Molecular and Functional Characterization of a Cohort of Spanish Patients with Ataxia-Telangiectasia

Abstract

La ataxia-telangiectasia es una enfermedad multisistémica con afectación neurológica grave, inmunodeficiencia y telangiectasia. El trastorno está causado por alteraciones en el gen ATM, cuyo tamaño y complejidad dificultan el diagnóstico molecular. Diseñamos una estrategia de secuenciación de nueva generación con enriquecimiento de objetivos para caracterizar a 28 pacientes de varias regiones de España. Este enfoque nos permitió identificar variantes genéticas que afectan a la función en 54 de los 56 alelos analizados, aunque los dos alelos no resueltos pertenecen a hermanos. Encontramos 28 mutaciones del gen ATM, de las cuales 10 no se habían descrito anteriormente. También se encontraron un total de 171 variantes genéticas que no afectan a la función, de las cuales 22 predisponen a la enfermedad. Curiosamente, todos los pacientes romaníes (gitanos españoles) son homocigotos para la misma mutación y comparten el haplotipo H3 ATM, lo que constituye una fuerte evidencia del efecto fundador en esta población. Además, generamos un panel de 27 líneas celulares T primarias de pacientes con A-T, que reveló una expresión significativa de ATM en dos pacientes y trazas de la proteína en nueve más. Ninguno de ellos conservaba actividad ATM residual, y casi todas las líneas celulares T muestran una radiosensibilidad aumentada o intermedia.

Ataxia-telangiectasia is a multisystemic disease with severe neurological affectation, immunodeficiency and telangiectasia. The disorder is caused by alterations in the ATM gene, whose size and complexity make molecular diagnosis difficult. We designed a target-enrichment nextgeneration sequencing strategy to characterize 28 patients from several regions of Spain. This approach allowed us to identify gene variants affecting function in 54 out of the 56 alleles analyzed, although the two unresolved alleles belong to brothers. We found 28 ATM gene mutations, of which 10 have not been reported. A total of 171 gene variants not affecting function were also found, of which 22 are reported to predispose to disease. Interestingly, all Roma (Spanish Gypsies) patients are homozygous for the same mutation and share the H3 ATM haplotype, which is strong evidence of a founder effect in this population. In addition, we generated a panel of 27 primary T cell lines from A-T patients, which revealed significant expression of ATM in two patients and traces of the protein in nine more. None of them retained residual ATM activity, and almost all T cell lines show increased or intermediate radiosensitivity.