Articoli di interesse Genetica Clinica 1/12 (Dicembre 2011-Gennaio 2012)

Scelta (Romano Tenconi) di articoli di Genetica Clinica nel periodo metà Dicembre 2011– fine Gennaio 2012 pubblicati nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neurosciences, NEJM, PNAS, Science.

Nuova terapia di un’anomalia di sviluppo. Pediatri, leggete l’articolo

Sildenafil for Severe Lymphatic Malformations. NELM 2012;366:384. Letter. La terapia orale con Sildenafil ha determinato una regressione della malformazione linfatica in tre bambini: b. di 10 mesi con anomalia linfatica-venosa con interessamento intratoracico; b. di 1 anno con anomalia linfatica del viso; b. di 15 mesi con anomalie linfatiche multiple. Nessun effetto collaterale. Il farmaco è usato abitualmente nella terapia dell’ipertensione polmonare nell’adulto e come terapia off-label nel bambino. Sinora le possibili terapie erano parziali e con rischio di ricorrenza. E’ in corso una sperimentazione clinica a doppio cieco.

Procreazione medicalmente assistita

What a difference an egg makes. Case report. Lancet 2011;378:1974. Coppia con aborti ripetuti (4) di cui 3 con mola idatiforme completa con aborto con cromosomi normali e contributo biparentale. Nella gran parte dei casi c’è una triploidia con doppio contributo paterno, e in meno dell’1% dei casi si tratta invece di una condizione genetica AR, in cui in gran parte dei casi il gene mutato è NLRP7. Nel Case Report infatti la moglie è risultata un composto genetico per due diverse mutazioni di questo gene. In questi casi la malattia comporta una bassissima (2%) probabilità di condurre a termine la gravidanza e il rischio, se si hanno gravidanze e si forma la mola, che si sviluppi un tumore maligno che va trattato con una pesante chemioterapia.
Quale è la soluzione se la coppia desidera avere un figlio? L’ovodonazione. Così è stato in questo caso. Insegnamenti: nel caso di mola verificare se vi sia una triploidia, se no e se la mola si ripete fare l’analisi molecolare di NLRP7 e poi ev. di altri geni (C6ORF221, F5 che causa aborti ripetuti ma non mola).
Se vi è rischio di ripetizione della mola si possono pensare alternative riproduttive.

Malattie neurologiche

Neuromuscular diseases: advances in therapy and diagnosis. Round up. Lancet Neurol 2012;11:15. Corrado Angelini, un neurologo di Padova che si occupa da anni di malattie muscolari, sintetizza lo stato dell’arte (diagnosi e soprattutto sperimentazioni cliniche)(alcuni articoli sono segnalati nella selezione degli “Articoli di interesse”) di alcune malattie con coinvolgimento muscolare: M. Duchenne, M. Pompe, M. dei mitocondri con componente muscolare, Sclerosi Laterale amiotrofica. Le prospettive sono buone soprattutto per le prime due. Ma c’è da ritenere che saranno a breve disponibili protocolli di terapia per molte di queste malattie.

Charcot-Marie-Tooth

INF2 Mutations in Charcot–Marie–Tooth Disease with Glomerulopathy. NEJM 2011;365:2377
In 12/16 pz con CMT di grado lieve-medio e glomerulosclerosi focale segmentaria è state trovate 9 diverse mutazioni in eterozigosi del gene INF2, che quindi agisce a livello renale del sistema nervoso periferico, indicando che vi è un comune meccanismo fisio-patologico che lega le proteine formine (importanti regolatrici actinici) ai podociti e alla funzione delle cellule di Schwann.

Microtubules, Axonal Transport, and Neuropathy. Clinical implications of basic research. NEJM 2011;365:2330. Una review su Charcot-Marie-Tooth. L’assone è un condotto elettrico che origina dal corpo cellulare che può essere lungo anche più di un metro. Il trasporto assonale è condotto da motori molecolari che seguono autostrade polarizzate formate dai microtubuli, polimeri di alfa- e beta-tubuline.

La vulnerabilità selettiva dei neuroni, che sono danneggiati nella gran parte delle neuropatie periferiche, risiede nella lunghezza dell’assone. Mutazioni dei geni codificanti i microtubuli e i motori molecolari sono causa di malattie dello sviluppo neurologico e neurodegenerative con diversi fenotipi come la polimicrogiria asimmetrica, una forma di neuropatia motoria e una di paraplegia spastica ereditaria e di parecchie forme di CMT. Il meccanismo patogenetico comune è costituito dall’alterazione del sistema di trasporto neuronale per tutta la lunghezza dell’assone. Alcune mutazioni (come anche alcuni farmaci antitumorali) determinano una stabilizzazione dei microtubuli alterando la loro funzione di trasporto.

Vedi anche Charcot-Marie-Tooth Disease Subtypes and Genetic Testing Strategies. Ann Neurol 2011;69:22.

Repeat Expansion in C9ORF72 in Alzheimer's Disease. NEJM letter 2012;366:283

Nel 40% dei casi con Sclerosi laterale amiotrofica familiare e nel 30% dei casi con Demenza fronto-temporale la mutazione è un’espansione di sequenze di 6 nucleotidi (GGGGCC) ripetute. In una bassa percentuale di soggetti con Alzheimer (<1%) è presente tale mutazione. La causa più plausibile, come suggeriscono gli AA, è l’errore diagnostico (Alzheimer vs Demenza fronto-temporale).

2012: l’anno di NGS

Cheap genomes. Nature 2012;481:119. The US$1,000 genome has arrived — according to US biotech firm Life Technologies of Carlsbad, California, which promised on 10 January that its new bench-top sequencing device could break the symbolic cost barrier. The company said that its $149,000 Ion Proton sequencer, the latest version of the Ion Personal Genome Machine that it launched late in 2010 (see Nature 2011:475:278), would be able to sequence a genome in a day for $1,000 (780 euro)(14 Gen 2012).
Pacific Biosciences dichiara che i prezzi per le attrezzature per sequenziare l’intero genoma sono calati di oltre l’82% (vedi Fig. Gene-sequencing stock suffers. Nature 2012;481:119).

The Emperor of All Maladies — The Beginning of the Beginning. NEJM 2012;365:2325. Commento di un libro di S. Mukherjee (The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner, 2010) che ha vinto il premio Puiltzer sulle speranze, i successi e gli insuccessi nella comprensione dei meccanismi cellulari e molecolari e del cancro sino alla scoperta del farmaco molecolare Imatinib per la cura della leucemia mieloide cronica, che ha aperto la speranza di una rivoluzione nella terapia dei vari tumori. Ma “The CML model is probably the wrong road map for finding magic bullets”, per l’eterogeneità biologica di tutti i tumori, che per essere curati ne vanno conosciute le vie patogenetiche. E’ paurosa la scarsità di nuovi farmaci anticancro scoperti dall’industria che dipende non solo dalla scarsità di informazioni che abbiamo sulla loro biologia ma anche da problemi organizzativi. Ma ci sono esempi che fanno ben sperare: farmaco GDC-0449 che ha attività clinica in tumori caratterizzati da attivo pathway di segnale hedgehog (carcinoma delle cellule basali, medulloblastoma); Vemurafenib che ha un’elevata affinità specifica con la proteina del gene (BRAF) e non con la proteina del gene selvatico in circa la metà dei casi di metastasi di melanoma; Olaparib che blocca il riparo DNA e ha effetto nei tumori con un preesistente difetto di riparo di entrambi i filamenti, come l’inattivazione di BRCA1 e 2. Per sbloccare la situazione, data l’estrema eterogeneità genetica dei tumori, sono necessari considerevoli investimenti pubblici e privati.

Foundation Medicine. The Cambridge, Massachusetts–based company plans to introduce next-generation gene sequencing into oncology practice and pathologists’ laboratories. The company aims to do better than everyone else is in translating the information into clinically actionable results for oncologists and pathologists (Nat Biotech 2012;30:14). Da tessuti fissati in formalina e conservati in paraffina.

Genome-wide copy number variation study associates metabotropic glutamate receptor gene networks with attention deficit hyperactivity disorder. Nat Genet 2012;44:78. ADHD comune (2% dei bambini)( Nigel M Williams, Lancet 2010) malattia neuropsichiatrica con ereditabilità del 90%. Lo studio riguarda 2493 soggetti con ADHD e 9222 controlli. E’ stato osservato un numero significativo di variazioni genomiche (delezione GRM5, GRM7 e GRM8, duplicazione GRM1) nel gruppo degli affetti, in particolare dei geni che fanno parte della famiglia GRM (metabotropic glutamate receptor)(i recettori metabotropici glutammatergici sono importanti per la plasticità e lo sviluppo neuronale, ndr) o di geni che interagiscono con tali geni. Si tratta ora di valutare gli effetti biologici di queste CNV e verificare se farmaci agonisti GRM possono essere utili nel ADHD.

Mutations in 12 genes for inherited ovarian, fallopian tube, and peritoneal carcinoma identified by massively parallel sequencing. PNAS 2011;108:18032. Analisi mediante sequenziamento parallelo di 21 geni oncosoppressori in 360 donne consecutive (quindi non selezionate per età o familiarità) operate in UO chirurgica USA per carcinoma ovarico (273, carcinoma peritoneale (48), carcinoma tubarico (31) o carcinoma dell’endometrio e ovarico. Identificate 85 mutazioni con perdita di funzione in 12 geni: 11.1% BRCA1, 6.4% BRCA2, 6.1% in altri geni (4 noti e 6 non noti). Tre donne avevano mutati due geni, la proporzione quindi di soggetti con almeno una mutazione germinale è stata del 23% (82/360). E questo a prescindere dall’età e dalla familiarità. Oltre il 30% con mutazione ha l’anamnesi familiare negativa e oltre 35% l’età alla diagnosi del cancro è superiore a 60 anni. La tecnica usata (sequenziamento parallelo limitato a un minor numero di geni) probabilmente spiega perché in letteratura il sequenziamento esonico sia in grado di individuare una proporzione minore (24%) di pazienti con mutazione e che queste mutazioni riguardino solo BRCA1 o 2. Il test usato, chiamato BROCA, ha un costo per reagenti di 200 D USA (in USA c’è un unico lab. che testa solo BRCA1 e 2 al costo di 4000 D USA e per i riarrangiamenti si fa un altro test) e la metodologia è disponibile gratuitamente. La sopravvivenza non sembra significativamente correlata con il genotipo.

Il suggerimento degli AA è di sottoporre a questo screening genetico l’intera popolazione ai fini preventivi (potrebbe essere utile almeno l’analisi genetica in tutte le donne con tali tumori, ndr).
E per finire con NGS, una nota di cautela.
Variable Outcome of Mutations. Perspective. Science 2012;335:44. Environmental stress and stochastic differences in the expression of protective genes influence the effect of mutations (potrebbe sembrare la scoperta dell’acqua calda ma leggetelo perchè ci parla di penetranza e della multifattorialità dei caratteri monogenici). E’ un commento di un articolo sullo stesso fascicolo (pg 82) che mostra che nel C. Elegans differenze stocastiche di quantità di un prodotto (proteina chaperone protettiva) dopo l’esposizione del nematode a stress influenzano l’effetto delle mutazioni. Come ben sappiamo nell’uomo per qualche mutazione o gene esiste un chiaro rapporto genotipo-fenotipo (es. c. Huntington), per altre invece no (es. solo il 65% di donne con mutazione BRCA1 sviluppa un tumore del seno o ovarico <70 anni). Perché? Per la presenza di interazioni con altri loci (nel caso BRCA1 la presenza di certi alleli del gene TNRC9) tanto da rendere difficile stabilire l’effetto fenotipico della mutazione. Ma anche per l’effetto di fattori ambientali. Nel lavoro sulla C. elegans un piccolo stress da calore nelle prime fasi di sviluppo determina una probabilità del 35% in più di sopravvivenza per il nematode portatore di una mutazione subletale, l’effetto protettivo è dovuto a una sovraespressione del chaperone che catalizza il ripiegamento corretto della proteina. Lo stesso anche in assenza di stress ma con sovraespressione costituzionale del chaperone, condizione che però causa una riduzione della fecondità. Variazioni di espressione del chaperone in una popolazione può costituire un vantaggio selettivo rispetto a una popolazione con espressione genica uniforme. Se questo fosse vero anche all’uomo allora “even though a person’s genome sequence may be available, with all genetic interactions completely unraveled, and life history fully known, other, non-genetic differences may constitute an elusive determinant of risk for disease”. Ahi ahi per NGS.

Genetica Umana

Pleiotropic mutations. Research highlights. Nat Rev Genetics January 2012;13. Pleiotropia: ogni singola mutazione genetica può avere effetti fenotipici multipli. Commento di un articolo (Abundant pleiotropy in human complex diseases and traits. AJHG 2011;89:607). E’ un’analisi statistica dei dati pubblicati su genome-wide association studies (GWASs) per cercare gli effetti pleiotropici di varianti e geni associati a fenotipi complessi non mendeliani. Sono stati osservati effetti pleiotropici del 17% dei geni e del 4.6% di SNP. I geni pleiotropici sono di dimensioni in genere grandi e le mutazioni sono in genere esoniche e modificanti la struttura proteica. Per i clinici: questo vuol dire che applicando un test diagnostico per le malattie comuni complesse e trovando una mutazione, questo potrebbe voler dire che la mutazione può predisporre o proteggere la persona per altre malattie.

A pari merito
Mutations at a single codon in Mad homology 2 domain of SMAD4 cause Myhre syndrome. Nature Genetics 2012;44:85. Identificato mediante exome sequencing il gene malattia (SMAD4) in 2 pz con s. Myhre, confermato con l’analisi molecolare standard in altri 9 casi. Sono state individuare 3 differenti mutazioni missenso causa di malattia. Il gene è coinvolto nei pathway TGF e BMP, il pathway TGF-beta è interessato in altre malattie genetiche con segni clinici in comune con la s. Myhre (displasia acromicrica e displasia geleofisica).
A Restricted Spectrum of Mutations in the SMAD4 Tumor-Suppressor Gene Underlies Myhre Syndrome. AJHG 2012;90:161. Stessa sindrome, stessa metodologia e stessi risultati: mutazione missenso sempre dello stesso codone in 8 soggetti affetti. Da sottolineare: lavoro di italiani (M. Tartaglia e Genetisti clinici), dettagliata descrizione del filtraggio dei dati usciti dal sequenziamento, precisazione di altre patologie alleliche da mutazione con perdita di funzione dello stesso gene: Sindrome poliposica giovanile MIM #174900 e Sindrome poliposica giovanile con teleangectasia emorragica ereditaria MIM #175050).

Ancora Autismo

Using iPSC-derived neurons to uncover cellular phenotypes associated with Timothy syndrome. Nature Medicine 2011;17:1657 e commento Getting with the reprogram. Nat Rev Neuroscience January 2012;13). La s. Timothy (MIM #601005) è una delle malattie monogeniche con autismo associato a ritardo psico-motorio, aritmia cardiaca (QT lungo), ipoglicemia intermittente e malformazioni (cardiache, sindattilia). Il gene mutato (CACNA1C) codifica una subunità alfa-1 del canale del calcio voltaggio-dipendente. Sono stati creati precursori delle cellule neuronali corticali e neuroni da cellule staminali di persone con questa sindrome per studiare i fenotipi cellulari associati a una malattia di sviluppo neurologico e la funzione del canale del Ca nello sviluppo cerebrale e il suo ruolo nella patogenesi di malattie psichiatriche. La riduzione dei neuroni corticali conferma che la base biologica dell’autismo sia un difetto di connettività delle aree corticali e che possa essere associato all’autismo un ridotto sviluppo del corpo calloso. La Roscovitina (potente e selettivo inibitore delle chinasi ciclio-dipendenti usato nella terapia tumorale e in alcune infezioni vitali) annulla l’effetto fenotipico della mutazione del gene CACNA1C.

Brain enlargement is associated with regression in preschool-age boys with autism spectrum disorders. PNAS 2011;108:20195. La macrocefalia è un segno relativamente comune nell’autismo. Questo lavoro prova che la tale segno si presenta precocemente (prima che inizino i segni regressivi) nei maschi con autismo regressivo tanto che tale segno può essere considerato come un fattore di rischio per tale patologia e che vi sono caratteristiche neuronali diverse nelle varie forme di autismo.

A fragile synaptic balance. Nat Rev Neuroscience January 2012;13. Commento dell’articolo citato nell’elenco degli “Articoli di interesse (Settembre – Dicembre 2011” (Mutations causing syndromic autism define an axis of synaptic pathophysiology. Nature 2011:480:63) su due condizioni (Fragile X e Sclerosi Tuberosa) ambedue caratterizzate da alta frequenza di autismo e deficit intellettivo, che potrebbe portare a riconoscere i meccanismi patogenetici dell’autismo. Infatti le caratteristiche comportamentali comuni suggeriscono che mutazioni che sbilanciano in ambedue le direzioni il pathway di segnale mGluR5 hanno simili effetti sulle funzioni cognitive. Dovrebbero quindi essere efficaci i farmaci che ristabiliscano le funzioni sinaptiche.

Modelli animali: è impensabile fare a meno dei modelli animali che, come ben sappiamo e come risulta anche dalla selezione degli articoli di interesse- 14 segnalazioni in questi ultimi 9 mesi, sono di fondamentale importanza per la comprensione dei meccanismi patogenetici e per prospettive terapeutiche, ndr).
Finding a sirtuin truth in Huntington’s disease. Nat Medicine 2012;18:24. Commento di due lettere (pg 153 e 159) che la modulazione di espressione di un gruppo di proteine, Sirtuine (Sirt1), ha effetti terapeutici in 3 diversi modelli animali (topo) della m. Huntington e individuano bersagli molecolari che potrebbero migliorare l’evoluzione di questa malattia neurodegerativa. Le sirtuine sono proteine note per agire sull'invecchiamento, la regolazione della trascrizione e l'apoptosi.
Ma la sovraespressione di Sirt1, che aumenta la sensibilità dei tessuti all’insulina e migliora il metabolismo colesterolico, nel modello animale murino favorisce anche i processi aterosclerotici (Nat Medicine 2012;18:34 che commenta un articolo su Cell Metab. 2012;14:758).

Successful prenatal mannose treatment for congenital disorder of glycosylation-Ia in mice. Nature Medicine 2012;18:71. CDG Ia (difetto congenito di glicosilazione)(OMIM #212065) è la più frequente delle m. genetiche da ipoglicosilazione delle glicoproteine (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1110/). Nella persona affetta vi è una residua attività dell’enzima fosfomannomutasi-2 (PMM2); nel topo knockout con completa assenza di Pmm2 la condizione è letale in epoca precocissima della vita embrionale, mentre nei topi composti genetici di due alleli ipomorfi (Pmm2^R137H/F118L) la condizione è sempre letale ma in epoca embrionale più avanzata. L’effetto delle mutazioni nel topo è una progressiva riduzione della crescita con aborto tra 9.5 e 10.5 giorni post coitum. I livelli di enzima PMM2 sono dell’11% rispetti ai controlli, simile a quelli della maggior parte delle persone affette da CDG Ia. Una promettente terapia è quella di aumentare la concentrazione del substrato mannoso-6-fosfato intracellulare per consentire accettabili livelli di mannoso-1-fosfato quando metabolizzati dalla forma mutante di PMM2 e normalizzare così la glicosilazione.

Però tale terapia, applicata negli anni ’90 in bambini nei primi mesi di vita con questa condizione, non ha modificato il pattern di glicosilazione né ha corretto le anomalie coagulative. Non viene quindi consigliata come trattamento della CDG Ia (Eur J Pediatr 1998;157:605).
Nel lavoro di Nat Genet femmine eterozigoti Pmm2^+/F118L incrociate con topi Pmm2^+/R137H sono state trattate prima del concepimento e durante la gravidanza con dosi orali di mannosio (9 mg per ml di acqua da bere, come nei trial nell’uomo) e hanno prodotto topi Pmm2^R137H/F118L che sono nati e sono normali come crescita e comportamento e non hanno malformazioni (macro e micro). La sospensione della terapia con mannosio dopo lo svezzamento dei topi Pmm2^R137H/F118L non ha avuto alcun effetto negativo comportamentale o fisico.
L’ipotesi è che l’ipoglicosilazione nel corso della vita embrionale sia la causa del quadro clinico della CDG, che non risponde dopo la nascita al trattamento con mannosio. Gli AA consigliano quindi in caso di rischio di ricorrenza o di diagnosi prenatale di CDG Ia una dieta arricchita con mannosio per la madre, possibilmente in epoca preconcezionale (il mannosio è un monosaccaride che può essere assunto in gravidanza).

Serine to the rescue. Nature Medicine 2011;17:1566. Commenta un lavoro (Oral L-serine supplementation reduces production of neurotoxic deoxysphingolipids in mice and humans with hereditary sensory autonomic neuropathy type 1. J Clin Invest 2011;121:4735). La Neuropatia ereditaria sensitivo-autonomica tipo 1 (HSAN1) causa deficit sensitivo soprattutto degli arti inferiori spesso preceduto da fitte o dolori lancinanti spontanei. La malattia è causata da diverse mutazioni missenso dei geni che codificano due delle tre subunità dell’enzima serina C-palmitoiltrasferasi, che catalizza la prima tappa della biosintesi degli sfingolipidi. La forma mutante dell’enzima cambia lo specifico substrato (da L-serina a L-alanina). Dopo esperimenti in vitro nel lavoro viene testato se supplementazione con la dieta di substrato aminoacidico specifico modifica la gravità del fenotipo nel topo transgenico: sì, migliora la performance sensitivo-motoria e la fertilità, mentre la supplementazione con alanina peggiora il quadro clinico. In una sperimentazione clinica pilota con ridotto periodo di trattamento (10 settimane) su 14 pz con questa malattia la supplementazione orale di serina riduce la formazione di sfingolipidi neurotossici. Occorre una sperimentazione clinica prolungata per verificare la sicurezza e l’efficacia di tale terapia.

Genomically humanized mice: technologies and promises. Nature Review Genetics 2012;13:14.

Poche proteine sono totalmente uguali nell’uomo e nel topo e un piccolo numero di geni codificanti nell’uomo (<200) non ha l’equivalente (ortologo) nel topo. Differenze nelle sequenze ortologhe uomo-topo possono essere quindi usate per studi funzionali nel modello animale. L’umanizzazione del topo (inserimento di geni umani selvatici o mutati nel topo) può fornirci informazioni utili per la comprensione dei meccanismi fisio-patololgici (ad es. per quei geni unici nell’uomo) e indicare nuove vie terapeutiche. Leggetevi l’articolo che, oltre alla spiegazione tecniche e alle prospettive, presenta un utile glossario.
Per chi fosse interessato ai problemi etici dell’umanizzazione di specie animali scarichi i documenti di UK Academy of Medical Sciences, published in July 2011 (http://www.acmedsci.ac.uk/p47prid77.html).

Regulable neural progenitor-specific Tsc1 loss yields giant cells with organellar dysfunction in a model of tuberous sclerosis complex. PNAS 2011;108:E1070-9. I tuberi corticali e i nodi subependimali sono i principali (90% pz) e più caratteristici (danno il nome alla malattia) segni clinici della malattia. I tuberi sono costituiti da cellule giganti indifferenziate, neuroni e astrociti di dimensioni aumentate e sono correlati con un altro segno importante costituito da epilessia poco suscettibile alla terapia. La malattia è geneticamente eterogenea, con due geni noti e con due prodotti genici: TSC1/Amartin and TSC2/Tuberina. Nei vari modelli animali (topo) non si osservano tuberi. Sono stati generati topi con perdita biallelica in mosaico di Tsc1 in cui nelle cellule progenitrici neurali si sviluppano cellule giganti (nella corteccia e nell’ippocampo, con aspetti simili a quelli dei pz con Sclerosi T.).aprendo la strada per la comprensione fisiopatologica dei tuberi e il controllo nell’uomo dell’epilessia e degli altri segni neurologici. I topi sopravvissuti hanno segni di iperattività e sviluppano segni epilettici EEG e clinici. La terapia postnatale (P8) con Rapamicina aumenta  considerevolmente la sopravvivenza nonostante l’attivazione prenatale di mTORCH, ma la cui sospensione è immediatamente seguita dalla comparsa di segni neurologici, incluse le convulsioni, e dalla morte dell’animale. La terapia con Rapamicina modifica l’iperattivazione di mTORCH e l’astrogliosi. Il modello animale consente quindi alcune osservazioni e suggerimenti: nel topo i tuberi si formano dopo la perdita biallelica di Tscr1; c’è un lungo  tempo di latenza tra perdita biallelica e formazione di cellule giganti; potrebbero essere proposti per il controllo dell’epilessia e dei segni neurologici nuove terapie che aumentano la degradazione proteica lisosoma-dipendente; l’utilità della terapia con Rapamicina che nel topo è efficace ma che richiede una somministrazione continua e iniziata precocemente, ma che potrebbe essere utile anche in presenza di tuberi.

Dosage-dependent phenotypes in models of 16p11.2 lesions found in autism. PNAS 2011;108:17076. Delezioni o duplicazioni dello stesso segmento in 16p11.2 nell’uomo sono associate a disturbi comportamentali e in alcuni casi a vero e proprio deficit intellettivo e a un effetto tipo-controtipo per le dimensioni craniche e BMI (delezione: obesità con iperfagia e macrocefalia; duplicazione corrispondente: deficit importante di peso/anoressia e microcefalia). Questo ha fatto pensare che le anomalie alimentari e lo sviluppo cerebrale siano dovute a una patologia di sviluppo neurologico per mutazione di geni sensibili all’effetto dose. Che effetto fanno questi due riarrangiamenti nel topo? Quello che causano nell’uomo: maggior gravità della delezione rispetto alla duplicazione, disturbi comportamentali (testati con metodi vari) diversi nei topi con delezione rispetto a quello con duplicazione con comportamenti addirittura contrapposti, lo stesso per le strutture cerebrali analizzate tramite RM (delezione>duplicazione).

KCNQ4 K+ channels tune mechanoreceptors for normal touch sensation in mouse and man. Nat Neuroscience 2012;15:138. Mutazioni inattivanti il canale del potassio KCNQ4 determina nel topo e nell’uomo sordità NS (DFNA2A, MIM #600101) alterando la funzione delle cellule acustiche ciliate dell’orecchio interno sensibili a forze meccaniche (meccanorecettori). Il gene è espresso anche lungo le vie uditive e i nuclei del trigemino che portano stimoli somatosensoriali. Ma il gene è espresso anche nei corpuscoli di Messner (recettori tattili dei polpastrelli) e dei recettori piliferi.
Topi Kcnq4^−/− , topi con le stesse mutazioni del gene KCNQ4 dell’uomo e persone con DFNA2A di famiglie con diverse hanno una sensibilità tattile aumentata a basse frequenze. Il gene KCNQ4 ha quindi un rilevante ruolo nella regolazione di specifici stimoli tattili.

Genetic imprinting disorders
A wake-up call for dormant genes. Nature 21 December 2011. Anti-cancer drug holds potential as a treatment for genetic imprinting disorder.
Angelman
Drugs to awaken a paternal gene. Nature 2012;481:150. Mutations in the maternal copy of the UBE3A gene cause a neurodevelopmental disorder known as Angelman syndrome. Drugs that activate the normally silenced paternal copy of this gene may be of therapeutic value. Nei commenti all’articolo (vedi poi) si sottolinea la necessità di verificare l’eventuale effetto sul comportamento, quando è indicata l’eventuale terapia (post-natale? Vedi poi), eventuali altri farmaci, la durata dell’effetto.
New Hope for a Devastating Neurological Disorder (Angelman syndrome). News. Science 2011;334:1615. Cita un’altra pubblicazione (PLoS ONE) che fa ben sperare che si possa arrivare a un trial clinico.
Adeno-Associated Virus-Mediated Rescue of the Cognitive Defects in a Mouse Model for Angelman Syndrome. PLoS ONE 2011;6:e27221 (www.plosone.org). Secondo gli AA la sregolazione di un gene CaMKII, che inizia in epoca postnatale, sarebbe la causa principale del fenotipo Angelman nel topo con delezione UBE3A. La somministrazione di UBE3A esogeno con vettore virale nel topo con la mutazione direttamente nell’ippocampo ha determinato un netto miglioramento dell’apprendimento e di memoria con terapia iniziata in epoca postnatale. Se veramente le anomalie fenotipiche della s. Angelman non fossero anomalie di sviluppo ma si producessero dopo la nascita ci sono le premesse per applicare efficacemente una terapia in epoca postnatale per tutti gli affetti, non solo quelli a rischio (<10%).

Topoisomerase inhibitors unsilence the dormant allele of Ube3a in neurons. Nature 2012;481:185. La s. Angelman come sappiamo comporta deficit intellettivo, assenza di linguaggio, difetti di equilibrio e disturbi comportamentali. E’ dovuta a delezione o mutazione dell’allele materno UBE3A, nei neuroni (ma non in altre cellule e tessuti) l’allele paterno è normale ma silenziato epigeneticamente determinando quindi un’assenza della proteina codificata da tale gene. L’attivazione farmacologica dell’allele paterno potrebbe essere la soluzione terapeutica. Nel lavoro gli AA mediante l’infusione di un antitumorale (Topotecano), già in uso nell’uomo, nei ventricoli laterali e nel canale spinale di topi con un’anomala copia di UBE3A e hanno osservato la persistenza dell’attivazione dell’allele paterno per almeno 3 mesi dopo il termine del trattamento. Mancano osservazioni sull’effetto comportamentale di questi topi.
Vedi anche alcuni commenti sul lavoro sulla stessa rivista e su altre.

Genomic Medicine
RAF around the Edges — The Paradox of BRAF Inhibitors. NEJM 2012;366:271. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (RAS Mutations in Cutaneous Squamous-Cell Carcinomas in Patients Treated with BRAF Inhibitors. Pg.207). Ottimo esempio della terapia personalizzata, dei suoi limiti e della necessità di valutare bene lo stato dei geni del pathway che si vuole condizionare. La terapia con inibitori BRAF è efficace nel melanoma da una specifica mutazione BRAF bloccando l’evoluzione della malattia, ma nel tempo è inefficace e è associata allo sviluppo di carcinomi cutanei da attivazione di un altro gene del pathway, RAS. In altre parole quando RAS è mutato vi è una attivazione paradossa del segnale a valle (MAPK)(Vedi Fig. 1) come risultato della terapia con inibitori BRAF. Il meccanismo dell’interazione non è noto, ma questo suggerisce che prima di iniziare la terapia è opportuno valutare se ci siano, oltre alla mutazione di BRAF, mutazioni di altri geni, come RAS. In questo caso può essere modificata la terapia aggiungendo un altro, come in questo caso, inibitori MEK. Buon insegnamento per tutte le terapie “targeted”.

Genomics and Perinatal Care. Review. NEJM 2012;366:64. Bella e sintetica introduzione: Among both prospective parents and providers of medical care, genetic and social concerns peak during the perinatal period. Advances in genomics and assisted reproductive technology have created new opportunities to detect genetic disorders and susceptibilities at multiple times during perinatal care and thus are relevant to these concerns. Emerging therapies for single-gene disorders may reshape these discussions. Argomenti della review: screening genetico preconcezionale, con consigli diversi tra American Congress of Obstetricians and Gynecologists (ACOG) che raccomanda per FC, emoglobinopatie e malattie che interessano tipicamente gli ebrei askenaziti e American College of Medical Genetics (ACMG) che raccomanda lo screening di un numero maggiore di malattie per gli ebrei e lo screening SMA per tutti. Screening genetico preimpainto che è diverso dalla diagnosi genetica preimpianto (vengono riportate le malattie più frequentemente testate), test genetici e genomici prenatali, diagnosi prenatale non invasiva, screening genetico neonatale. Vengono anche presentate le varie tecniche genetiche usate (cariotipo, FISH, Q-PCR,CGH-SNP, ricerca di specifiche mutazioni, NGS). Lo screening neonatale consigliato da Advisory Committee on Heritable Disorders in Newborns and Children riguarda 29 malattie genetiche

http://www.hrsa.gov/advisorycommittees/mchbadvisory/heritabledisorders/recommendedpanel/index.html

Genet Med 2011;13:996. Opportuno  commento sullo screening degli eterozigoti con severa critica della pratica di confondere la ricerca con l’applicazione clinica dei test genetici di screening: FC (con l’insensata esagerazione nella ricerca di varianti che poi risultano di difficile interpretazione)(c’è un articolo su questo argomento nello stesso fascicolo); screening prenatale per la sindrome Fragile X nei casi senza familiarità con tutte le incognite nei casi di premutazione (POF nelle femmine e FXTAS nei maschi). Il commento incomincia così: In medical genetics as in all other fields of human endeavor, sometimes good intentions have unintended consequences. E finisce così: we are the ones entrusted with assuring that what is tested and reported is of clinical import and appropriately actionable.

Genomic Medicine. Genomics of Cardiovascular Disease. NEJM 2011;365:2098. Review della genetica delle malattie cardiovascolari. Nonostante siano tra le patologie più frequenti e siano importante causa di morbilità e mortalità e nonostante gli enormi progressi fatti negli ultimi 50 anni nel campo dell’individuazione dei fattori di rischio, della prevenzione e della terapia conosciamo ancora poco dei meccanismi fisiopatologici e delle cause delle notevoli differenze individuali nella presentazione di queste patologie. L’articolo ci aggiorna sulle cause monogeniche (numerose ma rare, come l’infarto miocardico giovanile, la displasia aritmogena del ventricolo ds, la s. Q-T lungo, aneurisma aortico) e sui geni candidati individuati con le tecniche di associazione genome-wide della malattia coronarica e dell’infarto miocardico, della morte improvvisa cardiaca, delle aritmie (purtroppo nulla sulla fibrillazione atriale, ndr), dell’insufficienza cardiaca e delle anomalie vascolari periferiche. Sono centinaia i loci cardiovascolari noti. Termina con le prospettive che provengono dagli studi con NGS in termini di diagnosi e di conoscenza dei pathway molecolari che consentiranno una miglior capacità predittiva, preventiva e terapeutica.

Malattie con accumulo di ferro
Mechanisms of Disease. Iron Overload in Human Disease. NEJM 2012;366:348. Review sulle malattie da accumulo di ferro. Vengono considerati gli aspetti clinici e diagnostici (con algoritmo diagnostico), i meccanismi fisiopatologici e le prospettive terapeutiche delle malattie da alterato asse Epcidina-Ferroportina (Emocromatosi), anomalo trasporto del Fe (aceruloplasminemia, ipotransferrinemia, mutazioni DMT1), eritropoiesi inefficace (Talassemie, anemia sideroblastica congenita, anemia congenita diseritropoietica).

Clinical implications of basic research. Closing the Iron Gate. NEJM 2012;366:376. I meccanismi del metabolismo del Fe sono complessi ma conoscere come funzionano e interagiscono due proteine (Epcidina e Ferroportina) significa conoscere la fisiopatolgia di buona parte delle malattie da accumulo di ferro: aumenti di Epcidina riducono l’assorbimento del Fe, la sua riduzione lo favoriscono. Nel topo, che ha un metabolismo del Fe simile a quello dell’uomo, aumentando artificialmente l’Epcidina si prevengono i danni da emocromatosi e si previene anche l’accumulo di Fe nel topo talassemico, con anche un effetto di miglioramento dell’eritropoiesi. Terapia improponibile per l’uomo per difficoltà tecniche di produrre tale proteina. Vengono commentati i risultati di un lavoro sperimentale nel topo (Minihepcidins are rationally designed small peptides that mimic hepcidin activity in mice and may be useful for the treatment of iron overload. J Clin Invest 2011;121:4880) in cui è stata individuato il dominio della Epcidina che partecipa al legame con la Ferroportina e viene creata una miniEpcidina più solubile, meno immunogena, assorbibile per os che potrebbe essere la terapia del futuro. Nella emocromatosi umana sarebbero possibili terapie con agonisti Epcidina, ma la terapia classica della flebotomia è più economica. Ma questa terapia potrebbe essere utile per la talassemia. Infine terapia con antagonisti dell’Epcidina potrebbero invece essere usati per l’anemia Fe refrattaria con difetto di Fe (IRIDA), malattia genetica con aumentata produzione di Epcidina e ridotto assorbimento e utilizzazione del Fe.

Grazie topi per essere così simili a noi.

Thalassemia. Lancet 2012, DOI:10.1016/S0140-6736(11)60283-3. In questo Seminario sono presentati i miglioramenti significativi delle basi molecolari e cellulari dell’espressione normale o patologica dei geni delle globine. La terapia sino alla fine degli anni ’70 erano periodiche trasfusioni di globuli rossi e terapia chelante il Fe. Da allora la ricerca ha fatto enormi progressi che hanno portato alla diagnosi molecolare anche prenatale (su cellule fetali o su plasma materno), a una più appropriata previsione clinica mediante l’identificazione di geni modificatori, allo sviluppo di farmaci “tailored” per modificare l’espressione dei geni globinici, alla prima sperimentazione clinica della terapia genica con prospettive anche di una terapia cellulare.

Per finire: bella presentazione clinica

Case 3-2012: A Newborn Boy with Vomiting, Diarrhea, and Abdominal Distention. NEJM 2012;366:361. Caso discusso nel Grand Round del Dip. di Pediatria di Boston. Chi discute il caso inizia così: “All discussants are aware of the diagnosis in this case”. In effetti non era difficile. Quello che è entusiasmante è come è stato presentato e discusso. Mi piacerebbe tornare indietro nel tempo e partecipare a questi Grand Round. Impareggiabili. E noi continuiamo a insegnare con lezioni teoriche, inutili e per giunta anche soporifere.