Somatic mutations in components of the mTOR pathway in patients diagnosed with hemimegalencephaly and epilepsy

As displasias corticais focais constituem um grupo de malformações do desenvolvimento cortical cerebral. São consideradas a causa mais comum de epilepsia refratária na população pediátrica. A hemimegalencefalia faz parte deste grupo de malformação do desenvolvimento cortical e clinicamente devastadora em crianças, caracterizada pelo crescimento distorcido e anormal de um hemisfério cerebral. O mTOR (Mammalian Target of Rapamycin) é uma proteína quinase, que normalmente funciona como um regulador central de importantes funções fisiológicas, incluindo o crescimento e proliferação celular, metabolismo, autofagia, e sobrevivência e morte celular. O objetivo deste estudo foi identificar o defeito genético específico da hemimegalencefalia analisando os genes das vias de sinalização do mTOR. Foram selecionados 10 pacientes diagnosticados com hemimegalencefalia com faixa etária entre 0 á 18 anos de idade. Os pacientes submetidos ao procedimento cirúrgico foram designados para a coleta do material biológico (sangue e tecido encefálico) para análise genômica. Foram encontradas variantes somáticas de três genes relacionados a via mTOR com alto índice de patogenicidade, sendo elas; mutações missense na MTOR, HME 6584 (c.7255G> A, p.Glu2419Lys), HME 4146 (c.7498A> T, p.L7105f) mutações missense do gene PIK3CA, HME 4149 E542K (c.1624G> A), HME 4143 (c.1258T> C, p.C420R). A hipótese mediante esses resultados é que a mutação somática de genes que estão presentes na via mTOR podem ser uma das causas genéticas da HME. Essas observações sugeriram que a HME representa um espectro de distúrbios do neurodesenvolvimento resultando de distintas progenitoras que são determinados pelo tempo em que a mutação ocorreu durante o desenvolvimento cerebral. Pode-se esperar que uma mutação que ocorre precocemente durante o desenvolvimento afete um grande número de células e resulte em uma malformação maior, ao passo que a mesma mutação ocorrendo mais tarde no desenvolvimento poderia causar uma menor malformação. No futuro, numerosas mutações somáticas em genes conhecidos ou novos serão, sem dúvida, reveladas em amostras de cérebros ressecados e assim, possíveis correlações entre genótipos e fenótipos podem emergir, permitindo que o diagnóstico clínico genético ajude a prever o desfecho do pacienteFocal cortical dysplasias constitute a group of malformations of cerebral cortical development. They are considered the most common cause of refractory epilepsy in the pediatric population. Hemimegalencephaly is part of this group of malformation of cortical development and clinically devastating in children, characterized by the distorted and abnormal growth of a cerebral hemisphere. MTOR (Mammalian Target of Rapamycin) is a protein kinase, which normally functions as a central regulator of important physiological functions, including cell growth and proliferation, metabolism, autophagy, and cell death and survival. The aim of this study was to identify the specific genetic defect of hemimegalencephaly by analyzing the genes of the mTOR signaling pathways. Ten patients diagnosed with hemimegalencephaly with ages ranging from 0 to 18 years of age were selected. Patients submitted to the surgical procedure were assigned to the collection of biological material (blood and brain tissue) for genomic analysis. Somatic variants of three genes related to the mTOR pathway with high pathogenicity index were found; missense mutations in the MTOR, HME 6584 (c.7255G> A, p.Glu2419Lys), HME 4146 (c.7498A> T, p.Leu7105Phe) missense mutations of the PIK3CA gene, HME 4149 (c.1624G> A Glu542Lys), HME 4143 (c.1258 -> C, p.Cys420Arg). The hypothesis by these results is that the somatic mutation of genes that are present in the mTOR pathway may be one of the genetic causes of HME. These observations have suggested that HME represent a spectrum of neurodevelopmental disorders resulting from distinct progenitors that are determined by the time the mutation occurred during brain development. A mutation that occurs early in development may be expected to affect a large number of cells and result in a larger malformation, whereas the same mutation occurring later in development could cause a minor malformation. In the future, numerous somatic mutations in known or new genes will undoubtedly be revealed in samples of resected brains and thus, possible correlations between genotypes and phenotypes may emerge, allowing genetic clinical diagnosis to help predict the outcome of the patien