Improving genetic diagnosis of hereditary myopathies by integrating transcriptome, genome sequencing and reanalysis

Resum

Les miopaties hereditàries són un grup de malalties neuromusculars causades per defectes al múscul esquelètic. Aquestes malalties presenten una heterogeneïtat clínica, i genètica que complica l’obtenció d’un diagnòstic precís. Tot i els avenços de la Seqüenciació de Segona Generació (Next Generation Sequencing, NGS), la meitat dels pacients amb miopaties hereditàries no obtenen un diagnòstic genètic després dels estudis a nivell assistencial. Per aquests pacients, la identificació del defecte molecular és essencial per a establir una correcta progressió de la malaltia, accedir a tractaments, i rebre un assessorament genètic i reproductiu adient. Diferents factors poden explicar la dificultat d’obtenir un diagnòstic molecular, incloent: la identificació d'un gran nombre de variants de significat clínic incert (VUS) en els estudis de seqüenciació massiva, el defecte molecular no és capturat durant la seqüenciació de l’exoma, o bé el gen associat amb la malaltia encara no ha estat descrit, entre d’altres. A aquesta tesi s’ha aplicat una estratègia multiòmica incorporant l’anàlisi de l’ARN muscular, i el reanàlisi de dades genètiques prèvies en 79 casos sense un diagnòstic genètic definitiu després d’un primer estudi d’NGS. A més, també s’ha fet seqüenciació del genoma complet en una selecció de casos. Aquests estudis han permès identificar el defecte molecular en 27 de 79 pacients, representant un augment en la taxa diagnòstica del 34.2%. La primera publicació inclosa en aquesta tesi, estudia pacients amb distrofinopatia diagnosticada segons la presentació clínica i l’anatomopatologia. Tot i això, els estudis genètics estàndards incloent MLPA del gen DMD i NGS, no han identificat cap variant patogènica en aquests pacients. L’anàlisi de l’ARN muscular ha identificat una alteració transcriptòmica a tots aquests casos, sent la inclusió d’un pseudoexó l’alteració patogènica més comuna. Aquests resultats posen de manifest la necessitat i la utilitat de realitzar estudis transcriptòmics addicionals en aquests pacients. A la segona publicació, s’ha dut a terme la seqüenciació de l'ARN (RNAseq) muscular en 70 casos sense diagnòstic genètic. En total, l'RNAseq ha permès identificar el defecte molecular en 10 de 70 pacients (14.3%), mentre que la reanàlisi de dades genòmiques prèvies ha permès arribar al diagnòstic en 9/70 casos (12.9%). Una anàlisi de benchmarking de les eines bioinformàtiques de detecció de splicing aberrant ha permès identificar que FRAESR i FRASER2, d'acord amb la nostra cohort, són eines superiors a LeafCutterMD i rMATS-turbo. Finalment, la publicació 3 descriu una nova forma autosòmica dominant associada a una variant fundadora al gen RYR1 a la població del País Basc. En set famílies, aquesta variant s’associa a alts nivells de creatina quinasa, una debilitat muscular no progressiva i miàlgia. En resum, aquest treball ha contribuït en la identificació dels mecanismes moleculars subjacent les miopaties hereditàries, recalca la utilitat de tecnologies òmiques complementàries per interpretar variants de significat clínic incert, i millora el diagnòstic d’aquestes malalties. Hem demostrat que l’anàlisi de l’ARN és particularment útil en dos escenaris. Primer, en detectar variants en trans en individus amb una sola variant patogènica en heterozigosi, i, segon, en casos amb gens candidats d'acord amb la presentació clínica, com per exemple, les distrofinopaties o la distròfia muscular causada per defectes al col·lagen-VI. Aquest treball també ha permès confirmar que la combinació genòmica i transcriptòmica incrementa la probabilitat d’obtenir un diagnòstic genètic definitiu i accelera el temps d’identificació de variants causals de malaltia. En conjunt, aquestes anàlisis han contribuït a posar fi a l’odissea diagnòstica d’alguns pacients, i ha permès obtenir un coneixement més profund de les bases moleculars de les miopaties hereditàries gràcies a la identificació de nous gens candidats causals de malaltia, la identificació de nous mecanismes moleculars i l’expansió fenotípica de malalties ja conegudes.

Data del Ajut	23 d’oct. 2025
Idioma original	Anglès
Institució adjudicatària	Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
Supervisor	Lídia Gonzalez Quereda (Director/a) & Jordi Surralles Calonge (Director/a)