Phenotypic variability of Aicardi-Goutières syndrome related to mutations in RNASEH2B gene: a challenge for the future

Background: Aicardi-Goutières syndrome (AGS) is a rare genetic, inflammatory disorder primarily affecting the brain and the skin. At first, the clinical phenotype was described as severe, with onset in the first year of life. Subsequently, a more deepened genetic comprehension of the disorder allowed for a broader clinical spectrum to be reported in relation to AGS. Up to date, seven genes have been described as pathogenic for AGS: TREX1, RNASEH2B, RNASEH2C, RNASEH2A, ADAR1, SAMHD1, and IFIH1. Objective: The study aims at describing the phenotype(s) associated with the same homozygous mutation (p.A177T) in the RNASEH2B gene. This is the most frequently reported mutation in the European AGS cohort collected by the International Aicardi-Goutières Syndrome Association (IAGSA). Methods: We have reviewed in-depth clinical and instrumental records from all patients with homozygous mutation c.529G>A p.A177T in the RNASEH2B gene, collected by the IAGSA at IRCCS Mondino Foundation (Pavia). Genetic testing has been performed using Sanger sequencing (BigDye Terminator v3.1 sequencing kit and ABI 3130 Genetic Analyzer) and then Next Generation Sequencing (Nextera Rapid Capture, according to manufacturers’ instructions with a panel involving all AGS genes, as well as RNASET2 gene). Interferon signature was performed for the majority of patients. Results: Two main groups of patients were identified: those with a mild and those with a severe AGS phenotype. The majority (14) of patients showed a severe phenotype, with infantile onset of the disease; they developed tetraparesis and presented poor head control, and inability to walk independently, with or without extraneurological involvement. Among the 7 patients showing a mild phenotype, some reported infantile onset of the disease, some neonatal and some others later onset of AGS. Many of them retained head control, were able to maintain erect posture and walk, and showed a relatively preserved cognitive development. We also identified some subjects with the same RNASEH2B mutation but an atypical clinical picture not falling within the diagnostic criteria for AGS, but that can be defined as an AGS gene-related interferonopathy. Conclusions: The cohort of patients with the homozygous p.A177T RNASEH2B mutation presented a heterogeneous clinical picture, ranging from hypotonia with mild psychomotor retardation to severe spastic-dystonic tetraparesis. Therefore, we hypothesized the protective or negative influence of other genetic or environmental factors that could impact on phenotypic expression, influencing trascriptome profile. In order to have a better understanding of this issue, it would be useful to perform thorough transcriptomics studies, which could help defining both the epigenetic regulatory RNA and mRNA profile. They could have important implication for designing new therapeutic approaches.

Variabilità fenotipica della sindrome di Aicardi-Goutières associata a mutazioni nel gene RNASEH2B: una sfida per il futuro Introduzione: La sindrome di Aicardi-Goutières (AGS) è una rara malattia genetica autoinfiammatoria che colpisce in particolar modo l’encefalo e la cute. Inizialmente, il fenotipo clinico è stato descritto come grave, con esordio nel primo anno di vita. Successivamente, una comprensione genetica più approfondita della malattia ha permesso la descrizione di uno spettro clinico più ampio. Ad oggi, sono sette i geni responsabili, se mutati, della sindrome di Aicardi-Goutières: TREX1, RNASEH2B, RNASEH2C, RNASEH2A, ADAR1, SAMHD1, e IFIH1. Obiettivi: Lo studio si propone di descrivere i fenotipi associati alla medesima mutazione omozigote (p.A177T) nel gene RNASEH2B. Questa è la mutazione più frequentemente riscontrata in generale nella popolazione Europea di pazienti affetti AGS e anche nella rilevante casistica di soggetti affetti raccolta dalla IAGSA (International Aicardi-Goutières Syndrome Association). Metodi: Abbiamo effettuato la revisione dell’approfondita documentazione (cartelle cliniche e analisi strumentali) di tutti i pazienti con mutazione omozigote c.529G>A p.A177T nel gene RNASEH2B, raccolti dalla IAGSA, presso la Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Nazionale Mondino di Pavia. I test genetici sono stati eseguiti dapprima mediante il metodo Sanger (kit di sequenziamento BigDye Terminator v3.1 ed analizzatore genetico ABI 3130) e successivamente tramite Next Generation Sequencing (Nextera Rapid Capture, seguendo le istruzioni della casa produttrice, con pannelli comprensivi di tutti i geni le cui mutazioni sono responsabili della sindrome di Aicardi-Goutières, ed il gene RNASET2). La firma dell'interferone è stata eseguita per la maggior parte dei pazienti. Risultati: Sono stati identificati due principali gruppi di pazienti: quelli con fenotipo lieve e quelli con fenotipo grave. La maggior parte (14) dei pazienti ha mostrato un fenotipo grave, con insorgenza della malattia nei primi mesi di vita; questi hanno sviluppato un quadro di tetraparesi, con scarso controllo del capo ed incapacità di deambulare autonomamente, in presenza o assenza di coinvolgimento extraneurologico. Fra i 7 pazienti con fenotipo lieve, in alcuni la malattia è insorta nei primi mesi di vita, in altri si è presentata nel periodo neonatale, oppure dopo il primo anno di vita. Molti di loro possiedono il controllo del capo, riescono a mantenere la postura eretta, deambulano autonomamente, e presentano sviluppo cognitivo relativamente conservato. Sono stati inoltre identificati alcuni pazienti con la medesima mutazione nel gene RNASEH2B ma con un quadro clinico atipico, che non rientra nei criteri diagnostici della sindrome di Aicardi-Goutières, ma che può essere definito come interferonopatia associata ai geni AGS. Conclusioni: La coorte di pazienti con mutazione omozigote p.A177T RNASEH2B ha presentato un quadro clinico eterogeneo, che va dall'ipotonia con ritardo psicomotorio alla grave tetraparesi spastico-distonica. Abbiamo quindi ipotizzato che altri fattori genetici o ambientali abbiano influenza protettiva o negativa sull’espressione fenotipica, influendo sul profilo trascrittomico. Per avere una migliore comprensione della questione, sarebbe utile svolgere studi approfonditi di trascrittomica, che potrebbero essere di aiuto nella definizione sia dell’RNA come regolatore epigenetico sia del profilo dell’mRNA. Potrebbero avere implicazioni significative nella realizzazione di nuovi approcci terapeutici.