Whole exome sequencing for the investigation of the genetic basis of rare phenotypes in patients with primary immunodeficiency susceptible to mycobacteriosis

INTRODUÇÃO: As imunodeficiências primárias compreendem um vasto conjunto de distúrbios da resposta imunológica de origem genética, usualmente monogênica. As primeiras imunodeficiências descritas apresentavam como característica principal a suscetibilidade a uma ampla gama de agentes patogênicos, permitindo a caracterização de distúrbios acometendo a imunidade inata - sistema complemento e fagócitos, e a imunidade adaptativa - linfócitos T e B. O conhecimento dos processos biológicos cresceu significativamente nas últimas décadas, permitindo a detecção de distúrbios da imunidade muito mais sutis que anteriormente, com grupos de distúrbios nos quais existe suscetibilidade a apenas um grupo (ou poucos grupos) de agentes patogênicos, como, por exemplo, as micobactérias, os herpes vírus, os papiloma vírus etc., em decorrência do acometimento de mecanismos específicos da imunidade. Atualmente são conhecidas mais de 300 doenças, com sobreposição de fenótipos clínicos entre distúrbios causados por mecanismos diferentes, muitas vezes permitindo tratamentos diversos que devem ser indicados especificamente para determinados distúrbios genéticos. Somente no contexto de suscetibilidade mendeliana a doenças micobacterianas temos mais de uma dúzia de genes com diferentes alterações (perda total e parcial de função, ou ganho de função) gerando mais de 20 fenótipos clínicos diversos. O sequenciamento em de grande número de indivíduos permitiu conhecer esses distúrbios, processo que se acelerou significativamente com o sequenciamento múltiplo paralelo (de nova geração). MÉTODOS: Os pacientes foram selecionados do ambulatório ADEE-3003 no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, cujo quadro clínico foi caracterizado por infecções graves associadas às micobactérias, em destaque a BCG. Para este estudo foi escolhida uma família com caso emblemático e com histórico familiar, com chance razoável de identificação de genes alterados associados ao quadro clínico apresentado pelos pacientes. Através do sequenciamento do exoma completo destes pacientes buscamos genes associados a sua condição clinica e em consequência o tratamento apropriado a sua condição. RESULTADO: A família estudada era composta pelos pais e criança (propósito), dos quais foram sequenciados seus exomas completos e analisados comparativamente em busca da transmissão de genes envolvidos na evolução do quadro clínico associado à BCG (IL12R Beta1), levando em consideração o histórico familiar de doença na família, além da busca de outros genes que pudessem ser associados às micobacterioses de repetição. CONCLUSÃO: Foi encontrada no propósito da família genes que explicaram sua condição clinica e sua susceptibilidade a micobactérias, contudo o nível de cobertura dos éxons nos sequenciamentos não foi suficientemente eficiente em relação à caracterização dos familiares, nos limitando a caracterização das variantes encontradas, necessitando de um novo sequenciamento com cobertura mais elevada destas regiões codificadorasINTRODUCTION: Primary immunodeficiencies comprise a wide range of disorders of the immune response of genetic origin, usually monogenic. The first described immunodeficiencies presented as main characteristic the susceptibility to a wide range of pathogens, allowing the characterization of disorders affecting innate immunity - complement system and phagocytes, and adaptive immunity - T and B-lymphocytes. Over the last few decades, much more subtle immunity disorders could be detected than before, with groups of disorders in which there is susceptibility to only one group (or a few groups) of pathogens, such as mycobacteria, herpesvirus, papillomavirus, etc., due to the involvement of specific mechanisms of immunity. More than 300 diseases are currently known, with overlapping clinical phenotypes between disorders caused by different mechanisms, often allowing different treatments that should be specifically indicated for certain genetic disorders. In the context of Mendelian susceptibility to mycobacterial diseases alone, we have more than a dozen genes with different alterations (total and partial loss of function, or gain of function) generating more than 20 different clinical phenotypes. The sequencing of a large number of individuals made it possible to know these disorders, a process that accelerated significantly with multiple parallel (next generation) sequencing. METHODS: Patients were selected from the ADEE-3003 outpatient clinic at the Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, whose clinical presentation was characterized by severe mycobacterial infections, especially BCG. For this study, one family with emblematic cases and family history was chose, with a rather good chance of identifying altered genes associated with the clinical presentation presented by the patients. Through sequencing of the whole exome of these patients, we searched for genes associated with their clinical condition and consequently the appropriate treatment for their condition. RESULTS: The family studied were composed by parents and children (propositus), from which their complete exons were sequenced and compared in search for the transmission of genes involved in the evolution of the clinical features associated with BCG, taking into account the history of the disease, similar disease in the family, in addition to searching for other genes that could be associated with recurrent mycobacteriosis. CONCLUSION: Genes that explained their clinical condition and susceptibility to mycobacteria were found in the propositus of both families. However, the level of exon coverage in the sequencing was not sufficiently efficient in relation to the characterization of the parents, limiting the characterization of the variants found, and requiring further sequencing with higher coverage of these coding region