Genomic study of early-onset chronic kidney disease

Abstract

Aquesta tesi és una aportació al coneixement de l’heterogeneïtat clínica i genètica de les malalties renals hereditàries i s’ha centrat especialment en l’estudi dels pacients amb debut de la malaltia renal durant les tres primeres dècades de vida. La primera part d’aquesta tesi es va centrar en millorar la metodologia utilitzada per al diagnòstic genètic de les malalties renals hereditàries. Es va dissenyar un ampli panell de gens analitzat per seqüenciació massiva que inclou 316 gens causants de malalties renals hereditàries quístiques, glomerulars, CAKUT, tubulointersticials i tubulopaties/nefrolitiasis/nefrocalcinosis. Aquest panell de gens es va seqüenciar en una cohort de 460 pacients amb malaltia renal crònica amb sospita de causa genètica i de debut durant les tres primeres dècades de vida, assolint una eficiència diagnòstica global del 65%, que és una de les més elevades reportades a la literatura. En aquest estudi, hem identificat 7 gens com els principals gens que causen malaltia renal crònica d’inici durant les tres primeres dècades de vida. Com a fruit d’aquest treball de recerca translacional, aquest panell de 316 gens s’està utilitzant actualment en el diagnòstic genètic de rutina dels pacients amb sospita de malaltia renal de causa monogènica en el laboratori de genètica de la Fundació Puigvert. La segona part d’aquesta tesi es centra en l’estudi genètic i clínic de dos pacients amb una malaltia renal congènita que foren èxitus en els primers mesos de vida. L’estudi genètic va identificar les variants causants d’aquesta greu nefropatia congènita en el gen OSGEP, un dels 5 gens coneguts actualment causants d’una síndrome ultrarara anomenada síndrome Galloway Mowat. La filiació de la nefropatia en aquests dos pacients va permetre l’assessorament genètic acurat dels seus pares i, en un dels casos, es va poder realitzar un diagnòstic genètic prenatal. Aquests dos nous pacients juntament amb la revisió de la literatura, suggereixen que el gen OSGEP és el principal causant de la síndrome de Galloway Mowat. Finalment, en la tercera part de la tesi vam estudiar a nivell clínic i genètic una cohort de pacients amb proteïnúria benigna causada per variants en el gen CUBN. Els nostres resultats han aportat nova evidència que variants bial·lèliques en la meitat C-terminal del gen CUBN causen una glomerulopatía benigna caracteritzada per proteïnúria crònica aïllada sense deteriorament de la funció renal al llarg dels anys.

Esta tesis es una aportación al conocimiento de la heterogeneidad clínica y genética de las enfermedades renales hereditarias y se ha centrado especialmente en el estudio de los pacientes con debut de la enfermedad renal durante las tres primeras décadas de vida. La primera parte de esta tesis se ha centrado en mejorar la metodología utilizada para el diagnóstico genético de enfermedades renales hereditarias. Se ha diseñado un amplio panel de genes que incluye 316 genes causantes de enfermedades renales hereditarias quísticas, glomerulares, CAKUT, tubulointersticiales y tubulopatías/nefrolitiasis/nefrocalcinosis. Este panel de genes se ha secuenciado en una cohorte de 460 pacientes con enfermedad renal crónica con sospecha de causa genética y de debut durante las tres primeras décadas de vida, alcanzando una eficiencia diagnóstica global del 65%, que es una de las más elevadas reportadas en la literatura. Hemos identificado 7 genes como los principales genes que causan enfermedad renal crónica de inicio en las tres primeras décadas de vida. Como fruto de este trabajo de investigación traslacional, este panel de 316 genes se está utilizando actualmente en el diagnóstico genético de rutina de los pacientes con sospecha de enfermedad renal de causa monogénica en el laboratorio de genética de la Fundació Puigvert. La segunda parte de esta tesis se centra en el estudio genético y clínico de dos pacientes con una enfermedad renal congénita que fallecieron en los primeros meses de vida. El estudio genético identificó las variantes causantes de esta grave nefropatía congénita en el gen OSGEP, uno de los 5 genes conocidos causantes de un síndrome ultrararo llamado síndrome Galloway Mowat. La filiación de la nefropatía en estos dos pacientes permitió el asesoramiento genético de sus padres y, en uno de los casos, se pudo realizar un diagnóstico genético prenatal. Estos dos nuevos pacientes junto con la revisión de la literatura, sugieren que el gen OSGEP es el principal causante del síndrome de Galloway Mowat. Por último, en la tercera parte de la tesis hemos estudiado a nivel clínico y genético una cohorte de pacientes con proteinuria benigna causada por variantes en el gen CUBN. Nuestros resultados han aportado nueva evidencia de que variantes bialélicas en la mitad C-terminal del gen CUBN causan una glomerulopatía benigna caracterizada por proteinuria crónica aislada sin deterioro de la función renal a lo largo de los años.

This thesis is a contribution to the knowledge of the clinical and genetic heterogeneity of inherited kidney diseases (IKD), with special emphasis on patients with early-onset chronic kidney disease (CKD) (<30 years of age). The first part of this thesis is focused on improving the methodology of genetic diagnosis in patients with IKD. We developed an extensive custom-designed kidney disease gene panel of 316 genes to evaluate patients with different IKD, including cystic and glomerular diseases, CAKUT, tubulopathies, and ADTKD. We applied our kidney disease gene panel for the genetic diagnosis of 460 patients with suspected monogenic early-onset CKD, achieving a global diagnostic yield of 65%, one of the highest reported rates until now. Our results identified seven genes as the most common monogenic cause of early-onset CKD. This approach is currently used in routine genetic diagnostic of patients with suspected IKD in the genetic laboratory of Fundació Puigvert, providing a good example of translational research. The second part of this thesis focuses on the clinical and genetic characteristics of two unrelated infants with severe CKD and early fatality. Genetic study identified the causative variants in the OSGEP gene, one of the five known causative genes of Galloway-Mowat syndrome. Identification of the causative pathogenic variant in these two patients allowed precise genetic counseling to their parents and a prenatal diagnosis in one of the families. Our findings expanded the spectrum of pathogenic variants in the OSGEP gene and, taken in conjunction with the results of the literature review, suggested that the OSGEP gene is the main known monogenic cause of Galloway-Mowat syndrome. Finally, in the third part of this thesis we studied at clinical and genetic level a cohort of patients with proteinuria-causing variants in the CUBN gene. Our results added evidence that biallelic C-terminal variants in the CUBN gene cause a benign proteinuric condition characterized by isolated chronic proteinuria and normal kidney function.