Identificación y caracterización de mecanismos moleculares implicados en la dishormonogénesis tiroidea mediante la aplicación de técnicas de secuenciación masiva

Premi Extraordinari de Doctorat concedit pels programes de doctorat de la UAB per curs acadèmic 2019-2020Les dishormonogènesis tiroïdals (DT) representen aproximadament el 20% dels casos d'hipotiroïdisme congènit (HC) primari. En aquests pacients s'acostuma a identificar una glàndula tiroide in situ (GIS) normal o augmentada de mida. Les DT es deuen a defectes genètics en la biosíntesi d'hormones tiroïdals que habitualment es transmeten de forma autosòmica recessiva. El coneixement cada vegada més precís dels processos i activitats enzimàtiques que intervenen en la síntesi de les hormones tiroïdals ha permès identificar diferents factors de transcripció i proteïnes específicament implicats en la regulació de l'hormonogènesi tiroïdal. L'expressió clínica de les DT és molt àmplia, amb formes clíniques que van des del hipotiroïdisme subclínic fins al desenvolupament de goll. Molts dels pacients diagnosticats d'HC en el cribratge neonatal presenten un perfil suggestiu de DT, en base a criteris clínics, hormonals i gammagràfics, però pocs estudis han analitzat sistemàticament el defecte molecular en aquests pacients. En aquest treball s'han inclòs 70 pacients amb sospita de DT procedents del programa de cribratge neonatal de l'HC i se'ls ha realitzat, mitjançant tècniques de seqüenciació massiva, un estudi molecular de gens relacionats amb DT. S'ha detectat que un 77.1% (n = 54) d'ells presentava defectes moleculars en algun d'aquests gens. Els gens més freqüentment afectats en els pacients amb un diagnòstic molecular que justifiqués el seu fenotip van ser: TG (n = 18), seguit de TPO (n = 10) i DUOX2 (n = 9). També es van trobar variants genètiques en PAX8 i TSHR (n = 5 i n = 3, respectivament). En total, es van detectar 72 variants genètiques diferents: 28 en TG, 16 a TPO, 15 a DUOX2, 5 a PAX8, 6 a TSHR, 1 a DUOXA2 i 1 a IYD. D'aquestes 72 variants, un total de 31 són noves (43%). Segons la classificació de l'American College of Medical Genetics, 23 d'aquestes variants són patogèniques (32%), 10 probablement patogèniques (13.9%), 35 variants de significat incert (48.6%) i 4 probablement benignes (5.5%). Es va realitzar un estudi per correlacionar el genotip i el fenotip d'aquests pacients. Es va observar que els pacients portadors de variants genètiques presentaven un hipotiroïdisme més sever que els pacients sense variants genètiques. Així mateix, els pacients portadors de variants genètiques van presentar, majoritàriament (91.3%) un HC de caràcter permanent en la revaluació diagnòstica. Per contra, la majoria dels pacients sense variants (83.4%) van presentar un HC de caràcter transitori. Es va realitzar un estudi per relacionar el fenotip clínic amb el gen afecte i la mutació trobada. Així mateix, es va realitzar un estudi de les variables que podien ser útils per predir el caràcter permanent o transitori de l'hipotiroïdisme i es va concloure que l'únic paràmetre que permet diferenciar entre els dos fenotips és la dosi de levotiroxina que necessiten els pacients durant la seva evolució. Els punts de tall òptims de la dosi de levotiroxina, basats en el màxim índex de Youden, van ser els següents: 4 mcg / kg / dia a l'any de vida; 3.1 mcg / kg / dia als 2 anys de vida i 2.4 mcg / kg / dia als 4 anys de vida. Del nostre estudi es pot concloure que la DT és la principal causa de l'HC amb GIS. L'estudi genètic en aquests pacients permet predir l'evolució clínica d'aquests pacients i prendre decisions sobre la necessitat o el moment de realitzar la revaluació diagnòstica. A més, s'ha constatat, mitjançant l'estudi de cosegregació familiar, que les variants són heretades dels progenitors i no de novo, de manera que l'estudi genètic en els progenitors d'aquests pacients és d'utilitat per a realitzar un diagnòstic i tractament precoç en la descendència futura.Las dishormonogénesis tiroideas (DT) representan aproximadamente el 20% de los casos de hipotiroidismo congénito (HC) primario. En estos pacientes se suele identificar una glándula tiroidea in situ (GIS) normal o aumentada de tamaño. Las DT se deben a defectos genéticos en la biosíntesis de hormonas tiroideas que habitualmente se transmiten de forma autosómica recesiva. El conocimiento cada vez más preciso de los procesos y actividades enzimáticas que intervienen en la síntesis de las hormonas tiroideas ha permitido identificar distintos factores de transcripción y proteínas específicamente implicados en la regulación de la hormonogénesis tiroidea. La expresión clínica de las DT es muy amplia, con formas clínicas que van desde el hipotiroidismo subclínico hasta el desarrollo de bocio. Muchos de los pacientes diagnosticados de HC en el cribado neonatal presentan un perfil sugestivo de DT, en base a criterios clínicos, hormonales y gammagráficos, pero pocos estudios han analizado sistemáticamente el defecto molecular en estos pacientes. En este trabajo se han incluido 70 pacientes con sospecha de DT procedentes del programa de cribado neonatal del HC y se les ha realizado, mediante técnicas de secuenciación masiva, un estudio molecular de genes relacionados con DT. Se ha detectado que un 77.1% (n=54) de ellos presentaba defectos moleculares en alguno de estos genes. Los genes más frecuentemente afectados en los pacientes con un diagnóstico molecular que justificara su fenotipo fueron: TG (n=18), seguido de TPO (n=10) y DUOX2 (n=9). También se encontraron variantes genéticas en PAX8 y TSHR (n=5 y n=3, respectivamente). En total, se detectaron 72 variantes genéticas distintas: 28 en TG, 16 en TPO, 15 en DUOX2, 5 en PAX8, 6 en TSHR, 1 en DUOXA2 y 1 en IYD. De estas 72 variantes, un total de 31 son nuevas (43%). Según la clasificación de la American College of Medical Genetics, 23 de estas variantes son patogénicas (32%), 10 probablemente patogénicas (13.9%), 35 variantes de significado incierto (48.6%) y 4 probablemente benignas (5.5%). Se realizó un estudio para correlacionar el genotipo y el fenotipo de estos pacientes. Se observó que los pacientes portadores de variantes genéticas presentaban un hipotiroidismo más severo que los pacientes sin variantes genéticas. Asimismo, los pacientes portadores de variantes genéticas presentaron, en su mayoría (91.3%) un HC de carácter permanente en la reevaluación diagnóstica. Por el contrario, la mayoría de los pacientes sin variantes (83.4%) presentaron un HC de carácter transitorio. También se realizó un estudio para relacionar el fenotipo clínico con el gen afecto y la mutación encontrada. Asimismo, se realizó un estudio de las variables que podían ser útiles para predecir el carácter permanente o transitorio del hipotiroidismo y se concluyó que el único parámetro que permite diferenciar entre ambos fenotipos es la dosis de levotiroxina que precisan los pacientes durante su evolución. Los puntos de corte óptimos de la dosis de levotiroxina, basados en el máximo índice de Youden, fueron los siguientes: 4 mcg/kg/día al año de vida; 3.1 mcg/kg/día a los 2 años de vida y 2.4 mcg/kg/día a los 4 años de vida. De nuestro estudio se puede concluir que la DT es la principal causa del HC con GIS. El estudio genético en estos pacientes permite predecir la evolución clínica de estos pacientes y tomar decisiones sobre la necesidad o el momento de realizar la reevaluación diagnóstica. Además, se ha constatado, mediante el estudio de cosegregación familiar, que las variantes son heredadas de los progenitores y no de novo, por lo que el estudio genético en los progenitores de estos pacientes es de utilidad para realizar un diagnóstico y tratamiento precoz en la descendencia futura.Thyroid dyshormonogenesis (TD) represent approximately 20% of cases of primary congenital hypothyroidism (CH). In these patients, a normal or enlarged thyroid gland in situ (GIS) is usually identified. TDs are due to genetic defects in the biosynthesis of thyroid hormones that are usually transmitted in an autosomal recessive manner. The increasingly knowledge of the enzymatic processes and activities involved in the synthesis of thyroid hormones has allowed the identification of different transcription factors and proteins specifically involved in the regulation of thyroid hormonegenesis. The clinical expression of TD is very broad, with clinical forms ranging from subclinical hypothyroidism to the development of goiter. Many of the patients diagnosed with CH in neonatal screening have a suggestive TD profile, based on clinical, hormonal and scintigraphic criteria, but few studies have systematically analyzed the molecular defect in these patients. In this study, 70 patients with suspected TD, diagnosed in the neonatal HC screening program, have been included and a molecular study of genes related to TD has been carried out using massive sequencing techniques. We detected that 77.1% (n = 54) of them had molecular defects in any of these genes. The most frequently affected genes in patients with a molecular diagnosis that justified their phenotype were: TG (n = 18), followed by TPO (n = 10) and DUOX2 (n = 9). Genetic variants were also found in PAX8 and TSHR (n = 5 and n = 3, respectively). In total, 72 different genetic variants were detected: 28 in TG, 16 in TPO, 15 in DUOX2, 5 in PAX8, 6 in TSHR, 1 in DUOXA2 and 1 in IYD. Of these 72 variants, a total of 31 are new (43%). According to the American College of Medical Genetics classification, 23 of these variants are pathogenic (32%), 10 probably pathogenic (13.9%), 35 variants of uncertain significance (48.6%), and 4 probably benign (5.5%). A study was conducted in order to know the relationship between the genotype and phenotype of these patients. Patients carrying genetic variants were observed to have more severe hypothyroidism than patients without genetic variants. Likewise, patients with genetic variants presented, in their majority (91.3%) a permanent CH in the diagnostic re-evaluation. On the contrary, the majority of the patients without genetic variants (83.4%) presented a transient HC. A study was also carried out to relate the clinical phenotype with the affected gene and the detected mutation. Likewise, we studied the variables that could be useful to predict the permanent or transitory nature of hypothyroidism and we concluded that the only parameter that allows differentiating between both phenotypes is the dose of levothyroxine that patients require during their evolution. The optimal cut-off points for the levothyroxine dose, based on the maximum Youden index, were as follows: 4 mcg / kg / day at 1 year of age; 3.1 mcg / kg / day at 2 years of age and 2.4 mcg / kg / day at 4 years of age. From our study, we can conclude that TD is the main cause of CH with GIS. The genetic study in these patients allows predicting the clinical evolution of these patients and making decisions about the need or the time to carry out the diagnostic re-evaluation. In addition, we verified, through the family co-segregation study, that the variants are inherited from the parents and not de novo, so that the genetic study in the parents of these patients is useful for making an early diagnosis and treatment in the future offspring