Spigolature di Genetica Clinica/Umana Giu 2012, R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e Umana e di interesse generale del mese di Giugno 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.

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Mining electronic health records: towards better research applications and clinical care. Nature Reviews Genetics 2012;13:395. Questo argomento di genetica traslazionale parte da una considerazione pratica: le descrizioni fenotipiche cliniche e i trattamenti delle malattie sono una miniera di informazioni spesso sottousata nella pratica clinica e nella ricerca. Le cartelle cliniche elettroniche (EHR) danno la possibilità di includere tutti i dati, sia clinici che di laboratorio inclusi i dati genetici, e stratificare i pz secondo nuovi criteri, rivelare correlazioni cliniche sinora non individuate e correlare uno specifico dato (genetico ad es.) con un segno o corredo di segni clinici (fenotipo). Al letto del malato questa trasformazione (dalla versione cartacea all’elettronica integrata) consentirà di favorire una decisione clinica informata migliorando l’assistenza e la sicurezza del pz. Non ultimo diventa molto più semplice il reclutamento dei pz omogenei per sperimentazioni cliniche mirate a sottogruppi di patologie. Gli ostacoli alla sua diffusione sono di tipo tecnico (come mettere insieme dati eterogenei e parcellizzati), etici e legali che limitano l’accesso a questi dati. Nella review viene presentato il tipico contenuto di un sistema EHR (in tabella più di 20 siti per gli standard di interoperabilità e di CI europei e USA), il contributo della EHR integrata nella decisione clinica e le opportunità che offre, studiando coorti di casi ben classificati, di comprensione del rapporto genotipo/fenotipo, le sfide strutturali e di politica sanitaria adottando il sistema EHR e i futuri sviluppi e le prospettive di tale sistema.

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L’apprendimento tramite il premio e la punizione (sottotitolo: gli schiaffoni servono?).
Si può descrivere il significato dell’esperienza e dell’apprendimento meglio di così? “When a new cafe opens, how do we decide to stop for a cup of coffee? Absent any pre-existing knowledge, we have to taste a coffee or two and use that information to guide our morning routine. One hallmark of adaptive behavior is the ability to learn from the outcomes of actions, whether those results are positive or negative”.
Il premio o la punizione sono processi fondamentali che modulano l’apprendimento. Il premio mantiene o aumenta la probabilità di specifici comportamenti, mentre la punizione la riduce. La disfunzione di questi processi porta a malattie comportamentali e psichiatriche: es. la dipendenza è caratterizzata da aumentata gratificazione da parte di stimoli legati alla droga e da alterata percezione di punizione per le conseguenze negative. Al contrario la depressione è caratterizzata da ridotta gratificazione da stimoli positivi e da aumentata percezione punitiva per stimoli negativi. L’articolo (pg. 816) e il commento (pg. 807) sottolineano che l’apprendimento dei due processi segue due vie diverse nei gangli basali dell’encefalo, che è un sistema subcorticale essenziale per il controllo motorio.
Leggetevi almeno il sunto del commento e del lavoro.
Reward and punishment illuminated. News and views. Nature Neuroscience 2012;15:807. “How do outcomes affect future behavior? A study using precise optogenetic stimulation finds that learning from positive reinforcement is mediated by striatal pathways distinct from those that mediate learning from punishment”.
Distinct roles for direct and indirect pathway striatal neurons in reinforcement. Nature Neuroscience 2012;15:816. Abstr. parziale: “Stimulating D1 receptor–expressing neurons induced persistent reinforcement, whereas stimulating D2 receptor–expressing neurons induced transient punishment in mice, indicating that activation of these circuits is sufficient to modify the probability of performing future actions”.

Ancestry testing goes for pinpoint accuracy. Companies use whole genomes to trace geographical origins. Nature 2012;486:17. Where am I from? È la domanda che alcuni si pongono e la richiesta di sapere spinge le compagnie private a provvedere. Sino a poco tempo fa si rispondeva analizzando sequenze mtDNA o sequenze del cromosoma Y dove si erano prodotte variazioni popolazioni-specifiche, anche se questi “uniparental marker” che dovrebbero risalire indietro di generazioni raramente sono uniche di una popolazione; come commenta con umorismo un genetista inglese “if men have a Y chromosome that is more common in Scandinavia than England, they’re convinced they’re a Viking”. Ma risultati più sofisticati e promettenti sembrano derivare dall’analisi di centinaia di migliaia di SNP dell’intero genoma. La compagnia californiana 23andMe propone il test AncestryDNA, a prezzi scontati: $299 invece di $399 (tra poco faranno la promozione 3x2, ndr). Usando il chromosome painting, come annunciato nel programma televisivo Finding Your Roots, si è saputo che Condoleezza Rice, ex segretario della difesa USA, ha quasi la metà dei suoi geni di origine europea (risultato prevedibile). Per curiosità entrate nel sito https://www.23andme.com/gen101/genes/

Ma ci sono alcune limitazioni a rintracciare le nostre radici: solo poche popolazioni sono state studiate, non tutte, e quindi  “You can’t tell someone they can trace ancestry to a certain region if that region has never been studied”. Inoltre i calcoli si basano su assunzioni relative a popolazioni del passato.

Genetics of blond hair. Nature Genetics 2012;44:618. Commento di un curioso articolo (Melanesian blond hair is caused by an amino acid change in TYRP1. Science 2012;336:554) sui capelli biondi. Perché gli abitanti delle isole Salomone nel Pacifico hanno la pelle più scura di tutte le popolazioni non africane e una frequenza di capelli biondi (5-10%) che è la più alta dopo le popolazioni di origine europea? Ci sono geni europei in quella popolazione? GWAS: il colore biondo è strettamente correlato con uno SNP: 0.93 rispetto allo 0.31 degli isolani con capelli scuri. Un solo locus associato al colore sul 9p23, con gene candidato TYRP1, che codifica per un enzima melanosomico della pigmentazione dei mammiferi, l’allele nullo di questo gene causa nell’uomo una forma di albinismo. Trovata una variante missenso significativamente associata al colore biondo in un ampio campione di popolazione delle isole Salomone, in cui ha una frequenza di 0.26 mentre è assente fuori dall’Oceania. Ancestry testing: 1) la popolazione delle isole Salomone è differente dalle popolazioni vicine, 2) la provenienza dei biondi e degli scuri è uguale e questo suggerisce che l’alta prevalenza del colore biondo non dipende da geni europei recentemente introdotti.

Genomics, Intellectual Disability, and Autism. NEJM 2012;366:223. Lettera di commento di una Review (Genomics, intellectual disability, and autism. NEJM 2012;366:733, citato tra gli Articoli di interesse del Febbraio 2012) su patologie frequenti (DI 1.5-2% e Autismo 0.7-1% della popolazione) spesso senza causa identificata, che sottolinea le potenzialità diagnostiche delle nuove tecniche genetiche per queste patologie (array-CGH, SNP genotyping arrays e NGS). La lettera così argomenta: “Thousands of patients are typically screened to identify genomic risk loci, and many findings fail replication. In contrast, studies have consistently shown an association among autism, oxidative stress, and a deficit in the plasma level of the antioxidant glutathione. Importantly, the metabolic effects of toxic exposures can be treated. Perpetuating the myth of autism as a primarily genetic disorder is a disservice to those who might benefit from treatment and diverts attention from nongenetic causes”. Insomma da un estremo (autism e malattie comportamentali colpa della mamma o della cattiva società) all’altro (tutto è genetico). La risposta, appropriata, è che l’autore della lettera ha ragione nel sostenere che “few mutations have been associated with autism, it is likely that more subtle interactions between gene and environment play a major role in this disorder. We suspect that he would agree, given his reference to the association”.

Shire drops 'emergency' Fabry's disease drug. Nature Biotechnology 2012;30:478. La compagnia Shire Human Genetic Therapeutics ha ritirato la sua domanda alla FDA americana per fare approvare il suo farmaco Replagal (agalsidase alfa), già approvato in Europa, per la terapia della malattia Fabry facendo presente che è stata obbligata a fare questo passo per questioni commerciali in quanto la compagnia Genzyme (Massachusetts, ora parte della compagnia Sanofi di Parigi) ha ripreso a vendere l’unico farmaco per questa malattia approvata dalla FDA, il Fabrazyme (agalsidase β; recombinant human α-galactosidase A). Vedi questione sollevata precedentemente (Nature Genetics 2011;17:921.To march in or not to march in) nelle Spigolature di metà Giugno-Settembre 2011. Il Fabry Support & Information Group in Concordia (Missouri) dichiara che “For the majority of Fabry patients, both products work equally well as long as patients receive full doses” anche se “a handful of US patients develop antibodies on Fabrazyme but tolerated Replagal. For them, the situation is more crucial and, so far, there is no means for them to continue getting this product”. Chiedono giustamente anche per i pz USA la possibilità di scelta tra i due farmaci e alla Shire di rivedere la sua decisione.

Should preclinical studies be registered? Nature Biotechnology 2012;30:488. Lettera che riprende un argomento presentato in un editoriale (vedi una precedente Spigolatura) sull’opportunità di registrazione prospettica in database pubblici delle sperimentazioni cliniche e dei risultati, anche se negativi e non a discrezione dei ricercatori.

Ora non è più così per le sperimentazioni cliniche. Ma è ora suggerito che la pubblicazione prospettica riguardi anche gli studi preclinici preparatori della sperimentazione clinica. L’alta mortalità dei progetti di trasferimento della ricerca di base in terapie mediche solleva problemi etici e di validità di programmazione. Se non si pubblicano i risultati si ingannano sia i pz che chi deve dare fondi per la ricerca basata sull’evidenza perché si favorisce la non pubblicazione dei risultati negativi. Inoltre è sempre più condivisa l’opinione di attribuire uno stato morale per gli animali da esperimento, per i quali quindi devono valere le stesse considerazioni di trasparenza dell’esito delle ricerche. Gli insuccessi di trasferimento preclinico a clinico (90-95% a secondo delle patologie) servono anche per rassicurare sia i pz che la società che se un farmaco entra nella fase 1 (verifica di tossicità) ha subito un iter ben controllato e che non si stanno sprecando inutilmente risorse.

Vedi anche Clinical trial website struggles to serve as research data hub. Nature Medicine 2012;18:837 che solleva il problema del sito ClinicalTrials.gov creato dal governo USA per offrire opportunità di trattamento sperimentale per medici e pazienti che non pubblica i risultati delle ricerche e che viene battuto da siti più dinamici tenuti da gruppi retti da pazienti. Ora il governo sta preparando regole per favorire la pubblicazione nel sito dei trial clinici.

Discontent with consent. Nature Biotechnology Editorial 2012;30:469. A new type of patient consent promises to galvanize how personal genomic and medical data are shared in open research environments. Dato di fatto mostrato dal successo di Facebook (890 milioni di utenti): “nearly one in seven of the world’s population is comfortable sharing personal data over the internet”. Ma quando si tratta di condividere dati medici o genetici le cose cambiano: vedi il recente insuccesso di Google Health product per il trattamento di informazioni mediche personali a scopo di ricerca. In USA è stato preparato il Portable Legal Consent (PLC) (http://weconsent.us) che ha lo scopo di semplificare il consenso informato (CI) e assicurare il ritorno delle informazioni alle persone accelerando così la raccolta di informazioni per la ricerca biomedica. Vedi precedenti Spigolature (3/2012, 2/2012: Informed consent on trial. Nature, News 2012;482:16. Informed consent: cultural differences. Informed consent: meet patients’ needs. Nature 2012;483:36. Nature, News 2012;482:16). Ma come sappiamo ci sono molti problemi: pz che nulla sanno di come è andata la ricerca, nessuna pubblicazione dei risultati, molte donazioni di materiale biologico possono essere usate in un solo progetto e analisi successive, se fatte, sono contro legge. E questo è ancor più importante oggi quando si sa che >95% delle varianti genomiche con probabile importanza medica o biologica sono rare o rarissime (Science 2012;336:740; Not-so-rare gene variants. Nature 485:418)(Spigolature 5/2012). Con il PLC le persone possono compilare on line il CI con obbligo di vedere un video di 6.5 minuti prima di potere caricare i dati, e con la possibilità di annullare il CI in ogni momento, ma non retrospettivamente. I ricercatori possono accedere ai dati resi anonimi ma nello stesso tempo si impegnano a fornire alle persone i risultati una volta ottenuti. Ma se non cambiano le leggi sulla privacy anche il PLC rischia di essere applicabile a pochi. Ma è sempre più chiaro che associazioni di pz con malattie rare o rarissime o ‘mystery conditions’ sono interessate a partecipare a progetti di ricerca aperti. L’editoriale conclude: “If researchers can build a system like Facebook that accommodates both personal data and personal choices about that data, then perhaps the patients will come”.

A broken contract. Nature 2012;486:312. “As researchers find more uses for data, informed consent has become a source of confusion. something has to change”. La compagnia 23anMe ha annunciato il brevetto per un test genetico di predisposizione al Parkinson basato su uno studio di migliaia di persone con tale malattia. Ma la risposta di alcuni è stata giustamente: “when we agreed to the terms of service and then when some of us consented to participate in research, were we consenting to that research being used to patent genes? What’s the language that covers that use of our data? I can’t find it”. Anche se nel consenso c’è scritto: “If 23andMe develops intellectual property and/or commercializes products or services, directly or indirectly, based on the results of this study, you will not receive any compensation”.

Nell’articolo vengono riportati alcuni esempi in cui si sottolinea che quello che c’è scritto tra le righe è importante (vedete gli esempi). Vengono discussi nell’articolo vari aspetti anche quelli relativi all’applicazione delle nuove potenti tecniche genetiche e a risultati inattesi. L’argomento è molto attuale e discusso in varie pubblicazioni recenti (vedi sopra e Spigolature Febbraio e Marzo 2012) “... everyone participating in the studies must agree to learn all medically relevant information arising from the analysis of their genomes. As a consequence, Brunner recently had to tell the family of a child with a developmental disability that the child also has a genetic predisposition to colon cancer. Not all researchers endorse the idea of informing children about diseases that might affect them as adults. In this case, doctors recommended early screening, and Brunner says, “the family handled it very well; they said, ‘This is not what we anticipated, but it’s useful information’. Come veniva scritto in altri commenti sull’argomento i vantaggi devono esserci per tutti, non solo per la compagnia che poi se ne fa un brevetto. L’applicazione di nuovi consensi beneficeranno i pz, che avranno chiaro l’intero progetto e potranno controllare i loro dati (e i risultati della ricerca in corso), ma anche i ricercatori che potranno ampliare la numerosità e la qualità del loro campione.

The fate and future of patents on human genes and genetic diagnostic methods. Nature Reviews Genetics 2012;13:441. Ancora una Perspective su un argomento dibattuto (vedi Spigolature precedenti) in cui si sottolinea sempre che è opportuno che i benefici delle ricerche devono riguardare tutti ma tra questi tutti ci devono essere in primo luogo i pazienti. Abstr: Since the 1970s, patents on human genes and genetic diagnostic methods have been granted under the assumption that they stimulate the development of diagnostic methods and therapeutic products. However, the principles and practices of patenting vary between jurisdictions. Do patent holders, researchers, clinicians and patients really benefit from this heterogeneous patent system? We discuss the problems that result from the current system and suggest how they might be solved by altering the way in which patents are granted and/or licensed.

The Ultimate Genetic Test. PolicyForum Science 2012;336:1110. Sintesi stringata: “Individual whole-genome sequencing has the potential to greatly improve disease prevention, diagnosis, and treatment”. Ogni genoma umano contiene 200.000 elementi codificanti, milioni di elementi regolatori che definiscono i complessi network di segnali e di regolazione,  4 milioni di variazioni di sequenza, molte senza effetto dannoso, ma alcune sono causa di malattia e di predisposizione a malattie o sono responsabili delle risposte a terapie. In genere l’impatto clinico di queste varianti è inversamente proporzionale alla sua frequenza, ad es. malattie genetiche neonatali sono di solito varianti private de novo. Sinora l’identificazione di queste varianti era possibile per un loro limitato numero e su indicazione clinica. Il sequenziamento dell’intero genoma (WGS) consente ora di studiare le basi molecolari di migliaia di malattie, ma è imitata a pochi grandi centri universitari (una dozzina in USA) per malattie “idiopatiche” e in genere nell’ambito di progetti di ricerca clinici perché solo pochi lab. sono certificati per WGS. Il costo dell’analisi  sta riducendosi sempre più (si prevede che arriverà a 1.000 dollari USA), ma vi sono ancora alcuni aspetti critici costituiti dalla scarsa conoscenza della variabilità genetica della popolazione per il ridotto numero di genomi analizzati sinora, l’interpretazione funzionale di alcuni varianti (primum non nocere) e la spiegazione che se ne da’ (consenso informato), la protezione dell’autonomia, soprattutto in caso di minore, e della privacy del paziente, il chi paga e l’opportunità che venga offerto anche a chi non può pagarselo (quesiti che i clinici ben sanno e che condizionano pesantemente la sua applicazione nella pratica, ndr.).

Whole-Genome Sequencing: The New Standard of Care? PolicyForum Science2012; 336:1112. Sintesi stringata: Whole-genome sequencing may dramatically alter medicine, but there are obstacles to broad implementation. That revolution has largely not yet cometo be, and the popular press has begun to promote a view that genetics has failed to live up to its promises (che tradurrei a braccio così: come per tutte le rivoluzioni dopo il primo entusiasmo ci sia accorge che non si possano completamente realizzare, ndr.). Cominciamo con gli studi di associazione per le malattie comuni: l’odds ratio (numero di casi in cui il fenomeno si è verificato/numero di casi in cui il fenomeno non si è verificato) è troppo basso per essere usato nella pratica clinica e è ignoto come il rischio di più varianti si combini in funzione additiva, moltiplicativa o compensatoria. Malignamente viene sottolineato che per alcuni che danno validità a questi test di associazione vi sia un interesse commerciale o accademico. Altro aspetto: la scarsità di coloro che sono in grado più di altri di interpretare i dati che escono da WGS (ogni genoma contiene ~150.000 nuove varianti del singolo nucleotidi non presenti nel database pubblico dbSNP, incluse 250-300 varianti che alterano i geni, 50-100 varianti di geni noti di malattia e ~20 geni completamente resi inattivi) e di coloro che li traducono in termini comprensibili ai consultandi. E poi incidentalomi (dati inattesi e non correlati con il motivo per cui è stata eseguita l’analisi), per alcuni di questi è possibile una prevenzione di malattia (es. BRCA), per altri no (es. c. Huntington). Incorporazione delle informazioni nella medicina clinica che è bayesiana (il rischio dato dal test va legato con la probabilità a priori di quella malattia). Ma ammesso che si disponga di una risposta certa di previsione di malattia, mancano dati sul fatto che gli interventi medici, se ci sono, possano migliorare lo stato di salute della persona. Minding the gap: urgono linee guida. Vedi http://www.phgfoundation.org/reports/10364/ o https://www.eshg.org/pppc.0.html

Reciprocal uniparental disomy in yeast. PNAS 2012;109:9947. Ricerche nel lievito dimostrano che si possono formare cellule con UPD senza il passaggio intermedio della aneuploidia. Interessante perché il doppio evento disgiunzionale e l’aneuploidia che comporta uno svantaggio di crescita sono due meccanismi più complessi di un singolo evento rappresentato dalla Reciproca disomia uniparentale. Questo meccanismo potrebbe essere operante anche nei tumori umani in cui la UPD è frequente.

Genomics: Think Global, Act Local. Cell 2012;149:1413. Bel titolo mediato dagli ecologisti. Commento di 4 lavori che, come dice la presentazione, rappresentano gli enormi spazi di azione (metagenomica, proteomica, possibilità di analisi anche dei piccoli dettagli del genoma) che le nuove tecniche genetiche i cui costi sono in rapida discesa offrono ai ricercatori. Vengono presentati 4 esempi: ruolo delle inserzione e delezioni genomiche nell’evoluzione (Li, J., et al. PLoS Genet. 2012;8 e1002692), identificazione dei geni di enzimi “orfani” tramite le Genomic neighbors di pathway neighbors (Yamada T., et al. Mol. Syst. Biol. 2012;8:581), mappatura fine della struttura cromatinica (Dixon J., et al. Nature 2012;485:376), visione globale delle interazioni tra proteine e RNA (Campbell Z., et al. Cell Rep. 2012;1:570). Tutte queste richiedono appunto una combinazione del pensiero globale con un’azione locale.

Young Researchers Deserve More Support, Reviews Say. PNAS 2012;109:1489. Due comitati USA, uno di NIH incaricato di dare raccomandazioni per preparare e mantenere i ricercatori biomedici della prossima generazione e uno del National Academies per mantenere l’eccellenza nella ricerca USA (pg 1491 dello stesso fascicolo). Le conclusioni sono che deve migliorare il training degli studenti e che l’università deve preparare nuovi ricercatori che la nazione richiede. Ma il problema è che il sistema USA produce candidati per attività di accademia che non esistono (questa l’ho già sentita, anche da noi. Ndr). Inoltre i laureati con borse di studio del governo federale gestite dai loro mentori sono strettamente dipendenti da loro. Meglio sarebbe una sana competizione e un sistema istituzionale di training per dare loro più indipendenza e flessibilità per diventare ricercatori produttivi e perché possano scegliersi una carriera al di fuori dell’accademia. Una sintesi delle raccomandazioni: finanziamenti NIH non oltre i 6 anni, il training deve includere aspetti manageriali e di imprenditorialità, piuttosto di aumentare il numero di borse meglio aumentare gli stipendi (da $39.264 a $42.000), le istituzioni di NIH devono aiutare gli studenti a tracciare insieme a loro la carriera e accelerare la loro progressione a carriere indipendenti, incoraggiare le università a finanziare gruppi di ricerca, armonizzare la giungla dei programmi di training di NIH. Molti commenti e pareri. (Pur con molte differenze tra Italia e USA alcuni suggerimenti sarebbero da considerare validi anche per noi, ndr).

Insuring Greater Health. Science 2012;336:1362. Commento di un articolo (Q. J. Econ. 2012;127: 10.1093/ qje/qjs020) su un esperimento in Oregon di copertura assicurativa sanitaria (Medicaid) con assicurati con reddito annuale di $10,000 o meno estratti a sorte. Negli assicurati vi è stato un uso sanitario (ricoveri spedalieri, farmaci, visite ambulatoriali) maggiore del 15-30% e ricorso a test preventivi (colesterolemia, mammografie) maggiore del 15-60% rispetto a coloro che non erano stati scelti e non erano assicurati. La frequenza di diabete, ipertensione, asma e depressione nei non assicurati è doppia rispetto a quelli con copertura assicurativa. E’ come avere raddoppiato nei fortunati il reddito annuale. (Impressive vero? Ndr).

No Crossing Over. Science 2012 336. Per assicurare la corretta segregazione cromosomica nella divisione meiotica riduzionale e per introdurre una diversità genetica dei gameti i cromosomi omologhi vanno incontro a rottura del doppio filamento (DSB) che tramite il crossing-over (CO) e la ricombinazione legano insieme gli omologhi. Ma solo in una piccola parte di DSB sono riparate con CO, ma per la maggior parte non avviene con pathway non CO (NCO). Due lavori sullo stesso fascicolo (The Fission Yeast FANCM Ortholog Directs Non-Crossover Recombination During Meiosis. pg. 1585; FANCM Limits Meiotic Crossovers. Pg. 1588) nel lievito e nella pianta Arabidopsis thaliana studiano i meccanismi del NCO. Il prodotto dell’ortologo del gene di una forma di anemia Fanconi (FANCM) dell’uomo (MIM *609464) è un’elicasi, altamente conservata, che è il principale fattore limitante della formazione del CO. Nel mutante fancm la frequenza di CO è 3 volte di piuù CO dell’allele selvatico, e le CO in eccesso sono dovute a attivazione di pathway minori. La manipolazione di fancm potrebbe essere utile nella coltura delle piante. (e nell’uomo? ndr).

Evidence that publication bias contaminated studies relating social class and unethical behavior. PNAS 2012;109:E1587. Lettera che rivede dal punto di vista statistico la pubblicazione (segnalata in Spigolature Marzo 2012) di Piff e al. “Higher social class predicts increased unethical behavior. PNAS 2012;109:4086” da cui risultata che chi appartiene alla classe sociale più alta tende a comportarsi in modo non etico (guida dell’automobile, effetti comportamentali correlati, desiderio smodato, comportamenti fraudolenti, avidità). L’autore della lettera sostiene che i risultati presentati non sono attendibili e le conclusioni non provate e che “If the effect of social class on unethical behavior turns out to be real, then the findings of Piff et al. almost surely overestimate its magnitude”.

Cumulative Birth Rates with Linked Assisted Reproductive Technology Cycles. NEJM 2012;366:2483. Efficacia della fecondazione assistita. Dal 2004 al 2009 su 246.740 donne con 471.208 cicli si sono avuti 140.859 nati vivi. Il tasso diminuisce con l’aumento dell’età materna e aumenta con il numero di cicli. Con il 3° ciclo il tasso conservativo e ottimale del 63% e del 75% per donne di età <31 anni diminuisce rispettivamente al 19% e al 28% per donne di 41-42 anni e al 7% e 11% per quelle di 43 anni o più.

Con la donazione di oocita I tassi sono uniformemente più alti (60% e 80%).

Ethics of mitochondrial donation. Lancet 2012;379:2314. Per le malattie le mitocondriali, per le quali non c’è cura né prevenzione, è teoricamente possibile sostituire i mitocondri materni con quelli di una donatrice mediante fertilizzazione in vitro (vedi precedenti Spigolature)(geneticamente un padre e due madri). La tecnica non è per ora consentita in UK, dove è consentita invece la donazione di oocita ma senza manipolazione e pone problemi etici ovvi come quello di avere due madri e un padre e la sicurezza (ancora da provare). Recentemente Nuffield Council on Bioethics ha concluso che questa tecnica è una procedura etica a patto che sia sicura e efficace. Queste conclusioni aprono la via a un pubblico dibattito che si terrà nel prossimo Settembre. Vedi anche go.nature.com/fpn5bo.

Open your minds and share your results. Nature 2012;486:441. An open approach is the best way to maximize the benefits of research for both scientists and the public. La capacità della scienza di correggere i propri errori su basa su “open data” rendendosi così disponibile alla analisi critica e alle contestazioni dei risultati ottenuti. Un recente studio delle pubblicazioni delle riviste di biomedicine a più alto impatto ha messo in evidenza che solo 22 richiedono i dati grezzi come condizione per la pubblicazione e che il 40% dei lavori hanno mostrato di aderire a questa richiesta, ma solo il 9% ha messo on-line i dati grezzi (A. A. Alsheikh-Ali et al. PLoS ONE 6, e24357; 2011). “True openness requires data to be not only acces­sible, but also intelligible, assessable (who produced the data, what are their qualifications, do they have conflicts of interest?) and reusable”. E comunque “above all, we need scientists to accept that publicly funded research is a public resource”.

Fetal tests spur legal battle. A newborn industry based on non-invasive genetic testing turns combative. Nature2012; 486:454. Battaglia legale di 4 compagnie americane sullo screening trisomia 21 da sangue materno (vedi Spigolature Maggio 2012). Lunga storia dal 14 Ottobre 2005 (Sequenom licenses a patent for non-invasive prenatal diagnosis) al 7 Maggio 2012 Ariosa (ex Aria) launches the Harmony prenatal test. Se una compagnia ha il monopolio fa il prezzo e seleziona chi può pagarlo.  Ma c’è un argomento forse ancora forte, come anche sopra precisato diffusione dei risultati delle ricerche: “The bigger policy issue is whether society should allow monopolies on medical practice, especially for medical technologies that ben­efited from public funding”.

Delayed paternal age of reproduction in humans is associated with longer telomeres across two generations of descendants. Nature 2012;109:10251. La lunghezza dei telomeri si riduce con l’età nelle cellule con alta proliferazione e questo contribuisce alla senescenza loro e dei tessuti. La lunghezza dei telomeri nelle cellule spermatiche, in cui c’è un’alta attività telomerasica, cresce invece con l’età e quindi figli di padri più anziani hanno telomeri più lunghi. Questo è stato provato in uno studio longitudinale in cui l’età paterna alla riproduzione ha un effetto sulla lunghezza dei telomeri nei figli e che si accumula per almeno due generazioni. L’entità dell’allungamento è paragonabile all’accorciamento telomerico negli anziani della stessa generazione. Avere quindi antenati della linea maschile che si sono riprodotti a età avanzata potrebbe avere un effetto favorevole sulla salute.

Dynamic epistasis for different alleles of the same gene. PNAS 2012;109:10420. Quando le conseguenze fenotipiche da mutazione di un gene dipendono da una o più mutazioni di un altro gene si parla di epistasi. Sappiamo più o meno come una mutazione di un gene possa interagire con una di un altro, ma poco sappiamo dell’effetto epistatico tra alleli diversi dello stesso gene. Il lavoro presenta i risultati e soprattutto suggerisce la strada da seguire per una miglior comprensione del fenomeno.

Distinct DNA methylomes of newborns and centenarians. PNAS 2012;109:10522. A whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) of newborn and centenarian genomes study. I centenari hanno più sequenze DNA ipometilate rispetto ai neonati.

How do you feel? Nature Genetics 2012;44:618. Genetica della sensibilità al tatto. Commento di un lavoro ((PLoS Biol. 10, e1001318, 2012) che, studiando i gemelli, stima l’ereditabilità della sensibilità tattile (0.27) e vibratoria (0.52). Ambedue queste sensibilità sono correlate con la capacità uditiva (sono tutte caratteristiche meccano-sensitive). Nella s. Usher tipo 2 da mutazione USH2A, a trasmissione AR e con modesta ipoacusia le persone hanno sensibilità tattile e vibratoria ridotta simile a quelle di persone con ipoacusia in cui la mutazione non è stata trovata. Questo fa pensare che condividano gli stessi meccanismi genetici.

Genome test slammed for assessing ‘racial purity’. Nature 2012;486:167. Hungarian far-right politician certified as ‘free of Jewish and Roma’ genes.

CURIOSITA’

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Raindrops Don’t Swat Down Mosquitoes. Science 2012;366:1217. Una grossa goccia che cade su una zanzara dovrebbe avere lo stesso impatto di un bus su un uomo, ma così non succede. Perché? In Atlanta hanno filmato le zanzare sotto spruzzi di una pioggia artificiale (PNAS 2012) e hanno visto che le zanzare beccheggiano e girano su sé stesse per deviare i colpi e sopravvivono volando senza cadere per più di 20 lunghezze corporee (http://scim.ag/rainmos, con video). L’ipotesi che i ricercatori fanno è che gli insetti, colpiti da gocce d’acqua di peso sino a 100 milligrammi contro i 2 milligramma dell’insetto, hanno un bassa massa corporea e che l’esoscheletro, flessibile, le protegge da lesioni degli organi interni.

 Facilitating “A-ha!” Moments. Science 336 1508. Ovvero come si diventa creativi (caratteristica per me troppo enfatizzata nella nostra società, ndr). C’è un libro che dice come (Imagine. How Creativity Works. Jonah Lehrer. Houghton Miffl in Harcourt, Boston, 2012. 299 pp. $26). Una guida fai-da-te basata sulle recenti ricerche di psicologia e di business. In un capitolo viene spiegato ad es. com’è stato inventato lo Scotch (mi ricordo di aver letto di come è stato inventato il “post-it”: chi doveva fare una nuova colla si è accorto che questa funzionava male, ma poi ha realizzato che poteva essere utile per foglietti da riposizionare, ndr), in un altro capitolo la ricerca psicologica ci dice che il brainstorming (sec. Wikipedia termine usato da A.F. Osborn nel 1953 nel suo libro Applied Imagination in cui sosteneva che la condivisone delle idee in gruppo è più efficace nel produrre idee rispetto allo sforzo del singolo) acritico riduce la produzione di idee. Vi sono diversi tipi di creatività: “a-ha” (emisfero cerebrale ds), prolungata (corticale frontale sn), l’innovativa (tipo Facebook). Il libro offre suggerimenti di come stimolarla la creatività, anche se è impossibile fare una checklist lista di cose da fare: individuare l’ambiente idoneo per ciascuno di noi per facilitarla, nei posti di lavoro fare incontrare, magari in bagno messo in comune, impiegati e dirigenti (mah!), insegnare ai bambini a scuola e a casa come essere creativi.

Jet Lag Disrupts Pregnancies in Mice; Science 2012;336:1083. Cosa succede quando provochi il jet lag (desincronosi) ai topi in gravidanza? Effetti disastrosi. Appena gravide sono state messe in un regime di luce artificiale alterando progressivamente il ritmo luce-buio tanto da simulare un viaggio da Chicago a Londra e alterando così il ritmo circadiano delle bestiole. Solo il 22% hanno partorito (vs 90% dei controlli) per mancato concepimento o riassorbimento dei prodotti del concepimento. Viene riportato dalla letteratura che lo stesso effetto si ha nelle donne che per lavoro viaggiano molto o nelle assistenti di volo. Ma quando i topi vengono sottoposti a uno sfasamento contrario luce-buio gli effetti sono minori. Quindi come consolazione: “if circadian changes lead to fertility problems in women, careful scheduling might limit the turbulence”.

Less lactation may explain cancer rise. Nature 2012;486:473. Lettera che sottolinea l’utilità dell’allattamento al seno protratto e per numerosi figli (Nature 485, S62–S63; 2012)(S. Ip et al. Evid. Rep. Technol. Assess. 153, 1–186; 2007) come possibile prevenzione dei tumori al seno. L’esposizione agli estrogeni, soppressi durante l’allattamento, è ora molto più elevata rispetto al passato (durata più breve, meno figli) aumentando la probabilità di alcuni tipi di tumori del seno. (Vecchia questione, me la ricordo quando facevo il pediatra e il Direttore della Clinica, Prof. E. Sartori, ne parlava con passione, ndr).

Articoli di Genetica Clinica/Umana Mag 2012, R. Tenconi

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

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Childhood spinal muscular atrophy: controversies and challenges. Lancet Neurology 2012;11:443. SMA è una malattia neuromuscolare da degenerazione dei motoneuroni alfa del midollo spinale che determina una progressiva debolezza muscolare simmetrica prossimale e paralisi. La prevalenza della SMA è di 1/30.000 nati, la forma classica è dovuta a mutazione del gene Survival of MotoNeuron (SMN). La gravità è notevolmente variabile, in base all’età di insorgenza e alla forza muscolare sono state riconosciute 4 fenotipi. Non vi sono per ora cure specifiche anche se i meccanismi patogenetici sono in parte noti e sono in corso sperimentazioni cliniche per alcuni pz con specifiche mutazioni (composti genetici). La review riguarda i più recenti sviluppi della ricerca clinica. I capitoli della Review sono: Diagnosis and classification. Standards of care and controversies in management. Palliative care, ventilatory support, parenteral feeding, cardiac findings in SMA type 1. Management of respiratory function in non-ambulant patients. Feeding and nutrition. Scoliosis surgery. Osteoporosis. Maintenance of independence. Transitional care. Pregnancy and childbirth. Progress and controversies in translational research. Enrolment, inclusion, and stratification. Outcome measures. Molecular biomarkers. Family care. Vi sono dati sul netto miglioramento della sopravvivenza per buona parte dei b. con SMA1, meno chiaro è l’effetto a lungo termine delle linee guida per la SMA2 e 3, ma sono in corso trial clinici che potrebbero fornire dati più precisi su questo. E come per tutte le malattie croniche la multidisciplinarità e la collaborazione con le organizzazioni di volontariato consentono una migliore cura e l’individuazione di strategie per affrontare le difficoltà di una malattia cronica progressiva.

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Neurology of inherited glycosylation disorders. Lancet Neurology 2012;11:453. Review sui disordini congeniti della glicosilazione (CDG)(frequenza 1:50.000-100.000 bambini) che costituiscono buona parte delle quasi 70 malattie genetiche dell’alterata sintesi di glicoconiugati, che comporta un coinvolgimento del SNC (atrofia cerebellare rapidamente progressiva, infarti cerebrali, convulsioni, deficit intellettivo) e periferico (neuropatia demielinizzante), muscolare (distrofie muscolari congenite e distrofie dei cingoli) con coagulopatia, disfunzione immunitaria, insufficienza cardiaca, renale, epatica. La diagnosi è suggerita in bambini con patologia multiorgano e dai segni clinici più o meno specifici delle varie condizioni. La diagnosi si basa tuttora sul test che verifica la presenza di anomalie di glicosilazione delle glicoproteine sieriche, anche se ora è disponibile l’analisi molecolare che ora è più comunemente applicata nella pratica clinica. La terapia specifica è prevista per poche di queste condizioni (es. somministrazione di mannosio per la CDG 1b), ma per tutte è fondamentale la diagnosi precoce e un trattamento tempestivo e aggressivo.

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Molecular Mechanisms Generating and Stabilizing Terminal 22q13 Deletions in 44 Subjects with Phelan/McDermid Syndrome. PLoS Genetics 2012;7:e1002173. La microdelezione terminale 22q13 è causa di un quadro clinico molto variabile anche per l’ampia variabilità di dimensioni della delezione (0.22-9.22 Mb)(JMG 2011;48:761) caratterizzato da ipotonia muscolare, grave deficit del linguaggio e intellettivo, tratti autistici e modesti segni dismorfici che motivano il termine della sindrome Phelan-McDermid (ma il fenotipo non è così caratteristico da suggerire la diagnosi). Il lavoro, di autori italiani, presenta i dati clinici e citogenetici-molecolari di 44 pz (età: nascita-47 anni) con delezione terminale (n° 30), delezione interstiziale (n° 5), cromosoma a anello (n° 6) o sbilanciamento cromosomico da traslocazione (n° 3). L’aploinsufficienza di SHANK3 è considerata la causa principale della sintomatologia neurologica, la delezione di altri geni rende il quadro clinico più complesso. Il fenotipo neurologico è progressivo e si aggrava con l’età. I meccanismi causativi, studiando i punti di rottura, sono diversi, come la stabilizzazione della parte terminale del segmento deleto con l’aggiunta di telomero o Non-Homologous End-Joining con la formazione di un cromosoma derivativo. Negli anelli, come noto, sono state trovate altre anomalie strutturali che motivano, quando identificati citogeneticamente, la caratterizzazione con array-CGH. Vi sono dati che proverebbero che le delezioni terminali sono riparate nelle cellule embrionali con un meccanismo a tappe multiple suggerendo un’origine mitotica di riarrangiamenti patologici germinali. Bello.

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Mitochondrial DNA variant associated with Leber hereditary optic neuropathy and high-altitude Tibetans. PNAS 2012;109:7391. Può essere difficile distinguere una mutazione mtDNA con modesto effetto clinico e un polimorfismo perché ambedue sono omoplasmici, alterano una funzione conservata e correlano con una malattia. Perché? La stessa variante potrebbe avere conseguenze diverse in contesti diversi. Il mtDNA ha un alto tasso mutazionale, ma le mutazioni deleterie sono eleminate per selezione intraovarica. Le varianti mtDNA con modesta compromissione della funzione mitocondriale si producono e si diffondono di continuo nella popolazione e possono aumentare di frequenza in alcune popolazioni, probabilmente perché possono essere vantaggiose in particolari situazioni ambientali. E’ stata studiata una rara variante del gene ND1 a livello del nucleotide 3394 (cambia una tirosina altamente conservata in istidina) che è causa della Neuropatia ottica ereditaria Leber (LHON) in un contesto ma sembra essere vantaggiosa in un altro. In popolazioni che vivono a bassa altitudine la sua presenza, con riduzione del 15-28% dell’attività del complesso I (necessario per la fosforilazione ossidativa) e del 7-17% della capacità respiratoria mitocondriale aumenta il rischio di LHON. Nelle popolazioni tibetane e indiane che vivono oltre i 1500 metri tale variante è significativamente aumentata (OR 21.9) con una correlazione lineare, senza che per questo in queste popolazioni sia più frequente la LHON. Inoltre quando associata al macroaplotipo M mtDNA M9 l’attività del complesso I è addirittura aumentata, anche se tale associazione da sola non spiega gli effetti fenotipici di 3394 perché la sua presenza nell’aplotipo M9 in popolazioni che vivono a bassa altitudine è associata a LHON. Non note cause ambientali, correlate comunque con l’altitudine, devono avere quindi conseguenze fenotipiche della variante 3394. Potrebbe essere stata modificata la fisiologia mitocondriale, probabilmente correlata con la tensione di ossigeno (ricordo che anni fa vi sono stati alcuni studi italiani che hanno studiato la fisiologia mitocondriale a alte altitudini e il male di montagna, ndr). Le varianti genetiche che alterano la bioenergetica, che frequentemente avvengono nel mtDNA, potrebbero essere gli alleli, a lungo cercati, che predispongono alle malattie complesse. Interessante.

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Gene delivery to mitochondria by targeting modified adenoassociated virus suppresses Leber’s hereditary optic neuropathy in a mouse model. PNAS 2012;E1238–E1247. L’alterata funzione mitocondriale è causa di molte malattie e dei segni dell’invecchiamento. Molte malattie sono dovute a mutazione o delezione del genoma dei mitocondri o di geni nucleari necessari per la replicazione del mtDNA, la fosforilazione ossidativa e la struttura dei mitocondri stessi. Alcune malattie mitocondriali, come la LHON, determinano cecità senza modificare la durata della vita. Una terapia genica con introduzione di DNA nei mitocondri di cellule o tessuti vivi non è stato sinora possibile. In questo lavoro viene descritto come sia stato possibile tramite un adenovirus introdurre il gene ND4 nel codice genetico mitocondriale per normalizzare l’alterata attività respiratoria di ibridi citoplasmatici (Cybrid) LHON G11778A. Inoltre in vivo dopo introduzione del gene umano ND4 nel sistema visivo del topo, ne è stata documentata la presenza e l’espressione prevenendo anche la perdita di visus e l’atrofia ottica indotta da un allele mutante del gene ND4. L’articolo finisce con una proposta encomiabile e non comune: “we look forward to providing this delivery system to other laboratories for confirmation of our results and for the benefit of the multitude of patients afflicted by disorders caused by mutated mtDNA, for whom there is currently no effective remedy”.

Reproductive Technologies and the Risk of Birth Defects. NEJM 2012;366:1803. Ci si domanda da tempo se il noto (ma basso) incremento di rischio di difetti congeniti nei figli di coppie con gravidanza ottenuta da fecondazione assistita (PMA) sia dovuta alle tecniche di fecondazione o all’infertilità (motivo principale di ricorso a tale tecnica) o a ambedue i fattori. La risposta, parziale, viene da uno studio epidemiologico (questo è il suo limite, oltre al fatto che la risposta al quesito “se il vino è buono” viene “dall’oste”, ndr) sulla frequenza di difetti congeniti (inclusa la paralisi cerebrale) nei feti o nei bambini di età < 1a di coppie che sono state sottoposte a PMA (n. 6.163), coppie con concepimento naturale ma con precedente gravidanza ottenuta da PMA, coppie con infertilità ma senza PMA e coppie fertili. Totale 308.974. Prevalenza alla nascita di difetti congeniti: nei bambini da gravidanza PMA 8.3%, senza PMA 5.8% con OR corretto di 1.28 (1.16-1.41, IC 95%), da fecondazione in vitro 7.2% con OR di 1,07 (0.9-1.26, IC 95%), da iniezione intracitoplasmica di cellula spermatica 9.9% con OR 1.57 (1.30 to 1.90, IC 95%). Quindi: non incremento di rischio di figli con difetti congeniti per la fecondazione in vitro, qualche rischio per l’ICSI. L’infertilità da sola, comunque, anche senza PMA è significativamente associata a difetti congeniti.

Photosensitivity syndrome brings to light a new transcription-coupled DNA repair cofactor. Nature Genetics 2012;44:477. Commento di 3 lavori sullo stesso fascicolo (Mutations in UVSSA cause UV-sensitive syndrome and impair RNA polymerase IIo processing in transcription-coupled nucleotide-excision repair, pg. 586; Mutations in UVSSA cause UV-sensitive syndrome and destabilize ERCC6 in transcription-coupled DNA repair, pg. 593; UV-sensitive syndrome protein UVSSA recruits USP7 to regulate transcription-coupled repair, pg. 598) che hanno analizzato l’intero esoma e il proteoma per identificare nuovi cofattori della RNA polimerasi II, enzima che partecipa al meccanismo del riparo della trascrizione di stampi danneggiati. Hanno tutti trovato un nuovo cofattore del complesso trascrizionale RNA Poli II, UV-sensitivity scaffold protein A (UVSSA). Mutazioni di uno dei geni di uno di questi cofattori rendono le cellule sensibili all’irradiazione UV con ritardo di sintesi RNA dopo il danno prodotto tipicamente dai raggi solari (UV-B), sembra senza effetto cancerogeno. Il blocco del complesso trascrizionale determina un segnale apoptotico. Due cofattori di questo complesso sono codificati dai geni-malattia della s. Cockayne, CSA (MIM #216400) e CSB (MIM #13540). Ma una percentuale, probabilmente piccola, di persone con mutazione di questi ultimi due geni hanno solo una eccessiva sensibilità agli UV, che è il fenotipo delle mutazioni UVSSA. Altre persone con ipersensibilità agli UV non hanno mutazioni di questi geni e verosimilmente hanno mutazioni di altri geni di cofattori del complesso RNA Poli II ancora ignoti. Perché solo eccessiva sensibilità a UV e non danno neurologico come nella s. Cockayne? Forse per coinvolgimento in questa sindrome dei mitocondri.

Multiple apical plasma membrane constituents are associated with susceptibility to meconium ileus in individuals with cystic fibrosis. Nature Genetics 2012;44:562. Il prodotto genico del gene FC è CFTR, canale del Cl localizzato nella membrana apicale dell’epitelio di superficie, dove la conduzione ionica e gli spostamenti di soluti contribuiscono alla regolazione transepiteliale del flusso di liquidi. La malattia è caratterizzata da lesioni multiorgano (pancreas, fegato, polmoni, intestino e vasi deferenti) dipendenti dal tipo di mutazione e dall’azione di geni modulatori. Il 15% dei nati ha ostruzione intestinale chiamata ileo da meconio. Il North American Cystic Fibrosis Gene Modifier Consortium ha individuato, mediante studio di associazione GWAS in 3.733 pz con mutazione FC con grave insufficienza pancreatica, nuovi loci correlati con l’ileo da meconio: in Xq23-24 vicino a SLC6A14 (MIM #300444), un trasportatore di neurotrasmettitori Na e Cl-dipendenti), in 1q32.1 vicino a SLC26A9 (MIM #608481. Solute carrier family 26, member 9) la cui proteina interagisce fisicamente con CFTR, e in 5p15.33 gene SLC9A3 (MIM *182307. Solute carrier family 9, member 3) che, quando alterato, determina una riduzione dell’ostruzione intestinale nel modello di topo. La comprensione di come interagiscono le varie proteine della membrana apicale e influenzano la funzione di CFTR potrebbe portare a nuove applicazioni terapeutiche per la FC.

ISPD loss-of-function mutations disrupt dystroglycan O-mannosylation and cause Walker-Warburg syndrome. Nature Genetics 2012;44:575 e Mutations in ISPD cause Walker-Warburg syndrome and defective glycosylation of α-dystroglycan. Stesso fascicolo, pg 581. Le Distroglicanopatie (MIM#236670) sono un gruppo eterogeneo, sia geneticamente che fenotipicamente, di malattie con compromissione del SNC (malformazioni e deficit intellettivo), oculare e muscolare che includono la s. Walker-Warburg, la m. Muscolo-Occhio-Encefalo (MEB), la Distrofia muscolare dei cingoli 2I (MIM #607155). I Distgroglicani sono un sub-complesso, del complesso Distrofina-glicoproteine, costituito da due glicoproteine: α-distroglicano che si lega al dominio G della Laminina 2, il ß-distroglicano con legame extracellulare all’ α-distroglicano e intracellulare alla Distrofina. Nel 35% dei casi con classica s. WW sono state trovate mutazioni di 6 diversi geni (POMT1, POMT2, POMGNT1, FKTN, FKRP e LARGE) che codificano proteine coinvolte nelle modificazioni post traduzione dell’α-distroglicano. In forme cliniche più lievi con ipoglicosilazione di α-distroglicano sono state trovate m. missenso del gene DAG1 o DPM3 gene. Si sono cercati altri geni responsabili di Distroglicanopatie nei due lavori usando tecniche diverse: nel primo lavoro è stata adottata come screening la tecnica di complementazione su fibroblasti e poi il sequenziamento in pz con s. WW è stata trovata una mutazione del gene ISPD (10 esoni) in omozigosi o come composto genetico in 5 famiglie su 11 di un nuovo gruppo di complementazione (quindi nuovo gene).

Nel secondo lavoro sono stati analizzati 39 soggetti con s. WW negativi al test dei geni noti, di cui 30 figli di consanguinei. In 9 e stata trovata una mutazione di ISPD (missenso, non senso, delezioni, duplicazione) utilizzando nel primo campione l’array-SNP per CNV e omozigosità e in un secondo campione l’analisi diretta del gene. Nello zebrafish la mutazione del gene causa un fenotipo che richiama la patologia dell’uomo.
Il fenotipo nell’uomo della mutazione ISPD è grave e precocemente letale. Data l’altra frequenza di mutazioni di questo gene nel campione di pz con s. WW (15% nei pz prima dello screening molecolare) viene raccomandata l’analisi molecolare del gene ISPD come screening mutazionale nella s. WW, in cui il successo diagnostico ha ora raggiunto il 50%.

RBM20, a gene for hereditary cardiomyopathy, regulates titin splicing. Nature Medicine 2012;18:766. Titina o Titanina? La rimozione di sequenze che non vengono tradotte (splicing) è controllata dallo spliceosoma, complesso macromoecolare e da proteine che modulano la selezione dei siti di splicing e l’inclusione differenziale di esoni nel trascritto maturo. Si stima che più del 70% dei geni nell’uomo ha mRNA multipli splicing alternativo di esoni o si segmenti di esoni. Ma sono pochissime le patologie da mutazione dei geni dello spliceosoma, probabilmente per la loro letalità, da mutazioni di proteine che si legano a RNA (RNAbp) con effetto in trans (cancro, malattie muscolari) o in cis (varie malattie tra cui alcune cardiache). La mutazioni di Titanina, grossa proteina sarcomerica che determina la struttura e le proprietà meccaniche del muscolo striato, possono essere causa di patologia (Truncations of Titin Causing Dilated Cardiomyopathy. NEJM 2012;366:619. Vedi Articoli interesse Febbraio 2012). Studiando un ratto con difetto spontaneo di splicing della Titanina con espressione di una isoforma gigante è stata riscontrata all’esame dell’intero genoma una mutazione ritenuta causativa del gene Rbm20. Il ratto ha una considerevole somiglianza fenotipica con la cardiomiopatia da mutazione RBM20 dell’uomo. Viene studiata nel lavoro la funzione di questo gene regolatore globale dello splicing alternativo nel tessuto cardiaco e sono stati identificati 30 geni in comune ratto e uomo che partecipano alla regolazione dello splicing e che sono coinvolti nelle miocardiopatie, nell’omeostasi ionica e che fanno parte della biologia del sarcomero. Gli AA sottolineano che questo conoscenze contribuiranno alla comprensione di una patologia frequentemente causa di morte nella nostra popolazione.

Nuclear accumulation of HDAC4 in ATM deficiency promotes neurodegeneration in ataxia telangiectasia. Nature Medicine 2012;18:783. Da OMIM: “Ataxia-telangiectasia (AT)(#208900) is an autosomal recessive disorder characterized by cerebellar ataxia, telangiectases, immune defects, and a predisposition to malignancy. Chromosomal breakage is a feature. AT cells are abnormally sensitive to killing by ionizing radiation (IR), and abnormally resistant to inhibition of DNA synthesis by ionizing radiation. The latter trait has been used to identify complementation groups for the classic form of the disease. At least 4 of these (A, C, D, and E) map to chromosome 11q23 and are associated with mutations in the ATM gene”. L’atassia è dovuta alla perdita neuronale, di cui poco si sa. Nel lavoro viene studiato il ruolo di un enzima (Istone deacetilasi classe I e II -HDACs) che svolge una funzione importante per lo sviluppo cerebrale e la sopravvivenza neuronale. Topi knockout per HDAC4 hanno un’atrofia postnatale cerebellare e cellule Purkinje con ridotta complessità dendritica. Nel lavoro si dimostra nei topi Atm ^-/- un accumulo di HDAC4 nel nucleo dei neuroni che si lega alla cromatina e altera l’espressione genica causando la neurodegerazione. Bloccando l’attività HDAC con tricostatina A (TSA), un classico inibitore HDAC, si evita il suo accumulo nucleare e la neurodegenerazione e si riducono anche le anomalie motorie e comportamentali esplorative. Ma il completo effetto sulla neurodegenerazione si ottiene promuovendo la presenza di HDAC4 nel citoplasma; questo significa che la patologia neurologica nella AT è dovuta a accumulo di Istone deacetilasi nel nucleo associato a una sua perdita nel citoplasma. Rimane quindi almeno in parte definito il ruolo di HDAC4 nella patologia neurologica della AT. Quindi possibili nuovo bersagli per la terapia. Argomento simile a “An epigenetic blockade of cognitive functions in the neurodegenerating brain”. Nature 2012;483:222. Articoli di interesse Marzo 2012.

I NUMERI DELL’AUTISMO: frequenza 1/150 bambini, ereditabilità 40-80%, rischio per fratelli 25 volte superiore della popolazione generale, concordanza gemelli MZ 60%, DZ 20-30%, causa nota nell’1-2% dei casi: monogenico in <1% (Fragile X; s. Angelman, s. Rett, mutazione gene NRXN1, NLGN3/4X, SHANK3) o anomalie cromosomiche o gonosomiche.

Eterogeneità genetica (commento Nature): Although it is well accepted that genetics makes a strong contribution to autism spectrum disorder, most of the underlying causes of the condition remain unknown. Three groups present large-scale exome-sequencing studies of individuals with sporadic autism spectrum disorder, including many parent–child trios and unaffected siblings. The overall message from the three papers is that there is extreme locus heterogeneity among autistic individuals, with hundreds of genes involved in the condition, and with no single gene contributing to more than a small fraction of cases. Sanders et al. (De novo mutations revealed by whole-exome sequencing are strongly associated with autism. Nature 2012;482:237) report the association of the gene SCN2A, previously identified in epilepsy syndromes, with the risk of autism. Neale et al. (Patterns and rates of exonic de novo mutations in autism spectrum disorders. Nature 2012;482:242) find strong evidence that CHD8 and KATNAL2 are autism risk factors. O'Roak et al. (Sporadic autism exomes reveal a highly interconnected protein network of de novo mutations. Nature 2012;482:246) observe that a large proportion of the mutated proteins have crucial roles in fundamental developmental pathways, including β-catenin and p53 signalling.

Un altro lavoro sull’argomento (Whole-Exome Sequencing and Homozygosity Analysis Implicate Depolarization-Regulated Neuronal Genes in Autism. PLoS Genetics 2012;8:e1002635): esoma di 16 probandi figli di consanguinei. Individuati 4 geni candidati dell’autismo correlati con l’attività neuronale: UBE3B (stessa famiglia di UBE3A UBE3B dell’Angelman), CLTCL1 (mappa prossimalmente alla regione DiGeorge, interrotto in una traslocazione 21/22 con fenotipo DiGeorge), NCKAP5 like, ZNF18 (fattore di trascrizione). E’ stato poi studiato un gruppo di bambini con autismo (418) e di controlli (371) per verificare l’omozigosità (o lo stato di composto genetico) di questi 4 geni: vi è una significativa differenza tra pz con autismo (5.7%) e controlli (3%), soprattutto per mutazioni del gene CLTCL1. Le mutazioni sono sempre missenso e rare. Nella coltura di neuroni di topo viene dimostrato che questi 4 geni sono coinvolti nella funzione neuronale. Lo studio quindi sottolinea l’utilità del sequenziamento esonico fornendone anche la metodologia per il filtraggio delle varianti e dimostra, dato importante, il contributo di alleli recessivi (per ora non quantificabile) come causa della patologia neuro-comportamentale.

A common X-linked inborn error of carnitine biosynthesis may be a risk factor for nondysmorphic autism. PNAS 2012;109:7974. Ottimo sunto, nella seconda parte dell’introduzione, sulle varie cause genetiche (genomiche, geniche) di autismo sindromico e non sindromico (NS); quando NS le cause sono quasi sempre non conosciute. Nell’introduzione vi è una chiara esposizione dei meccanismi, genetici e non genetici che portano a carenza di carnitina, essenziale sostanza nutriente che viene sintetizzata dall’organismo (poca), riassorbita a livello renale e soprattutto assunta con gli alimenti. Gli autori hanno trovato precedentemente in un caso familiare di autismo una delezione dell’esone 2 del gene TMLD (6-N-trimethyllysine dioxygenase), con locus in Xq poco sopra la regione pseudoautosomica, che codifica per il primo enzima della biosintesi carnitinica, localizzato nei mitocondri. E si sono chiesti se questa può esserne la causa. Nel lavoro si dimostra che carenza di TMLD è un comune errore del metabolismo nei maschi e che è molto più frequente nelle famiglie con autismo NS trasmesso da maschi a maschi rispetto ai controlli. La carenza carnitinica potrebbe essere la causa di alcuni casi di autismo NS e che il metabolismo carnitinico (assunzione, perdita, trasporto, sintesi) potrebbe costituire la base biologica di un numero più rilevante di autismo NS, suggerendo con questo anche una possibile prevenzione e terapia.

Neurofibromatosis-like phenotype in Drosophila caused by lack of glucosylceramide extension. PNAS 2012;109:6987. I Glicosfingolipidi (GSL) sono componenti essenziali della membrana cellulare in particolare nelle cellule del SNC con funzioni di assemblaggio di molecole segnale, adesione cellulare e traffico proteico. Nell’uomo non è ben conosciuta la via sintetica, nella Drosofila è noto solo un pathway controllato da un enzima glicosiltrasferasico (Egh). L’assenza di questo enzima nella Drosofila causa una eccessiva crescita dei nervi periferici che accumulano cellule immunitarie. Il quadro è simile a quello che si osserva nella NF1, dovuta a mutazione del gene NF1, soppressore di tumore, la cui proteina regola negativamente RAS. La sua assenza causa, tramite la sovraespressione di RAS, l’attivazione del pathway PI3K e della chinasi Akt, responsabile della crescita gliale. Nella Drosofila con mutazione Egh l’eccessiva crescita dei nervi periferici è controllata da una downregolazione del pathway PI3K. Questi risultati suggeriscono che le glicotrasferasi potrebbero ridurre la proliferazione cellulare.

Isoform Identification. Science 2012;336:520. Commento di un articolo (Mol. Biol. Evol. 29, 10.1093/molbev/mss100 (2012) che analizza il meccanismo di splicing alternativo responsabile, non unico, di isoforme proteiche. Non è ancora ben conosciuto il modo con cui i trascritti alternativi sono tradotti in proteine funzionali. Usando esperimenti di spettrometria di massa viene osservato che le ribonucleoproteine nucleari, coinvolte nella regolazione dello splicing alternativo, sono particolarmente abbondanti nelle isoforme alternative e che la maggior parte delle isoforme differiscono come sequenza per inserzione/delezione di un singolo aminoacido. Il quadro analogo del proteoma nella Drosofila e nel topo suggerisce che lo splicing alternativo è sotto pressione selettiva.

Mechanisms of activation of the paternally expressed genes by the Prader-Willi imprinting center in the Prader-Willi/Angelman syndromes domains. PNAS 2012;109:7403. 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, di 2 Mb che include geni paterni espressi (PEG)(MKRN3, MAGEL2, NDN, SNURF-SNRPN) e un unico gene materno espresso (UBE3A), localizzato al 3’ del dominio. La regolazione coordinata di questi geni a effetto imprinting è assicurata da due centri imprinting (AS-IC e PWS-IC): uno (PW-IC) di 4.3 kb vicino al promotore del gene SNRPN e uno (AS-IC) di 880 pb distante 35 kb. Come noto l’alterata regolazione di questi geni provoca le due sindromi: la PWS è una sindrome da geni contigui con espressione di vari PEG, mentre la AS è dovuta all’assenza di espressione materna del gene UBE3A. L’ipotesi di lavoro è che il PWS-IC dell’allele paterno funziona come attivatore bidirezionale che controlla l’espressione dei PEG e controlla il gene UBE3A attivando il suo antisenso. La sua delezione o la sua perdita di funzione dell’allele paterno causa un’anomala metilazione dell’intero dominio e inattivazione di tutti i PEG, determinando la s. PW. La delezione o l’inattivazione di AS-IC dell’allele materno causa un’anomala metilazione di PWS-IC attivando i geni paterni repressi, tra cui l’antisenso UBE3A, con inattivazione UBE3A determinando la AS. Esperimenti con un complesso sistema sperimentale transgenico sono compatibili con tale ipotesi.

Vedi anche Temporal and developmental requirements for the Prader–Willi imprinting center. PNAS 2012;109:3446 in cui viene dimostrato 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 (selezione articoli interesse del Febbraio 2012).

Dysregulation of dopamine receptor D2 as a sensitive measure for Huntington disease pathology in model mice. PNAS 2012;109:7487. Ricerca nel modello animale di un sistema per valutare l’impatto della terapia per la c. Huntington. E’ stato sviluppato un test quantitativo accurato e sensibile di un trascritto (recettore dopaminico D2) che viene down-regolato come conseguenza precoce della mutazione del gene, nell’uomo e nei modelli animali. Gli esperimenti eseguiti dimostrano che la sregolazione di questo gene costituisce un precoce stadio della tossicità poliglutaminica. Questo test quantitativo potrà accelerare la scoperta di nuove terapie della c. Huntington, la loro validazione e il loro uso clinico.

A Long ncRNA Links Copy Number Variation to a Polycomb/Trithorax Epigenetic Switch in FSHD Muscular Dystrophy. Cell 2012;142:819. La distrofia muscolare Facio-scapolo-omerale, una delle più comuni distrofie muscolari, è una malattia genetica AD caratterizzata da perdita progressiva della muscolatura facciale, dei cingoli e delle braccia. Il difetto genetico non riguarda un gene codificante una proteina ma consiste in un ridotto numero di ripetizioni in tandem localizzati nella regione subtelomerica della cromosoma 4 (4q35), riduzione che attiva con meccanismi sinora non noti geni vicini. Nel lavoro viene identificato un RNA noncodificante in un locus vicino che è espresso nella FSHD e che coordina la derepressione di geni, causa questa della clinica della FSHD. Il lavoro fornisce elementi di comprensione della funzione di sequenze ripetute nella regolazione dell’espressione genica e dimostra come mutazioni di queste sequenze possono influenzare la progressione della malattie.

The Spread of Neurodegenerative Disease. NEJM 2012;366:2126. L’osservazione clinica costa poco, teoricamente è alla portata di tutti e spesso coglie nel segno. Questo articolo di Clinical implications of basic research che riguarda i meccanismi patogenetici in alcune malattie neurodegenerative comincia infatti così: “Clinicians who care for patients with neurodegenerative disease often believe that their patients’ diseases are spreading through their brains”. Sino ad ora la malattia da prioni è l’unica in cui è stato provato che la patologia è dovuta alla diffusione della proteina prionica. Ma sembra che altre malattie neurodegenerative siano dovute alla diffusione, come per una infezione intracerebrale, delle specifiche proteine alterate. Vi sono prove sperimentali che questo possa accadere per l’Alzheimer, il Parkinson e la demenza prefrontale, alcune anche non recenti, come quella del 1994 in cui l’introduzione di tessuto cerebrale di un pz con Alzheimer nell’encefalo di una piccola scimmia era seguita dalla diffusione di placche beta amiloidi. Lo stesso poi è stato dimostrato nei topi transgenici suscettibili alla m. Alzheimer. Vengono portati alcuni elementi per ritenere che questo possa costituire il meccanismo patogenetico per le malattie su precisate. Da sottolineare due interessanti considerazioni: 1. sapendo come progredisce la malattia possiamo pensare a nuovi bersagli terapeutici, 2. un’alterazione casuale di una singola cellula può diffondersi.

Segnalo due articoli che non ho avuto tempo di leggere e commentare:

Species-Dependent Posttranscriptional Regulation of NOS1 by FMRP in the Developing Cerebral Cortex. Cell 2012;149:899

Planar Cell Polarity Links Axes of Spatial Dynamics in Neural-Tube Closure. Cell 2012;149:1084

Segnalo la recensione di un libro che ha come coautori alcuni nostri colleghi di Roma:

E. Boltshauser and J. Schmahmann (eds): a Top Companion for Paediatric Ataxiology. Cerebellum DOI 10.1007/s12311-012-0364-8. La recensione termina così: “The ambitious intent to create a multi-authors, sound and clinically oriented work on cerebellar disorders affecting children is achieved”.
Cerebellar Disorders in Children. E. Boltshauser & J. Schmahmann (eds.). 1st Edition February 2012, 162 456 Pages, Euro2012. John Wiley & Sons.
Libro scritto da un gruppo internazionale di esperti (che include EM Valente, F. Brancati e B. Dallapiccola per la s. Joubert e G. Zanni, A. Alessandra Terraciano e E. Bertini per le atassie XL e recessive) che tratta dei vari aspetti delle patologie cerebellari (nella recensione leggo un termine che non conoscevo: Atassiologia).