Implementering av lang-leseselevenstrekning for diagnostisering av sjeldne sykdommer. (LongEpi)

Som en oppfølging fra den tredje nasjonale planen for sjeldne sykdommer (PNMR3), er hovedmålene for PNMR4 å redusere diagnostisk usikkerhet og blindgater, og å styrke translasjonsforskning for å fremme diagnostisering og utvikling av nye behandlinger innen sjeldne sykdommer.

For å oppnå dette organiserer den franske genmedisinplanen 2025 (PFMG2025) innføringen av helgenomsekvensering (WGS) for diagnostiske formål.

Denne teknologiske milepælen, som dekker regioner utenfor kodende regioner, har nylig muliggjort identifikasjon av variasjoner i RNU4-2-genet som en hovedårsak til intellektuell utviklingsforstyrrelse (IDD), som utgjør omtrent 0,4 % av tilfellene. RNU4-2 er et gen som koder for en liten nukleær RNA (snRNA), som ikke oversettes til protein, og hvis variasjoner ikke er tilgjengelige for eksomsekvenseringsteknikker.

Men basert på dagens kunnskap er disse teknikkene basert på kortlesesekvenseringsteknologi og kan diagnostisere opptil 50 % av pasientene. Det er derfor nødvendig å utvikle nye teknikker for å oppdage variasjoner som ikke identifiseres av disse teknikkene.

I denne sammenhengen gjør utviklingen av tredjegenerasjonssekvensering, spesielt ved bruk av Nanopore-teknologi, det nå mulig å kombinere genomiske og postgenomiske tilnærminger gjennom langlese helgenomsekvensering kombinert med deteksjon av metylerte cytosiner på naturlig DNA.

Denne nye tilnærmingen muliggjør dermed samtidig deteksjon av punkt- eller strukturelle genomiske varianter, metyleringsavvik og haplotyprekonstruksjon. Flere studier har vist at denne strategien forbedrer diagnostiseringsraten for sjeldne sykdommer og kan bli en førstelinje genetisk test.

DNA-metylering er en epigenetisk modifikasjon som ikke forårsaker endringer i den genomiske sekvensen, men regulerer transkripsjonen (RNA-syntese) av gener og dermed deres uttrykk. Metyleringsstudier utføres enten for å etablere en episignatur eller for å søke etter metyleringsavvik. En episignatur er resultatet av en variasjon i et gen kjent for å regulere metyleringsmerker.

Metyleringsavvik er allerede kjent og ettersøkt i målrettet analyse for visse sykdommer som Prader-Willi/Angelman-syndromer og Beckwith-Wiedemann/Silver-Russell-syndromer. Bidraget fra metyleringsanalyse til diagnostisering av andre sykdommer er nylig demonstrert. For eksempel, ved metylmalonsyreuri og homocystinuri type cblC assosiert med det autosomalt recessive genet MMACHC, avslørte promotermetyleringsanalyse hypermetylering knyttet til tilstedeværelsen av en intronvariant av PRDX1-genet. Denne intronvarianten fører til syntese av en aberrant antisense-RNA som overlapper promotoren til MMACHC-genet, noe som forårsaker dets hypermetylering. I 2024 førte kombinert helgenom- og metyleringsanalyse hos pasienter med porokeratose til oppdagelsen av FDFT1-genet. Generelt har studien av metyleringsprofiler vist sin verdi i å redusere diagnostisk usikkerhet hos pasienter med sjeldne sykdommer som ikke har blitt diagnostisert etter genomanalyse.

Søket etter metyleringsavvik (eller epimutasjon) på pangenomnivå i sammenheng med molekylær diagnostikk av sjeldne sykdommer forblir i stor grad utilgjengelig og dårlig beskrevet i litteraturen. Teknikkene rutinemessig brukt for deres deteksjon er oftest basert på bisulfittbehandling og PCR-amplifisering. Ulempene med bisulfittbehandling er at det nedbryter DNA, noe som hindrer langleseapplikasjoner, at det ikke skiller mellom 5mC- og 5hmC-metylering, og at manglende behandling av umetylerte cytosiner kan føre til falske positiver. I tillegg krever fasedeterminering med en genomisk variant identifisert i kortlesninger komplementære teknikker som SNP-matriser.

Denne tilnærmingen viser seg derfor å være et betydelig teknologisk fremskritt i kampen mot diagnostisk usikkerhet ved sjeldne sykdommer og er en del av overgangen mot presisjonsmedisin for pasienter.

Som en del av vårt referansesenter for utviklingsavvik og misdannelsessyndromer i Sørvest-Oksitanien Réunion (CRMR ADSOOR) ved Bordeaux universitetssykehus, har vi utviklet klinisk og molekylær ekspertise, spesielt innen utviklingsavvik med intellektuelle utviklingsforstyrrelser (spesielt kromatinopatier og Rubinstein-Taybi-syndrom og albinisme).

I 2024 ble det utført 2300 konsultasjoner ved CRMR. I tillegg ble henholdsvis 243 og 228 genom- eller eksomanalyser tolket i vårt molekylærbiologiske laboratorium for albinisme og intellektuell utviklingsforstyrrelse og misdannelsessyndrom.

Vår ekspertise innen disse to områdene representerer derfor det beste utgangspunktet for utviklingen av dette pilotprosjektet som bruker denne innovative tilnærmingen ved Bordeaux universitetssykehus.