Identification of novel loci and genes involved in Arrhythmogenic Right Ventricular Cardiomyopathy

Introduzione: La Cardiomiopatia Aritmogena del Ventricolo Destro (ARVC) è una malattia ereditaria del muscolo cardiaco caratterizzata dalla progressiva perdita e sostituzione fibro-adiposa dei cardiomiociti che costituiscono la parete libera delventricolo destro. Tale disomogeneità del tessuto cardiaco altera la normale conduzione dell'impulso elettrico, determinando l'insorgenza di aritmie che occasionalmente portano a fibrillazione ventricolare e morte improvvisa per arresto cardiaco, soprattutto nei giovani e negli atleti. Attualmente, sono noti 10 geni implicati nella determinazione genetica dell’ARVC e cinque di questi codificano per proteine costituenti il desmosoma cardiaco: Placofilina-2 (PKP2), Desmoplachina (DSP), Desmogleina-2 (DSG2), Desmocollina-2 (DSC2) e Placoblobina (JUP). Scopo dello studio: Lo studio descritto nella presente tesi mira a valutare la prevalenza e lo spettro di mutazioni nei cinque geni ARVC desmosomali in un gruppo di 80 casi indice Italiani, non imparentati tra loro. Inoltre, in tre grandi famiglie con ricorrenza di casi ARVC e in cui non sono state identificate mutazioni nei geni desmosomali, è stata effettuata un'analisi genome-wide integrando diversi approcci, quali studio di linkage, analisi di Copy Number Variations (CNVs) e sequenziamento dell’esoma. Metodi: Lo screening per la ricerca di mutazioni nei cinque geni ARVC desmosomali ha coinvolto 80 casi indice ed è stato effettuato tramite analisi DHPLC (Denaturing High-Performance Liquid Chromatography) e sequenziamento diretto del DNA.I soggetti appartenenti a ciascuna delle tre famiglie selezionate per l'analisi genome-wide sono stati genotipizzati utilizzando un pannello di marcatori ad alta densità che include più di 370.000 polimorfismi di singolo nucleotide (SNPs) (Illumina HumanCNV370-Duo BeadChip). In ciascuna famiglia è stato effettuato uno studio di linkage ed un’analisi di CNVs. Inoltre, Nella Famiglia #2 e nella #3 l'identificazione del gene malattia è stata tentata integrando i risultati dello studio di linkage con i dati ottenuti dal sequenziamento dell'esoma di due soggetti affetti. Risultati: L'analisi delle sequenze codificanti dei geni PKP2, DSP, DSG2, DSC2 e JUP in 80 casi indice Italiani ha permesso di identificare mutazioni singole nel 32.5% dei casi e mutazioni multiple nel 12.5%. Il 55% dei probandi non è risultato portatore di alcuna mutazione nei geni desmosomali. La maggior parte delle mutazioni ha coinvolto i geni PKP2, DSP, DSG2, confermando i dati riportati in letteratura. Tra i casi indice in cui non sono state identificate mutazioni nei geni desmosomali, tre appartengono a famiglie indipendenti con ricorrenza di casi ARVC. In ognuna di queste famiglie è stata effettuata un'analisi genome-wide allo scopo di identificare nuovi loci e geni malattia. Nella Famiglia #1 è stata identificata una CNV che coinvolge uno dei geni ARVC desmosomali noti e co-segrega con il fenotipo patogeno. Nella Famiglia #2, l’analisi di linkage ha permesso di identificare un nuovo locus ARVC sul cromosoma 19. Infine, nella Famiglia #3 è stato identificato un nuovo potenziale gene candidato per l’ARVC. Discussione: L’analisi genetica delle sequenze codificanti dei cinque geni ARVC desmosomali, in un gruppo di 80 probandi italiani, ha permesso di identificare mutazioni nel 45% dei casi, confermando il prevalente coinvolgimento dei tre geni PKP2, DSP e DSG2, in accordo con i dati riportati in letteratura. L'analisi genetica dei familiari dei probandi ha confermato la penetranza incompleta e l'espressività variabile della malattia, anche all'interno della stessa famiglia. L'assenza di mutazioni in più del 50% dei casi suggerisce il coinvolgimento di altri geni nella determinazione genetica dell'ARVC. In quest' ottica, un'analisi genome-wide è stata effettuata in tre famiglie con ricorrenza di casi ARVC e in cui non sono state individuate mutazioni nei geni desmosomali. Nella Famiglia #1, l’identificazione di una CNV in uno dei geni ARVC desmosomali, presente in tutti i soggetti affetti, sottolinea l'importanza di associare alle metodiche tradizionali utilizzate per lo screening di mutazioni puntiformi approcci che permettano di identificare eventuali variazioni strutturali presenti nel genoma. Nella Famiglia #2, l'analisi di linkage ha fornito una significativa evidenza dell'esistenza di un nuovo locus ARVC sul cromosoma 19, fornendo le basi per l'identificazione di nuovi geni. Infine, nella Famiglia #3, il sequenziamento dell'esoma di due soggetti affetti ha identificato un nuovo gene come un possibile candidato per l'ARVC