Spigolature Genetica Clinica Aprile 2012, R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli del mese di Aprile 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, Science, Cell.

Driven by Basic Research. Science 2012;336:392. L’Editoriale pone la domanda: “Are nations investing too little in basic research?”. Che è retorica, perchè sappiamo tutti che con la crisi economica i vari paesi tendono a ridurre i fondi per la ricerca di base. Ce lo possiamo permettere? No perché è dimostrato in passato e nel presente che la crescita economica nei paesi industrializzati dipende non tanto dal lavoro o dal capitale ma dall’introduzione delle nuove tecnologie derivate dalla ricerca di base. Ma non ci si può aspettare finanziamenti da compagnie con fini di lucro, che finanziano ricerche che devono dare frutti subito ma non su progetti “curiosity-driven”, ma si deve contare su fondi statali i cui interessi sono per l’intera comunità (sì, però poi, se dalla ricerca di base risultasse qualcosa di interessante, le compagnie reclutano i ricercatori o i ricercatori, i cui progetti sono stati finanziati interamente da fondi pubblici, si fanno la loro compagnia, vedi Spigolature del Marzo 2012, ndr). In USA e in Europa si investe nella ricerca, soprattutto di base, rispettivamente del 2.8% e del 2% del PIL (GPD), in Giappone e in Corea del 3.4%, e la Cina sta raggiungendo queste ultime percentuali. E allora la vera domanda non è “Can we afford to invest in basic research?”, ma “How can we afford not to?” L’editoriale termina con la previsione di Francis Bacon “He that will not apply new remedies must accept new evils (forse oggi diremmo “dragons? ndr); for time is the greatest innovator” (e spazza via gli inetti. Ho sintetizzato, leggetevi l’editoriale che è molto bello, ndr).

Catastrophic neglect of the basic sciences in medicine. Lancet 2012;379:1273. Editoriale che affronta lo stesso argomento considerando la selezione dei progetti da finanziare da parte delle istituzioni pubbliche USA e UK. Risultati subito e pregiudizio per la ricerca di base. The basic science of medicine, and the future of safe and effective patient care, relies on smart people working in laboratories to answer questions about which they are passionate. We seem to have forgotten that lesson.

Soluzioni?

A marriage of convenience. Nature Medicine 2012;18:469. Translational research that takes place in academic settings is increasingly being funded by private-public partnerships. As these partnerships become more prevalent, scientists need to strike a balance between the benefits from this welcome funding source and the protection of their academic freedom. La generale tendenza dei ricercatori e dell’accademia verso la medicina traslazionale, le difficoltà delle grandi compagnie farmaceutiche nel mantenere autonomamente una ricerca efficiente e i tempi molto lunghi nel trasferire i risultati della ricerca di base in un prodotto da cui trarre profitto hanno portato, soprattutto in alcune nazioni, non solo USA ma anche europee, alla creazione di partnership pubblico-privato (spesso compagnie farmaceutiche). Ma vanno monitorati alcuni aspetti che ne derivano: uno tra tutti e facilmente prevedibile è quanta autonomia di scelta abbiano i ricercatori universitari di scegliersi gli obiettivi, che potrebbero essere condizionati dal “traslazionale” dal partner privato (viene fatto l’esempio del numero impressionante di ricerche stimolate dalla disponibilità di fondi privati su questa patologia).

Closing the gap. Lancet 2012;379:i. Invito in UK ai genitori di bambini con laboschisi e/o palatoschisi (anche isolate?) di partecipare a un progetto che esamina gli aspetti psico-sociali e le necessità di aiuto alle famiglie e che programma una sperimentazione clinica. Gli organizzatori pensano di reclutare 5,000 bambini nei prossimi 5 anni con una di queste due malformazioni.

Welcome to the biobank. Nature News blog. 30 Mar 2012. La Biobanca UK, che ha raccolto nel periodo 2006-2010 circa 10 milioni di campioni di sangue, saliva, urine di più di 500,000 persone di età 40-69 (che sono state reclutate e sottoposte anche a valutazione medica e a test da volontari nei megastore (!) e che sono seguite nel tempo, è disponibile a fornire campioni biologici a ricercatori per identificare i fattori genetici e ambientali le cause del diabete, obesità, cancro, depressione e di molte altre condizioni patologiche. Per info:

http://blogs.nature.com/news/2012/03/welcome-to-the-biobank.html.

COMING OF AGE. Nature 2012;484:155. Researchers in Britain have tracked thousands of children since their birth in the 1990s. Now the study is 21, and turning to the next generation. Marcus Pembrey, famoso genetista medico, insieme a epidemiologi e biologi ha iniziato a raccogliere informazioni e campioni biologici di madri e dei loro figli per “studi sull’umanità creando ”Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC) o anche Children of the 90s, conservando il materiale in varie sedi intorno a Bristol. Sono passati 21 anni, è stato raccolto un numero incredibile di campioni biologici (90 placente purtroppo in formalina, 20.000 ciocche di capelli, 15.000 ritagli di unghie, campioni di sangue, urine, saliva, cordoni ombelicali con più di 1 milione di entrate) e di informazioni (questionario di più di 100 pagine) di 14.500 gravide e dei loro figli di cui sono note ora crescita, salute, sviluppo, abitudini alimentari, pubertà, assunzione di alcool ecc. con un costo sinora di 51 milioni di euro (il ponte sullo stretto di Messina, che probabilmente non si farà mai, sinora è costato 19 milioni per il personale, 4 per l’amministrazione e 17 per consulenze esterne, di euro, ndr). Le pubblicazioni scientifiche derivate sono più di 700, sui vari aspetti della salute umana, dai consigli per le gravide alla individuazione di fattori genetici nella crescita fetale, obesità, allergie e densità ossea. E’ in programma l’analisi dell’intero genoma (già sequenziato in 2,000 di questi bambini) e dell’epigenoma. Alcuni risultati: “eating oily fish during pregnancy was associated with better eye and cognitive development in children”;  “Babies should be put to sleep on their backs to reduce the risk of cot death, by showing that this sleeping position did not cause any developmental delays”; “first association between peanut allergy — an emerging epidemic in Western countries — and peanut oil in baby lotions”; “Questionnaire data revealed that 19% of 16–17-year-olds cut or otherwise hurt themselves. By age 18, some 5–10% had experienced some form of psychosis — “more common than people had previously suspected”. Ancora: “adults with two ‘risk’ copies of FTO gene are about 3 kilograms heavier, on average, than those with no risk copies” (sono citati altri risultati sull’obesità, es. che non è un fattore sfavorevole, come sostenuto da alcuni, per l’apprendimento). Negli anni ’90 a chi gli chiedeva che senso avesse uno studio senza sapere cosa aspettarsi Marcus Pembrey rispondeva: “you have to study everything. You don’t know what will be important in the future.”

Prenatal Vitamins, One-carbon Metabolism Gene Variants, and Risk for Autism. Epidemiology 2011;22:476. Segnalo questo lavoro di una ricercatrice di Roma che lavora presso l’Università di Davis in California e che partecipa a uno studio caso-controllo sull’autismo (Childhood Autism Risks from Genetics and Environment)( http://beincharge.ucdavis.edu/) in cui vengono studiati aspetti genetici e ambientali e le loro interazioni). Interessante osservazione: Mothers of children with autism were less likely than those of typically developing children to report having taken prenatal vitamins during the 3 months before pregnancy or the first month of pregnancy. Pdf a chi lo chiede.

Homozygous familial hypercholesterolaemia. Clinical picture. Lancet 2012;379:1330. Vedersi le immagini, la diagnosi è facile e la cura efficace.

The art of medicine. The fall of the schizophrenogenic mother. Lancet 2012;379:1292. La domanda: “Can bad mothers and dysfunctional families cause young people to become schizophrenic?” La considerazione attuale: “The psychiatric profession is appalled by the burden and pain that was once inflicted by telling families, and especially mothers, that they had literally driven their children crazy”. Il perchè: nonostante l’evidenza scientifica (alti livelli di dopamina, schizofrenia in figli di madri schizofreniche adottati da altre famiglie), sino ai primi degli anni ’80 nei libri di testo e negli insegnamenti universitari si continuava a colpevolizzare le madri. Anche la radicalizzazione sociale, colpevolizzando la società, non ha aiutato a affrontare adeguatamente la situazione. Ma stava diventando ormai chiaro che la psicoterapia familiare per correggere la “cattiva educazione” non aveva gli effetti sperati. Quando si è cominciato (due assistenti sociali, nel 1981) a considerare la famiglia non la causa ma un alleato per aiutarla a affrontare la malattia si sono prodotti i primi risultati positivi (riduzione delle ricadute). La deistitutonializzazione (anni ’60-’70) in USA delle persone con schizofrenia ha portato a affidare alle famiglia i pazienti, e nonostante l’insuccesso e l’abbandono in alcuni casi, si è iniziato a considerare la schizofrenia una malattia e non una male della famiglia e della società. I genitori di pazienti commentavano: “We failed to understand why parents of a child with leukemia were treated with sympathy and understanding, while parents of a child with schizophrenia were treated with scorn and condemnation”. La Perspective, riprendendo l’inizio, termina sottolineando il rischio che a causa del passato sia ora un tabù considerare, oltre ai fattori biologici, anche quelli ambientali (come per tutte le malattie multifattoriali).

Transcription factor 4 as an important determinant of gating function in schizophrenia. PNAS;2012;109:5915. Commento dell’articolo (complesso)(Schizophrenia risk polymorphisms in the TCF4 gene interact with smoking in the modulation of auditory sensory gating. Pg. 6271) sull’analisi dei polimorfismi del gene TCF4 (gene malattia della s. Pitt-Hopkins), che sono considerati dei fattori di rischio della schizofrenia (SZ), e sulle capacità cerebrale di modulare la sensibilità a vari stimoli esterni (un segno caratteristico della SZ è la riduzione della funzione di filtro degli stimoli esterni che comporta un sovraccarico sensoriale) di volontari (1,023 mai fumato, 798 fumatori). L’analisi ha portato a concludere che vi è una chiara correlazione tra alcuni polimorfismi TCF4, la riduzione della funzione di filtro degli stimoli esterni e fumo: forti fumatori hanno una significativa associazione genetica, maggiore dei modici fumatori e dei non fumatori. Se confermati questi dati con un’analisi fenotipica ancor più accurata (tecniche elettrofisiologiche per la risposta a stimoli esterni), la dipendenza dal fumo e la genotipizzazione di TCF4 potrebbero essere usati come un precoce indicatore di psicosi.

Omics gets personal. Nature Biotechnology 2012;30;332. Commento di un articolo (Personal Omics Profiling Reveals Dynamic Molecular and Medical Phenotypes. Cell 2012;148:1293) di un esempio di omics profile integrato di una singola persona protratto nel tempo (726 giorni) per mostrarci le potenzialità dei vari sistemi (deep whole-genomic sequencing, profilo del trascrittoma, proteoma, metabolico e anticorpale). Spettacolare la figura con anelli concentrici: ideogramma cromosomico, dati genomici con varianti, del trascrittoma, del proteoma in quella persona. Dei vari SNV (single nucleotide variation) quattro interessano geni legati a malattia, tra cui quello della ipertrigliceridemia e del diabete mellito 2. Ma il rischio di DM2 è diventato reale con l’aumento della glicemia e dell’emoglobina glicata dopo una banale infezione respiratoria da virus sinciziale, il che ha consentito di anticipare, magari di anni, la diagnosi e tenere sotto controllo la glicemia, adottando semplicemente un regime dietetico (ma sarà economicamente possibile applicare per ciascuno di noi l’integrated omics in termini economici o è una bella e per ora molto teorica opportunità solo per chi potrà permetterselo? ndr).

DNA sequencing with nanopores. News and views. Nature Biotechnology 2012;30:326. Le tecnologie di sequenziamento del DNA sono in rapidissimo sviluppo: Una molto promettente per la rapidità dell’analisi e per i bassi costi è la il sequenziamento DNA con nanopori biologici. Il commento riguarda due lavori che ne migliorano l’applicabilità per la ricerca di base, la medicina clinica e forense e per l’agricoltura e l’industria.

Vedi anche Oxford Nanopore announcement sets sequencing sector abuzz. Nature Biotechnology 2012;30:295. Confronto delle varie tecnologie attuali con fotografia della piattaforma che usa la tecnologia a nanopori MinION che sta nel palmo della mano.

Honest work. The plagiarism police deserve thanks for defending the honour of the PhD. Nature 2012;484:141. Sono citati due esempi di politici che hanno copiato la tesi di PhD e che hanno dovuto dimettersi dall’incarico pubblico: Pál Schmitt, Presidente ungherese, tesi nel 1992 in Educazione fisica revocata ora dal Rettore dell’Università Semmelweis e Karl-Theodor zu Guttenberg, ministro della difesa tedesco, a cui è stata revocata la tesi della laurea in legge dall’Università di Bayreuth.
I nostri politici queste cose non le fanno, o forse sì, ma non si dimettono per queste cosette.

Autism increase. Nature 2012;484:11. La prevalenza dell’autismo all’età di 8 anni nel periodo 2002-2008 è cresciuta dell’80% in USA: 1/150 bambini nel 2002, 1/110 in 2006 e 1/88 nel 2008 (US Centers for Disease Control and Prevention in Atlanta, Georgia, 30 Marzo 2012) (http://www.cdc.gov/ncbddd/autism/documents/ADDM-2012-Community-Report.pdf). Vedi anche Nature 2011;479:22).

Interessante anche il sito del CDC per le varie malattie infettive: http://www.cdc.gov/az/h.html

Autism gene variant causes hyperserotonemia, serotonin receptor hypersensitivity, social impairment and repetitive behavior. PNAS 2012;109:5469. Nota da 50 anni l’iperserotoninemia da alterata omeostasi della 5-idrossitriptamina (5-HT) nell’autismo. Nei pz con autismo sono state trovate diverse varianti con acquisizione di funzione del gene che codifica per il trasportatore serotoninico (SERT). Che succede nel topo con una di queste varianti (SERT Ala56)? Si osserva una clearance aumentata di SERT e iperserotinonimemia e clinicamente un quadro murino di autismo. Conclusione: l’alterata omeostasi 5-HT fornisce un modello per meglio capire la base molecolare dell’autismo aprendo la via a una nuova terapia farmacologica.

Fewer imprinted genes at re-count. Nature - Research highlights 2012;484:145. Il numero di geni con effetto imprinting nel topo è stato stimato di 200 geni. Nel 2010 due lavori ne avevano stimati più di 1,300. Ora (PLoS Genetics 2012;8: e1002600) sembra che in realtà questa è una sovrastima dovuta a problemi tecnici e che il numero dei geni imprinting nel topo sia il 13% di quanto riportato, vicino quindi alla precedente stima.

A proposito di evoluzione, interessantissimo. Science 2012;336:17. Commento di un articolo su Nature che mi è sfuggito: A tiny fish is helping to answer big questions about evolution. For years, researchers have debated whether evolution occurs primarily through changes in genes themselves or in how they are regulated (Science, 8 August 2008, p. 760). David Kingsley and his colleagues at Stanford University in California looked to threespine sticklebacks (Gasterosteus aculeatus, pesciolino di 10cm che vive nell’oceano, fiumi e laghi dell’emisfero nord) for an answer. These marine fish invaded freshwater habitats in multiple places as glaciers receded 10,000 years ago, repeatedly losing their protective armor and developing new behaviors and physiology better suited to life away from the sea. Kingsley’s team sequenced 21 sticklebacks from populations around the world, homing in on 147 regions of DNA underlying these evolutionary changes. By looking at whether genes were present in these regions and whether those genes had the same mutations, they found genes were responsible for just 20% of the innovations, whereas regulatory DNA seemed to be involved in the rest (Nature 2012;484:55). Traducendolo si sarebbe persa l’armonia di come è ben scritto.

Stili di vita pericolosi: Sleep Study Suggests Triggers for Diabetes and Obesity. Science 2012;366:143. “Late nights in the lab, early morning commutes from the suburbs, Angry Birds videogame (ho aperto il gioco e mi è sembrata una vera idiozia) marathons into the wee hours—the demands and distractions of modern life are stealing our sleep and perhaps robbing us of our health. The longest sleep-limitation study to date, published in Science Translational Medicine (http://scim.ag/OMBuxton), found many people are on sleep and work schedules that prime them for diabetes and obesity. ….. Two years ago, for example, neuro scientist Orfeu Buxton of Brigham and Women’s Hospital in Boston and co. showed that young men who underwent just a week of reduced sleep had lower responsiveness to the hormone insulin, a decline that is a hallmark of type 2 diabetes”. Continua…

fMRI 2.0. Functional magnetic resonance imaging is growing from showy adolescence into a workhorse of brain imaging. Nature 2012;484:24. Quasi 20 anni fa è stata inventata una tecnica, la RM funzionale, non invasiva e che non richiede l’uso di mezzo di contrasto che misura l’attività neuronale sfruttando le proprietà magnetiche del sangue ossigenato che irrora le aree cerebrali attive. Le sue applicazioni sono di tipo diagnostico che conoscitivo rendendo possibile provare che l’encefalo è un organo altamente compartimentalizzato e che è possibile addirittura comunicare con un paziente in stato vegetativo monitorizzando la sua attività cerebrale. Nel 2010 sono stati pubblicati più di 1,500 articoli utilizzando fMRI. I capitoli della review sono: Direct measures, More than a pretty picture, dampering the noise, which way to the clinic? “It hasn’t really been used clinically yet, on individual subjects,” nei prossimi anni sarà verosimilmente possibile per esempio sapere se “a drug is working to relieve schizophrenia, or whether a person with depression is in danger of committing suicide” o “to diagnose a developmental delay or psychiatric disorder, and there are hints that they can identify teenagers genetically at risk for depression” oppure “looking at the onset and progression of Alzheimer’s disease through genetic analyses, brain structure and function and blood biomarkers”. Che roseo futuro, vero?

Neural basis of egalitarian behavior. PNAS 2012;109:6479. L’egualitarismo è una caratteristica di coloro che sacrificano le proprie risorse per promuovere lo sviluppo dell’uguaglianza in un gruppo di individui (vedi anche Honesty mediates the relationship between serotonin and reaction to unfairness. PNAS 2012;109:4281, riportato nelle Spigolature di Marzo). Ne sono stati studiati i processi cerebrali in 20 persone mediante fMR applicando il test “random income game” (che misura l’avversione verso le differenze di retribuzione economica) soprattutto nelle regioni ventromediali della corteccia prefrontale e insulare note per essere associate a preferenze sociali. Risulta che l’insula anteriore ha un ruolo critico nel comportamento egualitario nell’uomo. Il fatto che l’insula sia direttamente coinvolta in processi fisiologici e in quelli relativi al cibo e al dolore conforta l’idea che il comportamento prosociale, importante evoluzionisticamente per l’individuo e il gruppo di appartenenza, sia reso operativo in un aspetto fisiologico rilevante simile a quello di funzioni vitali come il respiro, il battito cardiaco, la fame e il dolore. E’ il meccanismo cerebrale coinvolto nello sperimentare lo stato emotivo e sociale di sé e degli altri che sembra portare a comportamenti egualitari.

Serena Belli segnala un sito (http://www.giurcost.org/studi/agosta2.pdf) dal titolo “L’orizzonte della vita umana tra incertezze mediche e certezze solo convenzionali” di Stefano Agosta (Ricercatore di Diritto Costituzionale, Università di Messina) sulla legislazione italiana e europea riguardo l’inizio e la fine della vita, sottolineandone le conclusioni. Condivido, anche se il testo è tipicamente legale, ampolloso e verboso.

BY THE NUMBERS (Science)

193 i lavori che hanno avuto come co-autore che l’anestesiologo Yoshitaka Fujii e che saranno ritrattati da varie riviste entro Giugno. Il Nobel dei lavori ritrattati di un solo autore.

Articoli Genetica Clinica Marzo 2012, R. Tenconi

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

NGS

Sequencing for diagnosis. Nature Rev Genetics 2012;13:doi:10.1038/nrg3176. Commento di un lavoro (Molecular diagnosis of infantile mitochondrial disease with targeted next-generation sequencing. Sci. Transl. Med. 2012;4:118)(non ho online la rivista) di applicazione di NGS per la diagnosi di malattia della fosforilazione ossidativa (OXPHOS), malattia mitocondriale di cui sono noti 77 geni. Sono stati sequenziati tutti i geni dei mitocondri e circa 1000 geni nucleari in 42 bambini con una di queste malattie. I risultati sono stati suddivisi in varianti di geni nucleari che modificano la struttura proteica, varianti nucleari o mitocondriali già note come causa di malattia e varianti strutturali del genoma dei mitocondri. Il 55% dei pz (n° 23) ha almeno una variante con queste caratteristiche, in 10 di questi la variante era già nota come causa di (OXPHOS), due varianti, dei rimanenti 13 nuovo geni nucleari che sono stati identificati, sono da considerare come vera mutazione patogena. Probabilmente la mancata identificazione di varianti negli altri 19 pz è dovuta alla troppo stringente selezione posta che ha escluso automaticamente qualche variazione patogena. Problema noto quello della bioinformatica nell’interpretazione dei dati che escono dalla NGS.

Tumor Heterogeneity and Personalized Medicine. NEJM 2012;366:956. Editoriale molto bello che commenta un articolo (Intratumor heterogeneity and branched evolution revealed by multiregion sequencing.Pg 883) sulla eterogeneità genetica non solo da tumore a tumore ma anche nello stesso tumore. Lo sviluppo delle tecniche ha consentito di immaginare che bastasse biopsiare il tumore ambulatoriamente, aspettare la risposta del profilo genetico del tessuto prelevato e applicare per quel pz la terapia personalizzata. Troppo facile. L’eterogeneità genetica intratumorale rende questa prospettiva per ora non applicabile.

Ma leggetevi anche l’articolo Prognostic Relevance of Integrated Genetic Profiling in Acute Myeloid Leukemia nejm 2012;336:1079 e il bellissimo editoriale (Profiles in Leukemia NEJM 2012;366:1153) in cui si dimostra che, almeno in questo gruppo eterogeneo di condizioni, è possibile prevedere la prognosi e indirizzare la terapia.

Broken giant linked to heart failure. Nature 2012;483:281. Novità sulla cardiomiopatia dilatativa (cita l’articolo Truncations of Titin Causing Dilated Cardiomyopathy. NEJM 2012;366:619, vedi Articoli di interesse del Febbraio 2012)(blog). Da sottolineare quello che gli AA dell’articolo scrivono: “massively parallel sequencing is more sensitive than Sanger sequencing in detecting TTN variants”.

DATABASE

The Chromosome-Centric Human Proteome Project for cataloging proteins encoded in the genome. Nature Biotechnoly 2012;30:221. Il primo scopo del progetto C-HPP è quello di identificare almeno una proteina rappresentativa dei 20,300 geni dell’uomo, caratterizzandone la localizzazione e le principali isoforme, per favorire l’integrazione tra proteomica e genomica e conoscere meglio i complessi sistemi biologici e facilitare l’accesso ai dati a livello proteico. Il progetto si integra con altri progetti, Human
Proteome Organization (HPP; http://thehpp.org/) e 1000 Genomes Project, Encode, transcriptome sequencing per caratterizzare il proteome umano per ogni cromosoma. E’ stato già preparato un database su base cromosomica in cui i nuovi dati sono integrati con quelli esistenti (http://www.nextprot.org/). Il suo ruolo in malattie specifiche, la struttura 3D, le isoforme, la sequenza, le isoforme, i domini ecc.
Un consiglio: consultatelo.

On not reinventing the wheel. Nature Genetics 2012;44:233. An alphabet soup of organizations and initiatives across the world are concerned with identifying, collecting and evaluating disease-causing human gene variants and using them to diagnose and treat rare diseases. Despite increasing standardization of nomenclature and technology, our efforts still need coordination to produce a pipeline leading from discovery to delivery. Già, il caos, ma anche uno straordinario elenco di siti web da dove avere informazioni. Bello il titolo.

GENETICA CLINICA

Somatic mosaic IDH1 and IDH2 mutations are associated with enchondroma and spindle cell hemangioma in Ollier disease and Maffucci syndrome, Nature Genetics 2011;43:1256. La malattia di Ollier e la syndrome Maffucci sono malattie non ereditarie dello scheletro con encondromi multipli, descritte in genere come sporadiche con rari casi familiari (vedi OMIM che non ha ancora aggiornato il catalogo: MIM %166000, considerate a possibile eredità dominante con ridotta penetranza). Sono state individuate mutazioni somatiche in eterozigosi del gene IDH1 o IDH2 nell’87% degli encondromi e nel 70% degli emangiomi in queste due malattie. In totale 35 dei 43 pazienti con m. Ollier e 10 dei 13 pazienti con s. Maffucci hanno una mutazione somatica del gene IDH1 (98%) o IDH2 (2%).

Family matters: sexual dimorphism in cardiovascular disease. Lancet 2012;379:873. Questo commento di un articolo (Inheritance of coronary artery disease in men: an analysis of the role of the Y chromosome. Pg 915) termina splendidamente così: nel raccogliere l’anamnesi familiare non chiedere “Did your mother or father have a heart attack before age 60?” ma chiedere “Did your father have a heart attack before the age of 60?”. Leggetevi il commento e l’articolo per sapere bene perchè.

Connecting complex disorders through biology. Nature Genetics 2012;44;238. Commento di un articolo sull’individuazione mediante exome sequencing di uno dei geni della s. Coats plus (Mutations in CTC1, encoding conserved telomere maintenance component 1, cause Coats plus, pg. 338) caratterizzata da deficit di crescita, retinopatia essudativa, telangiectasie retiniche, calcificazioni intracraniche, anomalie scheletriche, ectasie vascolari gastrointestinali, anomalie degli annessi (capelli radi e grigi, distrofia ungueale) e anemia.

Questa e altre sono malattie che codificano proteine importanti per la funzione dei telomeri (s. Revesz, Discheratosi congenita, s. Hoyeraal-Hreidarsson, oltre a alcuni casi di anemia aplastica, fibrosi polmonare, leucemia o malattia epatica). Le notevoli somiglianze fenotipiche e la comune base molecolare le fanno inquadrare in una famiglia di sindromi telomeriche, con ampia omogeneità genetica per la s. Coats (trasmissione AR) e una notevole eterogeneità genetica per le altre (con trasmissione AR, AD, XL).

Germline mutations in DIS3L2 cause the Perlman syndrome of overgrowth and Wilms tumor susceptibility. Nature Genetics 2012;44:277. Identificato il gene della s. Perlman, una delle sindromi da eccesso di crescita che predispone, come la s. Beckwith, a tumori embrionali. Il gene-malattia è stato identificato mediante autozygosity mapping e sequenziati 36 geni candidati nell’intervallo di 2.1 Mb. L’inattivazione del gene (DIS3L2) causa instabilità mitotica e espressione alterata delle proteine del check-point mitotico. Se ne viene annullata l’espressione vi è incremento di crescita di linee cellulari tumorali.

Germline JAK2 Mutation in a Family with Hereditary Thrombocytosis. Letter NEJM 2012;366:967. Mutazioni somatiche del gene JAK2 sono associate a neoplasie mieloproliferative cromosoma Filadelfia negative. E’ stata trovata in una famiglia con più membri con trombocitosi ereditaria e con storia di incidenti vascolari ischemici (cerebrali e cardiaci) una mutazione attivante, diversa da quella somatica, che è ritenuta la causa del fenotipo in questa famiglia. Consigliato lo screening di questa mutazione in popolazione selezionata e ulteriori studi sulla sua funzione. Vedi ad es. analogie con PTPN11 e BRAF.

Pregnancy in a Woman with a Leptin-Receptor Mutation. Letter NEJM 2012;366:1064. L’omozigosi per una mutazione de gene Leptina o del suo recettore causa infertilità nei topi e nell’uomo. Ma, come sempre, ci sono eccezioni.

Common variants near MBNL1 and NKX2-5 are associated with infantile hypertrophic pyloric stenosis. Nature Genetics 2012;44:334. Sono stati analizzati con genome-wide association study 1001 bambini con stenosi ipertrofica del piloro (che non è una grave malattia pediatrica come asseriscono gli AA) e 2401 controlli; sono stati identificati 3 loci associati a tale patologia con 2 geni coinvolti nella regolazione dello splicing alternativo, sviluppo del muscolo cardiaco e embrionale intestinale. Gli AA terminano scrivendo che questi risultati “may lead to new approaches for screening, prevention or treatment”. (Conoscere fa sempre bene ma mi pare che per lo specifico difetto di sviluppo stiano esagerando)(commenti da parte dei pediatri di oggi, per favore? ndr).

Monogenic Mitochondrial DisordersMonogenic Mitochondrial Disorders. NEJM 2012;366:1132.  Review stile NEJM sulle cause e sulla fisiopatologia delle malattie mitocondriali monogeniche. L’introduzione riassume maestralmente quello che fanno i mitocondri: To function normally, human cells require energy in the form of ATP. ATP is primarily generated by mitochondria, which are also key players in other important cellular processes, such as adaptive thermogenesis, ion homeostasis, innate immune responses, production of reactive oxygen species, and programmed cell death (apoptosis). La disfunzione mitocondriale non avviene solo per anomalie monogeniche mitocondriali, ma per molte altre condizioni genetiche e ambientali. Sono stati individuati 1000 geni che codificano per proteine mitocondriali, sono note mutazioni malattia di 228 geni che codificano proteine e 13 geni mtDNA (elencati). La review si concentra sulle mutazioni di geni nucleari. Sono prospettate possibili strategia di intervento in base alle conseguenze della disfunzione mitocondriale.

Vedi anche Haploinsufficiency of COQ4 causes coenzyme Q10 deficiency. JMG 2012;49:187 di ricercatori italiani e di altre nazioni che dimostra l’efficacia terapeutica di supplementazione orale con coenzima Q_10.

Autism-like socio-communicative deficits and stereotypies in mice lacking heparan sulfate. PNAS 2012;109:5052. L’eparan solfato, un glicosaminoglicano a struttura mucopolisaccaridica copolimerica, regola diversi sistemi di segnale della superfice cellulare e svolge un ruolo nello sviluppo del SN, documentato con modelli animali con mutazione di uno degli enzimi preposti alla sua sintesi, e nella regolazione della funzione sinaptica. Per vederne l’effetto che fa è stato eliminato dai neuroni postnatali nei topi knockout con inattivazione condizionale di un enzima essenziale per la sua sintesi (Ext1): non sono osservabili anomalie morfologiche cerebrali, ma i topi hanno un fenotipo che ricapitola l’intero quadro autistico. Presentano infatti un’attenuazione dell’attivazione neuronale in risposta a stimoli sociali e un’attenuata trasmissione eccitatoria sinaptica dei neuroni piramidali dell’amigdala. Conclusioni: l’eparan solfato è critico per il normale funzionamento sinaptico glutaminergico e la sua carenza causa difetti socio-comunicativi e streotipie tipiche dell’autismo. Questo concorda con quanto si ritiene sia la patogenesi di questa frequente (1:100 bambini) condizione considerata multifattoriale, con il coinvolgimento nei casi familiari di geni di pathway che regolano le funzioni sinaptiche

IMPRINTING GENOMICO

Primary epimutations introduced during intracytoplasmic sperm injection (ICSI) are corrected by germline-specific epigenetic reprogramming. PNAS 2012;109:4163. Una conferma sperimentale di quanto osservato nell’uomo (epimutazione presente nelle cellule somatiche di parte dei topi nati da fecondazione assistita tramite ICSI) e una nuova informazione (normale riprogrammazione epigenetica nelle cellule germinali dei topi nati da ICSI e assenza di epimutazione nelle cellule somatiche dei loro figli avuti da concepimento naturale). Bello, leggetelo.

An epigenetic blockade of cognitive functions in the neurodegenerating brain. Nature 2012;483:222.

Il deficit cognitive è un aspetto comune nella maggior parte delle malattie neurodegenerative. Il lavoro suggerisce che tale deficit è almeno in parte dovuto a un blocco epigenetico della trascrizione genetica, che è potenzialmente reversibile. Il blocco è dovuto a una riduzione di acetilazione di geni importanti per l’apprendimento e la memoria da parte di istone deacetilasi 2 (HDAC2), enzima che blocca la trascrizione.
Gli AA usando un topo CK-p25 con sovraespressione della proteina p25, che attiva in modo anomalo una chinasi- CDK5- e che è implicata in alcune m. neurodegenerative incluso Alzheimer, inducibile e localizzata nell’encefalo anteriore, osservano un aumento di HDAC2 a livello dell’ippocampo e della corteccia e
una serie di anomalie istologiche del tessuto cerebrale simili a quelle dell’Alzheimer e difetti cognitivi dopo 6 settimane. Il lavoro dimostra che un meccanismo epigenetico contribuisce al declino cognitivo e che l’inibizione di HDAC2 ripristina la trascrizione, la morfologia e la plasticità sinaptica dei neuroni ancora vitali. Lo stesso aumento di HDAS2 è stato documentato nell’encefalo di soggetti con Alzheimer non familiare. Una prova indiretta che non tutto il danno viene dall’accumulo di proteina beta-amiloide è data dal fatto che il deficit cognitivo nelle sperimentazioni cliniche che portano alla riduzione dell’accumulo di tale proteina rimane pressochè invariato. Forse l’abbinamento di farmaci che riducono beta amiloide e inibitori HDAC2 potrebbero essere efficaci nel restituire le capacità cognitive ai topi e all’uomo.

MALATTIE NEURODEGENERATIVE

The microRNA miR-34 modulates ageing and neurodegeneration in Drosophila. Nature 2012;482:519. Le malattie neurodegenerative sono strettamente correlate con l’età, che ne condiziona l’inizio e la progressione, con meccanismi che ancora non conosciamo. Sappiamo che micro RNA intervengono nella regolazione genica nel corso dello sviluppo. Il lavoro descrive il ruolo di un miRNA, miR-34, che regola gli eventi associati all’età e l’integrità a lungo termine cerebrale della Drosofila. Nella Drosofila la perdita di mir-34 causa un’accelerazione dell’invecchiamento cerebrale con degenerazione e una drammatica riduzione di sopravvivenza, mentre la sua sovraespressione aumenta la sopravvivenza e mitiga la neurodegerazione indotta dalla proteina umana della malattia poliglutaminica. I pathway miRNA- dipendenti sembrano avere un impatto sui meccanismi che indicono la neurodegenerazione dipendente dall’età tramite il silenziamento di geni dello sviluppo che successivamente alle prime fasi della vita hanno un’influenza negativa sul ciclo cellulare e sulla malattia (geni con funzione pleiotropica antagonistica: benefica a un’età dell’organismo e dannosa a un’altra). Nella C. elegans un altro miRNA se sovrespresso prolunga la vita del nematode.

Axonal transport deficits and degeneration can evolve independently in mouse models of amyotrophic lateral sclerosis. PNAS 2012;109:4296. Numerose malattie neurodegenerative sono caratterizzate da difetto di trasporto assonale che è ritenuto la premessa della perdita assonica e sinaptica. Studiando in modelli animali (topo) di Sclerosi laterale amiotrofica le conseguenze nel tempo del ridotto trasporto di organelli è stato rilevato invece che i difetti di trasporto degli organelli (mitocondri, endosomi) possono evolvere indipendentemente dalla degenerazione degli assoni e che possono non essere una tappa necessaria della degenerazione dei motoneuroni.

An over-oxidized form of superoxide dismutase found in sporadic amyotrophic lateral sclerosis with bulbar onset shares a toxic mechanism with mutant SOD1. PNAS 2012;109:5074. La sclerosi laterale amiotrofica (ALS) è caratterizzata da degenerazione dei motoneuroni con paralisi e morte in 3-5 anni. In genere è sporadica (sALS), solo nel 5% dei casi è familiare (fASL) e in genere a trasmissione AD e da mutazione di più geni, il più comune è quello della superossidismutasi (SOD1). La mutazione comporta una proteina con effetti tossici da anomalie di conformazione della catena polipeptidica. La forma sporadica e quella familiare sono clinicamente indistinguibili condividendo anche molti aspetti patologici, per cui è probabile che il meccanismo patogenetico sia comune. Gli AA, in buona parte italiani (PV e MI), dimostrano che questo è vero in alcuni pz sASL e fASL ipotizzando un pathway patogenetico comune e la possibilità di disporre di un marker biologico che consenta una sottoclassificazione dei casi con decorso simile e con la possibilità di terapie specifiche basate sul controllo SOD1, non solo per i pochi casi familiari SOD1 positivi ma anche per quel sottogruppo di casi sporadici che hanno le stesse caratteristiche molecolari.

MALATTIE DA DIFETTO DI RIPARAZIONE DEL DNA

Defining the molecular interface that connects the Fanconi anemia protein FANCM to the Bloom syndrome dissolvasome. PNAS 2012;109:4437. I meccanismi molecolari alla base della Anemia Fanconi (FA)(alta eterogenità di locus) e della s. Bloom (*210900 BLM), malattie da difetto della riparazione del DNA con segni clinici in parte sovrapponibili e predisposizione al cancro, sono ancora poco conosciuti. L’articolo definisce alcuni aspetti molecolari che accomunano queste due condizioni studiando il complesso chiamato “dissolvasoma”, costituito dal complesso RMI1/RMI2, dall’elicasi BLM (gene della s. Bloom) e da una topisomerasi che controlla lo scambio dei cromomatidi fratelli (marker tipico della s. Bloom in cui tale scambio è drammaticamente aumentato). Il sottocomplesso RMI a sua volta è associato a un componente di un complesso centrale FA (*609644 FANCM, gruppo di complementazione M)(sono noti 15 geni di complementazione, di cui 8 parte del complesso FA, che “orchestrano” la riparazione interstrand cross-linking- ICL). Viene analizzata nell’articolo la struttura dell’interfaccia RMI/FANCM e il ruolo nel coordinamento delle attività di riparazione del DNA.

Fanconi anemia (FA) binding protein FAAP20 stabilizes FA complementation group A (FANCA) and participates in interstrand cross-link repair. PNAS 2012:109:4491. Il gene FANCA è il gene più frequentemente mutato nei pz con FA (vedi altro articolo sopra riportato). Le proteine coinvolte nella FA sono proteine che non hanno rilevante omologia di sequenza con altre proteine, per cui non vi sono informazioni su come partecipino al pathway del riparo ICL. Gli AA ritengono che l’identificazione di altre proteine associate al complesso centrale FA consenta di comprenderne la funzione. Nel lavoro è stata identificata e studiata la funzione di una nuova proteina (FAAP20), che se inattivata determina il fenotipo cellulare della FA, e che interagisce direttamente con FANCA promuovendo l’integrità funzionale del complesso FA.

Dysmyelination not demyelination causes neurological symptoms in preweaned mice in a murine model of Cockayne syndrome. PNAS 2012;109:4627. La s. Cockayne (CS) è una rarissima malattia caratterizzata da nanismo cachettico, ipoacusia, atrofia ottica, microcefalia, calcificazioni cerebrali, deficit intellettivo con sopravvivenza media di poco più di 12 anni. Vi è un ridotto numero di oligodendrociti e una ridotta mielinizzazione; non è chiaro se questo sia dovuto a una neurodegenerazione o a un’anomala differenziazione oligodendrocitica e di mielinizzazione (dismielinizzazione).

La malattia, a trasmissione AR, è dovuta a uno di due geni (CSA, CSB che mutati danno un fenotipo non distinguibile) dedicati alla riparazione del DNA per escissione di nucleotidi (Nucleotide Excision Repair, NER). Non è noto come i prodotti di questi due geni agiscano nel determinare il quadro clinico, in particolare la patologia neurologica. Sono stati analizzati topi in cui sono stati rimossi entrambi i sistemi NER: la riparazione associata alla trascrizione- TCR (topi (Csb) e la riparazione globale genomica- GGR (topi Xpc). Precedentemente era stato dimostrato che la mutazione TCR mima una mutazione troncante umana, mentre la mutazione GGR non comporta patologia neurologica nel topo o nell’uomo. In questo lavoro topi che mancano di entrambi i sistemi (ceppo Cs-b^m/m.Xp-c^−/−), normali alla nascita, presentano deficit di crescita progressivo, cachessia, atassia e muoiono in 21^a giornata. A livello cerebrale, delle due ipotesi (demielinizzazione o dismielinizzazione) è valida la seconda con difetto di sviluppo piuttosto che a una neurodegenerazione (invecchiamento precoce). Il meccanismo patogenetico neurologico è quindi differente rispetto a quello delle malattie croniche neurodegenerative come la Sclerosi multipla, Parkinson, Huntington e la Sclerosi laterale amiotrofica. Utile da sapere per impostare una appropriata terapia.

TERAPIA

Cystic fibrosis drug Vertex’s latest triumph. Nature Biotechnology 2012;30;201. Vengono fatti complimenti alla compagnia per la celerità nell’avere portato sul mercato il farmaco Ivacaftor per pazienti con mutazione G551D (vedi Selezione articoli del Febbraio 2012)(vedi blog). Interessante la tabella con le sperimentazioni in corso (n° 5) di altre compagnie, sempre per la FC, tutte in fare III, per altre mutazioni FC.

Discontinuing Donepezil or Starting Memantine for Alzheimer’s Disease. NEJM 2012;366:957. Editoriale che presenta i diversi orientamenti tra UK e USA nella terapia Alzheimer (denepezil- un inibitore colinesterasico-, memantine, o ambedue) e commenta i risultati del trial clinico in UK sullo stesso fascicolo (Donepezil and Memantine for Moderate-to-Severe Alzheimer’s Disease. Pg 893). Il denezepil ha prodotto buoni risultati cognitivi e funzionali, la sua sostituzione con memantine ha dato risultati positivi, la somministrazione di entrambi no. Sono necessari altri studi in un campo così complesso e per una malattia comunque progressiva, ma la scelta FDA USA di usare ambedue i farmaci non sembra efficace.

Enzyme-Replacement Therapy in Life-Threatening Hypophosphatasia. NEJM 2012;366:904. Sperimentazione clinica di una terapia enzimatica nella Ipofosfatasia grave, malattia complessa con diverse modalità di trasmissione (AR, AD), con ampia variabilità clinica (le forme neonatali-infantili sono quasi sempre letali, paucisintomatica nell’adulto), da mutazione missenso con perdita di funzione, clinicamente caratterizzata nelle forme più gravi da mancata mineralizzazione ossea o da severe anomalie scheletriche concausa di insufficienza polmonare, miopatia, e bassi livelli ematici di fosfatasi alcalina. Per questa malattia non c’è cura. Nel modello animale, topo knockout Tnsalp, il trattamento con un enzima ricombinante che si lega alla matrice scheletrica (ENB-0040: asfotase alfa) ha consentito una normale mineralizzazione. La terapia (fase I) con lo stesso farmaco, nell’adulto affetto, ha provato che l’enzima somministrato ha valori significativi in circolo. Vengono presentati i risultati della terapia con questo farmaco (tollerabilità, biodisponibilità, farmacocinetica e farmacodinamica e l’efficacia- scheletro e sviluppo psico-motorio) in 11 bambini (1 omozigote, gli altri composti genetici) di età inferiore ai 3 anni e con segni clinici neonatali, perinatali o molto precoci. Nove bambini hanno proseguito la terapia (a 1 è stata sospesa e 1 è deceduto per sepsi) per almeno un anno. Il risultato è un netto miglioramento della mineralizzazione scheletrica, di un buon sviluppo motorio e funzione respiratoria.

RNase H-mediated degradation of toxic RNA in myotonic dystrophy type 1. PNAS 2012;109:4221. La Distrofia miotonica tipo 1 (MD1) è una malattia RNA-dominante multisistemica che interessa il muscolo scheletrico, cuore e SNC e è dovuta a un anomalo trascritto contenente triplette CUG amplificate. Il gene della MD1 è la proteinchinasi della distrofia miotonica (DMPK). Il meccanismo patogenetico consiste nell’acquisizione di funzione del RNA mutante, che contiene lunghe ripetizioni CGU che si accumulano nei nuclei come foci di RNA e che determinano una sregolazione di un sistema di controllo, dovuto a due proteine, MBNL1 and CELF1, che sono regolatori antagonisti dello splicing alternativo, il cui sbilanciamento è causa di un’anomala espressione di isoforme nel tessuto adulto, alcune di queste responsabili della malattia. Il lavoro riferisce l’utilizzo terapeutico di oligonucleotidi antisenso (ASOs) aventi come bersaglio l’RNA anomalo della MD1 in colture cellulari e nel modello murino MD1. Viene dimostrato che gli ASOs hanno come bersaglio preferenziale i lunghi trascritti CUG che vengono significativamente ridotti (dell’80% nelle colture cellulari e del 50% nel muscolo scheletrico dei topi) e i foci di RNA quasi completamente eliminati. Un buon primo passo (qualche problema di modalità di somministrazione e tossicità della terapia, necessità di una maggiore efficacia) verso una possibile terapia della MD1.

Noonan syndrome-causing SHP2 mutants inhibit insulinlike growth factor 1 release via growth hormone-induced ERK hyperactivation, which contributes to short stature. PNAS 2012;109:4257.
Mutazioni del gene PTPN11 sono responsabili della s. Noonan, sindrome dismorfico-malformativa con deficit di crescita presente in oltre il 70% degli affetti. Il lavoro tende a identificare il meccanismo alla base del deficit di crescita in questa condizione. E’ stato suggerito, sulla base di valori ematici normali o elevati di GH e bassi valori ematici di IGF-1, che la causa sia dovuta a parziale insensibilità al GH. Gli AA studiando un modello animale (topo Ptpn11^D61G/+) della s. Noonan rilevano che il precoce deficit di crescita è correlato con bassi livelli di IGF-1. Usando il topo mutante e diversi approcci cellulari è stata verificato che PTPN11 regola negativamente il rilascio di IGF-1 da GH con un meccanismo RAS/ERK dipendente. In più l’inibizione farmacologica del pathway di segnale MAPK/ERK in parte corregge la carenza di IGF-1 nel topo Noonan determinando un significativo miglioramento di crescita.
Buone notizie per la terapia delle RASopatie, perché inibitori RAS/ERK1/2 sembra che riducano anche altre anomalie cliniche come le cardiache e le cranio-facciali.