Genetic investigation of complex neurological phenotypes: the case study of the ataxic spastic paraparesis and dementia with mutations in VCP and SPG7 genes.

Le tecnologie ad alto rendimento nell'analisi genetica hanno cambiato drasticamente il workup diagnostico delle malattie con una presentazione fenotipica complessa. L'analisi dei pannelli di geni basata sul sequenziamento completo dell’esoma con Next-Generation Sequencing, si è dimostrata efficiente nell'affrontare pazienti con un quadro clinico eterogeneo, effetti da malattie rare o poligeniche. L’indagine clinica riportata in questo studio è un esempio del potenziale potere diagnostico di questa metodologia, che può essere proposta come strumento diagnostico di primo livello. Il Whole Exome Sequencing è stato condotto su un paziente affetto da paraparesi spastica, atassia e demenza progressiva. Sono stati valutati pannelli mirati di geni che riflettevano i principali disturbi clinici della paziente. L'inclusione dinamica di ulteriori geni potenzialmente associati al fenotipo è stata considerata in accordo con la ricerca in letteratura. L'analisi genetica ha rivelato due mutazioni isolate nel probando, che coinvolgono i geni VCP e SPG7. Gli altri membri della famiglia sono asintomatici e risultano negativi per tali mutazioni. L'alterazione in VCP (E185K) è una nota variante probabilmente patogena associata a CMT2, mentre in SPG7 abbiamo scoperto una nuova mutazione. Lo scopo dello studio è stabilire l'effetto e la possibile causalità delle mutazioni digeniche sul fenotipo della paziente. È stato condotto uno studio dettagliato sulle proprietà biochimiche e strutturali delle proteine codificate da VCP e SPG7. Sulla base della localizzazione delle varianti nella struttura proteica, è stata proposta una prima ipotesi di potenziale perdita di funzione nell'SPG7. Ulteriori analisi di laboratorio ed esperimenti complementari sono suggeriti per confermare l'ipotesi. Inoltre, ipotizziamo anche che l'effetto sinergico delle due mutazioni è probabilmente causale della presentazione clinica nel probando. Il caso riportato e gli approfondimenti condotti possono suggerire la potenziale patogenicità delle varianti. Sono necessari ulteriori analisi per confermare le ipotesi.

High throughput technologies in genetic analysis have been changing the diagnostic workflow of diseases with a complex phenotypic presentation. Clinical exome-based panels analysis using the latest Next-Generation Sequencing technology has proven to be efficient in facing patients with rare, polygenic, and heterogeneous traits. The clinical investigation reported in this study is an example of the potential diagnostic power of this methodology, which can be proposed as a first-tier diagnostic tool. Whole Exome Sequencing was conducted in a patient affected by spastic paraparesis, ataxia, and progressive dementia. Targeted panels of genes reflecting the main clinical complaints of the proband were evaluated, dynamic inclusion of further genes potentially associated with the phenotype was considered in accordance with literature research. The genetic analysis revealed two mutations isolated in the proband, involving VCP and SPG7genes. The alteration in VCP (E185K) is a known probably pathogenic variant associated with CMT2, while in SPG7 a novel mutation was discovered. Segregation analysis did not find the two heterozygous mutations in the mother and in the son of the proband. The aim of the study is to establish the effect and possible causality of the digenic mutations on the patient’s phenotype. A detailed study on the biochemical and structural property of the proteins encoded by VCP and SPG7 was conducted. The reported case has expanded the genotypic spectrum of SPG7 missense mutations. Based on the location of the variants in the protein structure, a first hypothesis of potential loss of function in the SPG7 (D408G) was proposed. Further laboratory assay and complementary experiments are suggested to confirm the hypothesis. Moreover, the assertion is that the synergic effect of the two mutations is probably causative of the clinical presentation in the proband. Further analysis will be required to confirm the main hypotheses.