10 "B" angekreuzt wurde) Werden Lebensführung und Prävention durch das Ergebnis einer genetischen Diagnostik beeinflusst? Bei positivem Testergebnis: (bitte beschreiben) Bei negativem Testergebnis: (bitte beschreiben) Welche Optionen im Hinblick auf Lebensführung und Prävention stehen der Risikoperson offen, wenn keine genetische Diagnostik erfolgt? (bitte beschreiben) Entfällt. 3.3 Ermittelung genetischer Risiken bei Familienmitgliedern eines Patienten (Zu beantworten wenn in 1.10 "C" angekreuzt wurde) Klärt das Testergebnis beim Indexpatienten die genetische Situation in der Familie? Nein Kann eine genetische Diagnostik beim Indexpatienten genetische oder andere Untersuchungen bei Familienangehörigen ersparen? Nein Ermöglicht ein positives Testergebnis beim Indexpatienten eine prädiktive Diagnostik bei Angehörigen? Nein. 3.4 Pränataldiagnostik (Zu beantworten wenn in 1.10 "D" angekreuzt wurde) Ermöglicht ein positives Testergebnis beim Indexpatienten eine vorgeburtliche Diagnostik? Ja, aber eine molekulare pränatale Diagnostik muss zusammen mit fetaler Bildgebung angeboten werden, da letztere Vorrang bei der Interpretation der Ergebnisse hat. 4. Ggf. weitere Konsequenzen aus der genetischen Diagnostik. Gehen Sie davon aus, dass sich aus dem Ergebnis einer möglichen genetischen Diagnostik keine unmittelbaren medizinischen Konsequenzen ergeben. Gibt es Hinweise, dass eine durchgeführte genetische Diagnostik dennoch einen Nutzen für den Patienten und Angehörige darstellen kann? (bitte beschreiben) Ja, die Eltern erhalten genaue Informationen über eine eventuelle Krankheitsursache. Wenn eine Genveränderung identifiziert wurde, können entsprechend Heterozygotentests bei Verwandten und in Risikoschwangerschaften eine vorgeburtliche Diagnostik angeboten werden. Literatur 1. Pineda-Alvarez DE, Dubourg C, David V, Roessler E, Muenke M: Current recommendations for the molecular evaluation of newly diagnosed holoprosencephaly patients. Am J Med Genet C Sem Med Genet 2010; 154C: Orioli IM, Castilla EE: Epidemiology of holoprosencephaly: prevalence and risk factors. Am J Med Genet C Sem Med Genet 2010; 154C: Solomon BD, Mercier S, Vélez JI et al: Analysis of genotype-phenotype correlations in human holoprosencephaly. Am J Med Genet C Sem Med Genet 2010; 154C:

6 4. Hahn JS, Barnes PD: Neuroimaging advances in holoprosencephaly: refining the spectrum of the midline malformation. Am J Med Genet C Sem Med Genet 2010; 154C: Mercier S, Dubourg C, Belleguic M et al: Genetic counseling and molecular prenatal diagnosis of holoprosencephaly (HPE). Am J Med Genet C Sem Med Genet 2010; 154C: Levey EB, Stashinko E, Clegg NJ, Delgado MR: Management of children with holoprosencephaly. Am J Med Genet C Sem Med Genet 2010; 154C: Interessenkonflikt Die Autoren geben keine Interessenkonflikte an. Acknowledgements Diese Arbeit wurde unterstützt von EuroGentest, ein EU-FP6 gefördertes NoE, Kontrakt-Nummer (EuroGentest Unit 3: Clinical genetics, community genetics and public health, Workpackage 3.2).