Vídeo 6 Associação gene e fenótipo Guilherme Yamamoto

Aula 6: Associação de Genes a Fenótipos

Definição de Associação Gene-Fenótipo

• A aula aborda a definição da associação entre um gene e um fenótipo, destacando que genes sem associação com doenças são chamados de "genes de não significância" (gus).

• É mencionado que existem genes com significado indeterminado e que critérios objetivos são necessários para determinar se um gene está realmente associado a um fenótipo patogênico.

Critérios e Fluxograma para Avaliação

• O grupo de trabalho do ClinGen recomenda o uso de um fluxograma para avaliar a associação entre genes e doenças, começando pela definição clara do fenótipo.

• A primeira etapa é identificar se o fenótipo é uma doença ou um subfenótipo, utilizando critérios antigos da genética clínica.

Levantamento de Evidências Genéticas

• Após definir o fenótipo, deve-se levantar evidências genéticas experimentais na literatura ou através de colaborações laboratoriais.

• As classificações podem variar desde ausência até forte ou definitiva relação com doenças conhecidas, incluindo categorias para evidências contrárias.

Revisão Periódica e Classificação

• A classificação final dos genes passa por revisão por especialistas antes de ser publicada no site do ClinGen.

• Mesmo com classificações existentes, é importante reavaliar as associações devido à possibilidade de novas informações sobre fenótipos relacionados.

Exemplos Práticos e Agrupamento/Separação

• O protocolo menciona a importância da definição do que constitui uma doença, evitando discussões filosóficas sobre bem-estar biopsicossocial.

• Exemplos como fibrose cística ilustram como diferentes componentes podem ser agrupados ou separados em síndromes distintas dependendo dos fenótipos apresentados.

Desafios em Doenças Multifatoriais

• A discussão inclui desafios na classificação de doenças multifatoriais como arritmias ou autismo, onde pode haver dificuldade em determinar se são fenótipos isolados ou parte de síndromes mais complexas.

Definição de Doença e Estratégias de Classificação

Principais Pontos para Definir uma Doença

• A definição de uma doença envolve quatro pontos principais, começando pela verificação se a doença já foi descrita em bases de dados reconhecidas.

• Bases como OMIM, Mondo, Orphanet e Gen Reviews são frequentemente utilizadas para verificar a existência prévia da doença.

• É crucial identificar o mecanismo molecular por trás do fenótipo, que pode estar relacionado a variantes genéticas ou vias metabólicas conhecidas.

• O conhecimento do mecanismo molecular ajuda a diferenciar fenótipos associados ao mesmo gene, considerando que diferentes mecanismos podem levar a fenótipos distintos.

• Variabilidade fenotípica entre famílias pode indicar que os quadros clínicos pertencem à mesma síndrome ou representam doenças distintas.

Importância do Padrão de Herança

• O padrão de herança é fundamental na classificação das doenças; variantes bialélicas em genes supressores tumorais podem resultar em câncer com herança dominante.

• Exemplos como o caso da Angelina Jolie ilustram como um padrão hereditário pode ser associado ao desenvolvimento de câncer em famílias.

• A associação entre genes e fenótipos deve ser classificada conforme padrões de herança, podendo variar entre associações definitivas e duvidosas.

Estratégias de Lumping e Splitting

• Para agregar (lumping) ou separar (splitting) doenças, é necessário analisar as classificações existentes nas bases de dados sobre asserções diferentes relacionadas aos fenótipos.

• A presença de múltiplas asserções sobre uma doença pode sugerir que se trata de fenótipos distintos; no entanto, essa evidência é considerada fraca sem análise crítica dos dados disponíveis.

Mecanismos Moleculares e Variabilidade Fenotípica

• Diferentes mecanismos moleculares geralmente indicam a necessidade de separação dos fenótipos; perda versus ganho de função tende a resultar em manifestações clínicas distintas.

• Se o mesmo mecanismo molecular causa variações fenotípicas dentro da mesma síndrome, isso sugere expressividade variável ao invés da existência de várias síndromes.

Conclusões sobre Classificação das Doenças

• A variabilidade fenotípica entre famílias reforça a ideia da singularidade das síndromes quando não há diferenças significativas nos padrões observados.

• Exemplos específicos como PTPN11 demonstram que mesmo com padrões dominantes semelhantes, os fenótipos podem ser classificados separadamente devido às suas características únicas.

Classificação de Variantes Genéticas e suas Implicações

Importância da Associação Gene-Doença

• Novas evidências sugerem que associações prévias entre genes e doenças podem ser contestadas ou refutadas, o que é crucial para a classificação de variantes.

• Se não há associação clara entre um gene e uma doença, a variante deve ser classificada como "significado indeterminado" em vez de patogênica.

Classificação de Variantes em Doenças Multifatoriais

• Genes associados a doenças multifatoriais podem não ter critérios claros para validação, mas ainda assim podem atuar como fatores de risco.

• A presença de uma associação forte permite classificar variantes nas cinco categorias estabelecidas; no entanto, associações moderadas devem ser tratadas com cautela.

Riscos das Variantes Provavelmente Patogênicas

• Variantes classificadas como "provavelmente patogênicas" apresentam riscos ao serem interpretadas como patogênicas sem evidências suficientes.

• Mesmo variantes fortes podem não ter uma associação definitiva com a doença, exigindo cuidado na interpretação clínica.

Busca por Evidências Genéticas

• Recomenda-se procurar evidências em bancos de dados reconhecidos (como PubMed e Google Scholar), pois isso pode ajudar na classificação correta das variantes.

• O uso de ferramentas como LVAR e GIM Cards é essencial para obter informações sobre genes e suas associações com doenças.

Protocolo para Levantamento de Evidências

• As evidências genéticas são divididas em dois grupos: dados do caso específico ou estudos mais amplos comparando casos e controles.

• Em doenças raras, muitas vezes é difícil realizar estudos grandes devido à falta de poder estatístico; portanto, análises familiares são frequentemente utilizadas.

Análise da Variante e Segregação Familiar

• A análise se concentra na comparação da variante com as diretrizes ACMG, considerando se causa perda de função ou outras características relevantes.

Análise de Variantes Genéticas e Pontuação

Interação de Genes e Variantes

• A enzima na via genética pode deixar de interagir com outros genes, resultando em variantes que podem ser pontuadas até 2,5 pontos por variante.

• Variantes de perda de função, como frame shifts ou stop codons, podem acumular até 12 pontos se várias variantes forem identificadas em diferentes indivíduos.

Classificação das Variantes

• Variantes missense ou sinônimas têm uma pontuação muito menor (0.1 ponto), a menos que estudos funcionais demonstrem sua relevância.

• A segregação familiar é crucial para entender o genótipo esperado entre afetados e não afetados, especialmente em doenças autossômicas recessivas.

Padrões de Herança

• Para doenças autossômicas recessivas, espera-se que todos os afetados tenham variantes bialélicas; portadores heterozigotos não devem apresentar a doença.

• Em casos de doenças dominantes com penetrância incompleta, variantes monoalélicas podem causar a condição.

Cálculo do LOD Score

• O LOD score pode valer até três pontos e deve ser somado aos 12 pontos da evidência genética; no entanto, o total máximo permanece em 12 pontos.

• Para fenótipos dominantes ou ligados ao X, a chance de transmissão da variante é considerada na fórmula do LOD score.

Evidência Genética e Experimental

• É necessário um mínimo de três afetados para calcular o LOD score; mais afetados aumentam a confiabilidade dos resultados.

Investigação de Proteínas e Doenças Genéticas

Interações entre Proteínas e Doenças

• A proteína em investigação interage com outras proteínas conhecidas por causar doenças semelhantes, sugerindo que a doença estudada pode estar na mesma via patológica.

• Estudos de expressão de RNA mostram diminuição do RNA em múltiplas pessoas para um gene específico, mesmo sem encontrar variantes específicas, como variantes intrônicas ou sinônimas que podem causar splicing críptico.

Análise Funcional em Células

• Alterações funcionais nas células dos pacientes são consideradas evidências mais fortes do que aquelas observadas em modelos celulares de cultura.

• Modelos não humanos (como zebrafish e camundongos) permitem testar variantes genéticas e observar fenótipo semelhante ao humano, fornecendo evidências experimentais robustas.

Terapia de Reposição Enzimática

• O resgate funcional é uma forte evidência; por exemplo, se a reposição enzimática corrige o fenótipo associado à deficiência enzimática, isso sugere uma associação direta entre o gene e a doença.

• É importante evitar exagerar os resultados ao usar diferentes modelos celulares; cada modelo deve ser considerado com cautela.

Critérios para Associação Gene-Fenótipo

• A somatória das evidências deve ser avaliada criticamente; não se pode acumular pontos excessivos sem considerar as limitações dos dados obtidos.

• Evidências contrárias à associação devem ser verificadas. Por exemplo, estudos caso-controle podem mostrar ausência de associação significativa entre variantes genéticas e doenças.

Considerações sobre Variantes Genéticas

• Em casos onde a frequência de uma variante é alta mas não está associada à doença, isso pode indicar que o fenótipo não é monogênico ou tem penetrância incompleta.

• Se uma variante segregada em uma família não se replica em outras famílias ou modelos animais, isso levanta dúvidas sobre sua relevância causal.

Conclusão da Avaliação Genética

Classificação de Variantes Genéticas

Pontos Positivos e Evidências Contrárias

• A classificação final pode incluir pontos positivos, mas a quantidade de evidências contrárias sugere que a variante deve ser disputada.

• Para classificar uma variante como "likely pathogenic", é necessário obter pelo menos 7 pontos, semelhante ao critério do ACMG.

Classificações e Reavaliações

• A classificação definitiva só é possível após ter sido considerada forte e com replicação em publicações ao longo do tempo (mínimo de duas publicações com intervalo maior que 3 anos).

• Se não houver evidência ou se for limitada, apenas variantes de uso clínico (VUS) podem ser utilizadas. Classificações moderadas, fortes ou definitivas permitem outras classificações.

Revisão das Classificações

• Classificações definitivas não precisam ser reavaliadas após três anos; no entanto, classificações limitadas ou fortes devem ser revisadas para verificar possíveis mudanças.

• Se uma variante não tiver relação com a doença, também não requer reavaliação. Novas publicações podem alterar essa situação.

Importância da Reavaliação

• Variantes classificadas como moderadas exigem reavaliação mais frequente (a cada dois anos), devido ao risco associado à sua classificação.

Pesquisa na Literatura

• É essencial verificar se já existem estudos sobre a variante antes de realizar novas pesquisas. O site do ClinGen oferece ferramentas para busca por genes específicos.

• Ao buscar informações sobre o gene PTPN11 no ClinGen, é possível encontrar dados sobre suas classificações e associações com doenças.

Associações entre Genes e Doenças

Análise do Gene PTPN11

• O gene PTPN11 possui várias variantes associadas a diferentes condições genéticas. É importante focar nas variantes relevantes para doenças específicas.

Classificação das Associações

• O grupo de trabalho identificou que o PTPN11 tem associação definitiva com a síndrome de Nunan e outras condições relacionadas, embora algumas associações sejam disputadas.

Consideração das Rasopatias

• Discussões sobre lumping (agregação de síndromes semelhantes), como as rasopatias, levantam questões sobre as diferenças clínicas entre elas.

Metacondromatose e Associação Genética

Associação entre Genes e Doenças

Metacondromatose e PTPN11

• A metacondromatose não possui estudos conclusivos sobre a acionabilidade da patogenicidade das variantes, especialmente em relação ao gene PTPN11, que tem uma associação definitiva com a doença.

Teste Genético para Síndrome de Brugada

• O teste genético para a síndrome de Brugada é solicitado por cardiologistas quando há suspeita de arritmia. Essa condição pode ter causas genéticas monogênicas ou multifatoriais.

Painéis Genéticos e Variantes

• Laboratórios nos EUA oferecem painéis que sequenciam até 17 genes associados à síndrome de Brugada, mas nem todos os genes têm evidências sólidas de associação com a doença.

Revisão dos Critérios do CLINGEN

• Um artigo revisou as associações entre genes e morte súbita por arritmia usando critérios do CLINGEN, revelando que apenas um gene (SCN5A) tem associação positiva clara com a síndrome de Brugada.

Cuidado na Interpretação dos Resultados