Avanços e limitações actuais na genética cardiovascular

Os testes genéticos permitem agora diagnósticos que não podiam ser feitos no passado. No entanto, depende do método, cujo significado está por detrás dos resultados.

 As doenças cardiovasculares hereditárias, como a síndrome de Marfan (MFS), pertencem às doenças monogénicas e são consideradas raras com uma frequência (prevalência) de <1:2000. Contudo, uma vez que existem muitas doenças cardiovasculares hereditárias diferentes, o número total de pessoas afectadas é relativamente grande e requer a atenção adequada. Graças ao constante progresso na genética, podem ser feitos hoje esclarecimentos diagnósticos e terapêuticos relevantes. Cada vez mais pessoas podem ser diagnosticadas, confirmadas ou excluídas através de testes genéticos para fins médicos (testes genéticos) do material genético (ADN) – não confundir com testes genéticos (estilo de vida) para fins não médicos a partir da Internet ou da farmácia (Fig. 1). Além disso, os esclarecimentos médico-genéticos das doenças hereditárias não representam um instantâneo do estado de saúde, mas aplicam-se ao longo da vida e têm consequências tanto para o doente como para a sua família (familiares de sangue). O aconselhamento genético apropriado por geneticistas médicos é, portanto, exigido por lei (GUMG Art. 14). A clarificação genética das doenças que se manifestam tardiamente e o estatuto de portador de doenças recessivas é reservada aos adultos.

Importância crescente dos diagnósticos genéticos

Tanto no diagnóstico como na terapia de doenças, a influência de causas genéticas deve ser considerada. A familiaridade pode ser indicativa, mas as doenças hereditárias também ocorrem esporadicamente. No caso de doenças comuns e multifactoriais, tais como a hipertensão, os efeitos genéticos são geralmente múltiplos e apenas fortes no agregado, enquanto as doenças monogénicas são causadas pela mutação de um único gene. Muitas vezes, o quadro clínico não é claramente pronunciado em tais doenças, pelo que a genética contribui decisivamente para o diagnóstico correcto com novos métodos e descobertas. Esta é a base para o prognóstico e a gestão de doenças específicas e, se possível, para uma terapia e prevenção bem sucedida [1]. Sem um diagnóstico, nenhuma declaração conclusiva pode ser feita sobre a terapia ou uma mudança na terapia. Infelizmente, este aspecto não é muitas vezes tido em conta no nosso sistema de saúde. Mesmo quando um diagnóstico clínico é aparentemente certo, a identificação do defeito genético causador da doença (mutação) pode ser essencial, uma vez que a gestão da doença e as terapias podem ser genéticas ou mesmo específicas da mutação.

Em contraste com os testes rápidos de rotina dos parâmetros sanguíneos, os exames genéticos médicos só podem ser automatizados de forma limitada e realizados num laboratório de prática. São principalmente utilizados em situações em que os exames clínicos não permitem um diagnóstico conclusivo. Isto é particularmente importante em doenças com um fenótipo clínico sobreposto ou não específico e na fase inicial de uma doença. Mesmo de forma pré-sintomática, é possível esclarecer se existe ou não uma predisposição genética para a doença familiar.

Sequenciação de ADN de alto rendimento

O método mais importante para a investigação orientada dos genes é a sequenciação do ADN, que pode determinar a sequência das bases nucleotídicas do material genético (A, T, G, C) e assim detectar com precisão as mutações genéticas. Tais análises genéticas são realizadas com uma eficiência sem precedentes utilizando sequenciação de alto rendimento (“Next Generation Sequencing”, NGS ). O NGS é mais eficiente do que a análise clássica de um único gene utilizando a sequenciação Sanger e é particularmente bem sucedido na detecção de causas de doença, bem como na análise do ADN livre de células que circula no sangue e no exame monocelular das bioamostragens mais pequenas.

Com NGS, ou é examinada uma combinação seleccionada (o chamado painel) de genes (“Targeted Sequencing”, TS), o genoma inteiro (“Whole Genome Sequencing”, WGS ; ~3 mil milhões de bases nucleotídicas) ou a sua região codificadora (“Whole Exome Sequencing”, WES ; ~25.000 genes). Devido apenas a estas diferenças, nem todas as NGS são iguais (Fig. 2). Além disso, existe a diferença de desempenho e qualidade entre os métodos NGS, que é relevante para o diagnóstico genético [2].

O TS pode analisar certas regiões genéticas particularmente intensamente, capturando a sequência de mais de 1000 cópias de ADN (“leituras sequenciais”) e assim detectar pequenas quantidades (<1:100) de alelos não referenciados, que estão presentes como um chamado mosaico. Isto é necessário, por exemplo, na investigação genética dos cancros somáticos. O TS é também barato e é por isso frequentemente utilizado como o primeiro passo no rastreio de mutações. No entanto, se a mutação causadora da doença não for encontrada com TS, a doença permanece não diagnosticada e o exame deve ser repetido com WES ou, melhor ainda, com WGS. Cuidado: Um achado negativo (isto é, nenhuma mutação patogénica conhecida/desconhecida) nos genes examinados não exclui uma causa genética da doença actual.

Desafios da análise do genoma

Com o NGS, existem limitações relevantes para o diagnóstico genético. Em primeiro lugar, a duração da sequência lida da tecnologia NGS líder de mercado do Illumina é demasiado curta (~150 bases nucleotídicas) para atribuir regiões repetitivas/homólogas mais longas ao genoma de referência com uma posição única [2]. As mais recentes tecnologias de sequenciamento (por exemplo, da Pacific Biosciences ou Oxford Nanopore Technologies), que podem ler fragmentos de ADN de vários milhares de bases nucleotídicas, prometem ajudar. Em segundo lugar, o NGS das regiões de ADN ricas em GC é mais difícil porque o par de base nucleotídica G e C tem uma ligação mais forte do que o par A e T. Especialmente em TS e WES, as regiões genéticas ricas em GC, como muitas vezes no início de um gene, não são suficientemente detectadas (isto é, com sequenciação lê-se cobertos), razão pela qual os requisitos de qualidade dos diagnósticos genéticos não são frequentemente satisfeitos. Com a WGS, este problema ocorre muito menos, pelo que a WGS não só tem a vantagem de cobrir a região não codificadora (98,5%) do genoma, como também cobre a região codificadora clinicamente particularmente importante (1,5%) melhor do que a WES, especialmente as regiões ricas em CG. O WGS permite assim o melhor diagnóstico genético possível de doenças hereditárias cujas causas são desconhecidas ou que são causadas por mutações em genes grandes e/ou complexos, tais como os genes causadores de cardiomiopatia DMD (~2,3 milhões de bases nucleotídicas) e TTN (364 exões), que são os nossos genes maiores e mais exon-ricos, respectivamente.

O grupo de trabalho do American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) publicou uma lista de 59 genes cujas mutações aumentam consideravelmente o risco de doenças da aorta, arritmias e cardiomiopatias, entre outras coisas, de modo que as medidas preventivas são possíveis e indicadas [3]. O grupo de trabalho do ACMG recomenda que todos estes genes de risco sejam examinados como parte padrão de exames genéticos abrangentes como o WES ou WGS e que os pacientes sejam informados de desvios de sequência patogénicos (mutações) se assim o desejarem, para que quaisquer medidas preventivas possam ser iniciadas numa fase precoce (Tab. 1).

A grande quantidade de dados gerados no contexto de um WGS pode ser reduzida ao nível de TS ou WES por meio de painéis genéticos virtuais (em silico) e centrados na questão clínica [4, 5]. Além disso, o controlo de qualidade e a interpretação da quantidade de dados gerados pelo NGS é um desafio complexo, tanto de custo intensivo como intelectual, que ainda não se reflecte adequadamente na posição actual da lista de análise do NGS. (Fig. 2). Especialmente a recolha e interpretação dos dados NGS que são importantes para o diagnóstico requer muita perícia genética humana e pode ser particularmente demorada. Isto aplica-se, por exemplo, quando são encontrados desvios de sequência em genes cujo significado ou função ainda não é (totalmente) conhecido, o que é o caso de cerca de metade de todos os genes humanos actualmente. Embora o software de interpretação actual tenha em conta muitos parâmetros diferentes e forneça bases importantes para avaliação, a interpretação de tais desvios de sequência (as chamadas “variantes de significado desconhecido”, VUS) requer pelo menos uma análise de segregação na família (se possível) e/ou uma caracterização funcional correspondente, que é por vezes complexa (Fig. 2).

A fim de detectar o desvio de sequência causador de doenças, são necessárias bases de dados extensas com informação ligada sobre genótipo e fenótipo, bem como a criação e cura de associações de doenças genéticas e a sua classificação. Por exemplo, o Grupo de Trabalho ClinGen categorizou 53 genes que, quando mutantes, podem causar aneurismas e dissecções da aorta torácica hereditária sindrómica ou não sindrómica, variando de “definitivos/forte” a “sem evidência” [6]. Tais categorias ou painéis genéticos podem simplificar a procura da causa da doença, mas requerem um diagnóstico clínico preciso e uma actualização regular [5].

Herança digénica

É pouco conhecido na prática clínica que o quadro clínico pode ser baseado em várias doenças monogénicas ou mutações em vários genes que segregam na família e podem, portanto, ter importância no esclarecimento genético dos membros da família. Como exemplo, duas famílias têm uma mutação no gene FBN1(associado a MFS) e/ou no gene FBN2(associado a aracnodactilia contratual congénita, CCA) [7]. Nos membros da família em que ambas as doenças ocorrem em conjunto, há não só uma mistura mas também uma intensificação dos sintomas clínicos, com os sinais clínicos de MFS ou de CCA a dominarem. Isto é verdade, por exemplo, num paciente de 20 anos clinicamente diagnosticado com MFS clássico (dilatação da aorta com Z-score >2, miopia grave, cifoscoliose) e em comparação com os seus pais com ligeiros sinais de CCA (pai com FBN2-mutação) ou MFS (mãe com FBN1-mutação) mostra um fenótipo mais pronunciado de MFS (Fig. 3). Igualmente relevante clinicamente é uma atenuação ou modificação dos sintomas, uma vez que isto pode fazer com que uma doença seja negligenciada ou mal diagnosticada, mas a mutação causal ainda pode ser herdada. A herança digital sublinha a importância e complexidade da clarificação genética.

Do diagnóstico à terapia

Com base num diagnóstico correcto precoce, ajustamentos adequados do estilo de vida, exames de controlo e/ou tratamentos profilácticos podem contribuir para a prevenção eficaz de doenças cardiovasculares tais como aortopatias (por exemplo, MFS ou síndrome de Ehlers-Danlos vascular, vEDS). A primeira escolha de tratamento medicamentoso é geralmente medicamentos para baixar a pressão arterial, tais como beta-bloqueadores e/ou angiotensina II tipo 1 antagonistas dos receptores (sartans). Contudo, as propriedades e efeitos de certos beta-bloqueadores (por exemplo, atenolol) e sartans (por exemplo, losartan) não são isentas de controvérsia, apesar de estudos (pré-)clínicos promissores [8,9]. Isto leva à utilização de diferentes preparações destas classes de medicamentos, dependendo das preferências do médico que os trata.

Enquanto o losartan é considerado a terapia medicamentosa de escolha para prevenir e estabilizar a dilatação da aorta em MFS, a medicação em vEDS tem sido incerta, apesar de um sugestivo estudo da Lancet [10]. A certeza é dada por um artigo recente que demonstrou um claro efeito positivo do beta-bloqueador celiprolol (Selectol), mas não do losartan, na estabilidade mecânica da aorta num rato experimental modelo vEDS [11]. Isto mostra que o sucesso do tratamento de medicamentos anti-hipertensivos pode variar muito dependendo da aortopatia.

Farmacogenética – o futuro da terapia medicamentosa

Os medicamentos são frequentemente prescritos de acordo com o princípio “um serve a todos”, mas nem sempre são (igualmente) eficazes para todos os pacientes. Não só a mutação causadora de doenças desempenha um papel, mas também a farmacogenética, ou seja, a predisposição genética que influencia o efeito de um medicamento através da farmacocinética e dinâmica subjacentes. O campo da farmacogenética é ainda relativamente jovem e, apesar da sua importância não reconhecida, está apenas gradualmente a ser implementado na prática clínica diária. Já existem perfis farmacogenéticos para doentes na Holanda e no âmbito do projecto da UE Farmacogenómica Ubíqua (U-PGx). Estes perfis contêm informações sobre as mais importantes predisposições genéticas conhecidas que influenciam o efeito dos fármacos. Juntamente com os resultados, o paciente recebe um cartão em formato de cartão de crédito com código QR (Fig. 4), que contém as suas predisposições genéticas e a dosagem de medicamentos baseada nelas, de acordo com as directrizes internacionais. No projecto U-PGx, estes são actualmente 45 desvios de sequência em 12 genes e a sua influência sobre o efeito de 76 drogas. Por exemplo, para indivíduos que são metabolizadores lentos do CYP2D6 (~5-10% dos europeus), recomenda-se uma redução da dose do metoprolol beta-bloqueador para 25% da dose normal, enquanto que para metabolizadores ultra-rápidos (~3% dos europeus), recomenda-se um aumento da dose para 250% [12]. Novas descobertas são continuamente integradas e os últimos dados podem ser recuperados utilizando o código QR no mapa. O cartão pode ser apresentado quando se visita um médico ou uma farmácia e assim a escolha ou dosagem de um medicamento pode ser ajustada individualmente (medicina personalizada ou de precisão). Isto não só poupa um longo tempo de ajuste da dosagem correcta e possíveis efeitos secundários (fatais) ou ineficácia dos medicamentos no paciente, mas também custos associados no sistema de saúde [13].

Perspectivas

No futuro, o diagnóstico genético será decisivo não só para o diagnóstico da mutação causadora da doença e, consequentemente, para a terapia (medicamentosa) adequada, mas também para a análise farmacogenética dos genes que determinam a escolha e dosagem dos medicamentos utilizados. As alterações genéticas (Epi-)que não afectam directamente a sequência de ADN dos genes, mas sim a sua regulação, estão também a ser cada vez mais estudadas e compreendidas. Cada vez mais, os efeitos genéticos podem também ser identificados nas doenças cardiovasculares multifactoriais comuns.

Novos métodos como o CRISPR/Cas abrem possibilidades, mas também perigos, no tratamento de doenças genéticas. Apesar dos resultados promissores dos estudos até à data, esta tecnologia está ainda muito longe de encontrar o seu caminho para a prática médica quotidiana. Por um lado, porque o método ainda não está totalmente desenvolvido, por outro, porque as questões éticas e legais precisam de ser reguladas a fim de limitar qualquer potencial de abuso. No entanto, é óbvio que a genética determinará o futuro da medicina e que a medicina será orientada para a genética na prevenção, diagnóstico e terapia.

Mensagens Take-Home

• Os testes genéticos podem fazer diagnósticos precisos que de outra forma não seriam possíveis. No entanto, nem todos os testes genéticos são os mesmos: O método utilizado determina de forma decisiva o significado do teste.
• A ocorrência frequente e/ou precoce ou sindromal de uma doença na família pode indicar uma causa genética. Contudo, com o conhecimento actual, a causa genética não pode ser identificada em todos os casos.
• A clarificação genética é importante não só para o diagnóstico, prognóstico, prevenção e aconselhamento familiar, mas também para o tratamento causal ou farmacológico.
• Para a síndrome de Ehlers-Danlos vascular, o celiprololol (Selectol) em vez de losartan é a terapia medicamentosa de eleição.

Literatura:

1. Attenhofer Jost CH, Greutmann M, et al.: Tratamento médico de aneurismas da aorta na síndrome de Marfan e outras condições hereditárias. Curr Cardiol Rev 2014; 10(2): 161-171.
2. Caspar SM, Dubacher N, et al.: Sequenciação clínica: Dos dados em bruto ao diagnóstico com valor vitalício. Clin Genet 2018; 93(3): 508-519.
3. Kalia SS, et al: Recommendations for reporting of secondary findings in clinical exome and genome sequencing, 2016 update (ACMG SF v2.0): uma declaração política do American College of Medical Genetics and Genomics. Genet Med 2017; 19(2): 249-255.
4. Plüss M, Kopps A, et al.: Necessidade de rapidez na análise precisa de dados de todo o genoma: O MAPA GENALICE desafia o BWA/GATK mais do que o PEMapper/PECaller e Isaac. Proc Natl Acad Sci U S A 2017; 114(40): E8320-E8322.
5. Caspar SM, et al: Mais Genes para Aneurismas e Dissecções da Aorta Torácica. J Am Coll Cardiol 2019; 73(4): 528-529.
6. Renard M, et al: Validade Clínica dos Genes para Aneurismas e Dissecções da Aorta Torácica Hereditárias. J Am Coll Cardiol 2018; 72(6): 605-615.
7. Najafi A & Caspar SM, et al.: Filtragem de variantes, herança digénica, e outros desafios da actual era genómica: uma lição de fibrillinopatias (submetida).
8. Carlberg B, et al: Atenolol em hipertensão: é uma escolha sábia? Lancet 2004; 364(9446): 1684-1689.
9. Gao L & Chen L, et al: The effect of losartan on progressive aortic dilatation in patients with Marfan’s syndrome: a meta-analysis of prospective randomized clinical trials. Int J Cardiol 2018; 217: 190-194.
10. Ong KT, et al: Effect of celiprolol on prevention of cardiovascular events in vascular Ehlers-Danlos syndrome: a prospective randomised, open, blinded-endpoints trial. Lancet 2010; 376(9751): 1476-1484.
11. Dubacher N & Münger J, et al: Celiprolol mas não losartan melhora a integridade biomecânica da aorta num modelo de rato de síndrome vascular de Ehlers-Danlos. Cardiovasc Res 2019 (Epub antes da impressão).
12. Swen JJ, et al: Pharmacogenetics: from bench to byte – an update of guidelines. Clin Pharmacol Ther 2011; 89(5): 662-673.
13. Verbelen M, et al: Custo-eficácia do tratamento farmacogenético-guiado: já lá estamos? Farmacogenómica J 2017; 17(5): 395-402.

CARDIOVASC 2019; 18(3): 12-16