Selezione Articoli Genetica Clinica/Umana Sett 2012, R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati nel Settembre 2012 nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science & Cell.

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Mitochondrial diseases. Lancet 2012;379:1825. Magistrale seminario di AHV Schapira che aggiorna quello del 2006. Sappiamo che i mitocondri hanno un ruolo importante nella bioenergetica cellulare e nell’apoptosi. Le malattie mitocondriali sono in genere multiorgano, ma possono anche essere tessuto specifiche come sordità NS, DM2, Neuropatia ottica. In questi ultimi anni le patologie mitocondriali sono risultate implicate anche nelle malattie neurodegenerative come Parkinson, Alzheimer, Huntington, Sclerosi laterale amiotrofica, a. Friedreich, CMT2 e altre. Di particolare interesse la possibilità che i mitocondri possano essere il bersaglio di nuovi approcci terapeutici, come quello con coenzima Q10 nelle malattie neurodegenerative (vedi http://clinicaltrials.gov/ct2/results?term=mitochondrial&Search=Search)(di particolare interesse perché in Italia abbiamo eccellenti esperti di m. mitocondriali e di terapia con Q10, ndr).

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Epigenetic mechanisms in neurological disease. Nature Genetics 2012;18:1194. Review che presenta i risultati di quanto sappiamo sull’epigenoma cerebrale sullo sviluppo neurale, sulle malattie neurologiche e sull’invecchiamento. Sinora si è sempre considerato che i difetti cromatinici cerebrali fossero lesioni statiche dello sviluppo nell’ambito di rare sindromi genetiche. Quello che di nuovo si sa è che alterazioni dei meccanismi epigenetici sono responsabili di un continuum di patologie che includono le malattie degenerative a comparsa tardiva. Utile per la comprensione dei vari meccanismi Box 1 in cui si precisano l’organizzazione e la composizione dell’epigenoma.
Vengono considerate le malattie neurologiche mendeliane (elenco e caratteristiche)(in Box 3 chiaro esempio con il complesso fisiopatologico di MeCP2), malattie cromatiniche nelle malattie neurodegenerative, i bersagli epigenetici per la terapia delle malattie neurologiche e i farmaci noti che potrebbero agire sulla struttura cromatinica (4 su 8 approvati dalla FDA per m. non neurologiche). Interessante.

Due lavori sulla Amaurosi Congenita Leber (LCA), malattia degenerativa della retina, ha una frequenza di 1:8000 nati e è la più comune causa di cecità infantile (10-18%), è geneticamente eterogenea, in mx parte AR (nel 70% dei casi si identifica una mutazione in uno dei 17 geni noti) e raramente AD (vedi MIM #204000).

Exome sequencing identifies NMNAT1 mutations as a cause of Leber congenital amaurosis. Nature Genetics 2012;44:972. In 220 pz con LCA l’analisi mutazionale dei geni noti (AIPL1, CABP4, CEP290, CRB1, CRX, GUCY2D, IQCB1, LCA5, LRAT, RD3, RDH12, RPE65, RPGRIP1, SPATA7, TULP1, IMPDH1 and OTX2) ha identificato una mutazione biallelica di uno di questi in 160 e monoallelica in10 (170/220=77%). L’analisi esonica di 1 pz negativo ha identificato 2.460 varianti non note, selezionati 10 geni ognuno con una variante nonsenso mai riportata, 5 di questi geni sono espressi nella retina, tra cui NMNAT1, che mappa in un locus (LCA9 MIM %608553) in linkage con LCA in una famiglia di consanguinei pakistana (bella la procedura, ndr). Il pz aveva una mutazione missenso e una nonsenso del gene NMAT1. In 10/50 casi LCA di varie nazioni negativi ai geni noti sono state trovati mediante Sanger composti genetici del gene.

Mutations in NMNAT1 cause Leber congenital amaurosis and identify a new disease pathway for retinal degeneration. Nature Genetics 2012;44:1035. Il topo Wld ^s ha una mutazione spontanea che comporta la formazione di una proteina chimerica formata da un fattore di ubiquitinazione E4B (Ube4b) e l’intera proteina Nmnat1, mutazione che gli conferisce una notevole riduzione di degenerazione assonale dopo una lesione; prove sperimentali ci dicono che è la proteina Nmnat1che determina il ritardo della degenerazione assonale. Nel lavoro sono stati analizzati con il sequenziamento esonico 50 pz LCA, negativi alle note mutazione, e è stata identificata una mutazione (missenso, nonsenso) del gene NMNAT1, come composto genetico in 3 e successivamente in altri 4 di 150 pz. Il fenotipo oculare, “coloboma maculare” da rapida e grave degenerazione della fovea, è isolato e non associato a deficit cognitivo o altro.

NMNAT1 mutations cause Leber congenital amaurosis, Nature Genetics 2012;44:1040. Mediante sequenziamento esonico in una fam. di consanguinei con più affetti da LCA identificata una mutazione in omozigosi in NMNAT1; studiati con sequenziamento Sanger altri pz e identificati altri casi, non correlati, con mutazione del gene (14/285 = 4.9%).

Mutations in NMNAT1 cause Leber congenital amaurosis with early-onset severe macular and optic atrophy. Nature Genetics;44:975. L’analisi dell’esoma inizialmente in 5 pz con LCA, mutazione negativi per i geni noti, ha individuato in due una mutazione del gene NMNAT1, gene trovato mutato al sequenziamento Sanger in altri 20 soggetti su 256 casi esaminati, sempre negativi per i geni noti. Totale 22/261 pz, con mutazione, in buona parte missenso, in eterozigosi composta (21) o omozigosi (1, nonsenso). In altri 7 pz su 256 (con lo stesso fenotipo) è stata trovata mutazione NMNAT1 in eterozigosi. Il fenotipo della mutazione NMNAT1 è grave, con pseudo coloboma maculare alla nascita, precoce atrofia del nervo ottico, degenerazione maculare progressiva. Il gene codifica una isoforma della NAD. Nel topo il knockout è letale in epoca embrionale, lo stesso nella Drosofila, me se la mutazione è localizzata solo nella retina comporta una degenerazione e dei fotorecettori che si erano formati normalmente. Questo suggerisce il prodotto del gene conferisce una neuroprotezione alle cellule dei fotorecettori.

Da sottolineare: 1. Il gene NMZT1 è frequentemente mutato nei pz con LCA; 2. Il fenotipo retinico è precoce e grave, talora simula le lesioni da toxoplasma; 3. c’è una possibilità terapeutica per i pz con LCA da mutazione NMNAT1: il gene è un enzima essenziale per la biosintesi NAD (Nicotinammide Adenina Dinucleotide) e la supplementazione con NAD nel topo ritarda significativamente la degenerazione assonale dopo un lesione. Questo potrebbe indicare che la somministrazione di NAD nella retina dei pz potrebbe avere un effetto protettivo.

Receptor interacting protein kinase mediates necrotic cone but not rod cell death in a mouse model of inherited degeneration. PNAS 2012;109:14518. Le Retiniti pigmentose sono un gruppo di malattie ereditarie con degenerazione dei fotorecettori e perdita progressiva della vista. Sono noti più di 50 geni malattia espressi quasi esclusivamente nei bastoncelli, particolarmente sensibili a basse intensità di luce ma non ai colori, non nei coni,  che sono sensibili a luce intensa sono prevalentemente localizzati nell’area centrale della retina consentono la visione dei colori (fotopica) e la visione distinta. Nella RP muoiono prima i bastoncelli per apoptosi e poi dopo la scomparsa dei bastoncelli scompaiono i coni, per cause e meccanismi non noti. Allora vediamo che succede nel modello murino di RP (mutazione di Pde6β Retinal rod photoreceptor cgmp phosphodiesterase, beta subunit, che nell’uomo è causa di Cecità notturna congenita MIM #163500 e di RP 40 MIM #613801). La morte dei bastoncelli avviene per apoptosi, mentre quella dei coni per necrosi, con aspetto simile ai coni nell’uomo con RP. La morte dei coni nel topo è mediata da una chinasi (Protein-chinasi del recettore interagente 1 e 3, molecole chiave di segnalazione nella necrosi e che sono regolate dalle caspasi e dall’ubiquitinazione) la cui espressione è elevata nella fase di morte dei coni ma non quando muoiono i bastoncelli. Gli stessi topi con perdita anche di Rip3 hanno la stessa morte dei bastoncelli rispetto ai topi con solo mutazione Pde6β, ma i coni sono significativamente meno coinvolti nel processo necrotico. Inoltre la terapia con inibitori della chinasi RIP attenua, sempre nei topi Pde6β, le anomalie istologiche e funzionali dei coni. Ne deriva che il patway RIP è un possibile bersaglio per la terapia della RP nell’uomo.

Genome-wide association study identifies a susceptibility locus for thyrotoxic periodic paralysis at 17q24.3. Nature Genetics 2012;44:1026. La paralisi periodica tireotossica (TPP) è una patologia acuta sporadica che nell’adulto è caratterizzata da paralisi flaccida, complicazione della tireotossicosi (13% dei maschi di origine asiatica affetti). E’ associata a ipopotassiemia (per passaggio extra- intracellulare) con rischio di paralisi respiratoria e aritmia cardiaca mortale. E’ simile alla paralisi ipopotassiemica familiare (HOKPP tipo 1 MIM#170400, gene CACNL1A3 e HOKPP tipo 2, MIM #613345, gene SCN4A) e alla sindrome Andersen-Tawil (#MIM 170390), ma se ne differenzia per la sporadicità e per l’ipertiroidismo.

Sono noti come meccanismi patogenetici fattori ambientali (carico di carboidrati, riposo dopo attività fisica) e alcune mutazioni genetiche, in particolare mutazioni del canale del potassio KCNJ18 che sono frequenti in alcune popolazioni (Francia 33%) ma non in altre (Hong Kong e Tailandia 0) facendo pensare a altri loci di suscettibilità. Lo studio di associazione GWAS di 70 casi (e 800 controlli) in queste ultime popolazioni e successivamente in altri 54 soggetti del sud della Cina. E’ stato individuato uno SNP associato alla TTP ma non alla m. Graves (la più comune forma di ipertiroidismo su base autoimmune che accompagna la TPP), distante circa 150 kb dal gene KCNJ2, gene che conferisce suscettibilità alla TPP probabilmente modificandone l’espressione; questo gene è il gene della s. Andersen-Tawil e della s. QT corto. Questo polimorfismo potrebbe essere usato come test genetico di suscettibilità a TPP nella tireotossicosi, per la prevenzione di questa pericolosa complicazione della tireotossicosi.

Somatic HIF2A Gain-of-Function Mutations in Paraganglioma with Polycythemia. NEJM 2012;367:922. I fattori inducibili dall’ipossia (HIF) sono fattori di trascrizione che regolano la risposta cellulare alla carenza di ossigeno e controllano l’energia, il metabolismo del ferro, eritropoiesi e lo sviluppo. Quando sregolati contribuiscono alla tumorigenesi e alla progressione del cancro. Vengono descritte due pz (18 e 30 anni) con paraganglioma associato a policitemia vera dalla nascita, una di queste con segni della s. Marfan (dilatazione aortica, habitus) con due diverse mutazioni attivanti del gene della subunità alfa2 del HIF (HIF2A) nelle cellule tumorali, assenti nel sangue, cellule salivari, urinarie e unghie.

Nei tumori non sono mai state descritte mutazioni di questo gene. La presenza della stessa mutazione in tumori diversi (paraganglioma e somatostatinoma) fa ritenere che si tratti di un mosaicismo somatico con mutazione avvenuta nelle prime fasi dello sviluppo embrionale.

Exon-skipping drug pulls ahead in muscular dystrophy field. Nature Medicine 2012;18:1314. M. Duchenne, XL, frequenza 1:3.600 maschi, con incapacità a camminare dai 12 anni, poi problem respiratori e morte a 20-30 anni. La terapia cortisonica attuale ritarda ma non cura e ha molti effetti collaterali. Ci sono in fase 2 o 3 alcune sperimentazioni cliniche (vedi Articoli Interesse di Agosto e precedenti), come quelle con oligonucleotidi antisenso, che funzionano bene nel topo, ma ora anche nell’uomo come quella con Eteplirsen, che ha come bersaglio l’esone 51 (NB: una soluzione potrebbe essere quella di indurre uno skipping degli esoni 45-55, che includono una buona parte di sedi mutazionali (63% dei pz DMD con delezione), perché sappiamo che la delezione degli esoni 45-55 clinicamente è lieve o asintomatica) e che è applicabile per il 13% dei pz DMD. Gli effetti della terapia per più di 8 mesi (dose settimanale endovena) sulla deambulazione non sono strabilianti ma molto meglio di quelli di pz che hanno ricevuto una dose parziale e per un tempo più limitato e senza effetti collaterali. La sperimentazione continua. E’ in corso una sperimentazione con un altro farmaco, che usa lo stesso principio (skipping esone 51 con Drisapersen) con risultati analoghi (risultati della fase 3 nel 2014). E sono in corso altre sperimentazioni con altri farmaci usando altri sistemi. “Taking different approaches and treating different subgroups is a good thing,” says Mendell. “It may be that multiple drugs and a number of approaches are needed for this very devastating disease.”

Gene therapy rescues cilia defects and restores olfactory function in a mammalian ciliopathy model. Nature Medicine 2012;18:1423. Le cilia sono proiezioni che si estendono al di là della membrana cellulare importanti per le varie funzione biologiche, movimenti della cellula, segnali cellulari, percezione sensoria, in particolare, in quella tattile. Mutazioni di geni che alterano la formazione o la funzione delle cilia sono chiamate Ciliopatie, fenotipicamente e geneticamente eterogenee (s. Bardet-Biedl, s. Meckel-Gruber (MKS), s. Nefronoftisi, s. Joubert,  s. Jeune distrofia toracica asfissiante (JATD)(vedi ExomeCapture Reveals ZNF423 and CEP164 Mutations, Linking Renal Ciliopathies to DNA Damage Response Signaling. Cell 2012;150:533 (Articoli interesse Agosto 2012) e Evolutionarily Assembled cis-Regulatory Module at a Human Ciliopathy Locus. Science 2012;335:966)(Febbraio 2012). I segni clinici sono variabili e possono includere rene policistico, polidattilia, situs inverso, obesità, deficit cognitivo, cecità, sordità NS, alterata nocicezione (sensazione di dolore) e anosmia. I componenti del trasporto intraflagellare (IFT) assemblano e mantengono la ciglia trasportando i precursori ciliari, legati ad un complessi di proteine (complesso IFT-A e complesso IFT-B), dalla base della ciglia fino al sito della loro incorporazione sull’estremità distale (http://www.fedoa.unina.it/763/1/Bergamasco.pdf). Una mutazione ipomorfa di uno di questi componenti (Ift88) è causa di malattia nel topo (ORPK). Non noto questo nell’uomo. Lo screening mutazionale di IFT88 in persone o feti con MKS (n. 161) o JATD (n. 62) ha identificato una mutazione non sinonima in omozigosi in un feto con fenotipo simile a MKS, con patogenicità provata nello zebrafish.

Il topo ORPK è anosmico per assenza di cilia nei neuroni sensoriali olfattivi; se questi neuroni maturi ben differenziati sono trattati con terapia genica con IFT88 mediata da adenovirus si riproducono le cilia e il topo acquista la funzione olfattiva. Questo significa che vi sono le basi per ricuperare funzionalità del complesso ciliare anche nelle cellule differenziate.

Sedlin Controls the ER Export of Procollagen by Regulating the Sar1 Cycle. Science 2012;337:1668. Un report di AA italiani (Telethon NA) su un gene, SEDL; che quando mutato è responsabile della Displasia Spondiloepifisaria tarda, XL (MIM #313400), con bassa statura e precoce osteoartrite. La patogenesi di questa condizione è costituita da difetto della condrogenesi con incapacità dei condrociti di secernere componenti della matrice extracellulare. Il lavoro chiarisce i meccanismi di trasporto intracellulare del procollagene.

Ancora Alzheimer (AD): sono poche le malattie che ci spaventano come l’Alzheimer, per la sua frequenza (in tutto il mondo si stimano 35 milioni di persone affette, in gran parte in paesi in via di sviluppo), perché sappiamo che l’aumento dell’attesa di vita interesserà un numero molto maggiore di persone in cui diminuiscono le più comune cause di morte e perché ci porta via le nostre qualità più umane (ragionamento, memoria, la capacità di astrazione, linguaggio, controllo emotivo) senza che ci sia all’orizzonte una terapia che ne modifichi il decorso.

Preventing Alzheimer’s Disease. Science 2012;337:1488. Le sperimentazioni cliniche suggeriscono che la malattia deve essere trattata in stadi precoci e i progressi nell’individuazione di biomarcatori presintomatici (vedi Spigolature e Articoli recenti) potrebbero essere il primo passo per un’appropriata terapia, anche con successi parziali. Quindi occorre potenziare la ricerca la storia naturale di questa malattia e nel cogliere successi anche parziali dalle sperimentazioni in atto e in quelle che verranno attuate.

 

Tracking the insidious course of Alzheimer’s disease. Nature Medicine 2012;18:1342. Tre commenti sulla evoluzione clinica nella m. AD (vedi Clinical and Biomarker Changes in Dominantly Inherited Alzheimer’s Disease. NEJM 2012;367:795, citato e commentato negli Articoli di Interesse Agosto 2012). Uno trova che i risultati di una lunghissima incubazione (15 anni) concordano con quelli raccolti con i biomarcatori nei pz con Alzheimer sporadico. Un altro sottolinea che i dati ci dicono che m. Alzheimer sporadico e familiare hanno simile evoluzione e che l’accumulo di beta amiloide svolge un ruolo causale (provato per la forma familiare). Tre sperimentazioni cliniche per ridurre l’accumulo in fase preclinica, ma per i risultati occorreranno anni. Un terzo infine sottolinea che nessun pz con m. Alzheimer ha avuto la remissione della malattia per cura o spontaneamente. C’è solo un farmaco approvato da FDA come terapia del cancro (bexarotene) che sembra far regredire l’accumulo di amiloide nel topo. Questo non vuol dire che possa avere effetto clinico, ma sarebbe comunque “a notable triumph for the Alzheimer’s field, which is in desperate need of a success”.

Alzheimer’s drugs take a new tack. Nature 2012;489:13. Continua la storia degli insuccessi e delle nuove speranze della terapia della AD (vedi anche precedenti selezioni di articoli di interesse. In particolare quella dell’Agosto 2012). Apparente insuccesso di un farmaco (solanezumab) un anticorpo contro le placche di beta-amiloide, ma da analisi successive sembrerebbe che qualcosa faccia nel rallentare il declino intellettivo dei pz con AD lieve, anche se permangono dubbi se questo rallentamento sia realmente significativo per la vita dei pz, anche se ci si chiede se il poco o nullo effetto sia dovuto al fatto che la terapia è applicata troppo tardi a diagnosi conclamata, come tentare di curare le placche aterosclerotiche quando già ci sono (le statine infatti vengono date prima). Sono state programmate per il prossimo anno tre sperimentazioni in pz asintomatici a rischio genetico o a rischio per accumulo cerebrale di beta-amiloide con farmaci diversi, due di 5 anni e una di 3 con una spesa rispettivamente di 100 milioni, 120 milioni e 110 milioni di $US. Altre due sperimentazioni stanno attendendo il finanziamento. Il timore è che se sorgessero dubbi sull’efficacia delle terapie antiamiloidee non ci sarebbero più fondi per altri studi, questo sarebbe come “throwing the baby out with the bath water, and abandoning Alzheimer’s disease”. (Speriamo di no, ndr).

Antiepileptic drugs in Alzheimer’s. Research highlights. Nature Genetics 2012;44:967. Recensione di un lavoro (Levetiracetam suppresses neuronal network dysfunction and reverses synaptic and cognitive deficits in an Alzheimer's disease model. PNAS 2012 Aug 6 Epub ahead of print) sull’uso di farmaci antiepilettici in commercio nel modello animale. Poco si conosce sui processi patologici iniziali che durano anni prima che si manifesti la malattia (vedi numerosi articoli su questa patologia negli articoli di interesse dell’Agosto scorso), neurotossicità e disfunzione sinaptica probabilmente. Il topo transgenico per la proteina precursore dell’amiloide umana (hAPP) ha un accumulo di beta-amiloide umana, anomala attività del network neuronale e crisi epilettiche, iperattività e difetti cognitivi. Sono stati testati in topi hAPP alcuni farmaci antiepilettici in commercio e quello che ha avuto migliori effetti è stato il Levetiracetam (Keppra), indicato in medicina come unico farmaco per l’epilessia parziale e in associazione per altre forme di epilessia, che ha migliorato considerevolmente il tracciato EEG e, con trattamento cronico, la disfunzione sinaptica e l’apprendimento (buone prospettive terapeutiche con un farmaco già in commercio e non particolarmente oneroso per il SSN, ndr).

Brain Amyloid Imaging — FDA Approval of Florbetapir F18 Injection, NEJM 2012;366:885. E’ stato approvato dalla FDA l’uso di Florbetapir, radiotracciante (fluoro-18 che emette positroni rilevabili dalla PET) nella PET, tracciante che in studi non clinici lega gli aggregati beta amiloide. Ammesso per la ricerca della causa nel declino cognitivo in generale. Non assicura la diagnosi di Alzheimer ma solo che vi sono poche o tante placche amiloidi, che però possono essere osservate nei normali o in altre malattie neurologiche. Se negativo riduce la probabilità che il pz abbia Alzheimer.

Single-Stranded RNAs Use RNAi to Potently and Allele-Selectively Inhibit Mutant Huntingtin Expression. Cell 2012;150:895. La proteina mutante della m. Huntington (HD), malattia genetica AD incurabile con frequenza di 1:100.000 persone, è la causa della patologia. Non ci sono farmaci in grado di bloccare la malattia, il silenziamento della proteina mutante eliminerebbe alla base il meccanismo patogenetico. Viene descritto l’uso di oligonucleotidi antisenso a singolo filamento combinato con l’interferenza del RNA (ss-siRNA). Si è dimostrata con l’uso di ss-siRNA una potente e selettiva inibizione della proteina mutante nelle cellule di pz con HD e nel modello animale (topo) con HD tramite l’infusione endoventricolare cerebrale.

Genetic mutations in metabolic pathway could be fixed with nutritional supplement. Amino-acid deficiency underlies rare form of autism Nature News 6 Sept 2012. Premessa: lo screening “metabolico” non è indicato nell’identificazione della causa dell’autismo non sindromico (PLoS ONE 1 July 2011:e21932)(ndr). La citazione riguarda un commento di un lavoro (Mutations in BCKD-kinase Lead to a Potentially Treatable Form of Autism with Epilepsy. Science 6 Sept 2012) in cui si osserva in tre famiglie di genitori consanguinei con figli con autismo e epilessia una malattia metabolica da deficit enzimatico che comporta una riduzione plasmatica degli aminoacidi a catena ramificata (leucina, isovalina, valina), aa essenziali (da assumere con la dieta) e importanti nella sintesi proteica e nel processo per cui si produce energia dalle proteine. Mediante sequenziamento esonico sono state individuate nei 3 pz mutazioni in omozigosi (2 con perdita di funzione e una missenso) del gene BCKDK (branched chain ketoacid dehydrogenase kinase). Il complesso chetoacido deidrogenasi a catena ramificata (BCKDH) favorisce il catabolismo degli aminoacidi ramificati, la chinasi BCKDK inattiva la subunità E1-alfa di questo complesso. Mutazioni di una delle tre subunità di BCKDH fanno accumulare gli aminoacidi ramificati, causa della m. delle urine a sciroppo d’acero (per il caratteristico odore)(MIM #248600). Mutazioni BCKDH comportano invece una regolazione negativa degli aminoacidi ramificati, nei pz sono stati osservati bassi valori di questi aminoacidi e lo stesso nel topo knockout (Bckdk−/−). Il possibile meccanismo patogeno risiede nell’alterato trasporto attraverso la barriera emato-encefalica: la bassa concentrazione di aminoacidi ramificati favorisce il passaggio di altri aminoacidi (threonina, fenilalanina, tirosina, istidina e metionina) che si trovano infatti in alta concentrazione nell’encefalo del topo Bckdk−/−. L’alterata regolazione aminoacidica probabilmente interferisce con la funzione dei neurotrasmettitori, i cui precursori sono appunto questi aminoacidi. La carenza o la supplementazione con la dieta di aminoacidi ramificati ha effetto sullo sviluppo neurologico e sull’epilessia: i topo knockout con dieta povera di questi aminoacidi dopo 4 giorni hanno il fenotipo neurologico e l’epilessia (ma non i topi wild type), quelli invece con dieta ricca di aminoacidi ramificati no; inoltre sempre nel topo la patologia neurologica è reversibile (dopo 1 settimana) con la dieta. Nei pz studiati la dieta per ora ha normalizzato i livelli ematici di aminoacidi ramificati.

NB: lo screening “metabolico” non è considerato indicato nell’identificazione della causa dell’autismo non sindromico (Should Metabolic Diseases Be Systematically Screened in Nonsyndromic Autism Spectrum Disorders? PLoS ONE 1 July 2011;6:e21932).

EPHA4 is a disease modifier of amyotrophic lateral sclerosis in animal models and in humans. Nature Medicine 2012;18:1418. Malattia neurodegenerativa a esordio tardivo con una notevole variabilità fenotipica (la sopravvivenza può essere di mesi o di anni). Il 10% dei casi sono familiari a trasmissione AD (molto rara la AR) geneticamente molto eterogenea (quasi 20 malattie, con 20% da mutazione SOD1). Nel 50% dei casi la causa rimane sconosciuta. Vedi (articoli di interesse Marzo, Aprile, Giugno, Agosto 2012: Mutations in the profilin 1 gene cause familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature 2012;488:499). La grande variabilità fenotipica fa pensare a geni modificatori, su cui si potrebbe intervenire per la terapia. Nel lavoro viene individuato nel modello animale (zebrafish) di ALS da mutazione SOD1 un possibile modificatore del fenotipo, Epha4, recettore efrinico del sistema di repulsione assonale. L’inibizione genetica o farmacologica di Epha4 riduce o annulla il fenotipo SOD1 nello zebrafish e aumenta la sopravvivenza nei modelli animali di topo e ratto. Nei pz con ALS non solo l’espressione di EPHA4 è inversamente correlata con l’inizio della malattia e la sopravvivenza, ma anche mutazioni con perdita di funzione sono associate a lunga sopravvivenza. Inoltre il knockdown o l’inibizione farmacologica di Epha4 evita l’assonopatia del modello di zebrafish con ALS da mutazione TDP-43 (nell’uomo la mutazione di questo gene causa la ALS10 -MIM #612069) e anche nel knockdown di Smn1 sempre nello zebrafish (modello animale della Atrofia Muscolare Spinale –MIM #253300). EPHA4 sembra quindi modulare la vulnerabilità dei motoneuroni alla degenerazione assonale. Un buon target terapeutico quindi.

Transcriptional profiling in facioscapulohumeral muscular dystrophy to identify candidate biomarkers. PNAS early edition Sept 2012. La distrofia muscolare Facio-scapolo-omerale, una delle più comuni distrofie muscolari, è una malattia genetica AD caratterizzata da perdita progressiva della muscolatura facciale, dei cingoli e delle braccia, con ampia variabilità fenotipica. Il difetto genetico, identificato 20 anni fa, non riguarda un gene codificante una proteina ma un ridotto numero di ripetizioni in tandem localizzati nella regione subtelomerica della cromosoma 4 (4q35), riduzione che attiva con meccanismi sinora non noti geni vicini (in un recente lavoro “A Long ncRNA Links Copy Number Variation to a Polycomb/Trithorax Epigenetic Switch in FSHD Muscular Dystrophy. Cell 2012;142:819” viene identificato un ncRNA in un locus vicino che è espresso nella FSHD e che coordina la derepressione di geni che è causa della FSHD)(vedi Articoli interesse Maggio 2012). Non sono disponibili terapie. In questo lavoro vengono paragonati i profili di espressione genica in biopsie muscolari di pz (n. 29) e controlli (23 parenti 1° grado non affetti) di 21 famiglie: 15 geni con differente profilo di espressione pz vs controlli sono stati considerati come “segnatura molecolare” della distrofia in altri 26 soggetti con accuratezza di attribuzione come affetti o controlli dell’80-90% (m. deltoide, m. bicipite). Questi marcatori biologici potranno in futuro essere usati per verificare l’efficacia di future terapie per questa distrofia.

Genome-wide meta-analyses of nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate identify six new risk loci. Nature Genetics 2012;44:968. La labioschisi (LS)(con o senza palatoschisi) non sindromica ha una frequenza di 0.7-1.3 per mille neonati, con differenze considerevoli interetniche (doppia negli asiatici), e è considerata una classica malattia multifattoriale. Studi di associazione mediante GWAS hanno identificato 5 loci predisponenti oltre al noto gene di suscettibilità IRF6 (Interferon regulatory factor-6)(MIM #608864), gene della s. van Der-Woude (MIM #119300)e della s. Pterigio popliteo (MIM #119500). La meta analisi dei due lavori con maggior numero di casi ha consentito di confermare i precedenti loci di suscettibilità e di identificarne altri 5 (1p36, 2p21, 3p11.1, 8q21.3, 13q31.1 and 15q22) con elementi che fanno pensare a un loro coinvolgimento nelle schisi oro-facciali: uno SNP è in un introne di PAX7 (Paired box7), un altro è 3 kb a valle di EPHA3 (codificante ephrin receptor A3), uno nel gene THADA (codificante thyroid adenoma associated), uno vicino al gene SPRY2 (codificante sprouty homolog 2), che è un eccellente candidato per le schisi facciali come risulta da modelli animali, uno, solo nella popolazione europea non nell’asiatica, è 20 kb a monte del gene TPM1 gene (encoding tropomysin 1). Dati epidemiologici e embriologici sembrano provare che i due sottogruppi, LS con o senza palatoschisi, hanno una certa sovrapposizione eziologica ma anche fattori genetici diversi. La meta analisi conferma in parte questa ipotesi identificando un locus (SPRY2) che contribuisce esclusivamente alla schisi palatina in presenza di schisi labiale, suggerendo la presenza di elementi regolatori vicini.

De novo mutations in ATP1A3 cause alternating hemiplegia of childhood. Nature Genetics 2012;44:1030. L’Emiplegia alternante infantile (AHC) è una rarissima (1:1.000.000 bambini) e grave malattia neurologica con episodi ricorrenti di emiplegia che compare prima dei 18 mesi ora in un emisoma poi nell’altro, ritardo di sviluppo e cognitivo, distonia e coreo-atetosi (MIM #104290) che può durare minuti o giorni; in genere è sporadica e è ritenuta (anche MIM la considera così) da mutazione del gene ATP1A2, allelica quindi alla emicrania familiare emiplegica (MIM #602481), quando in realtà clinicamente alcune famiglie con mutazione di questo gene sembravano più FHM che AHC. Quando sporadica comunque non è mai stata individuata mutazione del gene ATP1A2. Con il sequenziamento esonico, in 7 pz sporadici è stata individuata in tutti una mutazione non sinonima de novo del gene ATP1A3 (codificante la subunità ATPasi alfa3 del sodio-potassio). L’analisi di altri pz con AHC (totale 105) conferma che una mutazione, alcune sono ricorrenti (7/19) suggerendo che il gene sia ipermutabile, è presente in almeno il 74% dei casi, di cui 1 caso familiare. Mutazioni di ATP1A3 causano anche un’altra malattia a comparsa nell’adolescenza (range 4.55 anni) Distonia con parchinsonismo a esordio rapido (DYT12)(MIM #128235). Lo studio funzionale in HeLa di mutazioni che causano o l’una o l’altra condizione mostrano che mutazioni DYT12 riducono a zero l’espressione di ATP1A3, mentre quelle causanti AHC non riducono l’espressione della proteina; l’effetto patogeno sembra dovuto a effetti diversi sulla pompa sodio-potassio, ipomorfici per DYT12 e modulatori per AHC (legame degli ioni potassio alla pompa Na+/K+).

Clinical spectrum of disease associated with ATP1A3 mutations. Lancet Neurology 2012;11:741. Commenta l’articolo sullo stesso fascicolo (Heterozygous de-novo mutations in ATP1A3 in patients with alternating hemiplegia of childhood: a whole-exome sequencing gene-identification study. Pg 764) confermando quanto sopra in 24 pz, trovando una mutazione di ATP1A3 in tutti (11 diverse, in genere missenso).

Gli AA propendono per un continuum fenotipo tra AHC e DYT12 di un disturbo distonico dei movimenti.

PTEN — Linking Metabolism, Cell Growth, and Cancer. NEJM 2012;367:1061. Editoriale che commenta i risultati un articolo pubblicato sullo stesso fascicolo (PTEN Mutations as a Cause of Constitutive Insulin Sensitivity and Obesity, pg 1002) sul ruolo di PTEN nel cancro, nel diabete 2 e nell’obesità, patologie che sappiamo sono epidemiologicamente e geneticamente legate e che hanno in comune una resistenza all’insulina, ormone e fattore di crescita, cioè una ridotta capacità di questo ormone a svolgere i suoi effetti metabolici nei tessuti bersaglio. Sappiamo che mutazioni germinali con aploinsufficienza di PTEN causano la s. Cowden (amartomi multipli, vari tipi di cancro), che la sua aploinsufficienza è presente in molti tessuti cancerosi e che gli animali da esperimento con delezione del gene sviluppano tumori maligni. La funzione di oncosoppressione è svolta regolando (defosforilazione) PI3K (phosphatidylinositol 3-kinase)(* vedi sotto) nella stessa sede dove agiscono (fosforilazione) il pathway dei fattori di crescita intracellulari e l’insulina. Carenza di PTEN produce alti livelli di una proteina a valle del pathway PI3K (PIP2), favorisce la crescita e la sopravvivenza cellulare e favorisce l’effetto metabolico dell’insulina. Nel lavoro è stata misurata la sensibilità insulinica e la funzione delle cellule beta pancreatiche in 15 pz con s. Cowde da mutazione PTEN e 15 controlli. Alcuni risultati attesi e altri inattesi: nei pz Cowden c’è una significativa aumentata sensibilità insulinica e bassa insulinemia nei pz Cowden (attesa per il ruolo di PTEN su PI3K e PIP2) e un significativo aumento della massa corporea (BMI) con aumentata adiposità ma senza modificazione di distribuzione di grasso (nonostante la maggiore sensibilità insulinica) e i livelli di mRNA di PTEN sono deficitari solo nel tessuto adiposo, non in quello del muscolo scheletrico. Le conclusioni degli AA.: “we describe a monogenic cause of profound insulin sensitization that paradoxically occurs in association with adiposity”.. e.che ”PTEN haploinsufficiency appears to result in an increased risk of obesity and cancer but a decreased risk of type 2 diabetes”.

*Da ricordare (vedi Selezione articoli Agosto 2012) 3 lavori nel fascicolo di Agosto di Nature Genetics in cui sono descritte nuove condizioni con iperplasia fibroadiposa/emimegalencefalia da mutazione PI3K.

HDAC8 mutations in Cornelia de Lange syndrome affect the cohesin acetylation cycle. Nature 2012;439:313. La coesina è un complesso proteico responsabile della coesione tra i cromatidi fratelli e permette la corretta segregazione cromosomica durante la mitosi e la meiosi. E’ formato da quattro subunità, due proteine SMC (SMC1A e SMC3), e due proteine non-SMC (RAD21 e STAG1/2). Mutazioni dei componenti strutturali della coesina (e dei suoi regolatori) causano le coesinopatie (http://etd.adm.unipi.it/theses/available/etd-09052011-101205/). Mutazioni di SMCA1 (XL) sono responsabili del 5% dei casi di s. De Lange di SMC3 di <1%, mentre mutazioni del gene NIPBL (un altro gene coinvolto nella coesione dei cromatidi fratelli) sono responsabili del 60% dei casi ((MIM #122470). L’osservazione sperimentale del ruolo di un’altra proteina oltre a NIPBL nella regolazione coesinica, HDAC8 (histone deacetylase 8)(MIM *300269, XL), in particolare nella sua localizzazione, ha spinto gli AA a verificare se mutazioni di questo gene sono responsabili di una parte dei 154 soggetti con s. DeLange negativi a NIPBL, SMC1A, SMC3, RAD21, STAG2, ESCO1, ESCO2, MAU2. Trovate 4 missenso e 1 nonsenso, de novo, e 1 caso familiare (pz, sua sorella lievemente affetta e madre non affetta con allele mutante inattivato nel sangue materno), tutti con fenotipo classico (2-2.5% di tutti i casi con DeLange, ndr). In vitro le mutazioni di HDAC8 ne annullano l’attività deacetilasica, mentre l’aggiunta di HDAC8 normale evita l’eccesso di metilazione di SMC3, eccesso che si osserva nelle cellule con mutazione. La perdita di attività della deacetilasi porta a una riduzione di legame dei componenti del complesso coesinico, meccanismo patogenetico comune a tutti geni noti responsabili di questa sindrome.

Vedi anche (Cohesin’s DNA Exit Gate Is Distinct from Its Entrance Gate and Is Regulated by Acetylation. Cell 2012;150:961), modello che prevede entrata e uscita diverse per i cromatidi fratelli.

Sindrome Dravet: è una grave encefalopatia a insorgenza nel 1° anno di vita con convulsioni tonico-cloniche inizialmente febbrili farmacoresistenti, poi i pz hanno altri tipi di crisi, come assenza, crisi miocloniche o parziali con comorbilità, deficit cognitivo e morte precoce. Il gene malattia è SCN1A (sodium channel, brain type I, alpha subunit; nac1 nav1.1), il 95% delle mutazioni, che sono da perdita di funzione in Hz, sono de novo. Mutazioni in Hz dello stesso gene causano l’Epilessia AD con convulsioni febbrili plus tipo 2 (GEFSP2), le Convulsioni febbrili familiari 3A (FEB3A) e l’Emicrania familiare emiplegica 3 (FHM3).

Specific deletion of NaV1.1 sodium channels in inhibitory interneurons causes seizures and premature death in a mouse model of Dravet syndrome. PNAS 2012;109:14646. Nel topo la delezione dell’esone 26 determina aploinsufficienza e un fenotipo simile a quello dell’uomo con convulsioni sensibili alla temperature, atassia e morte prematura. Nell’animale è stata documentata nei neuroni ippocampali una perdita selettiva di flusso di sodio e di eccitabilità negli interneuroni (neuroni che stanno tra un neurone sensorio e uno motorio e che sono responsabili della modulazione e integrazione delle risposte) GABAergici. L’ipotesi che il lavoro vuole provare è che la patologia sia dovuta a una selettiva riduzione della funzione inibitoria degli interneuroni.
I topi con perdita della isoforma Nav1.1 del canale voltaggio-dipendente del sodio nei neuroni GABAergici frontali muoiono precocemente dopo crisi convulsive tonico-cloniche, che sono sensibili all’induzione termica, esattamente come i topi con delezione generalizzata di Scn1a.
Questo fa concludere che lo stesso valga per la s. Dravet in cui si ritiene che la perdita dei canali Nav1.1 nei neuroni GABAergici frontali sia necessaria e sufficiente per causare l’epilessia e la morte prematura.

Autistic-like behaviour in Scn1a^+/− mice and rescue by enhanced GABA-mediated neurotransmission. Nature 2012;489:385. Topo con aploinsufficienza di Scn1a (Scn1a^+/− ) ha iperattività, comportamenti stereotipati, difetto di relazioni sociali e di memoria spaziale. L’olfatto è mantenuto ma nuovi odori sono repulsivi. Viene confermato che è coinvolta la neurotrasmissione GABAergica e che la delezione selettiva dei canali Nav1.1 negli interneuroni frontali è sufficiente per causare i disturbi comportamentali e il deficit cognitivo. In questi topi basse dosi di clonazepam, modulatore allosterico dei recettori GABA_A corregge i disturbi comportamentali e di memoria. Questo fa concludere che è la trasmissione GABAergica a essere alterata nella s. Dravet, e non dovuta a danno neuronale secondario alle convulsioni (vedi GABAergic excitation after febrile seizures induces ectopic granule cells and adult epilepsy. Nature Medicine pg 1271. Nature Medicine 2012;18:1271, in cui si conclude in base a una ricerca sperimentale nei ratti che le convulsioni febbrili prolungate inducono un’alterata migrazione neuronale delle cellule nel lobo temporale e che questo è causa di successiva epilessia)(vedi articoli di interesse Agosto 2012). Il lavoro su Nature comunque svela un ruolo dei canali Nav1.1 nelle funzioni neuropsichiatriche e un’appropriata terapia per la s. Dravet.

The Notch signalling system: recent insights into the complexity of a conserved pathway. Nature Reviews Genetics 2012;13:654. Il pathway di Notch è un meccanismo conservato evolutivamente che controlla una diversi processi cellulari come il differenziamento, la proliferazione e l'apoptosi. I segnali trasdotti dal recettore Notch controllano le risposte della cellula a stimoli intrinseci ed estrinseci e necessitano del contatto tra due cellule adiacenti. Il gene che codifica per il recettore Notch è stato scoperto in Drosofila poiché la parziale perdita di funzione risultava in un fenotipo con i margini delle ali intaccati (http://paduaresearch.cab.unipd.it/1719/1/Masiero_tesi_dottorato.pdf). Alterazioni di questo pathway sono descritte in molte malattie dell’uomo. Studi recenti, sempre nella Drosofila, ci dicono che questa via di segnale non è semplicemente lineare ma un network molto complesso. Le nuove tecnologie consentiranno di capire meglio i meccanismi molecolari di controllo di Notch.