GENOMIC PROFILE AND GENOTYPE-PHENOTYPE CORRELATIONS IN PATIENTS WITH INHERITED RETINAL DYSTROPHIES IN PORTUGAL: THE IRD-PT STUDY

Abstract

As distrofias hereditárias da retina (DHR) são um grupo clínica e geneticamente heterogéneo de doenças raras que afetam 5-10 milhões de indivíduos em todo o mundo. Apesar da sua baixa prevalência (~1:3000), as DHR são das principais causas de comprometimento visual grave e cegueira em crianças e adultos em idade ativa, em países desenvolvidos, produzindo um enorme peso económico e psicossocial. A fenotipagem e a genotipagem são passos essenciais para chegar a um diagnóstico final. Infelizmente, para muitos doentes com DHR, este processo envolve uma longa e penosa odisseia. A desinformação que existe em relação às DHR, a ausência de vias de referenciação bem estabelecidas e as desigualdades no acesso a testes genéticos e centros especializados em DHR, tornam a jornada do doente num caminho muito difícil de percorrer. Mundialmente, são múltiplas as necessidades não satisfeitas no diagnóstico e acompanhamento de DHR e Portugal não é exceção. O objetivo principal do estudo IRD-PT era melhorar o conhecimento das características clínicas e moleculares das DHR em Portugal. No capítulo 1 é feita uma introdução geral às DHR e apresentada a organização desta dissertação. No capítulo 2 focamo-nos nas necessidades não satisfeitas em DHR. O manuscrito 1 é uma carta de posicionamento do Grupo de Oftalmogenética da Sociedade Portuguesa de Oftalmologia onde identificamos 4 necessidades fulcrais, bem como soluções para as endereçar. O Manuscrito 2 é uma carta de posicionamento da European Reference Network for Rare Eye Diseases onde destacamos a necessidade de disponibilizar globalmente testes genéticos em doenças oftalmológicas raras, incluindo as DHR. Os manuscritos 3 e 4 cobrem uma necessidade muito específica no campo das doenças raras: registos de doentes. Descrevemos o desenho, desenvolvimento e implementação do IRD-PT, um registo nacional e interoperável para DHR; e discutimos desafios, facilitadores e barreiras à sua adoção no nosso país. O papel dos mídia digitais, em particular do Instagram, como veículo de sensibilização e educação médica em DHR é o tópico do manuscrito 5. Finalmente, o manuscrito 6 descreve aquela que era uma necessidade não satisfeita e se tornou numa conquista para a Oftalmologia nacional – a aprovação do Voretigene Neparvovec em Portugal e o tratamento da primeira doente portuguesa com esta inovadora terapia. O capítulo 3 é composto por vários estudos clínicos e moleculares, com especial |enfase na retinopatia pigmentar (RP), a DHR mais prevalente. O manuscrito 7 descreve a importância de fatores clínicos/demográficos, avaliação funcional e imagiologia multimodal no aconselhamento genético pré-teste de indivíduos com RP. Demonstrámos que o início de sintomas em idade precoce, a consanguinidade, a evidência de um padrão de hereditariedade e a ausência de indicadores de fenocópias impactam de forma positiva o rendimento diagnóstico do teste genético. Os manuscritos 8 e 9 descrevem o espetro mutacional e características imagiológicas das DHR associadas ao gene EYS, com especial foco nos fenótipos atípicos. Descrevemos 12 novas variantes clinicamente significativas neste gene, a causa mais frequente de DHR em Portugal. O foco do manuscrito 10 é a RP ligada ao X, em particular o espetro genético e fenótipo retiniano de mulheres heterozigotas para o gene RPGR. Expandimos o espetro mutacional do gene RPGR reportando 3 novas variantes: 2 provavelmente patogénicas localizadas na região ORF15 e 1 patogénica localizada no exão 11. Adicionalmente, demonstrámos que o fenótipo masculino não é infrequente, acentuando a necessidade de testar para RP ligada ao X (inclusive a região ORF15) mesmo em famílias com mulheres afetadas. O manuscrito 11 avalia a frequência de edema macular cistóide e alterações da interface vítreo-retiniana em doentes com RP sindrómica e não sindrómica. Devido ao risco de perda de visão central e à possibilidade de tratamento, destacamos a importância de avaliar estas condições. Finalmente, no manuscrito 12 utilizámos imagiologia retiniana multimodal para caracterizar o fenótipo retiniano de uma população com Pseudoxanthoma elasticum (PXE). Pela primeira vez, reportámos a prevalência e a história natural da neovascularização macular não exsudativa, destacando o papel da angiografia por tomografia de coerência ótica no seguimento do PXE. O capítulo 4 é dedicado a patient-reported outcomes. No manuscrito 13 descrevemos a tradução e validação linguística do Michigan Retinal Degeneration Questionnaire e do Michigan Vision-related Anxiety Questionnaire; enquanto que os resultados da sua aplicação numa população com distrofia retiniana associada ao gene EYS são descritos no manuscrito 14. Os manuscritos que compõem o capítulo 5 são exemplos da utilidade da imagiologia retiniana multimodal nas DHR, ilustrando alterações retinianas em fenótipos incomuns. Por fim, o capítulo 6 elabora nos achados principais deste projeto e na relevância clínica/implicações futuras para doentes com DHR.

Inherited retinal dystrophies/degenerations (IRDs) are a group of clinically and genetically heterogenous rare eye diseases affecting 5–10 million individuals worldwide. Despite the low prevalence (~1:3,000 individuals), IRDs are among the most important causes of severe visual impairment and blindness in children and working-age adults in developed countries, thus posing a significant psychosocial and economic burden. Deep phenotyping and genotyping are essential steps to establish a final diagnosis. Unfortunately, for most IRD patients, this process remains a burdensome odyssey. Mis- and/or disinformation towards IRDs, absence of established referral pathways and inequalities in access to genetic testing or IRD expert centers make the IRD patient journey very difficult. Several unmet needs exist in the diagnosis and management of IRDs worldwide and Portugal is no exception. The global aim of the IRD-PT study was to improve the understanding of the clinical and molecular characteristics of IRDs in Portugal. A general introduction to IRDs and the outline of this thesis are provided in chapter 1. In chapter 2, we focus on IRD-related unmet needs. Manuscript 1 is a position paper from the Ophthalmic Genetics Group of the Portuguese Society of Ophthalmology. Here, we identify four pivotal unmet needs, along with reasonable solutions to address them. Manuscript 2 is a position paper from the European Reference Network for Rare Eye Diseases where we highlight the need for widely available genomic testing in rare eye diseases, including IRDs. Manuscripts 3 and 4 cover a very specific need in rare diseases: patient registries. We describe the design, development and deployment of the IRD-PT, a national, web-based, interoperable IRD registry; and discuss challenges, facilitators and barriers to its national adoption. The role of social media, specifically Instagram, as a vehicle to promote disease awareness and medical education in IRDs is the topic of Manuscript 5. Finally, Manuscript 6 describes what used to be un unmet need and became a triumph for Portuguese Ophthalmology in general and for those managing IRD patients in particular – the approval of Voretigene Neparvovec and the first Portuguese patient treated with this groundbreaking therapy. Chapter 3 contains several clinical and molecular studies with a special emphasis on retinitis pigmentosa (RP), the single most prevalent IRD. Manuscript 7 describes the importance of baseline clinical/demographic, functional testing and multimodal imaging when counselling IRD patients about the probability of identifying disease-causing variants. We have shown that a younger age of symptom onset, consanguinity, evidence for a particular inheritance pattern and absence of indicators for phenocopies positively impact the diagnostic yield in patients with nonsyndromic RP. Manuscripts 8 and 9 describe the mutational spectrum and multimodal imaging features of EYS-associated disease, with a particular emphasis on atypical phenotypes. Overall, we report 12 novel clinically significant variants in this gene, the most frequent IRD-associated gene in Portugal. The focus of Manuscript 10 is X-linked RP, in particular the genetic spectrum and retinal phenotype of RPGR heterozygotes, i.e. female carriers. We expand the mutational spectrum of RPGR by reporting 3 novel clinically significant variants in this gene: 2 likely pathogenic frameshift variants in the ORF15 region and 1 pathogenic variant located in exon 11. Furthermore, we show that a male-type phenotype is not infrequent, stressing the need to test for X-linked RP (including the difficult-to-study ORF15 region) even in families with affected females. Manuscript 11 evaluates the frequency of cystoid macular edema and vitreomacular interface disorders among genetically-solved nonsyndromic and syndromic RP patients and highlights the importance of screening for these potentially treatable central vision-threatening conditions. Finally, in Manuscript 12, multimodal retinal imaging was used to characterize the retinal phenotype of a cohort of Pseudoxanthoma elasticum (PXE). We reported for the first time the prevalence and natural history of non-exudative macular neovascularization, underscoring the role of optical coherence tomography angiography in the management of PXE. Chapter 4 is dedicated to patient-reported outcomes. Manuscript 13 describes the Portuguese translation and linguistic validation of the Michigan Retinal Degeneration Questionnaire and Michigan Vision-related Anxiety Questionnaire; while the results of its application in a cohort of EYS-associated retinal degeneration are covered in Manuscript 14. The manuscripts that compose Chapter 5 are examples of the utility of deep phenotyping in IRDs, illustrating retinal changes in uncommon phenotypes. Lastly, chapter 6 elaborates on the main findings described in this thesis and their implications/clinical relevance for ongoing and future management of IRD patients.