Reanalysis of Negative Whole Exome Sequencing Data from Patients with Developmental and Epileptic Encephalopathies: A Clinical Medicine Perspective

In this thesis, I have introduced developmental and epileptic encephalopathy (DEE) as a large heterogenous group of disorders, its relation to genetics, the current and advancing technologies in genetic testing, and the importance of finding a genetic diagnoses in such a complex syndrome especially through reanalysis of previously negative NGS sequencing data (usually due to outdated gene panels or outdated literature). Some points of importance are related to ending diagnostic “odysseys” and the introduction of precision medicine. The workflow of re-analysing negative NGS data is described with focus being placed on the tertiary analysis (data interpretation) and its clinical significance for patients with DEE. Multiple articles were researched describing the benefits of NGS and the advancements in DEE genetic diagnosis, especially with increasing diagnostic yields and the implementation of new gene-disease discoveries to resolve older, incomplete diagnoses. In the materials and methods of my thesis, I explained the steps taken to create a gene panel of 726 genes, and the correlation of 48 patients’ (from the IRCCS Mondino Foundation diagnostic lab) genetic data in relation to these genes. All the patients in this study have had previous negative or inconclusive sequencing results, and were chosen based on their clinical presentation in relation to the DEE phenotypes. The main focus is placed on the filtration, prioritization, classification and geneticist interpretation of the acquired data. The results were reported with 11 cases showing suspicious genetic variants, possibly causative of DEE, and the geneticists interpretation determined strong enough clinical genotype-phenotype correlation to advance with further segregation studies (genetic testing of the family members to determine whether the suspicious variants are expressed in the appropriate manner). Overall, with a diagnostic yield of 23% (in a cohort of 48 patients), this thesis correlates with the genetic advancements in clinical medicine and the contribution of improving technology towards understanding and addressing complex disorders.

In questa tesi, ho introdotto la developmental and epileptic encephalopathy DEE come un grande gruppo eterogeneo di disturbi, la sua relazione con la genetica, le tecnologie attuali e avanzate nei test genetici e l'importanza di trovare una diagnosi genetica in una sindrome così complessa, specialmente attraverso la rianalisi di dati di sequenziamento NGS precedentemente negativi (di solito a causa di pannelli genetici obsoleti o letteratura obsoleta). Alcuni punti importanti sono legati alla fine delle "odissea" diagnostiche e all'introduzione della medicina di precisione. Il flusso di lavoro di rianalisi dei dati NGS negativi è descritto con particolare attenzione all'analisi terziaria (interpretazione dei dati) e al suo significato clinico per i pazienti con DEE. Sono stati studiati diversi articoli che descrivono i benefici della NGS e i progressi nella diagnosi genetica dell’DEE, in particolare con l'aumento dei rendimenti diagnostici e l'implementazione di nuove scoperte di malattie genetiche per risolvere vecchie diagnosi incomplete. Nella discussione della mia tesi, ho spiegato i passi compiuti per creare un pannello genetico di 726 geni (correlati al DEE) e la correlazione dei dati genetici di 48 pazienti (dal laboratorio diagnostico della Fondazione IRCCS Mondino) in relazione a questi geni. Tutti i pazienti in questo studio hanno avuto precedenti risultati di sequenziamento negativi o non conclusivi e sono stati scelti in base alla loro presentazione clinica in relazione ai fenotipi DEE. L'obiettivo principale è la filtrazione, la prioritizzazione, la classificazione e l'interpretazione genetista dei dati acquisiti. I risultati sono stati riportati con 11 casi che mostravano varianti genetiche sospette, possibilmente causative di DEE, e l'interpretazione dei genetisti ha determinato una correlazione genotipo-fenotipo clinico abbastanza forte da avanzare con ulteriori studi di segregazione (test genetici dei membri della famiglia per determinare se le varianti sospette sono espresse nel modo appropriato). Nel complesso, con una resa diagnostica del 23% (in una coorte di 48 pazienti), questa tesi è correlata ai progressi genetici nella medicina clinica e al contributo del miglioramento della tecnologia per comprendere e affrontare disturbi complessi.