Genetic basis of congenital Erythrocytosis: search for new mutations and associated genes and update of online databases

Abstract

Eritrocitose Congénita (EC) designa um grupo de patologias que podem ser primárias ou secundárias, sendo classificadas com base nos níveis de eritropoietina (EPO). A EC primária, devida a alterações nos percursores eritroides, é causada por alterações no recetor da eritropoietina (EpoR) devido a mutações nos genes EPOR e SH2B3. O EpoR fica permanentemente ativado, o que leva à diminuição dos níveis de EPO. A EC secundária pode ser causada por alterações de componentes na via de sensibilização ao oxigénio, devido a mutações nos genes VHL, EGLN1 e EPAS1, ou devido a hemoglobinas de alta afinidade para o oxigénio em consequência de mutações nos genes HBA, HBB e BPGM. Mutações nestes genes promovem um aumento dos níveis de EPO. Apesar de já estarem descritas causas moleculares para a origem da EC, cerca de 70% dos doentes ainda permanecem sem uma causa genética identificada. Neste estudo foram analisadas 125 amostras de indivíduos com suspeita de EC, seguidos no Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra ou enviados de outros hospitais portugueses/internacionais. Os testes laboratoriais foram orientados com base na história clínica e familiar e nos níveis de EPO, e incluíram a sequenciação dos genes: EPOR, SH2B3, VHL, EGLN1, EPAS1, HBA, HBB, BPGM. Foram identificadas 5 mutações: 3 no gene VHL (c.74C>T, p.Pro25Leu; c.154G>T, p.Glu52*; c.241C>T, p.Pro81Ser), 1 no gene EGLN1 (c.1216G>C, p.Gly406Arg) e 1 no gene HBB (Hb San Diego [HBB: c.328G>A, p.Val110Met]). Mutações no gene VHL têm uma transmissão autossómica recessiva estando descritos casos esporádicos em que se encontra apenas uma mutação, também neste estudo todas as mutações encontradas estão em heterozigotia. O mecanismo subjacente nestes casos ainda permanece por elucidar. A mutação encontrada no gene EGLN1 não está descrita na literatura, segundo a análise in sílico é uma variante patogénica, pelo que deverá ser a causa da EC. No gene HBB a variante foi identificada num individuo de origem turca, sendo a primeira descrição desta variante na Turquia. Concluindo, neste estudo foi possível identificar a causa molecular da EC em 5/125 doentes estudados. Foram encontradas 4 mutações descritas e 1 nova mutação. No entanto, 120 doentes ainda permanecem sem diagnóstico molecular. Isto demonstra que mais estudos são necessários para entender esta doença. O uso da tecnologia de Next Generation Sequencing (NGS) pode ser uma ferramenta valiosa no estudo da EC, uma vez que pode identificar outros genes que possam estar envolvidos na EC.

Congenital Erythrocytosis (CE) belongs to a diseases group that can be primary or secondary, and are classified based on EPO levels. Primary CE, due to mutations in the erythroid precursors, is caused by changes in EPO receptor (EpoR) due to mutations in EPOR and SH2B3 genes. EpoR is permanently activated, which leads to a decrease in EPO levels. Secondary CE can be caused by defects in the components of the oxygen-sensing pathway, namely mutations in VHL, EGLN1 and EPAS1, or due to congenital defects such as Hbs with increased oxygen affinity, due to mutations in the HBB, HBA or BPGM. Mutations in these genes leads to an increase of EPO levels. Despite important discoveries in the molecular pathogenesis of CE, in about 70% of the patients the genetic causes remain to be identified. In this study were analysed 125 samples of individuals with suspicious of CE, followed in Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra or from other Portuguese/international hospitals. Laboratory testing was guided by clinical and familiarhistory and EPO levels, and included: EPOR, SH2B3, VHL, EGLN1, EPAS1, HBA, HBB, BPGM sequencing. Were identified 5 mutations: 3 in VHL gene (c.74C>T, p.Pro25Leu; c.154G>T, p.Glu52*; c.241C>T, p.Pro81Ser), 1 in EGLN1 gene (c.1216G>C, p.Gly406Arg) and 1 in HBB gene (Hb San Diego [HBB: c.328G>A, p.Val110Met]). Mutations in VHL gene have an autosomal recessive inheritance, with sporadic cases in which only one mutation is found, also in this study all the mutations found are in heterozygosity. The underlying mechanism in these cases still remains to be elucidated. The mutation found in the EGLN1 gene is not described in the literature, according to in silico analysis it is a pathogenic variant and should therefore be the cause of CE. In the HBB gene the variant was identified in an individual of Turkish origin, the first description of this variant in Turkey In conclusion, in this study was possible to identify the CE molecular aetiology in 5/125 patients studied. It was found 4 described mutations and 1 new mutation. However, 120 patients still remain without molecular diagnosis. This demonstrates that more studies are needed to understand this disease. The use of Next Generation Sequencing (NGS) technology can be a valuable tool in the study of CE as it can identify other genes that may be involved in CE.