Spigolature Genetica Clinica/Umana 3/2012, R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli del mese di Marzo 2012 che hanno attirato la mia attenzione o curiosità pubblicati nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neurosciences, NEJM, PNAS.

COMPORTAMENTO

Higher social class predicts increased unethical behavior. PNAS 2012;109:4086. Il quesito a cui i ricercatori hanno volute dare una risposta è: c’è una classe sociale (raggruppamento sufficientemente omogeneo, sia economico che culturale) più propensa a comportamenti non etici o azioni che danneggiano altri o illegali o moralmente discutibili per la comunità? Se sì, quelli dello stato sociale più basso che vivono in un ambiente con meno risorse, con maggiori pericoli e più incertezze o invece quelli dello stato sociale più alto con maggiori risorse, libertà e indipendenza? Considerazioni storiche e religiose fanno propendere per la seconda ipotesi. Infatti la letteratura dice che le persone di classe più alta conoscono meno gli altri e sono meno capaci di cogliere le emozioni degli altri, meno disponibili nelle interazioni sociali, devolvono in proporzione meno risorse in beneficenza, sono più avidi rispetto a quelli delle classi più basse.
La ricerca ha riguardato più studi: 1: comportamento nel guidare l’automobile all’incrocio con 4 stop; 2: comportamento guidando un’automobile a un passaggio pedonale (in California le infrazioni al regolamento stradale sono per il passaggio pedonale del 35%, e a Roma?); 3: risposte a tendenze di comportamento non etico; 4. autoassegnazione alla classe sociale e i conseguenti effetti comportamentali (per dare un’evidenza sperimentale, tramite la manipolazione della classe di appartenenza, al fatto che appartenere a una classe più alta ha effetto sulle decisioni non etiche e sul comportamento); 5. attitudine verso il desiderio smodato (simulazione di una negoziazione economica tra chi è sottoposto al test, che fa la parte di chi assume, e chi cerca un lavoro a tempo indeterminato); 6. comportamento fraudolento verificato con un gioco al computer di dadi (5 dadi a 6 facce) riportando la somma ottenuta dopo un certo numero di prove (in realtà la somma finale era programmata a 12); 7. incoraggiamento all’avidità per verificare se la classe più bassa desiderasse raggiungere la classe più alta. Non voglio toglievi il piacere di leggere l’articolo, ma i risultati erano già stati annunciati e poi scritti 2000 anni fa (“Difficilmente un ricco entrerà nel regno dei cieli”, Matteo 19, 23)(citato nell’articolo).

Honesty mediates the relationship between serotonin and reaction to unfairness. PNAS 2012;109:4281.  Come reagisce ognuno di noi a comportamenti scorretti? Studi di economia sperimentale hanno già dimostrato tramite test (ultimatum game, usato in genere come test in economia con due giocatori che interagiscono per decidere come dividersi una somma data loro), in cui i giocatori devono decidere se accettare o meno offerte corrette o scorrette, che vi sono ampie differenze individuali difronte alla scorrettezza. Questo studio ne analizza i meccanismi psicologici e neurobiologici tramite PET di persone testate con UG studiando il trasportatore di serotonina 5-HTT (corteccia dorsolaterale prefrontale) e i recettori 5-HT1A (corteccia prefrontale). Contrariamente a quanto ritenuto che le personalità aggressive tendono a rifiutare le offerte scorrette, dallo studio risulta che le persone pacifiche le rifiutano più spesso e sono in maggior misura personalmente coinvolte in forme di reazione. Chi ha minori livelli di trasportatore di serotonina è onesto e fiducioso e non tollera la disonestà e esprime sinceramente la propria frustrazione. Alti livelli di trasmissione di serotonina favoriscono comportamenti opportunistici con destrezza, che portano nel gioco a perseguire i propri interessi.

Sexually dimorphic behavior genes. Nature Genetics 2012;44;241. Commenta un lavoro (Modular genetic control of sexually dimorphic behaviors. Cell 2012;148:596) in cui sono stati studiati i geni regolati dagli ormoni sessuali (estrogeni e testosterone) che condizionano il comportamento sessuale. Sono stati usati come topi, prima castrati e poi trattati con testosterone, topi maschi knockout per 4 alleli dimorfici e ne sono stati studiati i comportamenti sessuali. Lo studio mostra che alcuni aspetti specifici del comportamento sessuale sono regolati da distinti pathway genetici.

EVOLUZIONE
Human reproductive assistance. What is the biological explanation for menopause, and for female survival beyond it? A study suggests that competition for help in ancestral societies may have been key to the evolution of this unusual human trait. Nature 2012;483:160. The saying goes that it takes a village to raise a child (da nonno posso ben dirlo, ndr). La specie umana è caratterizzata dal linguaggio, da una lunga dipendenza giovanile (i bamboccioni, ndr) e dalla cessazione per le femmine della fertilità a 2/3 del corso della vita (per alcune coppie una fortuna, ndr). Perché così presto? Anticamente la comunità era composta da coloro che procreavano e coloro che aiutavano a allevare i piccoli e il rapporto tra queste figure (kin- e non-kin helpers) influenzava la procreazione della comunità. Dai dati storici raccolti in Gambia una possibile spiegazione potrebbe risiedere nel rapporto madre-figli, con astensione della riproduzione nelle madri per aiutare le figlie (ancora, quanta somiglianza con i nostri tempi, ndr). E questo potrebbe avere agito nell’evoluzione della nostra specie, soprattutto nelle società con virilocalità (i maschi non si muovono, le femmine vanno in altre località). Non è ancora ben chiaro perché la menopausa avvenga così presto; anche se vi sono obiezioni all’idea che la riduzione della fertilità delle donne con figli dipenda in larga misura da una scelta per aiutare la riproduzione delle figlie, questa comunque potrebbe essere una buona spiegazione dal punto di vista evoluzionistico.
GENETICA UMANA
Consanguineità
Il database Íslendingabók (http://www.islendingabok.is/English.jsp) contiene informazioni genealogiche degli islandesi che data dal periodo di insediamo dei primi abitanti, 1200 anni fa, a oggi.
Lo scopo è quello di tracciare le connessioni familiari degli abitanti, per stimare fornendo i nomi della futura coppia il coefficiente di parentela. Grande cosa in un paese con 300000 abitanti.

Selezione premeiotica

Upsetting the Dogma: Germline Selection in Human Males. PLoS Genetics 2012;8:e1002535. Perchè alcune malattie genetiche dominanti (Acondroplasia, s. Apert, MEN2B) sono positivamente correlate con l’età paterna? I dati di alcuni lavori parlavano di una selezione premeiotica che favorisce la mutazione. Questa selezione, in base a due studi recenti, è dovuta all’accumulo di mutazioni nelle cellule spermatiche, che invece di diversi asimmetricamente, e formare una cellula spermatica e una proto-spermatica uguale a quella di partenza si dividono simmetricamente formando due cellule proto-spermatiche creando così cluster di mutazioni. Questo numero di cluster aumenta con l’età.

Longevità

The sirtuin SIRT6 regulates lifespan in male mice Nature 2012;483:218. Ci sono i geni della longevità e che ruolo hanno avuto nell’incremento della durata della vita per l’uomo nell’ultimo secolo? Come è possibile raggiungere una vecchiaia in salute? Le sirtuine sono una famiglia di deacetilasi conservate nell’evoluzione che regolano, ma la cosa è dibattuta, la durata di vita del lievito, dei vermi e della drosofila. Nel lavoro si dimostra che la sovraespressione della sirtuina 6 (Sirt6) nel topo transgenico maschio la durata della vita è significativamente maggiore rispetto al controllo, ma questo non avviene nella femmina. Nel maschio transgenico vi è una modificazione sono alterati i livelli di fosforilazione dei principali componenti del sistema di segnale IGF1, che è un pathway chiave della regolazione della sopravvivenza. I risultati potrebbero essere utili per verificare l’effetto terapeutico della regolazione delle sirtuine nella terapia delle patologie correlate con l’età.
GENETICA CLINICA & LAB
Genetic tests online. Nature 2012;128:483. NIH ha proposto (29 Febbraio 2012) il Genetic Testing Registry, che online dà informazioni sui test genetici su circa 2500 malattie con dati forniti direttamente da chi fa i test, senza controllo NIH. Ulteriori info go.nature.com/zrk56v.

Genomics, plain and simple. Nature 2012;483:20. Per spiegare cosa può offrire la nuova medicina si inizia con una storia vera in una famiglia di Mennoniti in Pennsylvania con figlio maschio con infezioni ricorrenti a cui era stata diagnosticata una immunodeficienza severa combinata (SCID). Dopo avere atteso invano per 3 settimane che il lab. a cui avevano mandato il campione di sangue rispondesse per potere organizzare il trapianto di midollo, si sono rivolti alla Clinic for Special Children dello stato che li ha indirizzati al CHOP di Filadelfia, dove è stata confermata la diagnosi e organizzato il trapianto. Troppo tardi. La sorellina nata mesi dopo aveva alla nascita leucopenia; la conferma molecolare della malattia è giunta in 12 ore, sono stati testati per compatibilità 16 parenti: la sorella era compatibile; la bambina è stata trapiantata entro 15gg dalla nascita, sta bene (c’è una bellissima foto tipicamente americana della famiglia) con una spesa di 12,000 USD contro i 500,000 USD del fratello. Cos’è la Clinica per bambini speciali? E’ un modello applicabile per altre realtà in cui due pediatri (o genetisti clinic, ndr), un biologo molecolare e altro personale sanitario possono eseguire con un minimo di attrezzatura esami genetici in pochi giorni e fornire una risposta genetica e clinica appropriata a bassi costi (stanno introducendo anche il sequenziamento esonico, ma in questa popolazione è più facile l’interpretazione per la consanguineità). Economicamente quella dei Mennoniti è sostenuta da finanziamenti dell’intera comunità e consente di concludere che They have all these patients, but every one is treated like their own child.”. Alcuni obiettano che il modello non è applicabile a popolazioni miste, ma l’idea comunque è quella di avere clinica e laboratorio di ricerca nella stessa unità, che è quello che in teoria alcuni di noi sono riusciti a fare.

Genomics contest underscores challenges of personalized medicine. Nature Medicine 2012;18:326. In un meeting del Dicembre 2010 presso Harvard Medical School di Boston si è discusso “How to tame the expected deluge of ‘whole genome’ sequence data into clinically useful information”. Come si può controllare il prevedibile “diluvio” delle nuove tecniche? “No kidding: genomes ares tough to interpret”. Come risultato è stato formato CLARITY Challenge (Children’s Leadership Award for the Reliable Interpretation and appropriate Transmission of Your genomic information)(titolo alla Lina Wertmüller, ndr) per incoraggiare ricercatori e le compagnie a sviluppare metodi, inclusi database, software e descrizioni cliniche appropriate per identificare la base genetica di malattie genetiche pediatriche e per fare in modo che tali informazioni siano comunicate in modo comprensibile alle famiglie e ai medici curanti. C’è un premio (siamo alla fiera, ndr) di 25,000 DUSA per chi individua in 3 differenti bambini il gene-malattia di una “misteriosa” malattia ereditaria e presenta il miglior resoconto clinico. Il vincitore verrà nominato in Ottobre 2012. Adesso la parte nuova: “We don’t want to end up sending an Excel spreadsheet to a clinician” dice qualcuno. Altri (Genet. Med. 2011; 13:499) suggeriscono di fare un database sempre aggiornato con la categorizzazione delle varianti in quelle che comportano un’immediata conclusione o azione, quelle associate a un fenotipo ma senza la possibilità di una terapia, e quelle con significato clinico incerto. I medici sarebbero obbligati a comunicare ai genitori solo le prime, ma i genitori a richiesta possono essere informati anche per le altre due categorie. Comunque “although it will certainly take more than one contest to bring genomics to the clinic, experts agree that it’s only a matter of time. “ There’s no question that we’re going to get there. “But between now and then, it’s probably going to be kind of messy.”. Già. Ma speriamo presto.

Sordità
Review (Mental health of deaf people. Lancet 2012;379:1037), editoriale (The health of deaf people: communication breakdown. Pg 977) e commenti (Deafness might damage your health. Pg 979) sulle difficoltà sociali delle persone con sordità (la grave interessa 7:10,000 persone con un quarto con altre anomalie), sulla prevalenza della depressione e sulle barriere che incontrano per accedere ai servizi sanitari.  Molto utile anche per i genetisti clinic per imparare come interagire con i pazienti e le loro famiglie.
CELLULE STAMINALI
Lenses on Biology. Flexible friends Nature 2012;483:s22. Stem cells are powerful tools in biology and medicine. What can scientists do with these cells to exploit their incredible potential? Completa review sulle cellule staminali.

Human embryonic stem cells: early hints on safety and efficacy. Lancet 2012;379:689. Commento di un articolo (Embryonic stem cell trials for macular degeneration: a preliminary report, pg 713) sul trattamento mediante inoculazione subretinica di cellule staminali embrionali di un pz con malattia Stargardt, distrofia retica precoce e progressiva, e di uno con Degenerazione maculare legata all’età, la principale causa di cecità nel mondo sviluppato. I risultati sono preliminari (Fase 1) ma sembrano buoni già dopo 2 settimane e stabili dopo 6. L’occhio è un organo immunoprivilegiato rispetto a altri organi, ma lo studio apre la via a altri trial clinici (il commento cita un po’ la storia della terapia con cellule staminali dal 2006 a oggi) e conclude che i risultati richiedono un lungo follow-up. Much remains to be seen—literally.

Stem cell based therapy—where are we going? Lancet 2012;379:877. La terapia rigenerativa basata su cellule staminali da midollo osseo ha 50 anni. Ma nonostante i progressi ottenuti negli anni nelle conoscenze della biologia delle cellule staminali tale terapia è per ora limitata alla malattie del sangue. Infatti non è stata resa applicabile alle frequenti patologie come ad es. quelle cardiache (vedi un lavoro sullo stesso fascicolo pg 895 e una lettera 891). Sperimentazioni cliniche nell’infarto miocardico, nell’insufficienza cardiaca cronica e nella cardiomiopatia dilatativa hanno dimostrato che la terapia è sicura ma non hanno provato che sia efficace. Ma anche se ne fosse dimostrata l’efficacia passerà tempo prima che possa essere applicata nella pratica clinica. Per varie ragioni. Vi sono nel mondo numerose sperimentazioni per varie condizioni patologiche, alcune ben condotte altre meno. Ma il progresso che c’è stato ha portato a notevoli risultati soprattutto nella somministrazione di cellule staminali incapsulate in membrana ultrasottile veicolate nelle sedi appropriate per rilasciare molecole attive nella sede del danno per la ricostruzione tissutale. Si possono ottenere cellule staminali riprogrammando cellule somatiche da un tessuto all’altro o produrre cellule pluripotenti (iPS) molto simili alle cellule umane embrionali (hES) che aprono la via a una medicina personalizzata rigenerativa evitando il rigetto dell’organo e la terapia immunosoppressiva. Ma di queste tecniche la più economica per ora è quella con hES e è quella che sta dando risultati, con momenti di stop & go per difficoltà di reperire finanziamenti adeguati, come è successo per la compagnia americana Geron che ha annunciato il fermo della sperimentazione clinica con hES per i traumi spinali.

Paolo Maccarini, chirurgo del Karolinska Institutet in Stoccolma, che con la sua equipe ha eseguito il primo trapianto di trachea sintetica con cellule staminali (citato da Lancet 2012;379:886) si è così definito: “I’m like a wild animal that does not need to be in a cage, I need to express my convictions that I can help a patient with innovative things”. Nel secondo dopoguerra la famiglia si è trasferita in Svizzera tedesca, dove PM ha fatto il liceo: “it was quite tough for a young non-Swiss to live in that country”. Poi Facoltà di Medicina a Pisa, anche se l’italiano era la lingua che parlava peggio. Ha lasciato l’Italia, nonostante eccellesse negli studi, vedendo che il sistema “favours people who are linked to the politics or are sons of sons but not the merits. I knew that in other countries this was not the fact”.

“I think if you stay in a single place for your entire life you restrict your capacity” In Germania ha imparato a organizzare il lavoro, in Francia la creatività e a Barcellona ha messo tutto insieme per il primo trapianto di trachea di donatore colonizzata da cellule staminali. Ora al Karolinska, dal 2010, ha la libertà di “creare” e di insegnare facendosi chiamare dai suoi allievi “Paolo”. Per noi questioni note ma anche molto attuali.

Korea okays stem cell therapies despite limited peer-reviewed data. Nature Medicine 2012;18:329. Ha sorpreso un po’ tutti l’approvazione negli ultimi 8 mesi da parte della Korea Food and Drug Administration (KFDA) della commercializzazione di 3 diverse terapie con cellule staminali adulte: Hearticellgram-AMI per il trattamento dell’infarto miocardico utilizzando cellule staminali del midollo osseo dello stesso paziente; la seconda (Medipost’s Cartistem) che usa cellule staminali della banca del cordone ombelicale per la rigenerazione cartilaginea per persone sottoposte a intervento ortopedico delle ginocchia; la terza (Anterogen’s Cupistem) la terapia dei pz con s. Crohn’s disease con dolori e fistole. Principale obiezione: quello che si sa viene dai documenti KFDA, non da pubblicazioni peer-reviewed: nelle 80 persone della prima sperimentazione si è osservato un 6% di miglioramento del flusso dal ventricolo sn, contro (ma la differenza non è significativa) il 2% per quelli che hanno avuto la terapia standard; il 26% delle 89 persone del secondo trial hanno avuto beneficio rispetto a coloro che hanno avuto il solo intervento chirurgico. I trial clinici stanno proseguendo. Il direttore della Agenzia della terapia con cellule staminali del Sud Corea aggiunge: “Although there were some companies that conduct stem cell treatments outside of Korea, they are not permitted to administer those treatments within Korea”. L’autore del commento su Nature Med scrive “show me the data”. Già.

UK announces strategy for regenerative medicine. Lancet 2012;379:1183. Four UK Research Councils and the Technology Strategy Board have launched a strategy to develop regenerative medicine. Stanziate (28 Marzo) per UK Regenerative Medicine Platform 75 milioni di sterline perché “Science has now reached a point where we can seriously consider harnessing the potential for self-repair of the human body for clinical gain” e “This could be the biggest transformation in medicine this century but progress will be slow.”. La prima sperimentazione clinica inizierà nel 2013 con la ricostruzione del laringe con cellule staminali. Nel 2011 quattro UK agenzie di ricercas (MRC, Biological Sciences Research Council, Engineering and Physical Sciences Research Council,Economic and Social Research Council) hanno pianificato gli obiettivi strategici clinicamente applicabili per evitare di procedere con progetti e idee e poi farsi dire dai medici che nella pratica non sono realizzabili. Altri 50 milioni di sterline saranno dedicate alla comercializzazione della terapia cellulare. In UK le premesse per organizzare insieme, con un network di varie agenzie, la medicina rigenerativa sono buone.

Non solo topi. Dishing up Alzheimer’s disease. Nature Rev Neuroscience 2012;13:1. Commento di un lavoro (Probing sporadic and familial Alzheimer's disease using induced pluripotent stem cells. Nature 2012;482:216). Gli studi sui processi patologici iniziali nelle malattie neurodegenerative sono ostacolati dal fatto che si ricorre all’analisi tissutale post-mortem e che i modelli animali non sempre riflettono il fenotipo patologico a ogni livello. Un modo per risolvere queste difficoltà è ricorrere alle cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) utilizzando, come è stato fatto nel lavoro che viene commentato, fibroblasti di pz con Alzheimer familiare e sporadico.

ALTRA TERAPIA
Small biotechs raring to cash in on the orphan disease market. Nature Medicine 2012;18:330. Spin-off success. Piccole compagnie entrano nel mercato della terapia delle malattie rare, che il commento citandone 5, chiama —the ‘next Genzymes’. Actelion (Roche) con una terapia per l’ipertensione arteriosa polmonare che interessa 200,000 americani trattata con inalazione di Ventavis (iloprost) e ora, ancora in sperimentazione clinica in fase III, con altri farmaci (macitentan and selexipag), che potrebbere essere utili anche per la fibrosi idiopatica polmonare, la sclerosi sistemica e il glioblastoma. BioMarin (USA) con terapia approvata di farmaci small-molecule per la fenilchetonuria e la Miastenia tipo Lambert-Eaton e alcune malattie lisosomiali. Amicus Therapeutics (USA) sta provando a usare, sempre per le malattie lisomiali, una terapia con chaperonine per os per la m. Fabry (Fase III con Amigal: migalastat hydrochloride) e la m. Pompe.

Aegerion Pharmaceuticals ha in fase III lomitapide per la terapia delle malattie ereditarie AR del metabolismo dei lipidi. “In three to four years, our goal is to get lomitapide to patients in 100 countries globally”. Alexion (USA), che ha commercializzato nel 2007 un farmaco Soliris (eculizumab) per la terapia della emoglobinuria parossistica notturna (OMIM #300818)(<10,000 persone in USA e Europa) venduto a più di $400,000 per una terapia di un anno (è il farmaco più costoso), sta provando tale farmaco per una delle sindromi uremico-emolitiche atipiche.

ETICA
La vera storia di Ogden (la storia completa del caso riportato in Nature 2011 e segnalato con le Spigolature 4/2011 messo in Blog, in cui ci sono anche commenti di altri). Bring clinical standards to human-genetics research. Nature 2012;482:300. La storia è contata questa volta dal medico che ha fatto diagnosi. Ogden è una cittadina dello Utah in cui vive questa famiglia. I ricercatori non si aspettano che i risultati della loro ricerca abbia un impatto diretto con la vita di altre persone.

Carlo Petrini dell’ISS Roma, letto l’editoriale Translational research and experimental medicine in 2012 (Lancet 2012;379:1) scrive una lettera (Lancet 2012;e34:379) perorando la causa degli eticisti e sostenendo che i rischi per i pz reclutati nella ricerca traslazionale vanno ampiamente e correttamente spiegati, non devono essere considerati solo una questione tecnica, a rischio di conflitto di interessi, e devono coinvolgere ricercatori delle scienze di base, delle scienze cliniche e bioeticisti. Vedi articoli sull’etica citate nella Spigolatura di Febbraio 2012.

Patient-centered care
Shared Decision Making — The Pinnacle of Patient-Centered Care. NEJM 2012;366:780 e Defining “Patient-Centered Medicine”. NEJM 2012;366:782. Illness-oriented care o Patient-centered care?
Con la disponibilità di nuove tecniche diagnostiche e cure l’attenzione del medico si è concentrate sulla malattia e non sul pz. Per questo è stata posta la necessità di un “patient-centered care”: Ne sono stati identificati 8 principali indicatori che includono il rispetto per i valori e le preferenze del pz, necessità di una medicina integrata, informazioni precise e di qualità per il pz e i suoi familiari, conforto fisico (dolore) e psichico, coinvolgimenti dei membri della famiglie e degli amici e facilità di accesso alle cure. Il coinvolgimento del pz va cercato soprattutto quando vi sono scelte divergenti sia diagnostiche che terapeutiche, escluse ovviamente situazioni limite in cui c’è una sola opzione favorevole. Il coinvolgimento del pz aggiunge valore alle scelte e lo fa sentire partecipe di quanto viene fatto. Avremo raggiunto l’obiettivo quando il paziente, debitamente informato e dopo avere ben pensato, ci informa della sua scelta e noi evitiamo di definirla sbagliata sulla base di convinzioni o punti di vista diversi.
PREMI E FONDI DI RICERCA
Brain prize 2012 (Lancet 2012;379:i). Il Grete Lundbeck European Brain Research Prize 2012 di 1 milione di euro è stato assegnato a Christine Petit dell’Ist. Pasteur di Parigi e Karen Steel del Wellcome Trust Sanger Institute di Cambridge per l’identificazione di molte delle centinaia di malattie ereditarie causa di sordità.

Got to get a grant. A great idea will get applicants only so far. But there are other strategies that can add to the chances of success. Nature 2012;482:429. Come fare per scrivere e avere un grant. I “dos and don’ts”, grant-writing blunders. Interessante.

CONSENSO INFORMATO
Informed consent: cultural differences. Informed consent: meet patients’ needs. Nature 2012;483:36. Due lettere: la prima riguarda sperimentazione cliniche nei paesi come Asia e Africa dove vengono fatte sperimentazioni cliniche di istituzioni dei paesi sviluppati: il consenso informato è in genere focalizzato sull’ottenere la firma più che sviluppare uno scambio di informazioni tra ricercatori e partecipanti. Informazioni che devono tenere conto dei fattori locali culturali (mi ricordo che è stato fatto un film, terribile, su questo, e comunque l’argomento riguarda anche noi genetisti clinici quando facciamo ricerca su gruppi etnici in Italia, ndr). La seconda

Nella seconda Silvio Garattini e al. commentano l’articolo “Informed consent on trial. Nature, News 2012;482:16” (vedi Spigolatura 2/2012) sono d’accordo che va fatto più conciso e più semplice. I pz vanno informati quando c’è da verificare l’efficacia di un farmaco, ma possono sorgere problemi di reclutamento quando si spiega bene che un farmaco viene confrontato con un placebo o con un altro farmaco meno efficace, senza offrire alcun vantaggio al pz stesso. Vanno inoltre forniti dettagli sul razionale terapeutico di un farmaco e sulle proprietà farmacologiche e tossicologici che si conoscono.

ACCADEMIA
Tutto il mondo è paese. Leggetevi Sticking around. Academics who delay retirement could create roadblocks for early-career researchers. Nature 2012;483:233. L’ingresso massivo in Università negli anni ’70 ha creato un numero considerevole di docenti che andranno in pensione. Bene per i giovani? No, perché molti di loro non aspettano e non accettano una posizione malpagata per un incerto futuro, anche perché “when academics retire, universities do not necessarily replace tenure-track lines in a one:one ratio”. Stiamo parlando dell’Italia. No, dell’Australia. E tanto altro. Leggete.
IMAGES IN CLINICAL MEDICINE
Kayser–Fleischer Rings in Wilson’s Disease. NEJM 2012;336:e18. Il segno clinico diagnostico. Guardatelo e ve lo ricorderete.

Articoli Genetica Clinica/Umana Feb 2012, R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica nel Febbraio 2012 pubblicati nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neurosciences, NEJM, PNAS, Science.

COMPORTAMENTO

Born to be wild? Lancet 2012;379:395. L’argomento riguarda la componente genetica e ambientale dei comportamenti antisociali come l’autoaggressività, l’uso di droghe e disturbi mentali che possono manifestarsi in età adulta con comportamenti criminali. La stima dell’ereditabilità (56-70%) dei comportamenti antisociali ripropone la vecchia domanda se chi delinque è un malato geneticamente determinato, e quindi non condannabile, o invece una persona che lo fa per scelta. Il commento, che cita vari lavori, porta a una conclusione intermedia, con una multifattorialità senza che ci sia uno specifico e identificabile fattore genetico della delinquenza (ricordate la vecchia panzana del cromosoma Y soprannumerario causa di psicopatia criminale?)(Lancet 1968;292:576). Non è mai stato chiarito l’effetto della povertà, uso di droghe (in epoca prenatale e postnatale) e maltrattamento infantile come fattori di rischio di questi disturbi.

Dysregulated microRNA contributes to schizophrenia neuropathology. PNAS 2012;109:2685. Commento di un articolo (MicroRNA-132 dysregulation in schizophrenia has implications for both neurodevelopment and adult brain functionPNAS 2012;109:3125). Nella schizophrenia vi sono alcuni difetti neuromorfologici come ridotto volume prefrontale e ippocampale, ridotte dimensioni neuronali neocorticali dell’ippocampo e densità dendritica. Sono stati individuati molti geni candidati ma non sono per nulla chiari i meccanismi regolatori ala base di questa patologia. Lo studio riguarda i profili di espressione di 854 piccole sequenze non codificanti (miRNAs) nella corteccia prefrontale di 100 tra controlli (n. 34), persone con disturbo bipolare (n. 31) o schizofrenia (n. 35). E’ stata rilevata una ridotta regolazione di un solo miRNA (miR-132) nel tessuto corticale nel gruppo degli schizophrenici (e in un ulteriore campione con questa stessa patologia comportamentale) e che 26 geni corrispondenti sono sovraregolati nell’intero campione delle persone con schizofrenia. Nel topo l’espressione di miR-132 correla significativamente con lo sviluppo postnatale nella corteccia prefrontale. Tutto questo fa pensare a la sregolazione di questo micro RNA, che regola molti geni e pathway biologici, possa spiegare le varie alterazioni neurologiche e comportamentali della schizofrenia.

Between bedside and bench. Puzzling over schizophrenia
Schizophrenia as a pathway disease. Nat Medicine 2012;18:210. Alla domanda di come e perché un giovane adulto possa manifestare improvvisamente segni e sintomi “bizzarri” dopo decenni di vita normale non c’è ancora una risposta se non l’impressione di una classica malattia da fattori genetici multipli e di fattori ambientali, peraltro non definiti. La terapia attuale della Schizofrenia è per questo del tutto insoddisfacente. E questo nonostante la sua prevalenza (0.3-0.7%  della popolazione generale nel corso di tutta la vita) e la sua gravità clinica (l’attesa di vita è ridotta di 12-15 anni). Il primo articolo propone un interessante modello di come varianti genetiche, parte di un pathway, possono determinare il rischio di malattia. Il secondo articolo (Schizophrenia, social environment and the brain. Pg 211), ancor più interessante per il medico e per la società, riguarda i fattori ambientali che a loro volta agiscono a livello delle regioni cerebrali che fanno parte di un network che controlla il processo sociale-emozionale. L’azione combinata di più fattori genetici e ambientali può influenzare lo stesso circuito neuronale. Tra i vari fattori ambientali, ce ne sono di aspecifici per diverse patologie comportamentali, e di specifici come l’urbanizzazione (rischio x2, c’è un rapporto dose/rischio) e migrazione (rischio x2). Non si sa quali ne siano i meccanismi patogenetici, che potrebbero essere, come sottolineato dai sociologi e dagli psicologi nel passato, da frammentazione sociale, marginalizzazione sociale e deprivazione che potrebbe agire sull’asse ipotalamo-ipofisi-surrene e sulla stimolazione del sistema mesolimbico dopaminergico. Studi di RM cerebrale funzionale che individuano aspetti tipi di schizofrenia addirittura prima della comparsa dei segni clinici possono fornire un notevole contributo alle conoscenze.
Il genoma non può agevolmente essere influenzato, come lo sono invece i fattori ambientali.
La prevenzione, come sempre e soprattutto per le malattie multifattoriali, si fa con successo agendo sui fattori ambientali. La terapia farmacologica la si fa comprendendo i meccanismi biologici predisponenti.

NUOVI GENI PER VECCHIE MALATTIE
Truncations of Titin Causing Dilated Cardiomyopathy. NEJM 2012;366:619. Nel 40-70% dei pz con cardiomiopatia ipertrofica si identifica la mutazione causativa in uno degli 8 geni-malattia noti; nel 20-30% dei pz con m. dilatativa, familiare nel 30-50% dei casi, si trova la mutazione di uno dei 40 geni-malattia. Quando un gene è molto grande (100 kb di sequenza codificante del TTN) si tende a escluderlo dall’analisi di routine e si aspetta NGS. Mutazioni del gene Titanina (Connettina)(OMIM *188840) sono responsabili di 6-7 malattie muscolari o miocardiopatie dilatative (soprattutto) o ipertrofiche. Lo studio con NGS ha individuato una mutazione TTN causativa in 54 dei 312 pz (27%) con m. dilatativa e in 3 dei 231 pz (1%) con m. ipertrofica. Le mutazioni sono troncanti. TTN deve essere incluso tra i geni da testare soprattutto nelle m. dilatative, usando le tecniche appropriate.

Inactivating KISS1 Mutation and Hypogonadotropic Hypogonadism. NEJM 2012;366:629.
Usando l’analisi di autozigosità e poi l’analisi esomica è stato individuate un gene (KISS1) responsabile di ipogonadismo ipogonadotropo normosomico in una figlia di una coppia di consanguinei. Il gene è quindi fondamentale per l’inizio dello sviluppo puberale.

MALATTIE GENETICHE

Hereditary angio-oedema. Lancet 2012;379:474. Seminario su una patologia frequentemente letale per improvviso edema laringeo da mutazione in eterozigosi di un C1-inibitore che regola vari pathway infiammatori (OMIM #106100). La carenza di C1-inibitore provoca il rilascio di sostanze che aumentano la permeabilità dei capillari causando in certe circostanze edemi cutanei e delle mucose, nel 50% dei casi edema laringeo. Aggiornamento sulla clinica, sulla diagnosi e sulle più recenti terapie per ridurre l’edema acuto.

Compound inheritance of a low-frequency regulatory SNP and a rare null mutation in exon-junction complex subunit RBM8A causes TAR syndrome. Nat Genetics advance online publication 2012.
La s. TAR (s. Trombocitopenia e assenza di radio, OMIM #274000), malattia AR in cui nel 2007 è stato identificata negli affetti una delezione di 200 kb contenente 11 geni a livello di 1q21.1; mancava la seconda mutazione. Il lavoro pubblicato, i cui risultati erano stati appena accennati nel meeting 2012 della ESHG, completa il quadro concludendo che la TAR è una malattia composta da meccanismo ipomorfico con un allele raro nullo e l’altro con ridotta espressione.

MALATTIE NEUROLOGICHE

Temporal and developmental requirements for the Prader–Willi imprinting center. PNAS 2012;109:3446. S. Prader–Willi (PWS) e la s. Angelman (AS) sono malattie genetiche da ridotta espressione di un cluster di geni imprinting a livello 15q11-q13. In questa sede vi sono due centri imprinting (AS-IC e PWS-IC) che cooperano in tale processo. Nel modello murino la delezione di PWS-IC nell’embrione prima dell’impianto abolisce l’espressione dei soli geni paterni nell’encefalo neonatale, mentre la stessa delezione nelle cellule progenitrici non condiziona l’imprinting dei geni PWS/AS nell’encefalo neonatale.
Questo significa che il centro imprinting PWS è necessario in epoca postzigotica per l’espressione dei geni paterni, ma poi non serve più per il mantenimento dell’epigenotipo paterno.

Damage that precedes Parkinson symptoms. PNAS 2012;109:3191. Commento dell’articolo Impaired neurotransmission caused by overexpression of α-synuclein in nigral dopamine neurons. PNAS io2012;109:3213. Il Parkinson è caratterizzato da perdita del controllo motorio da morte progressive delle cellule della sostanza nigra che producono dopamina, a partenza assonale per poi interessare il corpo cellulare. Nel topo è stato verificato se la sovraespressione di alfa-sinucleina, proteina che regola l’accumulo e il rilascio dopaminico, degrada la funzione sinaptica prima dell’inizio dei segni del Parkinson. Nel corpo striato dopo 10 giorni di trattamento e precedendo il danno assonale il riassorbimento (reuptake) dopaminico è ridotto del 50% con successiva riduzione del suo rilascio e segni degenertivi terminali assonali che precedono la morte cellulare. Questo conferma che alterazioni di segnale dopaminico sono i primi segni del parkinsonismo.

Mutation in C9orf72 changes the boundaries of ALS and FTD. Lancet Neurol 2012;11:205. Commento di un articolo sulla Sclerosi Laterale Amiotrofica (ASL) con Demenza Fronto-Temporale (FTD) dovuta a un’espansione di sequenze ripetute di 6 nucleotidi (GGGGCC) in una regione non codificante del gene C9orf72 (Lancet Neurol 2012;11:232)(vedi anche lettera su NEJM 2012;366:283 citata nella selezione degli articoli di interesse 1/2012). L’articolo illustra gli aspetti clinici della ALS da mutazione C9orf72 utilizzando i dati raccolti prospetticamente in registro di 435 pz ALS, in cui nel 41% dei casi familiari (n° 49) e nel 5% dei casi sporadici (n° 386) sono presenti > di 30 espansioni (non espansione nei 188 controlli). La mutazione comporta un’età di comparsa dei segni più precoce, una minor sopravvivenza, maggior frequenza di deficit cognitivo e di lesioni corticali alla RM e una familiarità per altre malattie neurodegenerative come la DFT.

Da sottolineare che la mutazione di altri geni della ALS (SOD1, TARDBP, OPTN, UBQLN2, or FUS) può determinare, anche se molto più raramente, deficit cognitivo. Vi sono altri due aspetti significativi del lavoro: 1) un algoritmo che nel caso di ASL o FTD consente di specificare la probabilità di mutazione del gene C9orf72; 2) ancor più importante, per la ridotta penetranza di mutazione dei vari geni ASL, è per ora improponibile l’uso del test genetico predittivo (vedi linee guida Eur J Neurol 2012;19:360).
Queste cautele saranno mantenute dai Laboratori diagnostici?

CEP41 is mutated in Joubert syndrome and is required for tubulin glutamylation at the cilium. Nat Gednetics 2012;44:193. Lavoro collaborativo, tra cui F. Brancati e EM Valente, che ha identificato un altro gene (CEP41) di una sindrome con estrema eterogeneità di locus, la s. Joubert (JBTS15), che codifica una proteina centrosomica.

Evolutionarily Assembled cis-Regulatory Module at a Human Ciliopathy Locus. Science 2012;335:966.

Lavoro collaborativo, tra cui ricercatori che si occupano da anni di ciliopatie, in cui si dimostra che nell’evoluzione nei vertebrati i geni coinvolti nella ciliogenesi sono organizzati in cluster funzionale che condividono elementi regolatori. Mutazione di uno di due geni (TMEM138 or TMEM216), che non hanno alcuna omologia di sequenza ma sono posizionati testa-coda, causano un unico fenotipo indistinguibile, s. Joubert. L’espressione di questi due geni è mediata da un elemento regolatorio conservato localizzato nella regione intergenica non codificante.

The Autosomal Recessive Cerebellar Ataxias. Review article. NEJM 2012;366:636. Atassia: mancanza di coordinazione dei movimenti e di equilibrio da disfunzione cerebellare. Se acuta, con l’eccezione di sintomi da m. metaboliche, non è su base neurodegenerativa. Le forme monogeniche sono AD, con comparsa intorno a 35 anni, XL (fragile X e adrenomieloneuropatia) e AR a comparsa prima dei 3a anni con progressivo peggioramento dell’andatura e dell’equilibrio o con ipotonia muscolare e difficoltà di coordinazione dei movimenti. Per la molteplicità dei segni spesso il pz giunge all’osservazione genetica dopo essere stato valutato, anche a lungo, dall’internista o dal neurologo per neuropatia (assenza di riflessi OT)(esperienza personale: pz di 38 anni con Atassia Friedreich inviato per assonopatia da meglio definire in previsione di una gravidanza), anomalie oculo-motorie, ipereflessia e spasticità, deficit intellettivo, epilessia. La review elenca le varie forme, i fenotipi più comuni, propone un algoritmo diagnostico e le terapie per alcune forme.

Mitochondrial dysfunction and Purkinje cell loss in autosomal recessive(spastic ataxia of Charlevoix-Saguenay (ARSACS). Pnas 2012;109:1661. Modello animale di una atassia AR (OMIM 270550) a inizio infantile, rara, da mutazione di un gene (SACS) che codifica una proteina (sacsina), a funzione non nota. Nel topo knockout viene dimostrata una degenerazione età-dipendente delle cellule Purkinje cerebellari. La sacsina si localizza nei mitocondri dei neuroni primari e interagisce con la proteina dinamina 1 partecipando alla fissione dei mitocondri.Nei fibroblasti del paziente è stata confermato il difetto di fissione dei mitocondri che è quindi la base cellulare della ARSACS

MODELLI ANIMALI

SIRT 1 and anxiety. Nat Genetics 2012;44:120. Il controllo dell’ansia, un’emozione che si produce in condizioni di minaccia o di sfida, è indispensabile per la sopravvivenza quando ci si confronta con i propri simili o si esplorano nuovi ambienti. Il difficile controllo dell’ansia è una frequente patologia nell’uomo (26% delle persone >18 anni in USA). La terapia dei disturbi d’ansia e della depressione consiste nell’uso di farmaci che inibiscono le monoamino ossidasi e la ricaptazione serotonino-specifica. Viene commentato un lavoro (Cell 2011;147:1459) in cui si prova nel topo che il gene Sirt1 aumenta la trascrizione del gene Maoa che codifica la monoaminossidasi A (quest’ultimo gene nell’uomo è associato a comportamento asociale e, mutato, alla sindrome Brunner OMIM #300615) riducendo i livelli serotoninico nell’encefalo. Il topo knockout del gene Sirt1 a livello cerebrale ha migliori prestazioni comportamentali esplorative e una maggior resistenza alla depressione (esposizione frequenti e ripetute a maschi più dominanti) rispetto ai controlli, contrariamente ai topi con sovraespressione di Maoa che hanno una limitazione dell’esplorazione ambientale.
Ma per altri aspetti SIRT1 svolge un’azione protettiva.

Preventing ‘SIRTain’ death by mutant huntingtin. Nat Rev Neuroscience 201;13. Commenti di due lavori che sottolineano il ruolo preventivo svolto dell’enzima codificato da SIRT 1 nel modello animale (topo) di Corea Huntington: il primo sulla sovraespressione di Sirt1 che comporta ritardo di inizio e della progressione del deficit motorio e riduce l’atrofia dello striato mentre il knockout a livello cerebrale Sirt1 ha un’esarcebazione dei sintomi (Neuroprotective role of Sirt1 in mammalian models of Huntington’s disease through activation of multiple Sirt1 targets. Nat Medicine 2012;18:153) e il secondo in cui si mostra la protezione dalla degenerazione dello striato in un altro modello animale (Sirt1 mediates neuroprotection from mutant huntingtin by activation of the TORC1 and CREB transcriptional pathway. Nat Medicine 2012;18:159). I lavori suggeriscono che la riduzione dell’attività di SIRT1 mediata dalla mutazione CH potrebbe essere il meccanismo neuropatologico della malattia. Quindi un’indicazione per una terapia mirata su SIRT1 nella CH.

Crh and Oprm1 mediate anxiety-related behavior and social approach in a mouse model of MECP2 duplication syndrome. Nat Genet 2012;44;206. La sindrome da duplicazione (triplicazione) della regione genomica che contiene i geni MECP2 (mutazione con perdita di funzione del gene causano la s. Rett) e IRAK1 è ben nota e comporta oltre a importanti problemi neurologici anche disturbi comportamentale come autismo e ansietà. Gli stessi disturbi comportamentali si osservano nei topi con sovraespressione (x 2 o x3) di MECP2. Viene dimostrato che nel topo MECP2 controlla pathway che condizionano l’ansia e i comportamenti sociali. L’individuazione di questi geni  potrà favorire una specifica terapia di queste patologie comportamentali non solo nella s. Rett ma probabilmente anche quando sono isolati e non parte di una condizione sindromica.

MeCP2: only 100% will do. Nat Neuroscience News & Views 2012;15:176. A knock-in mouse mimicking a MeCP2 mutation found in human Rett syndrome recapitulates disease features, including progressive motor and cognitive impairments—and correlations emerge between MeCP2 dosage in mice and phenotype. Nei modelli animali sia la sovra- che la ridotta espressione della proteina sono responsabili di segni clinici simili a quelli della s. Rett nell’uomo; non è chiaro se mutazioni diverse possano causare fenotipi diversi. Il commento citato è relativo a un articolo sulla stessa rivista (Rett syndrome mutation MeCP2 T158A disrupts DNA binding, protein stability and ERP responses. pg 274) dell’effetto fenotipico e delle variazioni di funzione del gene Mecp2 da mutazione localizzata nella sede più comunemente interessata da mutazioni nell’uomo che riduce sia la funzione che i livelli di proteina. Il fenotipo nel topo è simile a quello della s. Rett. Pur essendo i livelli di proteina simili a quelli di topi con altra mutazione il quadro clinico è più grave e questo è dovuto a una sua funzione legante maggiormente compromessa. Dai risultati risulta che la gravità del fenotipo è età dipendente e inversamente correlata con la residua funzione dei MeCP2 e che più bassi livelli di proteina MeCP2 comportano minor patologia comportamentale. Quindi la variabilità clinica nella s. Rett è probabilmente mutazione specifica. I difetti neurologici sono età dipendente anche nel topo probabilmente per una mancato mantenimento della funzione neuronale. Una buona indicazione per le possibili terapie nella s. Rett è costituita dalla osservazione che nel topo la normalizzazione di espressione di MeCP2 postnatale è in gravo di rallentare o annullare il fenotipo neurologico, quindi l’alterazione del network neuronale è reversibile.

Gene expression trends shed light on congenital defects. PNAS 2012;109:2685. Commento dell’articolo "Congenital diaphragmatic hernia candidate genes derived from embryonic transcriptomes. PNAS 2012;109: 2978". Spettro malformativo frequente (1:3000 nati vivi) a sopravvivenza limitata in parte anche per l’eterogeneità delle cause (sindromica nel 40% dei casi). L’identificazione dei geni responsabili è stata sinora fatta con l’approccio genetico standard. Gli AA hanno usato un altro approccio studiando nel topo i profili di espressione, non di singoli geni ma dell’intero trascrittoma, nel tessuto diaframmatico nelle varie fasi dello sviluppo embrionale, per identificare geni che sono temporalmente coespressi e parte di pathway simili.
Il confronto poi con geni già noti nel determinare, quando mutati, difetti diaframmatici (CDH) nell’uomo e nei modellli murini ha consentito di individuare 27 candidati per questa malformazione.
Questi 27 geni non mappano negli hotspot CDH nell’uomo (delezioni o duplicazioni ricorrenti legate ala malformazione). Per validare tale strategia è stato studiato lo sviluppo del diaframma nel topo knockout di uno di questi geni (Pbx1) e sono state rilevati difetti di muscolarizazione e tissutali diaframmatici. Questa potrebbe essere una strategia da adottare per altre condizioni malformative geneticamente eterogenee.

Trisomy of the G protein-coupled K+ channel gene, Kcnj6, affects reward mechanisms, cognitive functions, and synaptic plasticity in mice. PNAS 2012;109:2642. La subunità della proteina GIRK (G protein-activated inwardly rectifying K+ channels) è abbondante nell’encefalo e svolge varie funzioni, come l’apprendimento, la memoria, alcuni aspetti comportamentali, la coordinazione motoria e patologie come la s. Down. Il gene è localizzato sul cromosoma 21 (q22.13). Topi trisomici per il gene (Kcnj6) hanno un deficit di memoria e di apprendimento ippocampo-dipendente e accentuata depressione di lungo termine.

Lo studio di modelli animali con trisomia di alcuni di questi geni potrebbe contribuire alla comprensione del complesso fenotipo che caratterizza tale frequente malattia genetica.

NGS
Genetic insights into the causes and classifi cation of cerebral palsies”. Lancet Neurol 2012;11:283 (erratum pg 208). Aveva ragione Freud nel sospettare che la Paralisi Cerebrale (prevalenza attuale 3.3/1000 all’età di 8 anni) non fosse una patologia perinatale ma d’origine prenatale da danno dello sviluppo encefalico fetale. Ma la tradizione medica, scientifica e legale ha insistito stoltamente a definirla come dovuta un evento perinatale. Ma la NGS potrebbe venire in soccorso dei poveri colleghi ostetrici (NB gli autori della review sono Genetisti). Viene riportata la classificazione delle PC e i criteri clinici che indicano un’asfissia intrapartum. Ma molti elementi fanno pensare a una base genetica per molti casi di PC (familiarità, consanguineità, MZ vs DZ, età dei genitori, malformazioni presenti nell’11-32% dei casi). Ma è solo nel 2004 che viene pubblicato il primo gene della PC; ora sono identificati almeno 6 geni-malattia della PC, degli attesi centinaia. Gli studi di associazione non hanno contribuito a identificare nuovi geni, mentre l’analisi arra-CNV ha individuato in una famiglia di consanguinei una delezione in omozigosi di uno degli adaptor protein complex (uno dei geni noti della PC).
E NGS? Promettente. Avremo, penso, presto i risultati. Nel frattempo per i pediatri e per i genetisti: in consulenza non colpevolizziamo i colleghi ostetrici e conserviamo DNA della famiglia per il prossimissimo futuro (per alcuni è già il presente).

Sequencing diagnoses disease. Nature 2012;482:9. Commento di un articolo (Molecular Diagnosis of Infantile Mitochondrial Disease with Targeted Next-Generation Sequencing Sci Transl Med 2012:4:118ra10)(che non ho on-line) che mostra sia le promesse che le limitazioni del NGS per la diagnosi di malattie genetiche. L’analisi di sequenza del mtDNA e della regioni codificanti di > 1000 geni nucleari che codificano le proteine dei mitocondri ha identificato in 23 bambini /42 con sintomi di malattia mitocondriale una mutazione di un gene noto o di un possibile gene-malattia; in 10 di questi bambini la diagnosi molecolare è certa. Gli AA concludono che nei casi senza diagnosi alla NGS la mutazione è probabilmente localizzata fuori dalle regioni sequenziate (incluso quelli casi con diagnosi di prima approssimazione sbagliata, ndr) o vi è un’interazione tra vari geni mutati.

The changes that count. Nature 2012;482:257. As more mutations are found across the genome, geneticists are focusing on learning which ones are likely to cause human disease, and how.

Per ogni persona >3 milioni di varianti nell’intero genoma, 20,000 solo per tratti codificanti (1.5% del genoma) e non sinonimi. Ci sono algoritmi (es.SIFT http://sift.bii.a-star.edu.sg/ oppure PolyPhen-2 http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2/) che predicono se una variante altera la funzione della proteina, o la sua espressione, se è tollerata dall’evoluzione e se è presente nelle persone sane (The evolution has tested it and that’s why you don’t see that mutation). Ma il risultato non ne assicura ancora la patogenicità. Anche se l’algoritmo fosse perfetto basandosi sulla sequenza proteica perderemmo le varianti di tratti che non codificano proteine (e l’analisi dell’evoluzione ci dice che la selezione naturale ha conservato di più -5 volte tanto- questi tratti rispetto a quelli codificanti, e quindi devono avere un effetto biologico). Quindi altri vi sono altri algoritmi (GERP http://mendel.stanford.edu/SidowLab/downloads/gerp oppure phastCons http://compgen.bscb.cornell.edu/phast). Uno poi non si chiede se un tratto sia conservato nell’evoluzione ma se e quando è stato descritto nell’uomo classificando le varianti trovate (VAAST (www.yandell-lab.org/software/vaast.html), algoritmo che ha consentito di classificare la mutazione della s. Ogden)(vedi blog). Un altro è ANNOVAR (http://www.openbioinformatics.org/annovar). Il passo successivo è quello di fare una lista di varianti per ordine di priorità.
Per regioni con funzione nota si può verificare l’effetto fenotipico di centinaia di varianti ricorrendo a

batteri o a funghi in un solo esperimento.

Ancora molto da fare ma “The marriage of human genetics and functional genomics can deliver what the original plan of the human genome promised to medicine.” Molto bello.

Genomic Medicine. Genomics, Intellectual Disability, and Autism. NEJM 2012;366:733. Review su patologie frequenti (DI 1.5-2% e Autismo 0.7-1% della popolazione) spesso senza causa identificata. Le nuove tecniche (array-CGH, SNP genotyping arrays e NGS) ci aiutano a far diagnosi. Potere diagnostico: Array-CGH: nel 12-14% dei casi (credo escluse le comuni anomalie cromosomiche)(l’algoritmo diagnostico è preso e semplificato rispetto a quello AJHG 2010;86:749); vi è indicazione per questo test anche per epilessia, ADHD e epilessia. In alcune condizioni il quadro clinico delle CNV è noto (es. del17q21.31), per altre (del o dup) è variabile (es. 16p11.2). Per le monogeniche sono circa 100 i geni XL responsabili del 10% dei casi. La tecnica NGS, in particolare l’analisi dei soli esoni (a 750 euro) ,è quella più facilmente applicabile e che ha reso possibile l’identificazione del gene in alcune malattie. L’approccio diagnostico varia: analisi di più affetti da una condizione apparentemente omogenea (nella s. Freeman–Sheldon ne sono bastati 4); l’assenza nei genitori di variazione osservata nel paziente (in media si ritiene che ogni neonato abbia una sola variazione che modifica la sequenza proteica) in un gene plausibile per la malattia (cita un lavoro su deficit intellettivo su Nat Genet -2010;42:1109 - le cui conclusioni però sono state molto discusse- effetto Brunner, ndr); l’analisi di mutazioni in omozigosi nei figli di consanguinei, con localizzazione favorita da una precedente analisi di linkage o altro. Nella diagnostica clinica alcuni laboratori si sono organizzati nell’offrire NGS per un numero limitato di geni (es. analisi di 30 o 60 o 90 geni XLMR) fornendo non solo i dati ma anche la loro interpretazione. Note di cautela: ognuno di noi è portatore di circa 5000 variazioni che interessano sequenze  proteiche potenzialmente deleterie e 100-200 varianti in eterozigosi private che hanno potenzialmente un effetto clinico. Che necessitano di confronti e di follow-up. Nulla di nuovo ma utile per una visione generale.

Il commento a questa review (Realizing Genomic Medicine. Editorial NEJM 2012;366:757) sottolinea che alla fine del 2012 NIH finanzierà un’analisi esomica o dell’intero genoma di circa 70000 persone con fenotipo ben caratterizzato. Ci sono ancora alcuni aspetti da definire relativi all’esatta delimitazione di quanto è ricerca e di quanto è clinica (un aspetto citato dall’editoriale riguarda l’argomento presentato nel blog “discutiamone” sulla s. Ogden), alle risorse e le conoscenze necessarie per interpretare i dati, alla costituzione di un’equipe multidisciplinare che possa interpretare i dati e il ruolo dei consulenti genetisti sinora dedicati alle anomalie cromosomiche e alle monogeniche.
Sarebbe comunque non realistico pensare che il sistema sanitario e il progresso clinico possano procedere con le stesse accelerazioni del progresso tecnologico.

Gene Losses in the Human Genome. Science Perspective 2012;335:806. A Systematic Survey of Loss-of-Function Variants in Human Protein-Coding Genes. 2012;335:806
L’interpretazione dei risultati dell’analisi NGS è resa difficile dalla quantità di dati che escono e che vanno filtrati. Uno dei criteri è l’effetto che la variante ha sul prodotto genico, quelle con perdita di funzione (LoF) sono classicamente considerate rare e a alta probabilità di patogenicità (ipotesi “less is less”), anche se alcune FoP potrebbero avere una selezione positiva (ipotesi “less is more”) o essere neutre (ipotesi “less is nothing”). Lo studio analizza la frequenza e l’effetto di queste varianti LoF che risulta da NGS di 2951 possibili LoF, ridotte dopo filtraggio a 1285, di 185 genomi umani (parte del 1000 Genomes Project) di diverse popolazioni. In base al gruppo etnico ogni persona ha 26-37 varianti che introducono un codone di stop, con più di 6 in omozigosi. Considerando altre varianti (che alterano sito splicing, indel, frameshift) ogni persona ne ha 103-121 di cui 20 in omozigosi. Significativamente aumentate LoF negli alleli a bassa frequenza (tenuta tale probabilmente dalla selezione), alcuni associati a malattia (conferma di “less is less”). Altre LoF sono frequenti in geni evoluzionariamente poco conservati o ridondanti (conferma “less is nothing”). Altre ancora (20) sono in sedi che sembrano godere di selezione positiva nell’evoluzione (conferma “less is more”). L’espressione genica in una ridotta proporzione di LoF risulta ridotta.
Conclusione: cautela di attribuzione di patogenicità a variazioni LoF. Vari fattori possono indurre a falsi positivi nella classe di variazione LoF e va posta cautela in questa attribuzione nei progetti clinici di sequenziamento; ancora cautela nell’assegnare effetto clinico a nuove o rare LoF trovate in un pz. I dati di questo lavoro sono/saranno inseriti nella sequenza di riferimento in modo da migliorare i sistemi di filtraggio. Tipicamente il genoma “sano” contiene circa 100 LoF genuine, in gran parte in eterozigosi; se, in base a stime ricavate da studi dei figli di consanguinei, ciascuno di noi è portatore di 2-5 alleli recessivi letali probabilmente buona parte di questeLoF sono varianti non significative anche se alcune potrebbero avere un effetto sulla variazione del fenotipo.

TERAPIA
An eye for gene repair. Nature 2012;482:8. Bel titolo di un articolo (Gene therapy rescues photoreceptor blindness in dogs and paves the way for treating human X-linked retinitis pigmentosa PNAS 2012;109:2132) sulla terapia tramite iniezione subretinica di un adenovirus che porta il gene malattia della retinite pigmentosa da mutazione del gene RPGR nel cane (OMIM #300029). Nell’occhio trattato la struttura dei fotorecettori è diventata normale e la risposta alla luce migliorata in 3 su 4 occhi. Vedi precedenti selezioni di articoli sulla terapia genica nelle retiniti pigmentose.

Drug bests cystic-fibrosis mutation. Nature 2012;482:145. New Cystic Fibrosis Drug Offers Hope, at a Price. Science 335:645. First treatment to tackle protein behind the disease wins approval — but only a small fraction of patients will benefit. Quando il doppio cieco non è più cieco: “We had two brothers in the trial, after two weeks the pair stepped out of the lift together and it was clear who was taking the drug. The younger brother looked sturdier. It reminded me of the change in appearance that we see in patients with cystic fibrosis after they have lung transplants.” (Borowitz, pneumologo pediatra). Approvata (31 Gennaio 2012) dal FDA USA la terapia farmacologica con Ivacaftor (Kalydeco o VX-770) per pazienti con mutazione G551D (4% dei pz FC), il primo farmaco che cura la malattia, non i suoi sintomi (vedi Nature Biotechnology 2011;29:465 citato nella Selezione articoli interesse 3/2011). Il problema: costa US $294,000 all’anno per persona. Ma all’orizzonte ci sono altri farmaci, come VX-809 per mutazione ΔF508, molto più frequente della G551D, e l’Ataluren per mutazioni troncanti, che sono nelle fasi finali della sperimentazione clinica.

Survival in BRAF V600–Mutant Advanced Melanoma Treated with Vemurafenib. NEJM 2012;366:707. A multicenter phase 2 trial of vemurafenib in patients with previously treated BRAF V600–mutant metastatic melanoma. Risposta clinica in più della metà dei pz. (vedi The Beginning of the Beginning. NEJM 2012;365:2325)(selezione articoli di interesse 1/2012).

Amyloid disease drug approved. Nat Biotechnol 2012;30:121. Approvata a livello europeo, anche se con critiche, la terapia farmacologica con Vyndaqel (Tafamidis) della Pfizer per la cura della Amiloidosi da Transtiretina (OMIM #105210) la più frequente amiloidosi ereditaria. La proteina ha funzione di trasporto della tiroxina e della proteina legante il retinolo. Le mutazioni da misfolding proteico causano un deposito extra cellulare di proteine in vari tessuti.

Clinical implications of basic research: gene therapy meets stem cells. NEJM 2012;366:567. “The goal of developing pluripotent cells that can transmute to organ-specific maturity at our direction, and possibly cure many human diseases, has yet to be attained”, anche se “gene correction involving stem cells is closer to being within our grasp”. Cita un lavoro (Targeted gene correction of α1-antitrypsin deficiency in induced pluripotent stem cells. Nature 2011;478:391) in cui il difetto di α1-antitripsina è stato curato ricorrendo a induced pluripotent stem cells (iPSCs) derivate dal paziente, in cui è stato corretta la mutazione, le cellule trasformate in epatociti e reintrodotte nel pz nel giro di 4 mesi (le iPSCs sono derivate da cellule somatiche differenziate e differiscono dalle cellule staminali derivate da un embrione). Non osservato accumulo di mutazioni casuali nelle cellule fatte crescere in vitro (ad es. coinvolgendo oncogeni), nel modello animale (topo). Nel difetto α1-antitripsina la terapia dovrebbe essere applicata molto precocemente per la rapida evoluzione della malattia (cirrosi epatica e patologia polmonare).

Cardiac symptoms of Rett syndrome. Nat Genetics 2012;44:120. Commento di un lavoro (Pathogenesis of lethal cardiac arrhythmias in Mecp2 mutant mice: implication for therapy in Rett syndrome. Sci. Transl. Med. 3, 113ra125, 2011)(non ho accesso al pdf) su una delle frequenti cause di morte improvvisa nella s. Rett da aritmia cardiaca; il 18.5% degli affetti ha intervallo QT lungo. Il topo Mecp2-null  e la femmina portatrice hanno aritmie cardiache e QT lungo. Il fenotipo cardiaco del topo Mecp2-null può essere curato con un farmaco che blocca il canale Na ma non da un antagonista del recettore ß-adrenergico, il che fa pensare a un meccanismo patologico di ritardata chiusura del canale.

Ganglioside GM1 induces phosphorylation of mutant huntingtin and restores normal motor behavior in Huntington disease mice. PNAS 2012;109;3528. In uno studio collaborativo alcuni AA dell’Ist. Auxologico di MI riportano che nel modello murino l’infusione intraventricolare di ganglioside GM1 induce la fosforilazione della proteina mutante e ne attenua la tossicità, migliorando la funzione motoria dell’animale già sintomatico. Possibile terapia per una malattia per ora non curabile.

PNAS 2012;109:3510. Medicinal plant shows promise for Alzheimer’s treatment. PNAS 2012;109: 3191. Commenti di un lavoro (Withania somnifera reverses Alzheimer’s disease pathology by enhancing low-density lipoprotein receptor-related protein in liver. PNAS 2012;109:3510). La terapia dell’Alzheimer mira a ridurre l’accumulo di proteina amiloide a livello cerebrale che causa il deficit cognitivo. Nel modello murino è stato testato un prodotto vegetale (Withania somnifera), usato nella medicina Ayurvedica (antica medicina indiana) per le sue proprietà di potenziamento della memoria.
Negli animali di media età (9-10 mesi) o anziani (2 anni) trattati oralmente per 30 giorni con estratto di radice, che contiene steroidi, è stato dimostrata una significativa riduzione di placche nell’encefalo e riduzione della proteina amiloidea nella corteccia e nell’ippocampo, mentre è stato documentato un incremento di tale proteina nel sangue. Dopo una sola settimana di trattamento è stata rilevato anche un incremento di proteina receptor-like nel sangue e nel fegato. I test cognitivi hanno mostrato migliori prestazioni negli animali trattati.
La caratterizzazione dell’estratto e l’ottimizzazione del trattamento possono portare a una terapia così diffusa e devastante (terapia “della nonna” senza aspettare la chimera delle cellule staminali, ndr).

TERATOLOGIA
Heritable side-effects of chemotherapeutic agents. PNAS 2012;109:2686. Commento di un articolo (Exposure to anticancer drugs can result in transgenerational genomic instability in mice. PNAS 2012;109: 2984) che riguarda lo studio nel topo dell’effetto genotossico da chemioterapia. Dopo 8 settimane dalla somministrazione nel maschio di un'unica dose terapeutica di un chemioterapico (ciclofosfamide o mitomicina C o procarbazina) il topo è stato incrociato con femmina non esposta e è stata verificata la presenza di mutazioni, analizzando una specifica regione del DNA non codificante, nelle cellule spermatiche e nel midollo osseo dei figli maschi non esposti. L’esposizione paterna al farmaco ha comportato un raddoppiamento della frequenza di mutazioni nelle cellule spermatiche e nel MO dei figli degli esposti, non solo nell’allele del padre ma anche in quello della madre (non esposta). Risultato inatteso che potrebbe essere dovuto a una destabilizzazione genomica in più tessuti. Rimane da vedere se lo stesso avviene per tratti codificanti. (questi risultati vanno confrontati con i risultati già disponibili di studi prospettici e retrospettivi nell’uomo, ndr).