Implementation of a clinical, nutritional and genetic-molecular pathway for the treatment of patients with phenylketonuria

The primary objective of this study is to genetically characterize patients with phenylketonuria (PKU) or suspected hyperphenylalaninemia (HPA). HPA is a group of rare, autosomal recessive metabolic disorders characterized by abnormal accumulation of phenylalanine (Phe), an essential amino acid, in the blood, due to defects in the enzyme that metabolizes phenylalanine (phenylalanine hydroxylase - PAH). HPA is generally caused by genetic variants in the PAH gene, resulting in reduced or complete inhibition of the enzyme's activity and increased plasma Phe levels. Sanger sequencing, combined with Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA), was used to genetically characterize the patients, with the aim of identifying the pathogenic variants responsible for the disease. A key objective of the study was to identify patients eligible for pharmacological treatment with sapropterin dihydrochloride, a cofactor that can improve residual enzyme activity in some individuals with certain genetic variants.The results underscored the importance of a personalized approach to PKU management. Indeed, residual enzyme activity depends on specific biochemical variables, such as phenylalanine (Phe) and tetrahydrobiopterin (BH4) cofactor levels. Response to sapropterin treatment occurs only under certain biochemical conditions, highlighting the need for a thorough and personalized evaluation for each patient. Although PKU is a rare disease, it exhibits significant heterogeneity both clinically and molecularly, with a variety of presentations and responses to treatment. Currently, diet remains the cornerstone of PKU therapy, but the introduction of innovative pharmacological and biotechnological options has necessitated the continuous review and optimization of treatment protocols. This study contributes to a better understanding of PKU and to refine therapeutic strategies, promoting an integrated approach that combines genetics, nutrition, and medications for personalized patient treatment.

Il presente studio ha come obiettivo principale la caratterizzazione genetica di pazienti affetti da fenilchetonuria (PKU) o con diagnosi sospetta di iperfenilalaninemia (hyperphenylalaninemia - HPA). Le HPA sono un gruppo di disturbi metabolici rari a trasmissione autosomica recessiva caratterizzati dall'accumulo di fenilalanina (Phe), un amminoacido essenziale, a livello ematico a causa di difetti nell'enzima che la metabolizza (fenilalanina idrossilasi - PAH). L'iperfenilalaninemia è generalmente causata da varianti genetiche nel gene PAH, con conseguente riduzione o completa inibizione dell'attività dell'enzima e incremento dei livelli plasmatici di Phe. Per la caratterizzazione genetica dei pazienti, è stato utilizzato il sequenziamento Sanger, insieme alla tecnica Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MLPA), con l’obiettivo di identificare le varianti patogenetiche responsabili della malattia. Un obiettivo cruciale dello studio è stato quello di individuare i pazienti eleggibili al trattamento farmacologico con sapropterina dicloridrato, un cofattore che può migliorare l'attività enzimatica residua in alcuni soggetti con determinate varianti genetiche. I risultati ottenuti hanno sottolineato l'importanza di un approccio personalizzato nella gestione della PKU. Infatti, l’attività enzimatica residua dipende da variabili biochimiche specifiche, come i livelli di fenilalanina (Phe) e del cofattore tetrahydrobiopterina (BH4). La risposta al trattamento con sapropterina si verifica solo in determinate condizioni biochimiche, evidenziando la necessità di una valutazione approfondita e personalizzata per ogni paziente. Sebbene la PKU sia una malattia rara, essa manifesta una significativa eterogeneità sia a livello clinico che molecolare, con una varietà di presentazioni e di risposte al trattamento. Attualmente, la dieta rimane il cardine della terapia della PKU, ma l'introduzione di opzioni farmacologiche e biotecnologiche innovative ha reso necessaria una continua revisione e ottimizzazione dei protocolli terapeutici. Questo studio contribuisce a migliorare la comprensione della PKU e ad affinare le strategie terapeutiche, promuovendo un approccio integrato che combini genetica, nutrizione e farmaci per il trattamento personalizzato dei pazienti.