Scelta
di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati nell’Ottobre 2012 nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology,
Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature
Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science & Cell.
***** (La
previsione che l’analisi esonica come test diagnostico sarebbe stata accettata
come test diagnostico di routine si è avverata, ndr).
Diagnostic
Exome Sequencing — Are We There Yet? NEJM
online 4 October 2012.
Editoriale relativo all’articolo (Diagnostic Exome Sequencing in Persons with Severe Intellectual
Disability. NEJM online 4 October 2012) che commenta
i risultati presentati, molto interessanti (gli stessi AA avevano pubblicato un
articolo, abbastanza contestato, A de novo paradigm for mental
retardation. Nature Genetics 2010;42:1109,
in cui affermavano che l’applicazione dell’analisi esonica in 10 pz aveva
identificato significative variazioni in 6 e concludevano “Together with de novo copy number variation, de novo point
mutations of large effect could explain the majority of all mental retardation
cases in the population”).
Ora hanno presentato uno studio delle regioni codificanti di >21.000 geni di
100 pz con deficit intellettivo (DI)(QI <50) con array-SNP e test
metabolici, quando indicati, negativi: hanno trovato 79 mutazioni de novo in 53 pz, in 13 pz hanno
identificato 10 mutazioni de novo e 3 XL, queste ultime trasmesse dalla madre,
mutazioni che sono considerate in grado di alterare la funzione di geni noti
causa di DI. In 22 pz sono state poi trovate mutazioni de novo potenzialmente patogene di nuovi geni candidati di DI. Sono
stati ricercate mutazioni di 5 di questi geni candidati in un campione di 765
pz con DI (di 5621 nel loro archivio): sono state trovate mutazioni di 3 di
questi geni (DYNC1H1, GATAD2B, and CTNNB1), il che conferma la loro patogenicità (totale
quindi 16/100)(è in corso l’analisi mutazionale di altri 19 geni candidati). Non
sono stati trovate mutazioni patogene AR, con l’eccezione di 1 pz con una
mutazione de novo e una ereditata. C’è
stato un incidentaloma (mutazione in 1 pz del gene retinoblastoma). In
conclusione la resa diagnostica è stata del 16%, in gran parte da mutazioni de novo (se si tiene conto della resa
diagnostica per la stessa patologia dell’array-CGH -15-20% - riusciamo a
identificare la causa di DI in un terzo dei casi. E gli altri? Second hit (vedi
sotto), DNA non codificante, epigenetica, multifattorialità, cause ambientali?
Ndr).
L’editoriale
conclude affermando che l’analisi esonica può ora far parte dei test offerti da
un laboratorio di diagnosi, anche se sottolinea che la metodologia applicata
può dare risultati non interpretabili (e non è immaginabile applicare la
verifica di patogenicità adottata nel lavoro, ndr). Sottolinea anche la
necessità di referti completi ma anche comprensibili dai medici curanti, la
condivisione con altri laboratori dei risultati ottenuti dei geni
potenzialmente candidati, e, non banale, la rivisitazione di quanto riscontrato
(mutazioni di dubbio significato e mutazioni date come patogene) a distanza di
tempo.
****
Rocking the foundations of molecular genetics. PNAS
2012;109:16400.
Dondolano le fondamenta? Buona parte degli studi di associazione genome-wide
(GWAS) hanno identificato solo una minima parte della componente ereditaria dei
caratteri/malattie complesse per varie cause, tra cui la sottostima sistematica
dell’ereditabilità e delle interazioni epistatiche, la presenza di varianti
rare o rarissime e l’eredità intergenerazionale epigenetica non valutabile
dall’analisi del DNA. L’articolo che viene commentato (Transgenerational
epigenetic effects of Apobec1 cytidine deaminase deficiency on testicular germ
cell tumor susceptibility and embryonic viability. PNAS 2012; 109:E2766–E2773) riguarda
uno studio nel topo che dimostra la trasmissione ereditaria epigenetica, come
sospettato da vari studi. Nel lavoro si osserva che nel topo l’eterozigosi per
un allele nullo di un gene (Apobec1), membro della famiglia di enzimi citidina
deaminasi (che partecipano alla
degradazione dei nucleotidi pirimidinici catalizzando la deaminazione della
citidina a uridina), nella nonna (F0) (ma non nel nonno) modula la
suscettibilità e la vitalità embrionale nei discendenti maschi che non sono
portatori della mutazione, con un effetto che permane per almeno 3 generazioni
(F1, F2, F3).La memoria epigenetica è legata alla metilazione del DNA e alle modificazioni istoniche che in genere vengono annullate nelle cellule germinali, ma non completamente, e anche cotrasmessa da RNA (ncRNA). E’ possibile che non solo la storia allelica ma anche quella ambientale possa influire sul fenotipo, fornendo un modello dinamico di eredità, non statico come quello classico della ortodossia genetica del ‘900. E l’RNA sembra essere il motore computazionale dell’evoluzione e dell’ontogenesi di organismi complessi. Il difficile commento (vengono accennati anche gli aspetti darviniani e lamarchiani dell’evoluzione) termina quindi “It is time to reassess many assumptions in molecular biology and genetics”.
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Naratriptan mitigates CGRP1-associated motor neuron degeneration caused
by an expanded polyglutamine repeat tract. Nature Medicine 2012;18:1531 con commento (Attacking the flank: targeting new pathways in SBMA, stesso
fascicolo pg. 1461). L’atrofia muscolare
spinale e bulbare (SBMA, m. Kennedy)(MIM #313200), dovuta a espansione
trinucleotidica (CAG) nell’esone 1 del gene codificante il recettore androgenico
(AR), è una malattia dei motoneuroni tardiva con progressiva debolezza
muscolare e atrofia dei muscoli bulbari (deglutizione, respirazione,
parola, altre funzioni della gola), facciali e degli arti. La proteina anomala
che si accumula nel nucleo dei motoneuroni causa varie alterazioni molecolari
tra cui una disregolazione trascrizionale (verificata nei tessuti postmortem di
pz e nei modelli animali), alterazione del pathway di segnale TGF-beta,
disfunzione mitocondriale e difetto di trasporto assonale. Mutazioni di AR causano
sovraregolazione del prodotto del gene correlato al gene della calcitonina (da
splicing alternativo del gene parentale della calcitonina, ndr)(CGRP). La sua
sovraespressione nelle cellule neuronali produce un danno cellulare tramite
l’attivazione del pathway JNK (c-Jun
N-terminal kinase). Nel modello SBMA di topo è stata studiata, mediante microarray,
l’espressione dei geni che sono ritenuti responsabili della neurodegenerazione
e, modulandone l’espressione geneticamente e farmacologicamente, è stato
verificato l’effetto istopatologico e funzionale su tale patologia.Sono stati usati farmaci agonisti del recettore 5-HT1B/1D (Triptani, in particolare Natatripan, usato per le sue proprietà antiinfiammatorie nell’emicrania), che riducono i livelli sierici di GCRP1 tramite la riduzione dell’attività del suo promotore e la diminuzione di livelli di mRNA di CALCA nelle cellule neuronali in vitro e in vivo. Il trattamento ha comportato un miglioramento dell’attività motoria nel modello animale.
L’efficacia sembra modesta con un possibile ruolo non chiave del CGRP, quindi occorrono ulteriori studi sul meccanismo patogenetico nella SBMA. Rimane comunque da sottolineare che il farmaco usato è già in commercio e quindi una possibile indicazione per una sperimentazione clinica. Fatto ancor più importante l’eventuale terapia farmacologica potrebbe valere non solo per SBMA ma anche per altre malattie neurodegenerative da poliglutamina, come la m. Huntington, l’atrofia dentato-rubro-pallido-luisiana, e sei forme di atassia spino-cerebellare.
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The Variability of Genetic Disease. NEJM 2012;367:1350.
Commento di AG Brunner, che comincia così “It is never boring to be a physician because patients
are so different” di un articolo (Phenotypic Heterogeneity of Genomic
Disorders and Rare Copy-Number Variants. Stesso fascicolo, pg. 1321) che
sottolinea che “each patient has a story to tell, and few have disorders that
match textbook descriptions” per i classici fattori: l’influenza dell’ambiente,
la casualità degli eventi, la sede e il tipo di mutazioni e il background
genetico come la presenza di geni modificatori. Le nuove tecniche aprono nuove
vie: il lavoro riguarda un aspetto, non nuovo, che è quello del “second hit” di
copy number variant (CNV), che è un modello additivo di sbilanciamento
cromosomico in cui il numero di geni interessati correla con la gravità clinica.
Il lavoro ha calcolato la frequenza della presenza di due rare CNV di notevoli
dimensioni in 32.587 pz con deficit intellettivo (DI) con o senza malformazioni
e in 8329 controlli. I bambini con due CNV di >500 kb di significato non
noto hanno una probabilità 8 volte maggiore di avere (DI) e in questi bambini
il CNV ereditato da un genitore tende significativamente a essere associato a un
secondo CNV di >500 kb. Il commento sottolinea che l’ovvia conclusione da
questi dati è che le CNV presenti anche nella popolazione generale non sono
sufficienti da sole per determinare DI, che si manifesta invece quando è
presente un secondo sbilanciamento genomico.Vi sono poi, con questa ampia casistica, altri dati. Le CNS associate a sindromi note sono di solito de novo mentre quelle associate a condizioni con fenotipo molto variabile (es. m. psichiatriche – grave DI come del 16p12.1) sono nella massima parte dei casi ereditate. In questi ultimi pz è più frequente la presenza del second-hit rispetto a quelli sindromici. Il sesso maschile è un fattore di rischio indipendente (sappiamo ad es. che nell’autismo il rapporto M:F è di 3-4:1): la frequenza nei maschi con DI con una condizione a fenotipo variabile di un second-hit è maggiore rispetto alle femmine affette e le madri, presumibilmente non affette, trasmettono più frequentemente la seconda CNV ai figli (Con così tanti dati ci si perde, ndr).
Discovery and Statistical Genotyping of Copy-Number Variation from
Whole-Exome Sequencing Depth. AJHG 2012;91:597. Per aumentare il repertorio di
tecniche alla “caccia delle variazioni” (variation hunting) è stato messo a
punto una tecnica statistica XHMM (exome hidden Markov) che identifica CNV a
risoluzione esonica da dati di sequenza esonica con particolare attenzione a
variazioni rare (<5%) in sedi sensibili a malattia. Sono stati testati 90 pz
con schizofrenia e relativi genitori e successivamente, dopo aver messo a punto
la tecnica, 1.017 pz e controlli. Sono state trovate 2.315
CNV rari (frequenza < 1%) con una mediana di 2 rari CNV per soggetto (una
del e una dup) e con oltre l’80% di CNV <100 kb, dati controllati mediante
array Affymetrix 6.0. Ottima sensibilità per rare CNV di 3 o più esoni
(79%) e alta specificità che corrisponde all’atteso 50% per i campioni in
trios. La risoluzione è tale che identifica CNV all’interno di un gene, che lo
interrompe, fatto questo come sappiamo causa di un discreto numero di malattie.
Mentre il lavoro
era in valutazione è stato pubblicato un articolo con gli stessi scopi ma con
altro metodo (CoNIFER)(
NHLBI Exome Sequencing Project. Copy number variation detection
and genotyping from exome sequence data. Genome
Research 2012;22:1525) con punti in comune (sensibilità) e con differenze di
tecniche e risultati. In sintesi la tecnica XHMM e la tecnica con array sono
complementari nell’identificazione di CNV perché hanno differenti punti di
forza e di debolezza.
NEUROSVILUPPO
*****Genetic and environmental vulnerabilities in children with neurodevelopmental disorders. PNAS 2012;109:17261. Siamo abituati nei disturbi neurocomportamentali a non tenere conto della “traettoria dinamica” dello sviluppo che porta alla fine a uno stadio finale socio-cognitivo. Lo studio riguarda il confronto del fenotipo cognitivo, relativo a capacità di visualizzazione dei numeri, tra due sindromi genetiche. Sappiamo che circuiti cerebrali diversi sono responsabili delle capacità numeriche, uno per numeri esatti e l’altro per quantità numeriche approssimative. A 3 mesi un bambino discrimina i piccoli numeri (1, 2 e 3), a 6 mesi distingue 8 punti da 16 e a 10 mesi 8 da 12. Nel bambino con s. Williams la capacità di contare piccoli numeri è normale, mentre non lo è nel il bambino con s. Down. Ma successivamente i ragazzi o adulti con SD hanno prestazioni in matematica molto migliori di quelli con SW. Questo è dovuto a un difetto, in quest’ultima sindrome, nella discriminazione di grandi numeri (20), che è invece buona, anche se inferiore ai controlli, nella SD.
Studi di attenzione e di movimenti saccadici oculari (movimenti rapidi degli occhi per portare il bersaglio a coincidere con la fovea) nelle due sindromi mostrano che in ambedue ci sono deficit attentivi (dell’attenzione sostenuta nella SD); i movimenti saccadici nella SD sono normali mentre sono notevolmente alterati nella SW. Questo potrebbe essere il motivo del difetto discriminatorio dei grandi numeri. Nella SD invece il difetto dell’attenzione sostenuta rende difficile individuare gli oggetti in un pannello. Le due sindromi si differenziano anche per altri aspetti: nella SD ci sono difficoltà con display a alta frequenza spaziale, nella SW a basse frequenze spaziali. Questa dissezione del fenotipo cognitivo andrebbe usata per adottare un training specifico per ogni condizione (SW: precocemente concentrato sui movimenti saccadici, SD sull’attenzione sostenuta -concentrazione).
Altro interessante confronto tra sindromi (cross-syndrome comparison): apparentemente SW e Autismo sono agli opposti come comportamento (interesse per l’ambiente e le persone vs chiusura all’ambiente e interesse per le cose), ma in realtà hanno molte somiglianze nella prima infanzia (es. movimenti oculari, attentivi, neurologici) che comunque portano a un profilo neurocomportamentale diverso in età adulta.
Un altro aspetto riguarda la mancata compensazione dell’alto stato socio-economico sul fenotipo comportamentale nelle sindromi genetiche. Per la gravità del danno o, almeno in parte, per il diverso atteggiamento dei genitori nei confronti del b. con handicap; quest’ultima versione è la favorita dagli AA che portano due esempi: la tendenza da parte dei genitori di b. con handicap a correggere subito l’esplorazione degli oggetti portandoseli alla bocca o a camminare a 4 gambe, la tendenza a correggere subito l’eccessiva generalizzazione delle esperienze da parte dei b. con handicap (come chiamare gatto tutti gli animali, come fanno tutti i b. all’inizio).
E l’effetto del rapporto madre-bambino sui normali? Sono osservabili effetti in base all’atteggiamento materno: bambini con madre che lasciano fare e sono sensibili hanno uno sviluppo più precoce soprattutto nell’elaborazione della parola, mentre bambini con madri più condizionanti (es. la scelta dei giochi) tendono a fare azioni dirette a uno scopo. Se questi diversi “ambienti” hanno effetti visibili nei normali, tanto più inconsci comportamenti dei genitori li avranno sui b. con una sindrome genetica.
L’articolo pone una serie di problemi, uno per es. la presa in carico dei bambini con sindromi genetiche con terapie che andrebbero differenziate conoscendo i punti deboli e di forza della condizione e i fattori ambientali che hanno influito. Eccellente.
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Too toxic to ignore. Comment Nature 2012;490:169. Sottotitolo: “A stark warning about the societal costs of stress comes
from links between shortened telomeres, chronic stress and disease”. L’inizio:
“In the 2006 film The Holiday, the actress Cameron Diaz, playing a woman
whose life is spinning out of control, exclaims: “Severe stress … causes the
DNA in our cells to shrink until they can no longer replicate. So when we’re
stressed we look haggard (consunti)”. L’attrice (chi per lei) era aggiornata e
si riferiva ai nostri telomeri (PNAS
2004;101:17312). Sotto stress si producono ormoni, come il cortisolo e
altre sostanze, che favoriscono la risposta alla situazione stressante, ma
l’eccesso ormonale cronico modifica l’espressione genica e, con meccanismi
ancora non noti, i meccanismi che mantengono integri i telomeri. Ci sono almeno
tre fattori che fanno concludere per una relazione stress-lunghezza telomeri:
stress con telomeri corti, stress con rischio di alcune malattie, brevità dei
telomeri e rischio di alcune malattie (cancro, demenza). Infatti c’è una buona
relazione tra la loro lunghezza e la storia delle persone, chi ha avuto
rilevanti traumi da bambino (abusi fisici, divorzio dei genitori, uso di
droghe, disoccupazione) li ha più corti (vedi Figura “Telomers tell”:
esperienze negative multiple - telomeri di 5.8-5.9 kb, una sola di 6.3-6.4,
nessuna oltre 6.6 kb). Si può fare qualcosa? Topi con deficit di telomerasi
raggrinziscono e ingrigiscono molto presto, ma questi effetti possono essere
evitati con farmaci che potenziano le telomerasi. Possibile forse anche per
l’uomo ma il mezzo più semplice è cambiare lo stile di vita. Questo a livello
individuale, ma è la società che deve porre le condizioni per ridurre le
occasioni stressanti, soprattutto nell’infanzia, per gli effetti di
invecchiamento precoce che comportano. E’ quindi è nell’interesse della società
ad esempio dare risorse per le madri e i bambini. E l’A (premio Nobel per la Medicina-Fisiologia del 2009) finisce
meravigliosamente così: “Telomeres send one more signal — from the tips of our
chromosomes — that unmanageable social and psychological stress, especially
during early life, is as insidious as smoking or too much fast food.
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Stress makes its molecular mark. Nature 2012;490:171. “Trauma affects people differently. Epigenetics may be partly to blame”. Alcune
persone esposte a grosso stress, come ad es. difficoltà economiche di lungo
termine, abuso fisico o sessuale, vanno incontro a patologie psichiatriche o
altro. Ma non tutti; nei gemelli MZ ad es. se uno ha depressione da stress
l’altro, anche lui esposto, ha una limitata probabilità (40%) di averla. Ci
sono evidenze che questo sia dovuto a modificazione epigenetiche del DNA o delle
proteine con sovra- o sottoregolazione di geni senza che venga cambiata
l’informazione che contengono. E queste modificazioni da stress possono durare
poche ore o più a lungo, addirittura l’intera vita. Mettendo in contatto a
lungo topi con altri topi molto aggressivi si producono nei primi modificazioni
comportamentali come isolamento, scarso interesse per l’accoppiamento, per le
scoperte di ambienti nuovi, per cibi dolci con il paradosso che perdono il
piacere di mangiare ma mangiano di più diventando obesi. La cocaina
somministrata prima dell’esposizione peggiora la sintomatologia. A livello
cerebrale di topi sensibili o meno sensibili a stress ambientali si osservano
nel SNC differenze di metilazione DNA, di acetilazione istonica e di attività
di vari fattori di trascrizione. Producendo artificialmente le stesse
modificazioni epigenetiche si possono trasformare i tipi resistenti allo stress
in sensibili e viceversa. E’ ancora controverso se le modificazioni
epigenetiche siano trasmissibili (ma su questo vedi altro articolo in questa
selezione “Rocking the
foundations of molecular genetics. PNAS 2012;109:16400);
topi tolti alla madre subito dopo la nascita o esposti da adulti a topi
aggressivi hanno figli più vulnerabili allo stress. L’autore sottolinea che
occorrono ampi studi usando le nuove tecniche genetiche per cercare di essere
più precisi nell’analisi di variazioni epigenetiche, ma i risultati potrebbero
essere importanti per l’uomo, in cui il 30% dell’attività lavorativa è persa
per le patologie psichiatriche da stress.
Prenatal exposure to antidepressants and depressed maternal mood alter
trajectory of infant speech perception. PNAS 2012;109:17221. L’acquisizione del linguaggio
dipende da fattori biologici e ambientali. La maturazione segue un corso già
programmato e non dipende dai mesi di esposizione postnatale (come per la
maturazione del pathway visivo: Early-onset binocularity in preterm infants
reveals experience-dependent visual development in humans. PNAS 2012;109:11049)
(Spigolature Luglio 2012) e il periodo di sviluppo in cui il bambino ha massime
capacità di acquisizione del linguaggio è stretto (periodo critico).
L’esposizione a farmaci psicotropi, come gli inibitori
del re-uptake sorotoninico (SRI) usati dalla madre con per patologia
depressiva, frequente in gravidanza (15-20% delle gravide, con 5-13% trattate
con farmaci), modificano la plasticità neuronale e spostano il periodo critico
per lo sviluppo percettivo. Nei modelli animali l’esposizione perinatale altera
l’omeostasi 5 idrossi triptaminica, la funzione del newtwork corticale, la
corteccia somatosensoriale e, a lungo termine, anche il comportamento.Quali effetti a distanza per il bambino esposto in gravidanza? Esperimento di complessa metodologia: (Non entro nei dettagli tecnici per me incomprensibili, ndr). Test di discriminazione uditiva di consonanti nella lingua non nativa e discriminazione visiva al cambiamento di lingua mentre guarda una faccia che muove in silenzio le labbra. Testati b. di 6 mesi, prima che tipicamente si riduca la sensibilità a linguaggio non nativo, e a 10 mesi. Lo scopo del lavoro è di verificare se l’esposizione prenatale a SRI e/o alla depressione materna modifica il periodo critico dello sviluppo del linguaggio del bambino. La risposta è (ovviamente) sì (non avrebbero pubblicato se no, ndr). Tre gruppi di confronto: 1. B. esposti in epoca prenatale a SRI per depressione materna in gravidanza, 2. B. di madri con depressione in gravidanza ma senza terapia e 3. Controlli (non esposti a SRI in gravidanza, madri non depresse in gravidanza). Risultati: i controlli hanno risposto come atteso (con successo a 6 mesi e con perdita a 10 mesi), gruppo 1 (esposti a SRI) non hanno saputo discriminare differenze di linguaggio a ambedue le età, mentre i b. del gruppo 2 (solo depressione mat) hanno saputo farlo alla seconda valutazione a 10 mesi invece dei 6 dei controlli. Ma cosa succede in utero? Sono stati testati feti a 36sg in grado di discriminare le vocali ma non le consonanti (il test viene fatto controllando il battito cardiaco con ecografia mentre una persona emette i suoni, che sono amplificati, a breve distanza dal ventre materno). I controlli hanno reagito come atteso mentre i feti del 1 gruppo (esposti a SRI con madre con depressione) hanno mostrato uno sviluppo percettivo accelerato distinguendo sia le vocali che le consonanti. La conclusione è che l’esposizione in utero agli inibitori del re-uptake sorotoninico comporta nei bambini uno spostamento bidirezionale dello sviluppo del linguaggio.
Non si sa cosa comporti, quanto trovato, a distanza. Non ci sono comunque lavori che documentino ritardo del linguaggio nei bambini esposti in epoca prenatale a SRI. Viene citato solo una pubblicazione di rischio di autismo a comparsa precoce (Antidepressant use during pregnancy and childhood autism spectrum disorders. Arch Gen Psychiatry 2011;68:1104).
AUTISMO frequente
(1% dei bambini, e la proporzione sta aumentando in questi ultimi anni, vedi
precedenti Spigolature e Articoli di interesse) disordine neuro-comportamentale
con ridotta interazione sociale e di comunicazione e con segni comportamentali
rituali.
**Preventable Forms of Autism? Science 2012;338:342. Commento di un articolo già citato nella selezione Articoli di interesse del Settembre 2012 (Mutations in BCKD-kinase Lead to a Potentially Treatable Form of Autism with Epilepsy. Science 2012;338:394) in cui vengono descritte 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. Si sottolinea che alcune malattie del metabolismo, potenzialmente prevenibili e curabili (test neonatale), possono dar luogo a un fenotipo autistico (ricordo che la procedura diagnostica attuale non include l’analisi degli aminoacidi ematici o urinari, ndr). In questo commento viene classificato l’autismo in due diverse categorie eziologiche e clinico-anamnestiche. Leggetevi l‘articolo che fornisce nuovi spunti e l’opportunità di identificare i fattori ambientali che possono contribuire alla patologia.
Shared
Synaptic Pathophysiology in Syndromic and Nonsyndromic Rodent Models of Autism.
Science 2012;338:128. Sono noti
numerosi e rari geni (come i geni delle Neuroligine (Nlgn1, -2, -3, e -4), che codificano
molecole di adesione postsinaptica coinvolte nell’assemblaggio sinaptico) causa di questa patologia, ma quanto sappiamo
della fisiopatologia sinaptica dell’autismo deriva soprattutto dai modelli di
sindromi mendeliane, tra cui la s. Fragile X in cui l’autismo, come segno
clinico, è presente in un buon quarto dei casi. In questa sindrome l’anomala
trasmissione sinaptica è costituita da incremento di un gruppo di recettori
metabotropici glutammatergici. Nel lavoro viene
individuata un’inattesa analoga fisiopatologia sinaptica di una forma
mendeliana di autismo non sindromico nel topo knockout del gene Nlgn-3, modello
animale per l’autismo, in cui è alterata la competizione eterosinaptica e la
plasticità sinaptica dipendente dai recettori metabotropici glutammatergici,
come nei topi mutanti Fmr1 (Fragile X) e Tsc2 (Sclerosi Tuberosa 2). Il
fenotipo del topo Nlgn3KO può essere annullato riesprimendo nei topi
giovani la neuroligina 3, questo suggerisce che le alterazioni dei circuiti
neuronali dell’autismo sono suscettibili di essere corrette anche dopo il
termine dello sviluppo neuronale.
Heteroplasmy of Mouse mtDNA Is Genetically Unstable and Results in
Altered Behavior and Cognition. Cell 2012;151:333. Non si sa perché in gran parte degli
animali il DNA mitocondriale derivi solo dalla madre. Nel lavoro si vuol
verificare l’effetto di una derivazione biparentale e si dimostra che
l’eteroplasmia di due mtDNA provocata in un ceppo di topo con lo stesso DNA
nucleare è instabile nelle successive generazioni materne. Il fenotipo dei topi
diventati omoplasmici dell’uno o dell’altro set è normale, quello dei topi
rimasti eteroplasmici è caratterizzato da ridotta attività e assunzione di
cibo, anomalie respiratorie, aumentata risposta allo stress e deficit
cognitivo. Questo spiega perché nel mondo animale l’eredità del mtDNA è
uniparentale.
Loss-of-function mutations in HINT1 cause
axonal neuropathy with neuromyotonia. Nature
Genetics 2012;44:1080. Le neuropatie
periferiche sono un gruppo fenotipicamente e geneticamente molto eterogeneo (50
geni-malattia noti, trasmissione AR, AD e XL) di malattie neurodegenerative (la
più nota è la CMT) con una frequenza totale di 1:2.500 persone. Buona parte dei
pz sono negativi alle mutazioni note, quindi molti altri sono i geni da
scoprire. Il lavoro è un ulteriore esempio di applicazione della tecnica
di linkage (SNP) e poi di NGS per una Neuropatia assonale, tipo
Charcot-Marie-Tooth, con neuromiotonia in una famiglia con trasmissione AR e
identificazione di un gene, con conferma del suo ruolo in questa forma clinica
in un ulteriore campione di pz (8 su 262 pz sporadici o familiari di CMT). Il gene è HINT1 (encoding
histidine triad nucleotide–binding protein 1). In
un ulteriore campione di pz con diagnosi clinica di neuropatia assonale con
neuromiotonia (vedi poi) sono state trovate mutazioni con perdita di funzione
in omozigosi/eterozigote composto in 21 su 31.
Clinicamente questa
è una neuropatia assonale più motoria che sensitiva e è associata a miotonia da
movimento delle mani (contrazione
muscolare che persiste anche dopo la cessazione dello stimolo volontario) e scariche miotoniche al
tracciati EMG. La patogenicità di mutazioni HINT1 è stata documentata con prove
funzionali nel lievito e nella linea linfoblastoide di alcuni pz.
TERAPIA
Dystrophy drug hope. Nature 2012;490:148. (In
generale è sempre utile avere i risultati preliminari delle sperimentazioni
cliniche, soprattutto per il clinico che può dare una speranza alle famiglie
dei pz che segue o vede in CG, ndr). Ulteriori risultati di una sperimentazione
clinica per la m. Duchenne (1:3.600 maschi) con il farmaco sperimentale
Eteplirsen (vedi Exon-skipping drug pulls ahead in muscular dystrophy
field. Nature Medicine 2012;18:1314.: 4)(Articoli di interesse Settembre 2012) dei 12 ragazzi in
terapia con alte dosi da 1 anno sono in grado di camminare in 6 minuti
mediamente 21 metri di più rispetto all’inizio della terapia, mentre quelli in
placebo rispetto a 1 anno prima hanno ridotto la camminata di 68 metri (? Ndr).
La compagnia (Sarepta Therapeutics in Cambridge, Massachusetts) programma di
chiedere l’approvazione alla FDA.
Big players jostle for pole position in muscular dystrophy. Nature
Biotechnology 2012;30:904. Più di 20 anni di ricerca stanno producendo i risultati
sperati: la terapia delle m. neuromuscolari che va dalle piccole molecole alle
cellule staminali, dall’antisenso alla terapia genica (vedi Tab. con la
sperimentazione di 13 prodotti per Duchenne, Becker e SMA, 1 in fase 3, 3 in
fase 2 e le altre 1). Tutte queste terapie sono state sostenute e sponsorizzate
da “lobbies”, termine che da noi ha un significato ben diverso rispetto al
mondo anglosassone, dove, come in questo caso, i pz e le loro famiglie
finanziano e nello stesso tempo partecipano come pz alla sperimentazione.
RaNA Therapeutics.
Nature Biotechnology 2012;30:909.
ENCODE ha recentemente descritto le caratteristiche di 9.640 loci lncRNA (RNA
lungo non codificante) (http://www.nature.com/encode/threads/non-coding-rna-characterization), che sono una classe emergente di
regolatori di RNA, a funzione non ancora ben definita che svolgono un ruolo
importante nella regolazione epigenetica dell’espressione genica (definite
anche come la “materia scura- dark matter- della cellula). Vi sono compagnie
farmaceutiche che stanno mettendo a punto oligonucleotidi per sottoregolare
lncRNA nelle malattie epigenetiche (es. inattivare preferenzialmente un
cromosoma X nelle femmine, favorire l’espressione di specifici geni con effetto
da aploinsufficienza come nella m. Dravet)(vedi Selezione Articoli Settembre
2012). Buone prospettive.
The myotonic
dystrophies: molecular, clinical, and therapeutic challenges. Lancet Neurology 2012;11:891. La
Distrofia Miotonica (MD) è la più comune distrofia muscolare dell’adulto con
miopatia progressiva, miotonia (lento rilassamento del muscolo) e interessamento
di vari organi. Sono note due malattie miotoniche la tipo 1 (m . Steinert) e la
tipo 2. Dal punto di vista patogenetico sono considerabili come malattie RNA-dominanti da anomalo trascritto
contenente triplette CUG amplificate. Ma recenti ricerche indicano la presenza
di altri effetti patogeni. Le due forme sono geneticamente e clinicamente
diverse e richiedono differenti strategie diagnostiche e di cura.
Genome-wide association analyses identify three new
susceptibility loci for primary angle closure glaucoma. Nature Genetics 2012;44:1142. Il glaucoma, la principale causa di cecità,
è caratterizzata da una progressiva perdita assonale del nervo ottico con netta
riduzione del campo visivo. In base all’anatomia dell’angolo della camera
anteriore si distingue una forma primitiva a angolo di filtrazione aperto
(POAG), che è più frequente in Europa e in Africa, e una a angolo di
filtrazione chiuso (PACG), che è più frequente in Asia. Il PACG è dovuto a un aumento
della pressione endoculare da anomalo deflusso dell’umore acqueo e
numericamente in tutto il mondo è la forma che causa più cecità rispetto a
POAG.
PACG è considerato una malattia
multifattoriale con alcuni possibili geni candidati da studi con un limitato
numero di pz. L’articolo riporta i risultati di uno studio di associazione
(GWAS) in un totale di quasi 4.000 pz e più di 18.000 controlli di varie
popolazioni. Identificati 3 nuovi loci: nel gene PLEKHA7 e in COL11A1 (che codifica una delle
due catene α del collagene XI, causa della s. Marshall (MIM 154780), della
s. Stickler tipo 2 (MIM 604841) o delle s. Stickler-like) e tra PCMTD1(a 120
kb) e ST18 (130 kb). Stimolo per altre ricerche per individuare i meccanismi
patogenetici e possibilmente un profilo genetico per il rischio di sviluppare
tale patologia, l’opportuno trattamento e quindi totalmente prevenire una così
frequente condizione.
Cilia Discern
Left from Right. Perspective.
Science 338:206. Il corpo umano esternamente ha una simmetria a
specchio ds-sn, ma gli organi interni sono asimmetrici, per l’azione ruotante
delle cilia, protrusioni simili a capelli sulla superfice delle cellule,
localizzate nel nodo embrionale. Queste producono un flusso unidirezionale di
liquidi ds verso sn con asimmetria di espressione genica e di segnali di ioni
Ca nelle cellule alla periferia del nodo. Nell’articolo sullo stesso fascicolo (Cilia at the Node of Mouse
Embryos Sense Fluid Flow for Left-Right Determination via Pkd2. Science. Pg. 226) viene
spiegato il meccanismo responsabile della come l’embrione di topo percepisce il
flusso nodale. Potrebbe essere dovuta a una sensazione chimica (diversa
concentrazione di molecole ds-sn), ma probabilmente sembra più che sia una
sensazione meccanica (flusso).
New Company
Pushes the Envelope On Pre-Conception Testing. Science 2012;338:315. Argomento
difficile che riguarda l’analisi esonica dei genitori che desiderano avere un
figlio e eventualmente il ricorso alla stessa analisi dello sperma da donatori,
che ora non è sottoposto a alcun test genetico. E’ stata formata per questo una
compagnia, GenePeeks, che si sta organizzando per i test preconcezionali.
In USA l’American College of Medical Genetics and Genomics raccomanda i
test per FC, SMA, e altre 8 malattie, oltre a alcune malattie specifiche per
alcune etnie (ebrei askenaziti ad es.). In alcune banche di seme questo
screening è adottato e se la donna è portatrice sana di una malattia viene
analizzato per quella malattia anche il donatore. Quello che è nuovo è lo screening di tutte le malattie con l’applicazione
delle nuove tecniche di NGS. E di conseguenza diventa difficile
l’interpretazione dei risultati anche di quelli inattesi.
The telomere syndromes. Nature Reviews Genetics
2012;13:693. Ci sono ormai molti dati sulla correlazione tra disfunzione
telomerica e malattie degenerative, come alcune malattie comuni come la fibrosi
polonara idiopatica e l’insufficienza midollare, malattie apparentemente
diverse come fenotipo ma che costituiscono uno spettro sindromico
caratterizzato dalla brevità telomerica (vedi tra gli Articoli di Aprile 2012: Pulmonary Fibrosis, Bone Marrow Failure, and Telomerase
Mutation. NEJM Letter 2012;366:1551). Nella review vengono presentati gli aspetti clinici (fenotipi
organo-specifici nell’uomo e nel topo) e genetici di queste sindromi (geni TERT
e TR, DKC1, TINF2, NOP10, NHP2, TCAB1, CTC1) e i meccanismi fisiopatologici che
le determinano per capire meglio le basi biologiche delle malattie correlate
con l’età.
A Circuit Mechanism for Neurodegeneration. Cell
2012;151:250. Perché
nelle malattie neurologiche degenerative su base genetica vengono colpite
specifiche sottopopolazioni cellulare del SNC e non tutte? Il commento riguarda
due articoli sui modelli animali (Drosofila) della Atrofia Muscolare Spinale
(SMA)(SMN Is Required for Sensory-Motor Circuit Function in Drosophila. Stesso
fascicolo, pg 427)(An SMN-Dependent U12 Splicing Event Essential for Motor
Circuit Function. Stesso
fascicolo, pg. 440).
La SMA è una
malattia neuromuscolare da degenerazione dei motoneuroni alfa del midollo
spinale che determina una progressiva debolezza muscolare simmetrica prossimale
e paralisi. La prevalenza della SMA è di 1/30.000 nati, la forma classica è AR
e è dovuta a mutazione del gene Survival of Motor Neuron (SMN)(vedi Childhood
spinal muscular atrophy: controversies and challenges. Lancet Neurology
2012;11:443, commentato nella selezione Articoli interesse del Maggio 2012). La
proteina SMN1 è coinvolta nella biogenesi di piccole ribonucleoproteine
nucleari (snRNP) e la mancanza di tale proteina colpisce in modo rilevante lo
splicing RNA. La perdita completa di SMN1 è letale, ma la presenza nei tessuti
anche in piccole quantità della proteina SMN2 (codificata da un gene vicino)
assicura la normale funzione con degenerazione limitata ai motoneuroni. Si
dimostra che la riduzione di espressione di SMN riduce l’espressione di alcuni
geni che sono particolarmente sensibili allo splicing SMN-dipendente. Le
alterazioni di splicing interessano prevalentemente una sottopopolazione di
neuroni colinergici e di interneuroni che ne impediscono l’eccitazione e la disfunzione
dei motoneuroni è il risultato finale di una alterata funzione di un network in
cui i motoneuroni sono le cellule particolarmente sensibili alla ridotta
eccitazione.Vi sono implicazioni terapeutiche per la SMA da questi risultati.
Analysis of human samples reveals impaired SHH-dependent cerebellar
development in Joubert syndrome/Meckel syndrome. PNAS
2012;109:16951. Le
Ciliopatie sono patologie che hanno come base patogenetica anomalia delle
funzioni ciliari (proiezioni extramembrana cellulari per movimenti e segnali
cellulari, percezione sensoria-tattile, sono malattie fenotipicamente e
geneticamente molto eterogenee. Tra queste la s. Joubert (JS)(MIM #213300)(JS)
e la s. s. Meckel-Gruber (MKS)(MIM #249000)(vedi Selezione articoli del
Febbraio, Maggio, Agosto e Settembre 2012) che hanno grave a(ipo)plasia
cerebellare. Nel topo con inattivazione condizionale dei geni ciliari, che ha
ipoplasia cerebellare, la proliferazione, dipendente da Sonic Hedgehog (SHH), dei
precursori delle cellule granulari cerebellari è gravemente ridotta. Usando
modelli animali e tessuti cerebellari umani di feti con JS/MKS con mutazione di
uno dei geni (CEP290, TMEM67, MKS3, CC2D2A) si dimostra che vi è un comune
meccanismo patogenetico nelle ciliopatie con un alterato segnale SHH e ridotta
proliferazione dei precursori delle cellule granulari cerebellari.
**
Reporting on stability. Research highlights.
Nature Reviews Genetics 13 October 2012. Segnalazione di un articolo (Rapid profiling of disease alleles using
a tunable reporter of protein misfolding. Genetics 24 Aug 2012) su un
sistema high-throughput (IDESA) nel lievito che valuta, verificandone la
crescita, la stabilità della proteina e quindi la patogenicità di varianti
genetiche di incerto significato. Hanno provato in condizioni come la Sclerosi
Laterale Amiotrofica familiare, m. Parkinson, SMA e cancro. Sono riusciti a
mettere a punto il sistema identificando riduzioni di crescita del lievito da
mutazioni stabilizzanti. Ottimo.
Exome sequencing identifies MVK mutations in disseminated
superficial actinic porokeratosis. Nature
Genetics 2012;44:1156.
Altra malattia beneficiata dal sequenziamento esonico. Le porocheratosi sono un
gruppo clinicamente e geneticamente eterogeneo di condizioni caratterizzate da
lesioni cheratosiche con fovea centrale atrofica e periferia prominente con
colonne compatte di cheratina con un rischio di cancro cutaneo del 7.5-11%.
Cinque forme cliniche. In una famiglia con più affetti da una di queste
(Porocheratosi attinica superficiale disseminata-DSAP, OMIM ne elenca 4 di cui
solo DSAP1 ha il gene SART3, #175900) è stata identificata una mutazione in
eterozigosi del gene mevalonato chinasi (MVK).
Il
sequenziamento Sanger di altri soggetti con DSAP ha identificato una mutazione
del gene nel 33% di 57 DSAP familiari e nel 16% di casi sporadici. In più il
gene MVK non è stato trovato mutato in pz con altre forme di Porocheratosi.
Studi funzionali in cheratinociti mostrano che MVK regola la differenziazione
mediata dal calcio di queste cellule e le protegge dall’apoptosi indotta dalle
UV.Da notare che mutazioni recessive di MVK causano un gruppo di malattie sistemiche: Carenza di Mevalonato chinasi, che comprende l’Aciduria Mevalonica (OMIM #610377) e la sindrome con Iperimmunoglobulinemia D con febbre periodica (Dutch type)( (OMIM #260920).
Common variants at the MHC locus and at chromosome 16q24.1 predispose to
Barrett’s esophagus. Nature Genetics
2012;44:1131.
L'epitelio di Barrett
(esofago di Barrett) è
una frequente
(2% della popolazione adulta) metaplasia dell'epitelio esofageo
distale in
risposta a prolungati stimoli lesivi, in seguito a reflusso gastroesofageo
(RGE) ed è il fattore di rischio singolo più importante per lo sviluppo
dell'adenocarcinoma esofageo (wikipedia), cancro con terapia in genere inefficace e
con prognosi sfavorevole (sopravvivenza a 5 anni: 9-15%). L'esofago Barrett ha
una componente ambientale come la dieta, fattori predisponenti come l’obesità e
una componente genetica che comporta un rischio relativo di 2-4 volte la
popolazione generale per i parenti di 1° grado. L’analisi di associazione
genomica di 1.852 casi e 5.172
controlli ha consentito di individuare due loci associati alla malattia, uno
nel locus del complesso maggiore di istocompatibilità e uno vicino al gene FOXF1, coinvolto nello sviluppo e struttura
esofagea. Inoltre alcuni alleli SNP significativi per Barrett predispongono
anche all’obesità, sottolineando il dato clinico di una relazione tra questa
patologia esofagea e BMI.
Common variants at 6p21.1 are associated with large artery
atherosclerotic stroke. Nature Genetics
2012;44:1147.
Analisi di associazione genome-wide
(GWAS) hanno dato risultati non consistenti per I fattori di rischio di
apoplessia ischemica per la sua eterogeneità causale. Studio australiano di
stroke ischemico (1.162 casi) tra cui 421 da aterosclerosi delle grandi arterie
(LAA) e 1.244 controlli.
Trovato un nuovo locus di suscettibilità a LAA in
6p21.1, confermato da un’ulteriore analisi su un numero maggiore di LAA (1.715,
in gran parte europei) con 52.695 controlli in diverse popolazioni, di modesto
effetto. E’ stata trovata anche una lieve associazione in 2q12.3 con apoplessia
ischemica e LAA in 2q12.3 che contiene il cluster di geni APOL1-APOL4.
Mutations in ABCD4 cause a new inborn error of vitamin B12 metabolism.
Nature Genetics 2012;44:1152. Nuova malattia
ereditaria del metabolismo della Cobalamina (vit. B12), essenziale per la
funzione ematologica e neurologica. Le malattie che coinvolgono tale vitamina hanno
chiarito, come usuale per buona parte delle malattie, il suo meccanismo di
azione e come è trasportata e metabolizzata. La Cobalamina è convertita in due
fattori, la metilcobalamina (MeCbl) necessaria per la metioninsintetasi (MTR)
che catalizza la metilazione di omocisteina in metionina, e
l’adenosilcobalamina (AdoCbl) necessaria per la metilmalonil-CoA mutasi (MUT)
che trasforma il metilmalonil-CoA in succinil-CoA.
Sono
note 8 diverse malattie del metabolismo intracellulare della Cobalamina,
classificati come 8 gruppi di complementazione CblA-CblG e Mut, causa di
Aciduria metilmalonica o Omocistinuria o di ambedue.In due bambini, uno in USA e uno in Europa, identificato il primo con lo screening metabolico e per una sintomatologia di ipotonia, letargia, scarsa alimentazione e insufficienza midollare e l’altro presentava difficoltà di alimentazione, anemia macrocitica e malformazione cardiaca. In ambedue è stata riscontrata aciduria metilmalonica e iperomocisteinemia. Il fenotipo cellulare era simile a quello del gruppo CblF ma senza mutazione del gene LMBRD1 (MIM #277380) e ambedue facevano parte di un nuovo gruppo di complementazione, chiamato CblJ. L’analisi esonica in uno e il microcell-mediated chromosome transfer nell’altro hanno identificato mutazioni diverse del gene ABCD4, che fa parte delle proteine ABC (ATP-binding cassette) che sono trasportatori transmembrana che intervengono nel trasporto di una grande quantità di sostanze attraverso le membrane endo ed extra cellulari, inclusi farmaci, prodotti metabolici, lipidi e steroli. Le mutazioni alterano il rilascio lisosomico di Cobalamina nel citoplasma, in modo simile al gruppo di complementazione F, con accumulo di Cobalamina. ABCD4 e LMBRD1 probabilmente agiscono in modo complementare.
Direct-to-Consumer
Personal Genome Testing and Cancer Risk Prediction. Cancer Journal 2012;18:293. Articolo segnalato da Enrico Grosso,
che riguarda un aspetto non indifferente della nostra società che è quello dei
test venduti direttamente al “consumatore” (termine appropriato che la dice
lunga su come viene proposto il test)(DTC) da laboratori di tutto il mondo.
L’argomento è stato oggetto di commenti e editoriali, della ESHG su EJHG, della
FDA e di Società diverse su varie riviste (es. Physicians as guardians of genetic knowledge (Lancet
2011;377:967)(Spigolature 2/2011). Come sappiamo un conto è fare
un’analisi di uno specifico gene, un altro è lo screening del genoma intero. Questa
review sottolinea ad es. che a differenza dei test per geni noti del cancro
ereditario del seno, BRCA1/2, il profilo genetico dell’intero genoma può individuare
varianti che hanno un minimo impatto sul rischio e che sono solo una minima
frazione della base ereditaria del cancro. In più con la vendita diretta senza
filtri viene meno quello che è la usuale pratica medica che è quella di
raccogliere informazioni familiari e personali necessarie per valutare il
significato dei risultati che si richiedono. Viene presentata la storia e le
considerazioni metodologiche del DTC profilo genomico con particolare riguardo
alla valutazione del rischio.
Diagnosis,
disease course, and management of patients with Kleine-Levin syndrome. Lancet 2012;11:918. La
sindrome Kleine-Levin (Sindrome con ibernazione) è una rarissima (1:1.5
milioni) malattia neurologica caratterizzata da episodi ripetuti e reversibili di
improvvisa marcata ipersonnia associata a deficit cognitivi e patologie
comportamentali, che viene facilmente confusa con altre malattie psichiatriche.
Nonostante sia conosciuta più di 100 anni fa poco si sa. Questa review presenta
i dati epidemiologici, i criteri diagnostici, la diagnosi differenziale, l’età
di insorgenza (infantile e in età adulta), i segni clinici, le neuroimmagini,
EEG, studi del sonno, il suo decorso naturale, la terapia e i pochi dati
biologici (vedi anche MIM %148840).
Development of Purkinje cell degeneration in a knockin mouse model
reveals lysosomal involvement in the pathogenesis of SCA6. PNAS
2012;109:17693.
L’Atassia spinocerebellare tipo 6 (SCA6) è una malattia neurodegenerative AD
(MIM #183086) a inizio tardivo con perdita della coordinazione motoria e
dell’equilibrio con una degenerazione selettiva delle cellule Purkinje (PC). Il
gene è CACNA1A e la mutazione più comune l’espansione della tripletta CAG
nell’esone 47 (19-33 ripetizioni vs 4-18 ripetizione vn) con un’acquisizione di
funzione a effetto “tossico”. Il topo knockin in cui è stata inserita una
sequenza di 84 triplette CAG nel gene Cacna (Sca684Q) ricapitola in
gran parte il fenotipo SCA6 umano con anche le inclusioni nucleari neuronali
(NI) nelle cellule PC, ma non ha i segni neurologici anche in età avanzata. E’
stato creato un ulteriore topo knockin in cui si determina solo una modesta
sovraespressione del trascritto mutante. Questo secondo topo knockin, in
omozigosi, ha una progressive degenerazione delle PC con formazione di
inclusioni nucleari e manifesta a 5 settimane incoordinazione motoria, mentre
quello in eterozigosi ha il fenotipo neuropatologico a età successive,
indicando quindi un effetto dose. Inaspettatamente è stato osservato l’accumulo
nei lisosomi della proteine mutanti in assenza di risposta autofagica, accumulo
ritenuto correlato con la progressione della malattia. Se questo è il
meccanismo patogenetico possono essere prospettate nuove e efficaci terapie.
Bisphenol A alters early oogenesis and follicle formation in the fetal
ovary of the rhesus monkey. PNAS 2012;109:17525. Bisfenolo A (BPA) è una sostanza
chimica sintetica con proprietà di distruttore endocrino (fa parte delle
numerose sostanze sintetiche che interferiscono con la produzione, il rilascio,
il trasporto, il metabolismo, il legame, l’azione o l’eliminazione degli ormoni
che nell’organismo mantengono l’omeostasi e regolano i processi di sviluppo)(http://www.fsm.it/fsm/lab_ric_sperimentale_linea01_07.html) e quindi si sospettano come causa di
infertilità. Siamo tutti esposti ogni giorno a questa sostanza contenuta nei
cibi inscatolati, plastica, cemento per le otturazioni dei denti. Nei roditori BPA
influenza negativamente due diversi stadi dell’oogenesi, la profase all’inizio
della meiosi e la formazione dei follicoli nell’ovaio in epoca perinatale. Lo
studio riguarda l’effetto di BPA nei primati (scimmia rhesus) con
somministrazione sottocutanea continua e orale con dose singola giornaliera in
gravide in 2° trimestre causa nel feto blocco profasico alla prima divisione
meiotica, in 3° trimestre di gravidanza quando si formano nel feto i follicoli
la dose orale determina follicoli con più oociti, esattamente come nei
roditori. In più nelle femmine trattate con l’infusione sottocutanea
continuativa è stata osservata la presenza di oociti anomali (non inclusi nella
regione midollare, piccoli senza crescita nei follicoli secondari e antrali). I
livelli ematici di BPA nelle madri erano simili a quelli dell’uomo. Viene
confermato un effetto sfavorevole sulla fertilità degli animali esposti in
epoca fetale, anche nei mammiferi con un’anatomia e un metabolismo simile
all’uomo.
Extensive genetic variation in somatic human tissues. PNAS
2012;109:18018. Due
cellule normali dello stesso tessuto di un individuo non hanno necessariamente
lo stesso contenuto genetico. Sapere quanta variabilità ci sia è utile per
capire come si producono le mutazioni somatiche che danno luogo a variazioni
fenotipiche o a malattie come i tumori. Nel lavoro mediante array-CGH a alta
definizione (ca. 2 kb) sono stati analizzati da 3 a 11 tessuti di 6 soggetti non
affetti da malattia genetica o a componente genetica (come i tumori) di età tra
45 e 85 anni per identificare variazioni genomiche (CNV). E’ stata trovata in
una stessa persona una considerevole variazione genomica tra tessuto e tessuto e
tra cellule dello stesso tessuto (le maggiori differenze sono state rilevate
soprattutto nel pancreas, fegato e piccolo intestine,
tessuti considerati quindi potenziali hotspot di variazioni genomiche). Molte
CNV (79%) interessano geni, alcuni coinvolti nella regolazione genica. Quindi
CNV si producono frequentemente nella crescita e nelle divisioni delle cellule
somatiche; è plausibile che questo può favorire la comparsa di malattie come il
cancro; l’identificazione di queste CNV potrebbe quindi aiutare nel definire un
rischio di cancro. Rimane da verificare se le differenze genetiche somatiche
contribuiscano al processo di differenziazione cellulare.
O-GlcNAc cycling mutants modulate proteotoxicity in Caenorhabditis
elegans models of human neurodegenerative diseases. PNAS
2012;109:17669. La
proteotossicità è un meccanismo patologico comune a diverse neurodegenerative
come Alzheimer, c. Huntigton e altre e non è chiaro quali siano i meccanismi
che portino all’aggregazione proteica causa della patologia. Nel lavoro viene
studiato l’effetto della perdita di O-GlcNAcylation, che è una modificazione
post-traduzionale considerata importante nelle malattie degenerativ, in modelli
di C. elegans di queste malattie (Alzheimer e c. Huntington). I risultai
portano a concludere che O-GlcNAc cycling influenza la gravità e la
progressione dei fenotipi proteotossici e potrebbe costituire un buon bersaglio
per la terapia.
Perturbation of fetal liver hematopoietic stem and progenitor cell
development by trisomy 21. PNAS 2012;109:17579. La trisomia 21 costutizionale oltre
a determinare un fenotipo neurocomportamentale e anomalie di diversi organi
(cuore, intestino e altri) è associata a un incremento di rischio per leucemia
acuta (megacariocitica x150 volte o linfoblastica x33 volte). La megacariocitica
ha caratteristiche cliniche (< 5 anni), ematologiche (c’è una forma
preleucemica chiamata condizione mioloproliferativa transitoria) e genetiche
(mutazione troncante di GATA1) tipiche della T21 e non riscontrate nella
leucemia megacariocitica in b. disomici. In più molti dati fanno concludere che
abbia un inizio prenatale. Quindi l’ipotesi è che la leucemia acuta che si
osserva nella s. Down sia direttamente correlata con la trisomia 21. Nel lavoro
studiando il fegato di feti trisomici e feti disomici nel 2° semestre di
gestazione si dimostra che le cellule staminali ematopoietiche (HSC) e le
cellule progenitrici megacarioci- eritroidi nella T21 sono notevolmente
aumentate mentre sono diminuite le progenitrici granulociti-macrofagi. Ci sono
altri risultati, ma viene confermata l’ipotesi di partenza che i difetti
multipli della mielo- e linfopoiesi sono causati direttamente dalla T21.
Credit for clinical trial data; Nature Genetics 2012;44:1171. Editoriale sulla opportunità e le
difficoltà di controllori esterni dei risultati di sperimentazioni cliniche. I
vantaggi, ovvi, sono di una maggior fiducia nei risultati ottenuti e di uno
stimolo a produrre nuove ipotesi da verificare. Il rischio è di violare la
privacy dei partecipanti allo studio, un’inappropriata diffusione dei risultati
e di differenti interpretazione dei risultati, anche se, sostiene l’editoriale,
questo potrebbe essere superato stimolando le riviste scientifiche a pubblicare
i pareri contrastanti. Ma molte case farmaceutiche e agenzie pubbliche stanno
organizzandosi per rendere disponibile a ricercator i dati di sperimentazioni
cliniche per una sorta di assicurazione e per avere la fiducia dei potenziali
consumatori: Medtronic
(http://medicine.yale.edu/core/projects/yodap/medtronic_data/medtronic_data.aspx),
GlaxoSmithKline (http://tinyurl.com/nytimes-gsk), Alzheimer neuroimmagini (ADNI)
(http://www.fnih.org/work/areas/chronic-disease/adni), Agenzia Europea dei
farmaci (http://tinyurl.com/Reuters-EMA).
Induced pluripotent stem cell model recapitulates pathologic hallmarks
of Gaucher disease. PNAS 2012;109:18054. La malattia Gaucher (MIM #230800)(frequenza
1.1000 negli ebrei askenaziti, 1:50.000nella popolazione generale) è un difetto
genetico da mutazione recessiva del gene Glucocerebrosidasi-beta acida (enzima
che trasforma il glucocerebroside, sostanza derivante dalle cellule degradate,
in glucosio e grassi (ceramide) riutilizzabili; il deficit dell’enzima vi è
accumulo di glucocerebroside nei lisosomi dei macrofagi, che quindi crescono di
dimensioni con aspetto caratteristico e sono chiamati cellule di Gaucher)
(http://www.genzyme.it/aree-therapeutiche/malattia-di-gaucher.aspx). Vi sono 3
fenotipi con diversa gravità per mutazioni dello stesso gene, con stesse mutazioni
che causano fenotipi diversi per cause non ben chiare (background genetico?
fattori ambientali?). L’ostacolo principale nel creare un modello animale di
questa malattia è costituito dal fatto che le cellule maggiormente coinvolte
nella patologia non sono facilmente disponibili. Sono state per questo create
cellule staminali totipotenti (hiPSC) da fibroblasti cutanei di pz con tipo 1,
2 e 3, che sono in grado di differenziarsi e dare luogo a macrofagi e cellule
neuronali, che sono le cellule maggiormente coinvolte nella specifica
patologia. I macrofagi mutanti mostrano il fenotipo cellulare della malattia
con accumulo di sfingolipidi, compromissione lisosomiale, incapacità di
eliminare i globuli rossi fagocitati, la cui cinetica, nei tre tipi, correla
bene con la gravità della malattia. L’incubazione con l’enzima ricombinante
normalizza il difetto di clearance dei globuli rossi nei tre tipi mentre il
trattamento con il isofagomina (inibitore competitivo della glucocerebrosidasi
che facilita il ripiegamento e il trasporto dell’enzima mutante) normalizza
solo parzialmente la clearance indipendentemente dalla gravità della malattia,
come era da attendersi sulla base dell’efficacia clinica dell’enzima
ricombinante e della isofagomina. Le cellule hiPSC sono quindi un buon modello
che ricapitola le caratteristiche patologiche della malattia Gaucher e può
contribuire a chiarirne i meccanismi patogenetici e prospettare nuove terapie.
Ethics watch. To know or not to know the genomic
sequence of a fetus. Research Highlights.
Nature Reviews Genetics October 2012;13. La possibilità di sequenziare l’intero
genoma del feto con tecniche non invasive (da sangue materno) porta a
rivalutare i diritti e i principi della diagnosi prenatale. Se la gravidanza
non viene interrotta e se l’informazione genetica non è rilevante dal punto di
vista medico nel corso della sua vita infantile il futuro bambino ha diritto a
“un’autonomia anticipatoria”, cioè il diritto di scegliere se sapere o non
sapere tutte le informazioni genetiche che lo riguardano (come è previsto oggi
dalle linee guida per i test su minori)? Può la gravida, in base alla sua
richiesta di disporre di tutte le informazioni genetiche possibili sul feto per
decidere la sua riproduzione, avere a disposizione le informazioni genetiche di
un’altra persona che da adulta può decidere se conoscerle o meno? Ci sono buone
ragioni per sostenere di no. Ma anche non comunicare tutti i risultati può
essere controproducente, per il mancato riconoscimento di varianti con rischio
di patologie in età adulta. La proposta: fare prima NGS ai genitori e
metterli difronte alle complessità e alle difficoltà interpretative dei
risultati ottenuti in modo che possano scegliere di conoscere del genoma del
feto solo alcune informazioni genetiche per avere un “futuro aperto” per loro e
per il loro figlio.
Protections for Whole Genome Data. Science 2012;338:310. La Presidential Commission for the Study of Bioethical Issues ha fatto 12 raccomandazioni per la privacy dei dato genomici di pz arruolati in progetti di ricerca. Il fatto che ora NGS dell’intero genoma costa meno di 1000 $ per genoma, rende tali ricerche alla portata di tutti. I pz devono sapere come saranno usati i risultati e che potrebbero contenere dati inattesi (http://scim.ag/genomeprotect).
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