Evaluation of next generation sequencing in genetic diagnosis of multiple endocrine neoplasia type 1

A neoplasia endócrina múltipla tipo 1 (NEM1) é uma doença genética, de herança autossômica dominante, caracterizada pelo desenvolvimento de tumores endócrinos acometendo, principalmente, hipófise, paratireoide e pâncreas/duodeno endócrinos. É causada, principalmente, por mutação germinativa no gene supressor tumoral MEN1 (11q13). A tumorigênese segue o modelo de Knudson (1971). O diagnóstico genético de famílias com NEM1 reconhece os portadores assintomáticos de mutação MEN1, permite o diagnóstico e tratamento precoce de tumores, promove a redução da morbimortalidade relacionada à NEM1 e exclui familiares não portadores de mutação do rastreamento clínico periódico. O diagnóstico genético de NEM1 tem sido realizado por meio da técnica de sequenciamento Sanger. Entretanto, limitações desta técnica a tornam menos custo efetiva, devido a sua reduzida capacidade de geração de dados, que leva a necessidade de obtenção de produtos de PCR de até 700 pb para adequada leitura do sequenciamento. Além disto, condições específicas do gene MEN1, como a ausência de \"hot spots\" mutacionais, levam a necessidade de sequenciamento de toda sua extensão (7Kb) e contribuem para tornar esta técnica laboriosa e dispendiosa. A subdivisão do gene para sequenciamento Sanger pode ocultar informações, principalmente de regiões intrônicas, que podem ser importantes para o desenvolvimento da doença. Tais dificuldades impedem a incorporação do diagnóstico gênico de NEM1 na prática clínica. Desde 2005, estão disponíveis tecnologias denominadas NGS (Next- Generation Sequencing), que consistem em ferramentas para o sequenciamento genético com capacidade aumentada de geração de dados, tornando-as mais atrativas e de melhor custo-benefício. O NGS confere, ainda, maior velocidade ao processo de obtenção de dados e detém a capacidade de realizar a leitura completa do gene, incluindo regiões promotoras e intrônicas. Por isto, torna a leitura mais ampla e informativa, sem desconsiderar aspectos qualitativos. Dentre várias opções de NGS disponíveis, plataformas leves são consideradas mais adequadas para aplicação clínica, destacando-se as plataformas Ion PGM e Illumina MiSeq. Uma forte tendência tem sido mostrada de migração do sequenciamento Sanger para o NGS, incluindo a aplicação da mesma em diagnóstico genético de doenças complexas e de câncer hereditário. Entretanto, não há estudos prévios envolvendo NGS em NEM1. Diante disto, foi avaliado a qualidade desta técnica como método de diagnóstico genético em NEM1 em comparação ao sequenciamento Sanger. Objetivos: validação da técnica de NGS utilizando como parâmetro o sequenciamento Sanger; avaliação da sensibilidade, especificidade e relação custo-benefício do NGS. Para tal, foram analisados 76 casos-índices com diagnóstico clínico de NEM1 na plataforma Illumina MiSeq. As análises foram subdivididas em duas fases. O enriquecimento da região genômica do gene MEN1 foi realizado por meio de PCR longa. Com base nos dados obtidos foi possível aferir 96% de reprodutibilidade entre as diferentes fases do estudo e aproximadamente 99% de precisão para detecção de variantes. Exatidão, sensibilidade e especificidade resultaram em 100%. Não houve falsos-positivos ou negativos. A técnica de NGS também se mostrou mais custo-efetiva do que o sequenciamento Sanger. Este estudo permitiu validar e introduzir esta técnica como ferramenta de diagnóstico gênico de NEM1 para rastreamento genético de casos-índicesThe multiple endocrine neoplasia type 1 (MEN1) is a genetic, autossomic and dominant disease and is correlated with the development of endocrine tumors affecting pituitary gland, parathyroid, endocrine pancreas or duodenum. It is mainly caused by a germinative mutation in tumor suppressor gene MEN1 (11q13). The tumorigenesis follow the Knudson\'s model (1971). Genetic diagnosis of families with MEN1 is essential to recognizes asymptomatic mutation carriers, and allows an earlier detection and treatment of tumors leading to a reduction of mortality and morbidity associated to MEN1. Furthermore, it can exclude family members that do not carry mutations from the periodical screening. The genetic diagnosis for MEN1 is held using Sanger sequencing. However, limitations of this technique make it less cost-effective, mostly, the less capacity of data generation that leads to the need of PCR products up to 700 bp to obtain a suitable read. Moreover, specific conditions of the MEN1 gene contributes to make this process more laborious and expensive, like the need to read all gene sequence (7kb) to make a correct analysis due to the absence of \"hot spots\". This way, the need of \"fragmentation\" to allow the sequencing can hide important information to disease development, mostly in introns. These limitations preclude the clinical application of genetic diagnosis of MEN1. Since 2005, new technologies are available; they are called Next Generation Sequencing (NGS) and consist in a new tool that allow the same sequencing, but with a larger data generation capacity, making them more attractive and costeffective. The NGS also gives a higher speed to the process of data acquiring and allows the complete read of gene, including promoters and introns. Therefore, it makes the results more informative, not forgetting quality aspects. Among lot of options of NGS available, lighter platforms are recommended, for example, Ion PGM and Illumina MiSeq. A strong tendency has been shown in order to change the Sanger sequencing to NGS, including clinical application to genetic diagnosis of complex diseases and inherited cancer. However, there is not previous studies evaluating NGS to MEN1 genetic diagnosis. Thus, present study evaluated NGS as a genetic diagnosis method for MEN1, comparing with Sanger sequencing. This study aimed to validate the NGS method using as model the Sanger sequencing and evaluated sensibility, specificity and costeffectiveness of NGS. For this purpose, 76 index-cases with clinical MEN1 diagnosis were analyzed on Illumina MiSeq. Analyzes were divided in two phases. After analyzes, 96% of reproducibility and 99% of precision were calculated. Accuracy, sensibility and specificity were resulted in 100%. There were not falses negatives or positives. NGS showed more cost-effectiveness with lower costs. This study allowed validation of genetic screening of MEN1 indexcases applying NGS platfor