Caracterización genética y molecular de los diferentes tipos de diabetes tipo MODY y su correlación genotipo-fenotipo

Abstract

Las diabetes tipo MODY son un subgrupo heterogéneo de trastornos heredados de forma autosómica dominante y causados por alteraciones en distintos loci génicos. Es la forma más común de diabetes monogénica, suponiendo a escala global un porcentaje de un 1-5% de todas las diabetes diagnosticadas. Estos trastornos suelen debutar a una edad temprana (antes de los 25 años) con hiperglucemias que pueden ser desde asintomáticas o moderadas hasta graves. El fenotipo clínico depende del gen que se vea afectado en cada uno de los casos, habiéndose descrito hasta la fecha del estudio 14 genes implicados en el desarrollo de las diabetes MODY. Este estudio tiene como objetivo principal evaluar la utilidad clínica del análisis genético de los principales genes implicados en la diabetes tipo MODY en pacientes de la Región de Murcia. Se analizó el rendimiento diagnóstico y la utilidad de los criterios empleados, correlacionando las variantes identificadas con sus fenotipos clínicos y categorizándolas desde un punto de vista molecular y clínico. Asimismo, se reclasificaron y priorizaron las variantes de significado clínico desconocido (VUS) mediante algoritmos específicos, y se realizó un análisis de haplotipos en familias con variantes patogénicas recurrentes y así estudiar las variantes con efecto fundador. Se incluyeron pacientes y familias seleccionados según criterios clínicos de sospecha de MODY, como historia familiar y debut temprano de hiperglucemia. Las muestras de ADN se analizaron mediante secuenciación masiva del exoma y se confirmaron las variantes puntuales por metodología Sanger y los grandes reordenamientos por MLPA. Los genes de estudio fueron: ABCC8, APPL1, BLK, CEL, GCK, HNF1A, HNF1B, HNF4A, INS, KCNJ11, KLF11, NEUROD1, PAX4 y PDX1. Las variantes genéticas identificadas se clasificaron según el punto de vista molecular y clínico según recomendaciones de la ACMG. Las variantes de significado clínico desconocido (VUS) fueron reevaluadas y priorizadas mediante herramientas bioinformáticas y algoritmos de priorización. Para el estudio del efecto fundador, se realizó el estudio de microsatélites en variantes recurrentes. El estudio genético se llevó a cabo en 150 familias de la Región de Murcia, de las cuales 25 (16,67%) tenían una variante patogénica (VP) o probablemente patogénica (VPP) y 21 (14%) tenían una VUS. Los resultados mostraron que las mutaciones en GCK (38,89%) y HNF1A (33,33%), representaron la mayoría de los casos, seguidas de HNF4A (11,11%) y CEL, INS y HNF1B (5,56% cada uno). Se observaron diferencias estadísticamente significativas entre pacientes con y sin diabetes MODY cuando se estudiaron los antecedentes familiares, la edad de desarrollo de la diabetes y el índice de masa corporal. La calculadora de probabilidad EXETER es una herramienta útil si se usa junto con otros parámetros, como criterio de inclusión para el estudio genético. El análisis de haplotipo de la variante c.1072C>T en el gen GCK, presente en tres familias no emparentadas, estimó que la variante apareció hace 380 años aproximadamente en la Región de Murcia. Asimismo, el análisis de las VUS permitió reclasificar una VUS a VPP y se priorizaron 5 VUS. Este estudio subraya la importancia de la caracterización genética y molecular para el correcto diagnóstico de la diabetes tipo MODY, mejorando la precisión diagnóstica y permitiendo terapias personalizadas. El descubrimiento de un posible efecto fundador resalta la influencia de los factores geográficos y demográficos en la distribución genética de la enfermedad. La priorización y reclasificación de las VUS, mediante enfoques integrados, constituye un avance significativo para interpretar su impacto clínico

MODY diabetes represents a heterogeneous subgroup of autosomal dominant inherited disorders caused by alterations in various genetic loci. It is the most common form of monogenic diabetes, accounting globally for approximately 1-5% of all diagnosed diabetes cases. These disorders typically manifest at an early age (before 25 years) with hyperglycemia ranging from asymptomatic or moderate to severe. The clinical phenotype depends on the gene affected in each case, with 14 genes associated with MODY diabetes identified to date. The primary objective of this study is to evaluate the clinical utility of genetic analysis of the main genes implicated in MODY diabetes in patients from the Region of Murcia. Diagnostic yield and the utility of clinical criteria were analyzed, correlating the identified variants with their clinical phenotypes and categorizing them from a molecular and clinical perspective. Furthermore, variants of uncertain clinical significance (VUS) were reclassified and prioritized using specific algorithms. A haplotype analysis was also performed in families with recurrent pathogenic variants to study potential founder effects. Patients and families were included based on clinical criteria suggestive of MODY, such as family history and early-onset hyperglycemia. DNA samples were analyzed using whole-exome massive sequencing, with point variants confirmed by Sanger sequencing and large rearrangements verified by MLPA. The genes analyzed included ABCC8, APPL1, BLK, CEL, GCK, HNF1A, HNF1B, HNF4A, INS, KCNJ11, KLF11, NEUROD1, PAX4, and PDX1. Genetic variants were classified from molecular and clinical perspectives according to ACMG guidelines. VUS were reevaluated and prioritized using bioinformatics tools and prioritization algorithms. For the study of founder effects, microsatellite analysis was performed on recurrent variants. The genetic study was conducted on 150 families from the Region of Murcia, of which 25 families (16.67%) had a pathogenic (PV) or likely pathogenic variant (LPV), and 21 families (14%) had a VUS. Results revealed that mutations in GCK (38.89%) and HNF1A (33.33%) accounted for most cases, followed by HNF4A (11.11%) and CEL, INS, and HNF1B (5.56% each). Statistically significant differences were observed between patients with and without MODY diabetes regarding family history, age at diabetes onset, and body mass index. The EXETER probability calculator proved to be a useful tool when used alongside other parameters as inclusion criteria for genetic testing. The haplotype analysis of the c.1072C>T variant in the GCK gene, found in three unrelated families, estimated the variant emerged approximately 380 years ago in the Region of Murcia. Additionally, the VUS analysis allowed one VUS to be reclassified as LPV and prioritized five other VUS. This study highlights the importance of genetic and molecular characterization for the accurate diagnosis of MODY diabetes, improving diagnostic precision and enabling personalized therapies. The discovery of a potential founder effect underscores the influence of geographic and demographic factors on the genetic distribution of the disease. The prioritization and reclassification of VUS through integrated approaches represent significant progress in interpreting their clinical impact.