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Angelo Selicorni

Angelo Selicorni

Pazienti "Undiagnosed" in Italia: una ricognizione dei progetti in corso

Angelo Selicorni, Milena Mariani
UOC Pediatria ASST Lariana

L’esperienza clinica quotidiana insegna che esiste una quota estremamente rilevante di pazienti che, pur essendo affetti da quadri clinici complessi, a coinvolgimento multi-sistemico, spesso associati a problemi assistenziali consistenti e a disabilità intellettiva, non riescono ad ottenere una classificazione diagnostica clinica e/o genetica definitiva.

Secondo Shashi et al. meno della metà dei pazienti che eseguono valutazioni specialistiche di genetica medica riescono a raggiungere una diagnosi attraverso l’iter diagnostico tradizionale.

Questi pazienti hanno effettuato percorsi estremamente dettagliati fatti di ricoveri ospedalieri, visite specialistiche, esami strumentali più o meno invasivi risultati infruttuosi così come sono stati sottoposti a test genetici metabolici multipli anch’essi risultati non conclusivi.

Questo percorso, sofferto, faticoso, articolato e costoso in termini di sanità pubblica, è ciò che i pazienti e/o i loro familiari definiscono “Odissea diagnostica”.

Dati della letteratura indicano un tempo medio di 6-7 anni per il raggiungimento di una diagnosi di malattia rara negli USA e di 5-6 in UK. A rendere ragione delle difficoltà diagnostiche segnalate va ricordata l’esistenza non rara (3-7%) di pazienti il cui fenotipo è la risultante di più difetti monogenici concomitanti oltre ai quadri secondari a varianti di più geni (ereditarietà oligogenica) influenzanti il fenotipo in modo combinato. È ben risaputa l’estrema utilità pratica di una diagnosi definitiva corretta in termini di prognosi, di potenziale trattamento farmacologico/dietetico, di approccio clinico (atteggiamento palliativo in caso di neonati affetti da condizioni cliniche a prognosi inequivocabilmente infausta) e di counselling genetico familiare.

Non meno importante l’aspetto emotivo dei genitori/caregiver che in una percentuale non irrilevante di casi (35-40%) possono soffrire di ansia e/o depressione in relazione al quadro di incertezza prognostica relativa alla condizione del figlio. Per affrontare questa tematica a partire dal maggio 2008 sono nati programmi nazionali volti a offrire un approccio sistematico e coordinato a questi pazienti.

Negli USA il National Institute of Health (NIH) ha attivato un “programma Undiagnosed“che, dopo 6 anni di attività intensa, è sfociato nella creazione di un vero e proprio Network nazionale (Undiagnosed Disease Network, UDN) coinvolgente professionisti appartenenti a 13 diverse strutture/istituzioni con expertise in differenti ambiti complementari (genetica clinica, tecnologie multi-omiche, ricerca translazionale). A seguire, in diverse altre nazioni europee e non (Canada, Spagna, Giappone, Corea ecc.) sono stati istituiti programmi dedicati ai pazienti “Undiagnosed”.

L’esperienza italiana attualmente vede attivi 3 progetti (tab. 1) facenti capo a Istituto Superiore di Sanità (ISS), Ospedale Pediatrico Bambino Gesù di Roma (OPBG) e Fondazione Telethon (FT), per la cui descrizione abbiamo intervistato i rispettivi responsabili scientifici (Domenica Taruscio, Marco Tartaglia e Vincenzo Nigro).

Quale tipologia di pazienti ha accesso al programma?

ISS: Il programma include sia pazienti in età pediatrica che adulti, sia casi familiari che sporadici; in sostanza è rivolto a pazienti che rimangono senza diagnosi certa nonostante una approfondita e dettagliata ricerca da parte dei clinici.

OPBG: Il programma è prioritariamente rivolto ai pazienti pediatrici affetti da malattie “orfane” di diagnosi, ad elevata complessità clinica e assistenziale. In particolare si tratta di pazienti che presentano quadri sindromici associati a deficit cognitivo, nel 50% dei quali non è oggi possibile identificare la causa della malattia. Tuttavia è garantito l’accesso al programma a tutti i pazienti afferenti all’OPBG, “orfani” di diagnosi, che possano trarre beneficio dal raggiungimento di una diagnosi molecolare.

FT: Il programma è rivolto a pazienti pediatrici (<18 anni) con entrambi i genitori non affetti e disponibili al test. I pazienti dovranno avere una patologia grave e non riconoscibile clinicamente, preferibilmente sindromica, con array CGH negativo: le principali malattie note in diagnosi differenziale dovranno essere già state escluse da test biochimici e/o genetici. La disabilità intellettiva isolata è esclusa.

Come si accede in pratica al programma?

ISS: I pazienti sono selezionati fra quelli afferenti ai Centri appartenenti alla Rete Nazionale Malattie Rare. Nello specifico i Centri ad oggi partecipanti al Network Italiano Malattie Rare Senza Diagnosi sono 9.

OPBG: Ogni paziente che afferisce all’OPBG mediante attività clinica routinaria, ambulatoriale o di ricovero, può accedere al programma. I casi dei pazienti vengono discussi dal clinico di riferimento (case manager) nell’ambito di riunioni multidisciplinari bisettimanali nel corso delle quali viene impostato il programma di approfondimenti clinici, genetici e strumentali più corretto per il singolo paziente. Da gennaio 2018 l’accesso al programma è anche aperto ai pazienti afferenti ai centri della Rete Italiana Malattie Rare Non Diagnosticate, una rete di 24 centri distribuiti sul territorio nazionale e, da novembre 2019, ai pazienti afferenti agli IRCCS che partecipano alla Rete Pediatrica degli IRCCS (rete IDEA, Rete Italiana salute Dell’Età evolutivA).

FT: Le modalità di accesso sono due: la prima è aperta a tutti i medici italiani, che possono candidare i propri pazienti, se sospettati di essere affetti da una malattia genetica non nota, attraverso una webform dedicata sul sito web di Fondazione Telethon (https://www.telethon.it/cosa-facciamo/terapie-e-diagnosi/programma-malattie-senza-diagnosi/). Altri pazienti accedono al programma tramite i 14 partner clinici del progetto, che sono centri di genetica di terzo livello disseminati sull’intero territorio italiano. I casi dei pazienti selezionati negli ambulatori di genetica medica e che risultano soddisfare i requisiti per l’arruolamento vengono proposti in sessioni plenarie che si tengono via Skype ogni 3 settimane e discussi al fine di creare un confronto sulle possibilità diagnostiche del caso. La tabella n. 1 elenca i Centri afferenti alle 3 reti citate.

Da quando è attivo il programma?

ISS: Il Network Italiano Malattie Rare senza diagnosi è attivo da marzo 2016.

OPBG: Il programma UPP-OPBG è attivo con la sua organizzazione attuale da gennaio 2015 grazie alla possibilità di effettuare il sequenziamento dell’esoma e più recentemente del genoma e del trascrittoma direttamente in-house. Tuttavia il programma si basa su un progetto pilota dedicato alla diagnosi dei pazienti affetti da malattie “orfane” di diagnosi già attivo nel 2013.

FT: Il programma è iniziato ufficialmente nel novembre 2015. La web form è attiva invece da aprile 2016.

Chi finanzia il programma e quanto è stato speso ad oggi?

ISS: Il Network Italiano Malattie Rare senza diagnosi è stato originariamente avviato grazie ad un finanziamento di un progetto dedicato dal titolo “Undiagnosed Rare Diseases: a joint Italy – USA project” svolto in collaborazione con il prof. William A. Gahl e finanziato dal Ministero degli Affari Esteri della Cooperazione Internazionale. Dal 2018 l’attività del network è in parte supportata da un accordo scientifico non condizionato tra ISS e Farmindustria (2018-2020). Ad oggi è stata impegnata una cifra di circa € 200.000.

OPBG: Il progetto è stato supportato nell’ultimo triennio dai fondi del programma “Vite Coraggiose” della Fondazione Bambino Gesù con un investimento globale di circa € 1.000.000. Il programma, per aspetti specifici, è stato inoltre finanziato nell’ambito di bandi competitivi del Ministero della Salute (Ricerca Finalizzata 2018). La recente estensione del progetto alla Rete pediatrica degli IRCCS ha ricevuto anche finanziamenti nell’ambito della Ricerca Corrente 2019 per i Progetti di Rete.

FT: Il programma è finanziato interamente da Fondazione Telethon, con un budget allocato fino ad oggi (n.d.r. dicembre 2019) di € 2.500.000.

Ci sono costi o vincoli per le famiglie che partecipano?

ISS: No.

OPBG: Le famiglie che accedono al programma non devono sostenere alcun costo né sono sottoposte a vincoli di partecipazione. Sono esclusi dall’accesso i pazienti che hanno già in corso in altra sede indagini sovrapponibili per garantire l’accesso al maggior numero di pazienti possibile riducendo la spesa. In caso di indagine già eseguita in altra sede, prima di scegliere approcci –omici differenti, si procede ad una fase di riannotazione dei dati disponibili. Tale approccio si è dimostrato diagnostico in circa il 30% dei pazienti arruolati senza necessità di ulteriori costi di materiale.

FT: Nessun costo o vincolo è previsto per le famiglie. Al fine di effettuare i prelievi di sangue, i pazienti candidati dai medici attraverso il portale vengono indirizzati al centro clinico più vicino, che effettuerà anche una consulenza genetica. Alle famiglie coinvolte viene comunque richiesto di esprimere il proprio consenso scritto al fine di essere parte del programma.

Quanti pazienti sono stati testati e che numero di diagnosi sono state raggiunte?

ISS: Ciascun partecipante al Network Italiano Malattie Rare Senza Diagnosi ha il compito di collezionare, in un database appositamente dedicato e con sede all’ISS, dati clinici e fenotipici su pazienti affetti da queste patologie. Nel database sono presenti al momento un totale di 110 casi. Circa il 20% di questi pazienti è stato selezionato per accedere ad approfondimento diagnostico tramite WES e per circa il 5% è stata fornita una diagnosi.

OPBG: Nel corso del progetto sono stati valutati 744 pazienti nell’ambito di 87 sessioni multidisciplinari di teleconsulenza che hanno coinvolto numerosi Centri di genetica clinica distribuiti sul territorio nazionale. Il 34% dei pazienti esaminati è stato avviato ad approfondimenti diagnostici mediante analisi molecolari di primo e di secondo livello in base ad uno specifico sospetto diagnostico suggerito durante le riunioni. Questo protocollo ha permesso di raggiungere una diagnosi in oltre il 70% dei casi. Il 44% dei pazienti discussi, non inquadrabile clinicamente in una specifica condizione o che era risultato negativo alle analisi molecolari di primo e di secondo livello, è stato sottoposto ad analisi WES, che ha individuato la causa della malattia nel 43% dei casi e ha identificato possibili nuove cause di malattia (geni candidati) nel 20% dei pazienti. Complessivamente è stato possibile offrire una diagnosi a oltre 350 famiglie.

FT: Ad oggi, 781 casi clinici sono stati sottoposti al programma. Di questi, 704 sono stati arruolati nel programma per essere sequenziati mediante trio/quartet WES ad alto coverage. Ad oggi, 540 sono stati già sequenziati. Gli altri 165 si trovano in fasi diverse del processo che parte dall’arruolamento ed arriva al sequenziamento. 262 sono stati i referti emessi, di cui 117 conclusivi di una diagnosi di malattia genetica. Tra tutti i casi conclusi, oltre il 44% è stato risolto positivamente, identificando una variante (de novo dominante o X-linked) o due varianti (aut recessive) a patogenicità praticamente certa.

Quali tipologie di condizioni sono state riconosciute (condizioni ultra rare, nuove condizioni)?

ISS: I casi sin qui selezionati sono inclusi nelle seguenti categorie: Connective tissue vascular disorders, Endocrine Genetics, Intellectual disabilities syndromes, Motor neurons syndromes, Multiple abnormalities syndromes e Nephropathies.

OPBG: Il programma ha permesso di identificare condizioni rare, ultrarare e nuove entità nosologiche precedentemente non riconoscibili. In particolare, sono stati scoperti 25 nuovi geni-malattia e descritte una ventina di malattie genetiche in precedenza non conosciute.

FT: Sono state riconosciute condizioni rare ed ultra rare e per molte di queste è stato descritto un ampliamento del fenotipo fino ad oggi riportato nella letteratura scientifica. Inoltre, sono stati identificati nuovi possibili geni malattia: su questi sono in programma degli studi funzionali al fine di chiarire il ruolo patogenetico delle mutazioni riscontrate.

Quali prospettive per i pazienti che risultassero ancora Undiagnosed dopo l’esecuzione di WES?

ISS: Il Network Italiano Malattie Rare Senza Diagnosi rappresenta un nodo fra realtà nazionale ed internazionale essendo la sua responsabile (dr.ssa Domenica Taruscio) fondatrice dell’Undiagnosed Diseases Network International (UDNI, http://www.udninternational.org/). Una parte delle informazioni dei pazienti inseriti nel database, sviluppato per le finalità del progetto, viene infatti condivisa a livello globale tramite software dedicati (es. Phenome Central e Matchmaker Excange), contribuendo alla identificazione di un “secondo” paziente senza diagnosi individuato a livello mondiale.

È importante sottolineare che al Network afferisce anche una nuova Struttura nata nel Centro Nazionale Malattie Rare che coinvolge altri Centri nazionali e Dipartimenti dell’ISS specificatamente dedicata allo studio delle malattie rare senza diagnosi. È denominata Struttura a Missione Temporanea - Malattie Rare Senza Diagnosi (SMT - Malattie Rare Senza Diagnosi), è nata nel 2018 ed è coordinata dal dr. Marco Salvatore, ricercatore del Centro Nazionale Malattie Rare. La SMT - Malattie Rare Senza Diagnosi è caratterizzata dalla partecipazione di 11 Centri e Dipartimenti dell’ISS e dalla opportunità di creare una forte sinergia fra i ricercatori con expertise multidisciplinare, per favorire la ricerca ed una più efficace risposta sanitaria a queste patologie, ottimizzando e indirizzando risorse umane e strumentali verso obiettivi comuni sui fronti della ricerca, della consulenza, della correlazione genotipo-fenotipo, della correlazione fra studi di fattori ambientali in essere e possibili malattie non diagnosticate, e delle valutazioni di HTA. Obiettivi della SMT sono: favorire una più rapida diagnosi in pazienti con quadri clinici attualmente non inquadrabili nosologicamente; promuovere una più efficace presa in carico dei pazienti; espandere le conoscenze scientifiche su queste malattie per contribuire ad identificare possibili interventi terapeutici.

OPBG: Gli importanti risultati raggiunti nell’ambito della ricerca genomica sopra descritta hanno avuto una ricaduta immediata nella pratica clinica grazie allo sviluppo di un programma strategico per la traslazione delle tecniche -omiche nella diagnostica con oltre 3000 esomi effettuati dall’OPBG in ambito diagnostico a partire dal 2018 (tasso di successo: circa 65%) e oltre 30.000 analisi genetiche eseguite ogni anno. A partire da dicembre 2018, grazie all’acquisizione del sequenziatore NovaSeq6000, è stato inoltre possibile implementare e validare altri approcci –omici complementari all’analisi WES (ad es. genoma, trascrittoma, metiloma) con il supporto di strumenti bioinformatici avanzati per offrire nuove prospettive volte al raggiungimento di una diagnosi nei casi in cui il WES non sia stato risolutivo. Tali approcci sono garantiti a tutti i pazienti precedentemente arruolati nel programma UPP-OPBG, così come prospetticamente ai nuovi pazienti in base alle possibilità diagnostiche valutate caso per caso. La rapida traslazionalità dei risultati raggiunti è garantita inoltre dalla disponibilità di competenze e approcci di genomica funzionale in grado di verificare l’impatto delle varianti genomiche identificate nella patogenesi di malattia mediante approcci computazionali (analisi strutturali di dinamica molecolare), in vitro (modelli cellulari) e in vivo (zebrafish).

FT: Tutti i nostri pazienti sono descritti utilizzando la Human Phenotype Ontology su piattaforme internazionali designate ad hoc come Phenome Central al fine di trovare second cases utili per confermare eventuali sospetti diagnostici. Per i pazienti senza una diagnosi risolutiva dopo il WES, oltre alla condivisione dei dati clinici, viene anche condivisa la lista dei geni candidati ad essere responsabili del loro fenotipo. Questi casi vengono anche inoltrati a progetti collaborativi Europei come Solve-RD al fine di effettuare nuove analisi sia in silico (analisi con nuove pipeline, utilizzando tools innovativi) che in vitro (es. Whole Genome Sequencing). Va ricordato che il Progetto Pilota iniziato nel 2015/16 prevede ora una seconda fase nell’ambito della quale tutti i pazienti con analisi inizialmente non conclusiva verranno rianalizzati utilizzando tecniche diagnostiche all’avanguardia, come l’Ultra Exome, che è un disegno interno del TIGEM che consente di applicare agli esomi la tecnologia delle linked reads della 10x Genomics. Questa tecnologia consente di distinguere la fase, di ricostruire la posizione cromosomica e di identificare varianti complesse non visibili all’analisi dell’esoma o del genoma.

Bibliografia

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