Unveiling the hidden side of NEUrodevelopmental DIsorder Genetics (NEUDIG): a multidisciplinary pathway to new molecular diagnoses by integrating genomic, transcriptomic, and functional analyses.

I disturbi dello sviluppo neurologico (NDD) sono un gruppo di disturbi causati dall'interruzione dei processi di sviluppo neurologico essenziali. Gli NDD includono disturbo dello spettro autistico, disabilità intellettiva, disturbo da deficit di attenzione e iperattività ed epilessia. Le NDD familiari sono state determinanti per identificare il contributo dei fattori genetici alla patogenesi delle NDD. È emerso che l'esito fenotipico delle NDD dipende da varianti monogeniche rare/de novo altamente penetranti o da varianti comuni a basso rischio che portano a malattie multifattoriali/poligeniche. Concentrandoci sulla prima categoria, abbiamo raccolto un'ampia indagine su 1.100 famiglie NDD analizzate da a-CGH e trio-WES. Nonostante l'implementazione di tecnologie di sequenziamento e i numerosi nuovi geni che causano NDD identificati, la percentuale di pazienti che rimangono non diagnosticati a livello molecolare è ancora alta (70%).Molteplici ragioni possono spiegarlo: mancanza di informazioni che porta a varianti patogene mancate (gene sconosciuto al momento dell'analisi; scarse informazioni sulle varianti trovate); restrizione tecnica dei metodi di screening (regioni a bassa copertura; mancate varianti strutturali); analisi bioinformatiche incomplete. Inoltre, molti nuovi geni devono ancora essere annotati e modelli patologici non comuni sono facilmente trascurabili (ad es. Nuovi disturbi dell'imprinting, fenotipo TAR-like, TADopathies). Miriamo a chiarire ulteriormente le complesse basi genetiche delle NDD sfruttando un team multidisciplinare integrato. Inizieremo dall'armonizzazione e dalla rianalisi del nostro set di dati di sequenziamento dell'intero esoma trio. Combineremo diverse opzioni di filtraggio delle varianti e valuteremo la penetranza incompleta/espressività variabile e CNV mancati. Un gruppo selezionato di 50 famiglie non diagnosticate (quad) costituirà il nucleo del nostro progetto: eseguiremo il sequenziamento dell'intero genoma e prepareremo linee cellulari neuronali corticali derivate dal paziente generate da cellule staminali pluripotenti indotte (iPS). Queste cellule saranno utilizzate per il profilo trascrittomico tessuto-specifico e per studi trascrittomici/genomici integrati di derivazione neuronale. Effettueremo analisi di rete e di percorso sfruttando modelli di machine learning aggiornati per l'interpretazione delle varianti. Il compito finale del nostro progetto riguarderà la caratterizzazione funzionale di varianti selezionate mediante saggi genetici, biochimici, cellulari ed epigenomici. Ci aspettiamo di identificare nuovi geni e meccanismi genomici coinvolti nelle NDD. Inoltre, la presente proposta produrrà risultati significativi: una raccolta unica con informazioni genomiche e fenotipiche per NDD, procedure standardizzate per estrarre la massima informazione dai dati genomici, consentendo l'iterazione e la condivisione tra diversi centri; un prezioso set di linee cellulari iPS da pazienti con NDD che sarà messo a disposizione della comunità scientifica, una mappa funzionale completa ed espandibile dei percorsi molecolari coinvolti nell'NDD, protocolli e materiali per una pipeline diagnostica funzionale per interpretare varianti genomiche non convenzionali.