Scelta (Romano Tenconi) di articoli di Genetica Clinica nel periodo metà Settembre – 20 Dicembre 2011 pubblicati nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neurosciences, NEJM, PNAS, Science.
Exome sequencing: a transformative technology. Lancet 2011;10:942. “Rapid review” su sequenziamento esonico che “not only does enable identification of mutations in families that were undetectable with linkage and positional cloning methods, but compared with these methods, it is also much quicker and cheaper”.
E’ utile per ricerca e per applicazione clinica e apre la strada al sequenziamento dell’intero genoma.
Performance comparison of exome DNA sequencing technologies. Nature Biotechnology 2011;29:908.
Paragone tra 3 diverse piattaforme commerciali di sequenziamento esonico, tutte valide. Segnalo questo articolo, che per me è complesso dal punto di vista tecnico, per sottolineare quanto gli AA scrivono: l’analisi degli esoni è molto valida per ricerca e diagnosi delle malattie mendeliane, è non solo è più economica ma anche può identificare varianti che sono sfuggite al sequenziamento genomico.Exome sequencing as a tool for Mendelian disease gene discovery. Nature Review Genetics 2011;12:745. Review sullo stesso argomento dell’analisi rapida e economica di varianti codificanti dell’intero genoma di una persona. Utile per identificare il gene di malattie rare (familiari ma anche de novo), malattie geneticamente eterogenee, alleli rari associati a malattie multifattoriali.
L’articolo poi tratta sinteticamente delle cautele e delle difficoltà di tipo tecnico (varianti con effetto non noto, standardizzazione ecc.), professionale (preparazione dei medici nell’interpretazioni dei dati, enorme problema)(anche da noi non c’è una preparazione universitaria o di specialità, inclusa la Genetica Medica, che istruisca medici e genetic nurse su questi aspetti, anche su “incidental findings” non attesi, ndr), etico (consenso veramente informato, ritorno delle informazioni al paziente), organizzative (“The decision about whether and how to return results must take into account factors such as the commitments made at the time of informed consent and the resources available both to analyse variant data and to confirm and return results responsibly on a large scale”). Ma “we can realistically look towards a future in which the genetic basis of all Mendelian traits is known, and emphasis shifts further towards understanding disease mechanisms and genotype–phenotype relationships, developing improved therapeutics and translating knowledge”.Carrier Testing for Severe Childhood Recessive Diseases by Next-Generation Sequencing. Sci Transl Med 2011;3, 65ra4. (ho letto solo il lungo abstract, non ho accesso all’articolo intero). Possibile e auspicabile, se entra nella pratica clinica, test preconcezionale per lo screening di portatore delle malattie recessive (causa del 20% della mortalità infantile nei paesi sviluppati e nel 10% dei ricoveri pediatrici).
In 104 campioni di DNA di persone non correlate sono state sottoposti a screening con NGS 448 geni di gravi malattie pediatriche. Sono state individuate in media 2.8 mutazioni (range 0-7) per soggetto, fatto che conferma quanto è stato stimato da studi degli anni ’70 (L. Cavalli-Sforza, NE Morton, R. Chakraborty) sulla mortalità e morbilità nella popolazione pediatrica generale e in quella dei figli di consanguinei, studi che dimostravano che ognuno di noi è portatore sano di almeno 2 geni che allo stato di omozigosi causano una grave malattia pediatrica. Molto interessante l’applicazione NGS perché offre buone prospettive di screening preconcezionale, ora limitato, se non ci sono indicazioni anamnestiche, a 2-3 malattie genetiche nella nostra popolazione. Forse, se qualche laboratorio si organizza, come prima applicazione potrebbe essere offerto alle coppie consanguinee. Buon campo di ricerca, chi vuol provare? Deep sequencing reveals 50 novel genes for recessive cognitive disorders. Nature 2011; 21 Sept doi:10.1038/nature10423. Escluse le anomalie cromosomiche, la maggior parte delle cause di deficit intellettivo su base genetica sono recessive (solo il 10% sono XL e poche sembrano le AD). Il lavoro si basa su un’idea, non originale ma efficace, di studiare con homozygosity mapping seguito da targeted exon/whole-exome sequencing 136 famiglie con DI medio-grave a trasmissione AR provenienti dall’Iran (90%, 10% da altre nazioni), dove il 40% dei matrimoni è tra consanguinei. In 115/136 famiglie è stata identificata la causa; in 78 di queste è stato individuato il gene implicato: in 26 il gene era già noto (la diagnosi in alcune poteva essere fatta su base clinico-biochimica come la s. Joubert, CDG, s. Zellweger, m. metaboliche); in 50 invece sono stati identificati nuovi geni-malattia (solo due di questi in più di una famiglia); il DI non era sindromico nella maggior parte dei casi (la classificazione sindromico/non sindromico non è del tutto condivisibile, ndr). Questi nuovi geni del DI AR partecipano a fondamentali processi cellulari (trascrizione, traduzione, controllo del ciclo cellulare, metabolismo energetico, sintesi degli acidi grassi).
Gli autori concludono “Extrapolating from the number of known X-chromosomal intellectual disability genes argues for the involvement of several hundred genes in non-syndromic ARID, and the total number of ARID genes may well run into the thousands”. Quando ne sarà individuata una buona parte sarà possibile preparare un chip per il DI che consentirà di potenziare enormemente il nostro armamentario diagnostico. Ora la probabilità diagnostica del DI in generale è purtroppo molto bassa (20%) e si basa sull’indicazione data dall’analisi del fenotipo e di conseguenza sull’analisi del gene-malattia e su array-CGH per identificare le anomalie genomiche.Inverted genomic segments and complex triplication rearrangements are mediated by inverted repeats in the human genome. Nature Genetics 2011;43:1074. L’osservazione che la duplicazione della regione contenete il locus MECP2 (sindrome di XLMR tipo Lubs) e il locus PLP1 (sindrome Pelizaeus-Merzbacher XL) in alcuni pazienti (circa 20% per la dup MECP2) in realtà è un riarrangiamento complesso con duplicazione e triplicazione ha portato alla definizione dell’organizzazione genomica comune, caratterizzata da duplicazione-triplicazione invertita-duplicazione, a chiarirne il meccanismo patogenetico e il rapporto genotipo-fenotipo con un quadro clinico più grave e specifico nel caso di triplicazione.
A copy number variation morbidity map of developmental delay. Nature Genetics 2011;43:838.
Studio con array-CGH (definizione: CNV >300 kb, per targeted detection of events >40 kb per circa un quarto del genoma) di un campione considerevole (15,767 soggetti) con RPM, DI, autismo con o senza anomalie morfologiche (di quasi la metà di questi non ci sono dettagliate info cliniche) e 8,329 controlli. I risultati, alcuni scontati, sono: il 14% dei casi è dovuto a riarrangiamenti genomici >400 kb. CNV di dimensioni >1.5Mb sono presenti con maggior frequenza nei soggetti affetti (odds ratio >20 per CNV >1.5 Mb, odds ratio 50 per CNV >3 Mb). Sono più gravi gli effetti delle delezioni rispetto alle duplicazioni. Se sono presenti, oltre al DI, anche anomalie cranio-facciali o difetti cardiaci le CNV sono di maggiori dimensioni rispetto all’associazione DI con epilessia o autismo. E’ stata calcolata la penetranza di 59 noti riarrangiamenti genomici (circa il 10% dei casi). E’ stata validata la patogenicità di 14 nuovi o poco noti CNV, in particolare localizzati in 15q25.2 (già descritti in casi con schizofrenia o autismo), 2q13, 16p11.2 (il lavoro dice “pathogenicity of duplications of obesity-associated 16p11.2 (SH2B1)” che è in contrasto con le due voci biblio citate e con il lavoro presentato da Alessandra il 12 Set 2011 che ho spedito a tutti, vedi doi:10.1038/nature10406)(errore?). E finiscono in bellezza, così: “We predict that this map of CNVs and potentially dosage-sensitive genes will be invaluable for both clinical and research purposes in the future”.Sull’autismo, un articolo e un editoriale segnalato dallo Psichiatra. Genetic heritability and shared environmental factors among twin pairs with autism. Archives of General Psychiatry 2011;68:1095. Is autism, at least in part, a disorder of fetal programming? Editorial 2011:68:1091. Secondo questo lavoro la concordanza nei gemelli DZ in letteratura è stata ampiamente sottostimata e l’ereditabilità sarebbe molto minore di quanto calcolato anni fa (dal 90% al 37%) per vizi di accertamento dei probandi, tecniche diagnostiche non adeguate, tempi di osservazione stretti. E questo ha portato a indirizzar la ricerca sui geni piuttosto che su fattori ambientali comuni ai gemelli, MZ e DZ, che hanno agito in epoca pre-e postnatale (<1° anno di vita).
Mutazioni geniche, anche se multiple, probabilmente non spiegano tutto (Nat Genet 2011;43:585). Potrebbero esserci meccanismi quale il coinvolgimento di microRNA o una modificazione epigenetica, che potrebbe essere indotta da cause ambientali nel corso delle prime fasi della vita embrionale.
Ma nella pratica clinica il problema per il momento per una famiglia con una persona che si fa per la diagnosi? In primo luogo test diagnostici clinici specifici (per esperienza personale lo spettro autistico è una diagnosi clinica sovrastimata). E per la diagnosi? Escludere le malattie MG causa di autismo, applicare NGS, quando sarà disponibile nei laboratori clinici, e aspettare il risultato di nuovi studi (DNA Methylome?).
Sempre sull’Autismo: serie di articoli. Vedi sintesi News Feature Special issue on neuroscience: The autism enigma diagnoses and research funding are rising, but much about autism remains a puzzle. Nature seeks some truths. Nature 2011,479,:21. Le cause (The mind’s tangled web. Nature 2011;479:5), prevalenza (Nature 2011;479:22), il rischio per ricercatori di avere figli con autismo (Scientists and autism: When geeks meet. Psychologist Simon Baron-Cohen thinks scientists and engineers could be more likely to have a child with autism. Some researchers say the proof isn't there. Nature 2011;479:25), il possibile effetto positivo (Changing perceptions: The power of autism. Recent data and personal experience suggest that autism can be an advantage in some spheres, including science. Nature 2011;479:33) e i fatti non le leggende (Autism's fight for facts: A voice for science: convinced by the evidence that vaccines do not cause autism, Alison Singer started a research foundation that pledges to put science first. Nature 2011;479:28). Bella serie.
Due lavori di studio di associazione genome-wide nelle malattie multifattoriali con disturbi comportamentali frequenti (1% della popolazione) a forte componente genetica (RR parenti 1° grado 8%, concordanza tra gemelli MZ 40-70%).
Genome-wide association study identifies five new schizophrenia loci. Nature Genetics 18 September 2011; doi:10.1038/ng.940. Studio multicentrico di associazione di un ampio campione di soggetti con schizofrenia. Sono stati individuati, oltre a due loci noti, 5 nuovi loci. Uno di questi nuovi loci corrisponde a un microRNA, noto regolatore della maturazione e nello sviluppo neuronale. Di interesse anche è la condivisione di loci con il disturbo bipolare, che sottolinea ancora una volta che le patologie comportamentali hanno una base genetica comune.Large-scale genome-wide association analysis of bipolar disorder identifies a new susceptibility locus near ODZ4. Nature Genetics 18 September 2011; doi:10.1038/ng.943. Identificazione di un nuovo locus e conferma del locus CACNA1C (il gene della sindrome QT lungo) che codifica per una subunità del canale del Ca voltaggio-dipendente. I dati sono compatibili con la presenza di diversi varianti di effetto relativamente modesto. La lettera conferma anche quanto sopra specificato nello studio sulla schizofrenia.
Perspectives. In search of biomarkers for autism: scientific, social and ethical challenges. Nature Reviews Neuroscience 2011;12:603. Alla ricerca di un marcatore biologico di queste condizioni. Utile la tabella della frequenza di alcune malattie genetiche(3-3.5%) e delle malattie genomiche (1.85%) nella popolazione con autismo.
Ancora sulla schizofrenia (frequente a alta ereditabilità). Due lavori.
Increased exonic de novo mutation rate in individuals with schizophrenia. Nature Genetics 2011;43:860. Escluse CNV, sono stati analizzati mediante analisi esonica 14 soggetti con schizofrenia sporadica. Sono state trovate 15 mutazione de novo, di cui 4 nonsenso, in 8 probandi.
La frequenza di tali mutazioni in questo campione è significativa e sottolinea il ruolo di mutazioni de novo di sequenze codificanti possa costituire la base ereditabile della schizofrenia.
Genome-wide association study identifies a susceptibility locus for thoracic aortic aneurysms and aortic dissections spanning FBN1 at 15q21.1. Nature Genetics 2011;43:996. L’aneurisma del tratto ascendente aortico e la progressiva dilatazione che porta alla dissezione aortica toracica acuta ha cause predisponenti come l’ipertensione arteriosa, malformazioni cardiache e cause genetiche, sia nella forma isolata (che in un quinto dei casi può essere familiare a trasmissione AD, con base genetica nota in una piccola parte di questi) che nella
forma sindromica (come la s. Marfan). Lo studio, mediante associazione genome-wide riguarda l’aneurisma aortico/dissezione sporadico e non sindromico, mostra che varianti genetiche comuni in 15q21.1, dove c’è il locus FBN1 (s. Marfan), sono associate a tale patologia, e ipotizza una patogenesi comune con l’aneurisma aortico della s. Marfan. Interessante, perché l’aneurisma del tratto ascendente dell’aorta è una patologia molto più frequente della s. Marfan e la sua storia naturale potrebbe essere modificabile con il ricorso al farmaco già in uso nella s. Marfan: il Losartan.
Aboriginal genome analysis comes to grips with ethics. Sequencing effort provides a model for future studies of museum samples. Nature 2011;477:522. News. Etica e paleo-genetica: la prima sequenza genomica completa di un aborigeno australiano, analizzando il DNA estratto da un ciuffo di capelli prelevato nel 1920 e conservato in un museo, per studiare la migrazione dall’Africa all’Asia ha posto una serie di problemi bioetici. Secondo alcuni gli aborigeni australiani, che hanno subito nei secoli una feroce repressione da parte dei coloni europei, sono ora oggetto di studio senza che abbiano dato il loro consenso. Personalmente mi pare che motivi di preoccupazioni etiche non manchino in ogni campo della genetica (es. rapporto maschi-femmine alla nascita a favore dei maschi in alcune nazioni come l’India e la Cina e, sembra, anche negli immigrati europei), e non credo che studi di paleo-genetica ne possano porre di seri.
Ancora a proposito della vendita diretta al pubblico di test genetici.
Ethics watch. Direct-access genetic testing: the view from Europe. Nature Reviews Genetics 2011; doi:10.1038/nrg3073. Confronto per il test direct-to-consumer (DTC) in USA e in Europa, con differenze nel loro uso sotto controllo medico o libero. Vi sono interessanti dati empirici sulla loro applicazione: da un’indagine su medici e popolazione in Europa si evince che per fare il test si ritiene preferibile ricorrere al medico piuttosto che al farmacista. Ma da altre indagini risulta che gli utenti (USA, su più di 1000 utenti del test diretto senza intermediari -Facebook survey) si dichiarano soddisfatti e il test diretto non ha causato loro ansietà.Ora che l’analisi dell’intero genoma di una persona costerà meno di 750 euro sarà opportuno capirne i possibili benefici e i rischi della sua applicazione, verificare se vi siano sufficienti laboratori attrezzati per eseguirla e evitarne l’uso improprio. Vi è la necessita di una posizione comune (USA, Europa) su questo argomento (già, belle parole, ma si rischia di parlarne, come si fa da anni, senza affrontare come società scientifica almeno a livello nazionale lo spinoso argomento, ndr).
Research Highlight. Ethics watch: DNA theft: your genetic information at risk. Nature Reviews Genetics 12, 808. Oggi puoi contattare un laboratorio di genetica che pratica DTC, farti mandare il kit, restituirlo con un po’ di saliva, pagare con carta di credito e ricevere per e-mail la risposta del test genetico. Facilissimo. E se “rubi” il DNA di un altro e fai fare il test? Nessuno controlla se il DNA è di chi lo manda o meno. C’è incredibilmente di più: alcuni DTC lab. addirittura incoraggiano il potenziale utente di procurarsi DNA del fidanzato/a, spedirlo in gran segreto e poi, a risultato avuto, svelargli/le il risultato.
Giustamente l’articolo sottolinea che “The use of DTC testing to intrude on the lives of others raises serious ethical questions about individual privacy and the government’s role in protecting that privacy”. Negli USA il privato cittadino non è protetto dalla legge per questi furti, e questo a noi sembra incredibile. Ma c’è una legge specifica su questo in Italia, patria della Privacy e nello stesso tempo patria delle eccezioni alle ferree leggi che nessuno rispetta? U.K. Approves Europe's First Embryonic Stem Cell Clinical Trial (http://scim.ag/HESEurope)
La malattia: Stargardt (OMIM #248200). Reclutamento: 12 pz. Prima sperimentazione clinica (Fase 1-2) europea con l’inoculazione endooculare di cellule epiteliali retiniche derivate da cellule staminali embrionali umane.
E’ in corso un’altra sperimentazione in USA con la stessa metodologia: (Portland Oregon, Parigi Francia)(http://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01367444?term=stargardt&rank=2).
Nei modelli animali tale terapia è riuscita a bloccare la progressione della malattia, che avviene nei primi 10-20 anni di vita.
Genomics Is Not Enough. Science 2011;334:15. In questo editoriale Aravinda Chakravarti sintetizza l’argomento della Medicina genomica, della medicina personalizzata sottolineando che nonostante gli enormi progressi fatti nelle conoscenze (conosciamo i geni-malattia di 2000 malattie monogeniche e delle restanti 2000 sono a portata di mano).
Truth telling in clinical practice. Lancet 2011;378:1197. L’editoriale di commento alla Perspective (Lancet 2011;378:1213. Critical conversations: navigating between hope and truth) sulla comunicazione tra un medico e una giovane madre con cancro terminale, inizia così “Falsehood is so easy, truth so difficult (George Eliot)”. L’argomento riguarda anche noi in consulenza oncologica o per altre patologie. Non è facile dire la verità in alcune situazioni, ma la verità non solo costituisce un obbligo professionale ma, soprattutto, se ben presentata è un’opportunità per il paziente di fare le proprie scelte e di avere una migliore qualità di vita. Il modo con cui comunicare una brutta notizia non ha effetti solo sul paziente e sulla sua famiglia ma anche sul medico, che se non ha esperienza assistenziale (grande scuola di comunicazione, se non si considerano i pazienti e i loro parenti come un ostacolo alla propria professione), non è preparato a controllare le proprie emozioni e frustrazioni. Questo può essere causa di un difficile rapporto medico-paziente a danno di ambedue.
Aspirin and colorectal cancer prevention in Lynch syndrome. Lancet 2001; on line Oct 2008.
Commento di un articolo di J. Burn (famoso genetista inglese) e coll. sulla prevenzione di insorgenza di cancro nella s. Lynch, la più comune causa di tumore intestinale familiare (Lancet on line 28 October). Studio di lungo termine (media 56 mesi) di 861 pazienti che dimostra che in questa sindrome l’assunzione di aspirina riduce il rischio di cancro, e probabilmente anche non solo di cancro del colon. Il commento poi riassume i risultati della varie sperimentazioni cliniche con aspirina per la prevenzione degli adenomi e del cancro colico isolato.
A primary microcephaly protein complex forms a ring around parental centrioles. Nature Genetics 2011;43:1147. In una famiglia pachistana consanguinea con figli affetti da sindrome Seckel-like è stato individuato mediante autozygosity mapping un nuovo gene-malattia delle microcefalie primarie autosomiche recessive(MCPH), il gene centrosomico CEP 63, il cui prodotto partecipa con un’altra proteina CEP, CEP 152 (se mutata è causa della MCPH 4 e della s. Seckel 5) nel controllo mantenere il numero previsto di centrosomi. Il lavoro analizza la funzione di questa proteina usando un modello animale e conclude che un’anomalia di una delle due proteine riduce il pool dei precursori neurali che non possono provvedere a un adeguato numero di neuroni per l’encefalo che sta crescendo. Le immagini dell’effetto della mutazione del CEP63 sono significative e molto belle.
Europe to map the human epigenome. Nature News 2011;477:518. Progetto europeo multimilionario sull’epigenoma umano. Bella definizione e con poche parole su cosa significhi l’epigenoma e sul suo ruolo nello stato di salute e nelle malattie. Con questo progetto, chiamato BLUEPRINT, l’Europa entra a pieno titolo nel International Human Epigenome Consortium.
Pridopidine for the treatment of motor function in patients with Huntington’s disease (MermaiHD): a phase 3,randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Nature 2011;10: 1036 (Editorial). Pridopidine in treatment of Huntington’s disease: beyond chorea?
Promettente terapia con un nuovo farmaco, Pridopidina, nuovo stabilizzatore dopaminico, che pur con i limiti di una sperimentazione breve (6 mesi), non fa miracoli ma migliora leggermente alcune prestazioni (funzioni motorie) che nei controlli sono in progressivo peggioramento. Vedremo. M. Huntington. Biomarcatore utile per la diagnosi presintomatica (pubblicazione e commenti).
Transcriptional modulator H2A histone family, member Y (H2AFY) marks Huntington disease in man and mouse. PNAS 2011;108:17141. Potential biomarker for Huntington diseases. PNAS 2011;108:16860. Chromatin plasticity and the pathogenesis of HD. PNAS 2011;108:16867.
Caratteristiche ideali di un biomarker per le m. neurodegenerative: precoce prima delle lesioni istopatologiche, quantitativo in rapporto alla progressione, sensibile, accessibile da tessuto periferico, stabile nei tessuti (misurabile da biopsia e da tessuti autoptici), traslazionale (varie specie), associato a meccanismo patogenetico noto che lo lega alla malattia, in grado di localizzare il danno (e non genericamente indicare una tossicità generale). Il nuovo biomarker, che però deve ancora essere confermato come tale da studi indipendenti, sembra avere molte delle caratteristiche su citate: precoce prima delle lesioni, in vari tessuti incluso il sangue periferico, sovraespressione di 1.6 volte nella CH, associato con la gravità, traslazionale con interessante, ma non ben chiaro, meccanismo patogenetico (ciclo cellulare, disregolazione trascrizionale?). In più la somministrazione di fenilbutirrato di sodio, farmaco proposto per il rallentamento della progressione della CH, riduce i livelli di espressione di H2AFY in due modelli animali (topo). Insomma sembra buono come marcatore.Seven Days: Mouse phenome. Nature 2011;478:11. E’ stato finanziato un progetto proposto nel 2010 (Nature 2010;465:410. International Mouse Phenotyping Consortium) che si propone di studiare il ruolo di tutti i geni del topo che codificano una proteina (circa 20,000). Ogni gene verrà inattivato (knock out o reso inattivo) e verrà paragonato il fenotipo che si otterrà con quello di un ceppo geneticamente identico.
L’analisi fenotipica sarà dettagliata e riguarderà le differenze fisiche e comportamentali. E, molto importante, le informazioni saranno messe in un db accessibile a tutti.Il finanziamento ora prevede di ottenere informazioni di 5,000 geni entro il 2016.
Forse sono male informato: ma esiste un progetto simile per l’uomo?
All’s well that ends well. Nature 2011;478:S13. Tutto è bene ciò che finisce bene: si parla di telomeri e di uomini e topi. Vedi anche articolo segnalato in una precedente selezione di articoli di interesse.
DNA sequencing of maternal plasma to detect Down syndrome: An international clinical validation study. Genetics in Medicine 2011;13:913. Sequenom, Inc. ha finanziato una ricerca sulla DP di Trisomia 21 (è un non senso chiamarla s. Down che è un fenotipo, meglio chiamarla Trisomia 21, ndr) mediante analisi DNA fetale da sangue materno di 4664 gravidanze a rischio di tale anomalia cromosomica: DR 99%, falsi positivi 0.2%, test non riuscito nello 0.8%. Questo può evitare l’amniocentesi per le gravide con risultato falso positivo al test biochimico o indurre la coppia a decidere l’interruzione senza ricorrere all’amniocentesi in caso di risultato positivo al test DNA.
Un’altra compagnia privata (Gene Security Network) annuncia che sta mettendo a punto la metodica per altre malattie genetiche. Ma come in ogni cambiamento si risolvono alcuni aspetti ma se ne presentano altri (Fetal gene screening comes to market. Non-invasive procedure could make prenatal testing easier, but it comes with ethical problems. Nature News 2011;478, 440). Leggetevi uno dei commento di un genitore di una bambina con s. Down che vedendo che la DP di T21 sta diventando sempre più un banale screening, quasi una cosa dovuta da parte di ogni coppia, capisce che la DP può essere scelta per una coppia in attesa di un figlio ma nello stesso tempo, ora nella sua situazione, sente che la vita della propria figlia perde sempre più valore e termina: We need to increase society's understanding and value for people with a disability. They're not 'faulty', they are different, but we are all different, if not all 'faulty'.
Teniamolo ben presente quando daremo consulenza in generale e soprattutto quando parleremo con i neogenitori di un bambino con S. Down.Genetics: Seeking a gene genie. Nature 2011;479:S10. Rare gene variants could be key to unlocking the underlying genetics of allergy, now that whole genome sequencing and other technologies have sharpened the focus of epidemiology. Un aggiornamento sulla genetica dell’allergia, ancora poco chiara. Sono stati fatti progressi nella comprensione di questa comune patologia, con l’applicazione di studi di associazione genome wide ad esempio sono stati individuati nuovi geni e ipotizzato che la suscettibilità agli allergeni sia più una questione di epitelio che di fattori immunitari e provato che l’asma non è così strettamente collegata con l’esposizione all’allergene. Vedremo con NGS, come in tutti i campi.
AUTISMO (che esplosione di articoli!)
Mutations causing syndromic autism define an axis of synaptic pathophysiology. Nature |2011:480:63.
Più dell’1% della popolazione la metà ha un disturbo dello spettro autistico, in oltre la metà dei casi associato a deficit intellettivo e la causa è ignota nella maggior parte dei casi. Lo studi di modelli animali di due malattie genetiche come s. Fragile X e Sclerosi Tuberosa, caratterizzate da alta frequenza di autismo e deficit intellettivo, potrebbe portare a riconoscere i meccanismi patogenetici dell’autismo. E’ stato dimostrata una sregolazione (eccesso nella FRAXA e difetto nella Sclerosi Tuberosa) della sintesi proteica sinaptica.
Tale sregolazione è corretta nel topo doppio mutante. Buone notizie per la terapia dei disturbi comportamentali in queste due condizioni (ma tale meccanismo patogenetico potrebbe essere in comune con altre malattie con autismo) che stimola la ricerca di farmaci molecolari specifici (la Rapamicina, nella terapia dell’autismo nella Sclerosi Tuberosa per il suo forte effetto immunosoppressivo non può essere usata a lungo), che non può esserci un farmaco che vada bene per tutte perché la sregolazione proteica può avvenire con meccanismi opposti me quindi il farmaco può essere addirittura dannoso.
L’alterata omeostasi neuronale era già stata individuata come meccanismo causa di malattia nelle mutazioni con acquisizione o con perdita di funzione del gene MECP2 che determinano un fenotipo neuropsichiatrico simile (Nature 2008;455:912).
Autism, authenticated. Nature Medicine. News Feature 2011;17:1336. Una panoramica sui test genetici nell’autismo (array-CGH, sequenziamento dei geni noti, SNP) utile da leggere. Anche per la consulenza a coppie con figlio/a affetto. Affronta anche temi economici (in USA si paga).
Mice that mirror autism. Nat Rev Neurosciences November 2011;12. La comprensione dei meccanismi fisiopatologici dell’autismo e conseguentemente lo sviluppo di cure atte a curarne i sintomi dipende in larga misura dai modelli animali che consentono di studiare la malattia a livello molecolare (con buona pace di coloro che sostengono anche violentemente che la sperimentazione su animali vada abolita, ndr). Il commento su NRN si basa su un articolo (Absence of CNTNAP2 Leads to Epilepsy, Neuronal Migration Abnormalities, and Core Autism-Related Deficits. Cell 2011;147:235) che dimostra che topi knockout in cui manca il gene contactin-associated protein-like 2 (Cntnap2 -/-), che è uno dei geni dell’autismo nell’uomo, hanno i segni principali dell’autismo che sono ridotta comunicazione, ridotta interazione sociale, comportamenti ripetitivi associati a ridotto interesse per l’ambiente.
L’iperattività e i comportamenti ripetutivi nel topo sono ben controllati con il farmaco antipsicotico Risperidone, già in uso da molti anni nella schizofrenia, nel disturbo polare e nell’autismo.
A livello cerebrale questi topi hanno anomalie di migrazione neuronale, un ridotto numero di interneuroni (non sensitivi e non motori), anomalie dell’attività del network neuronale.
Bench To Bedside. Found in translation. Nature Medicine 2011;17:1352. Update sulla s. Fragile X, sul ruolo della relativa proteina e sui meccanismi patogenetici molecolari (eccesso di sintesi proteica della plasticità sinaptica) e connessione della sindrome con l’autismo.
Genetics: Noise rules. Nature |2011;480:188. News & Views Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (pg. 250. Predicting mutation outcome from early stochastic variation in genetic interaction partners) che dimostra che quando valutiamo il rapporto genotipo/fenotipo di una mutazione di un gene lo facciamo usualmente in maniera semplicistica (una variante e il suo effetto fenotipico) non tenendo conto della complessità di questa relazione. L’articolo prova studiando C. Elegans che esistono vari fattori che modificano l’effetto fenotipico: uno è la fluttuazione molecolare in grado di spegnere o accendere un gene e la seconda è che un gene non funziona da solo ma nell’ambito di un network. Articolo complesso che spiega un fenomeno, la penetranza parziale, ben noto in genetica (un allele mutato del gene skn-1 nella C. Elegans provoca una malformazione intestinale in alcuni ma non in tutti).
Adenovirus-Associated Virus Vector–Mediated Gene Transfer in Hemophilia B. NEJM 2011;365:2357. Successo nella terapia genica con vettore virale nella Emofilia B (4 su 6 pz hanno livelli di proteina oltre
18 mesi dopo la terapia genica (NEJM 2011;365:2357)( ClinicalTrials.gov number, NCT00979238.).Merry Christmas for Patients with Hemophilia B. NEJM 2011;365:2424 (chiamata anche Christmas disease).
Breaking the silence. Nature Medicine 2011;17:1536. Si è pensato per molto tempo che le mutazioni genetiche che non alterano la sequenza della proteina non hanno alcun effetto clinico, ma vi sono ora, come ben noto, numerose eccezioni a questo.
Si è iniziato con la resistenza a chemioterapia e con un gene (gene Multidrug resistance 1) codificante una proteina di membrana, in cui si è visto che la mutazione alterava i tempi di trascrizione (Science 2066). Nello stesso periodo è stato pubblicato un altro polimorfismo sinonimo di un gene codificante una proteina che modula la risposta al dolore. Da allora sono state individuate almeno 50 malattie genetiche con mutazioni sinonime. Ma con le recenti analisi genome-wide sembra che il fenomeno sia molto più frequente di quanto ritenuto. Nel lavoro vengono riportati i possibili meccanismi causa di patologia: splicing, struttura RNA, velocità di traduzione, non noto (questo sembra un problemino non semplice che complica l’interpretazione dei dati NGS, ndr).Vedi anche The sound of silence (Nature 2011;471)(segnalato nelle spigolature 2/2011 per la malattia Crohn) e il bellisimo articolo Understanding the contribution of synonymous mutations to human disease (Nature Rev Genet 2011;12:683) in cui vengono presentati gli effetti sulla struttura e funzione della proteina, sulle implicazioni tecniche, cliniche.
Between Bedside and Bench. Fruitful progress to fertility. Preserving oocytes from chemodestruction (pg 1562) & Male fertility in the test tube (pg 1564). Nature Medicine 2011;17. Due articoli sulla oncofertilità, che è come preservare i gameti, maschili e femminili, per evitare l’infertilità dopo chemioterapia. La criconservazione non sembra essere l’unica opzione, per fortuna, perché è complicata e non immune da rischi quella della cellula uovo e perché può non essere possibile la raccolta degli spermatociti nel caso di ragazzi in epoca prepuberale o di coloro che in seguito a terapia sono diventati sterili e non hanno conservato spermatociti (peraltro il tasso cumulativo di nati vivi da fertilizzazione in vitro usando spermatociti crioconservati è del 50%). Come? Trattamento ormonale che precede la chemioterapia nella femmina, prelievo di cellule staminali spermatogoniali nel maschio.
Vi ho incuriosito abbastanza per leggere i due brevi articoli?
State-of-the-art gene-based therapies: the road ahead. Nature Rev Genet 2011;12:316. La terapia con vettori virali ha avuto successo per alcune malattie come le sindromi da immunodeficienza (vedi Notarangelo al congresso SIGU di MI), cecità (vedi A. Auricchio, riunione GdL Genetica Clinica 12/09/2011 a NA sulle retinopatie ereditarie- riassunto della riunione 3/11) e alcune forme di cancro (melanoma, neuroblastoma, linfoma). Vengono presentati i diversi approcci terapeutici e quello che sarà il prossimo futuro della terapia genetica: gene transfer e cellule staminali.
Ma ancor più rilevante è la considerazione finale: si prevede che grazie alle conoscenze della componente genetica delle comuni malattie sarà possibile individuarle alla nascita mediante NGS dedicato ( i cui costi saranno sempre più contenuti - <700 euro) su gocce di sangue su carta bibula, usando la stessa metodologia di raccolta dei campioni degli screening neonatali delle malattie metaboliche (che non sarà più necessario testare). La diagnosi neonatale consentirà poi di applicare la prevenzione e l’appropriata terapia (ndr: Obiezione: e i costi saranno sostenibili? Credo che vadano bilanciati con le minori spese per terapie e ospedalizzazione, forse. Bel problema di salute pubblica). Adverse Health Outcomes in Women Exposed In Utero to Diethylstilbestrol. NEJM 2011;365:1304.
Studio caso-controllo di donne esposte in utero a Dietilstilbestrolo, molecola di sintesi ad azione estrogeno-simile. E’ una pietra miliare degli studi sugli effetti sfavorevoli sui feti, sia maschi che femmine, esposti a farmaci somministrate alle madre in gravidanza, iniziati negli anni ’70. Vengono riportati i risultati sulla riproduzione nelle donne esposte di età inferiore a 45 e di vari effetti su donne di età inferiore a 55 anni.L’effetto sfavorevole più noto è quello di tumori benigni e maligni vaginali. In questo lavoro vengono rilevati rischi aumentati di 2-5 volte rispetto ai controlli per varie patologie, con rischi maggiori per infertilità, parto prematuro, gravidanze ectopiche, abortività spontanea del 2° trimestre, neoplasia cervicale intraepiteliale.
Oltre a questo ci sono alcuni insegnamenti: il Dietilstilbestrolo è stato prescritto negli anni ’40 ai ’70 per prevenire alcune complicazioni della gravidanza (come l’aborto) e negli anni ’50 e ’60 vi sono stati studi che dimostravano la sua inefficacia, ma ha continuato a essere prescritto sino ai primi anni ’70, per abitudine.
L’indicazione che si sente spesso dire “non si sa l’efficacia ma tanto non è dannoso” è una cattiva indicazione, perché può rivelarsi sbagliata per ambedue i motivi.
Filaggrin Mutations Associated with Skin and Allergic Diseases. Review article. NEJM 2011;365:1315
Complessa genetica del gene FLG, responsabile di ittiosi volgare, malattia autosomica semidominante con penetranza del 90%, e gene modificatore di altre malattie della cheratinizazione, come l’ittiosi XL. Ma la sua aploinsufficienza determina il rischio di diverse malattie complesse come la dermatite atopica e l’asma (bella la Fig. 4). Le mutazioni FLG, a differenza della maggior parte delle varianti genetiche delle malattie complesse che sono polimorfismi del singolo nucleotide, sono nonsenso o mutazioni che slittamento del modulo di lettura. E questo conoscenze che impatto avranno sulla terapia delle malattie cutanee? Gli antiinfiamatori topici aumentano l’espressione di FLG, sarebbe inoltre possibile la terapia, applicata sperimentalmente nella M. Duchenne, di ripristino proteico per permettere la produzione della proteina funzionante in pazienti con mutazione nonsenso.E’ ancora da verificare se aumentando l’espressione di FLG si possa curare le malattie cutanee comuni, come la dermatite atopica. Se così fosse cambierebbe radicalmente la terapia delle malattie da alterata barriera cutanea.Genomic Medicine. Genomics and the Multifactorial Nature of Human Autoimmune Disease. NEJM 2011;365:1612Una review che aggiorna sulle conoscenze derivate dalla applicazione di studi di associazione genome wide che sottolineano i meccanismi patogenetici e i nuovi approcci diagnostici e terapeutici delle principali malattie autoimmnitarie quali l’artrite reumatoide, il lupus eritematoso, la sclerosi multipla, il diabete 1, la psoriasi e la malattia infiammatoria intestinale.
Noninvasive Prenatal Diagnosis of a Fetal Microdeletion Syndrome. Letter. NEJM 2011;365:1847. E’ stata confermata mediante prelievo di sangue materno in 35sg del secondo figlio una microdelezione familiare di 4.2 MB in 12p11.22 con tecniche di sequenziamento DNA (Illumina HiSeq2000). La microdelezione era stata individuata con array-CGH in 21sg. Prova, dicono gli AA, che è possibile la DP non invasiva delle microdelezioni.
Mutant AKT1 in Proteus Syndrome. Letter and reply. NEJM 2011;365:2141. Lettera: segnala un caso di s. Proteus con mutazione con perdita di funzione PTEN (che è un regolatore negativo del pathway di segnale P13K-AKT1) e negativo all’analisi del gene AKT1 riportato da loro nel 2008, che ha risposto bene al trattamento con Rapamicina. Sottolinea che la terapia, più che mirare al gene mutato deve mirare al pathway interessato, in questo caso comune a alcune condizioni come s. Proteus, SOLAMEN, sclerosi tuberosa. Nella risposta Leslie Biesecker annuncia che nella s. Proteus sono in corso sperimentazioni cliniche con Rapamicina e con farmaci che controllano AKT1.
Terapia genica della Fibrosi Cistica.
Fibrosi cistica, una m. monogenica nota e frequente. Con una lunga storia come malattia e come ricerca per la cura: Therapy for Cystic Fibrosis — The End of the Beginning? NEJM 2011;365:1734. L’editoriale sottolinea che è stato un long journey that began with the discovery of the gene for cystic fibrosis in 1989 and that has taken us through the definition of the basic defect, the identification of drug candidates by high-throughput screening, the testing in cell and animal models, and initial human trials3 to the present gratifying results.
A CFTR Potentiator in Patients with Cystic Fibrosis and the G551D Mutation. NEJM 2011;365:1663. La ricerca, finanziata da Vertex Pharmaceuticals, propone i risultati di una sperimentazione clinica Fase 3, randomizzata, a doppio cieco con placebo e un farmaco orale, Ivacaftor, in pz FC con almeno un allele con mutazione G551D (ClinicalTrials.gov number, NCT00909532). E’ stata misurata la variazione di volume espiratorio forzato dopo 24 e 48 settimane, che nei trattati è risultato significativamente aumentato rispetto ai non trattati. Oltre a tale effetto è stato registrato nei trattati un miglioramento dei sintomi respiratori, un significativo aumento di peso e una significativa riduzione di cloro nel sudore.
Correction of the F508del CFTR protein processing defect in vitro by the investigational drug VX-809. PNAS 2011;108:18843. Commento: Potential drug for cystic fibrosis. PNAS 2011;108:18567
F508del è la più comune mutazione (in Italia circa nella metà dei casi, ndr) di questa malattia dovuta a più di mille mutazioni diverse. Lo studio identifica una via potenziale per correggere l’effetto dela mutazione, che è da perdita di funzione, con conseguente accumulo di acqua nella cellula, muco spesso a livello polmonare, alterata secrezione pancreatica e alti livelli di cloro nel sudore (il test diagnostico di epoca premolecolare). Sono stati testati varie sostanze su colture cellulari e tissutali con questa mutazione e è stato individuato un possibile farmaco (VX-809) che ha consentito di migliorare il processing intracellulare della proteina mutata nelle cellule epiteliali delle vie aeree e l’escrezione di cloro con la stessa efficienza di forme lievi di FC.
L’AA avvisa che è in corso una sperimentazione clinica con questa sostanza (Fase 1).
Thalassemia. Lancet 2001; on line 12 September. Seminario con strategia di ricerca usando PubMed “thalassaemia” in combinazione con “molecular basis” o “treatment” o “pathophysiology”, 2006-2011.
Correction of sickle cell disease in adult mice by interference with fetal hemoglobin silencing. Science 2011;334:993. Si sapeva che la persistenza nell’età adulta di emoglobina fetale (HbF) riduce la gravità della falcemia e delle beta-talassemie. Nel lavoro si dimostra che l’inattivazione di un fattore di trascrizione coinvolto nella regolazione dell’HbF, corregge il fenotipo falcizzazione in un modello murino. Se confermato significa che è possibile una specifica riattivazione della HbF per la terapia di queste malattie genetiche.
Un commento sui pathway coinvolti nello sviluppo del palato. Palate Development revealed (Science 2011;334:434) in riferimento a un articolo su Dev Cell 2011;21:627 (A conserved Pbx-Wnt-p63-Irf6 regulatory module controls face morphogenesis by promoting epithelial apoptosis)( non ho accesso alla rivista e ho letto solo l’abstract) in cui viene dimostrato che mutazioni di un gene, Pbx che codifica un fattore di trascrizione, causano nel topo labiopalatoshisi. Questo gene farebbe parte di un gruppo di geni (WNT, P63, and IRF6) che interagiscono nella formazione del palato nel topo e nell’uomo.
Ricordo che la labio (+/- palato)schisi è una frequente malformazione congenita (1:1100 nati).
La sovraesspressisone di Wnt con mutazione Pbx nei topi sembra riparare il difetto aprendo la via per possibile terapia non chirurgica.
Diagnosing Dyslexia. Science 2011;334:1183. Usando RM cerebrale funzionale in ragazzi con dislessia (difficoltà di lettura e scrittura) con normale o basso QI gli AA (Psycol Sc 2011;22:1442; non ho accesso alla rivista e ho letto solo l’abstract) per verificare se vi siano differenze di attivazioni cerebrali durante il processo fonologico, che sono tipiche della dislessia, tra soggetto con normale o basso QI. Non ci sono differenze.
Questo vorrebbe dire che vanno rivisti i criteri diagnostici e, soprattutto, che gli interventi per migliorare la lettura sono ancor più indicati nei bambini con deficit cognitivo per migliorare le loro prestazioni. Questa è una buona notizia.Personalized cancer diagnostic. Science 2011;334:1217. Commento di una pubblicazione (Psychol Sci 2011;22:1442) che suggerisce “sequence everything” usando tessuto tumorale (whole-genome sequencing, Whole-exome sequencing, and whole-transcriptome sequencing), il tutto in 24 giorni. Questa potrebbe essere l’evoluzione dell’approccio diagnostico nei pz con cancro. I costi non saranno molto diversi da quelli per la diagnostica corrente (3,600 DUSA) che però non includono i costi per il team(clinico, genetista, patologo, biologo, bioinformatico. eticista) che deve interpretare i dati. I vantaggi per il pz vanno ancora provati, anche se gli esempi che vengono fatti sono spettacolari in termini di diagnosi e terapia specifica.
Bardet-Biedl syndrome 3 (Bbs3) knockout mouse model reveals common BBS-associated phenotypes and Bbs3 unique phenotype. PNAS 108:20678. Modelli della s.Bardet-Biedl, malattia genetica eterogenea con noti almeno 16 geni-malattia con 7 proteine BBS che formano il cosiddetto BBSoma che promuove l’allungamento cigliare di membrana. Poco noto il meccanismo di funzionamento della proteina BBS3. Il topo knock-out di questo gene ha un fenotipo BBS (che include degenerazione retinica, infertilità e accumulo di tessuto adiposo) con in più idrocefalia severa e ipertensione. Collabora con gli altri prodotti nella funzionalità cigliare.
MED23 mutation links intellectual disability to dysregulation of immediate of early gene expression. Science 2011;333:1161. Mammalian Mediator (MED) è un cofattore trascrizionale multiproteico con più di 20 subunità. In una famiglia consanguinea con 5 affetti da deficit intellettivo non sindromico è stata trovata una mutazione ritenuta patogena nel gene MED23.
Quello che mi sembra particolarmente di interessante è quanto propongono gli AA che ritengono che l’alterata espressione di IEG (Immediate Early Genes) sia un marcatore molecolare dei deficit cognitivi. Possibile uno screening diagnostico?An activating mutation AKT2 and human hypoglycemia. Science 2011;334:474. Ipoglicemia dai primi 6 mesi di vita con i segni biochimici di iperinsulinismo, ma con livelli ematici non dosabili di insulina, associata a eccesiva crescita prenatale e a emi-ipertrofia con analisi molecolare dei geni Insulina, IGF2 e dei recettori negative. S. Beckwith atipica, diremmo? No, mutazione del gene AKT2, anche in mosaico, condizione identificata con exome sequencing. Tale condizione è chiamata Ipoglicemia ipoinsulinemica con emi-ipertofia (#MIM 240900). Quindi in DD con la s. Beckwith.
L’articolo ricorda che mutazione AKT1 in mosaico è frequentemente identificata nella s. Proteus (vedi precedente rassegna di articoli di interesse). 