Genetic basis of atypical parkinsonisms investigated using Whole Exome Sequencing. (Base genetica di parkinsonismi atipici studiati utilizzando Whole Exome Sequencing.)

Parkinson Disease (PD), a progressive neurodegenerative disorder, is an example for movement's disorders, with motor symptoms usually described as “parkinsonisms”. Those symptoms can also be components of parkinsonian syndromes that share some or most of the signs of PD, especially at disease onset, plus other symptoms that are not characteristic of PD . Among these parkinsonian syndromes are included both synucleinopathies (e.g. MSA) and tauopathies (LBD, PSP, and FTD). The introduction of molecular genetics allowed a step towards the comprehension of PD’s etiology since genetics contributes to identifying familial PD forms and mapping the genetic risk factors. The development of NGS technology, in particular of the Whole Exome Sequencing (WES) represents a powerful comprehensive and exhaustive tool to screen different genetic contributors simultaneously, allowing an easier discovery of novel rare pathogenic variants as well as new genes responsible of phenotypic traits. In light of this, the principal aim of this work was to study the genetic architecture of a cohort of parkinsonian patients, looking for clearly pathogenic mutations or rare genetic variants in genes already associated with PD and in genes that seem to be associated with parkinsonisms, that may explain the parkinsonian phenotype of the patients. For this study, we decided to perform WES analysis on an Italian cohort of 34 parkinsonian patients to selectively investigate all coding regions of the genome. All the variants obtained were further screened, analyzing, for each sample, a panel of 52 genes related to PD, LBD, MSA, CBD, PSP, and FTD with the aim of enlightening the genetic background in the parkinsonian clinical spectrum. Patients with no pathogenic and likely pathogenic variants and patients with no variants found in the previous analisys were subsequently analyzed using a panel of 92 genes concerning movement disorders. This experimental thesis has reaffirmed the importance of the genetic in the study of atypical parkinsonisms in order to help clinicians with diffential diagnosis among patients that, at least from a phenotypic point of view, may display similar clinical manifestation. In particular, it highlights the importance of performing WES analysis to have the possibility to analyzed potentially all the genes of our genome either at the time of diagnosis but also in the future, if new genes associated to parkinsonisms are discovered.

Il morbo di Parkinson (PD), una malattia neurodegenerativa progressiva, è un esempio di disturbo del movimento, con sintomi motori solitamente descritti come "parkinsonismi". Questi sintomi possono anche essere riscontrati in sindromi parkinsoniane che condividono alcuni, o la maggior parte, dei segni del morbo di Parkinson, soprattutto all'inizio della malattia, oltre ad altri sintomi che non sono caratteristici del morbo di Parkinson. Tra queste sindromi parkinsoniane sono incluse sia le sinucleinopatie (ad esempio MSA) che le tauopatie (LBD, PSP e FTD). L'introduzione della genetica molecolare ha consentito un passo verso la comprensione dell'eziologia del PD poiché la genetica contribuisce all'identificazione delle forme familiari del PD e alla mappatura dei fattori di rischio genetico. Lo sviluppo della tecnologia NGS, in particolare del Whole Exome Sequencing (WES), rappresenta un potente strumento completo ed esaustivo per lo screening simultaneo di diversi contributori genetici, consentendo una più facile scoperta di nuove varianti patogeniche rare e di nuovi geni responsabili dei tratti fenotipici. Alla luce di ciò, lo scopo principale di questo lavoro è stato quello di studiare l'architettura genetica di una coorte di pazienti parkinsoniani, alla ricerca di mutazioni chiaramente patogene o varianti genetiche rare sia in geni già associati a PD che in geni che sembrano essere associati a parkinsonismi, in modo da spiegare il fenotipo parkinsoniano dei pazienti. Per questo studio, abbiamo deciso di eseguire l'analisi WES su una coorte italiana di 34 pazienti parkinsoniani per indagare selettivamente tutte le regioni codificanti del genoma. Tutte le varianti ottenute sono state ulteriormente vagliate, analizzando, per ogni campione, un pannello di 52 geni relativi a PD, LBD, MSA, CBD, PSP e FTD con l'obiettivo di elucidare il background genetico nello spettro clinico parkinsoniano. I pazienti senza varianti patogeniche o verosimilmente patogeniche, e pazienti senza varianti trovate nella precedente analisi sono stati successivamente analizzati utilizzando un pannello di 92 geni riguardanti i disturbi del movimento. Questa tesi sperimentale ha ribadito l'importanza della genetica nello studio dei parkinsonismi atipici al fine di aiutare i clinici nella diagnosi differenziale tra i pazienti che, almeno dal punto di vista fenotipico, possono mostrare manifestazioni cliniche simili. In particolare, si evidenzia l'importanza di eseguire analisi WES per avere la possibilità di analizzare potenzialmente tutti i geni del nostro genoma sia al momento della diagnosi ma anche in futuro, alla luce della scoperta nuovi geni associati a parkinsonismi.