martedì 31 luglio 2012

Spigolature Genetica Clinica/Umana Lug 2012, R. Tenconi


Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e Umana e di interesse generale del mese di Luglio 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 Neuroscience, NEJM, PNAS, Science, Cell.

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Leukocoria and retinoblastoma—pitfalls of the digital age? Lancet 2012;379:2465. Una macchia bianca pupillare (leucocoria) è un primo segno facilmente visibile (di solito è la madre a notarla per prima, ndr) di un tumore, retinoblastoma, che è facilmente curabile se preso in tempo. Nel caso che viene presentato l’immagine era facilmente visibile in una foto digitale di una bambina a 15 mesi, macchia che è stata immediatamente corretta dal fotografo ritardando la diagnosi (ma poi è stato curata senza ulteriori conseguenze). Meglio sarebbe se nelle istruzioni del software di manipolazione delle immagini venisse messa l’avvertenza di prestare attenzione a questa anomalia.

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Gene blocks effects of stress. Nature2012; 487:9. Commento di un lavoro (Neuritin produces antidepressant actions and blocks the neuronal and behavioral deficits by chronic stress PNAS 2012;109: 11378). Lo stress cronico porta alla depressione ma i suoi effetti possono essere bloccati, almeno nel ratto, mediante sovraespressione di un gene, neuritina, in una regione cerebrale coinvolta nella crescita dei rami neuronali. Lo studio nel ratto documenta infatti che sotto stress cronico vi è nell’ippocampo una ridotta espressione di questo gene e che tale effetto può essere annullato con antidepressivi. Il silenziamento del gene provoca comportamenti simil-depressivi. L’incremento dei livelli di neuritina favorisce la ramificazione neuronale e previene gli effetti comportamentali dello stress. L’ipotesi degli AA è che lo stress porta a atrofia neuronale nell’ippocampo, causa suscettibilità ai disturbi comportamentali. (Abbiamo il meccanismo. Ora troviamo il farmaco. Ndr).

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Gene mutation defends against Alzheimer’s disease. Nature2012; 487:153. Sottotitolo: Rare genetic variant suggests a cause and treatment for cognitive decline. Commento di un articolo (Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature11283 2012) che dimostra: “a lucky few people carry a genetic mutation that naturally prevents them from developing the condition”. La mutazione missenso riguarda un gene (proteina precursore beta-amiloide, APP) noto dai primi anni ’80 come responsabile di alcuni casi familiari di Alzheimer precoce. La mutazione, rara (0.5% degli islandesi, e 0.2–0.5% dei finnici, svedesi e norvegesi) è stata individuata in uno studio di popolazione genetico (NGS) clinico (storia medica) di quasi 1800 abitanti dell’Islanda e poi esteso a altre popolazioni del nord Europa. Chi porta la mutazione ha 5 volte la probabilità rispetto agli altri di raggiungere gli 85 anni senza Alzheimer e di evitare il declino cognitivo (perdita di memoria) e di vivere più a lungo (50% di raggiungere i 85 anni). Capire cosa produce la mutazione potrebbe indicare una cura per una malattia così comune e disabilitante come l’Alzheimer.

Silencing Huntington’s gene. Nature2012; 487:9. Commento di un lavoro (Sustained Therapeutic Reversal of Huntington’s Disease by Transient Repression of Huntingtin Synthesis. Neuron 2012;74:1031) su una molecola oligonucleotidica antisenso che riduce l’espressione della proteina mutante della c. Huntington e che risolve i sintomi nel modello animale della malattia. La molecola rimane nel tessuto cerebrale per oltre 3 mesi e i livelli della proteina mutante rimangono bassi oltre 4 mesi. A nove mesi dal trattamento l’animale mostra meno ansietà e mantiene buona funzione motoria. Analogamente l’infusione nel liquido cefalorachidiano intratecale spinale (via di sommistrazione usata nell’uomo per alcune terapie, ad es. morfina, ndr) nel macaco rhesus è associata a una riduzione di RNA messaggero della huntingtina in varie sedi cerebrali. Gli AA concludono che la proteina mutante nell’uomo è tollerata per decenni prima di dare i segni clinici della malattia, per cui la soppressione temporanea della huntingtina e il suo minor accumulo possono dare effetti prolungati nei pz. Si vedrà nel modello animale per quanto tempo dopo un’unica iniezione.

DNA methylation controls memory. Nature2012; 487:9. Commento di un lavoro (DNA methylation and memory formation. Nature Neuroscience 2012;13:1319) che partendo dal fatto che la metilazione DNA (che è considerata la “prima donna of epigenetics”) partecipa al meccanismo della formazione e del mantenimento della memoria dimostra che la metilazione, che controlla l’espressione genica (noi conosciamo il suo ruolo di repressore trascrizionale, ma nel SNC sembra avere un ruolo attivante di molti geni della plasticità sinaptica) diminuisce nell’encefalo con l’età e questo determina il declino cognitivo.

Similarities Despite Separation Science 2012; 337:157. Recensione di un libro (Born Together—Reared Apart: The Landmark Minnesota Twin Study di Nancy L. Segal. Harvard University Press, 2012. 416 pp, $49.95, £36.95, €45.00) che riguarda un prolungato (1979-1999) studio di gemelli (81 MZ e 56 DZ) separati dall’infanzia sul fenotipo, sugli aspetti fisiologici come le caratteristiche dentali, la funzione mentale, QI e sugli aspetti cognitivi, sulle malattie e sugli aspetti psicologici come la personalità, le inclinazioni, lo stile di vita, le inclinazioni ecc. Purtroppo la recensione non fornisce dati (gli unici riguardano uno studio del 1990 che non mette in evidenza nei gemelli MZ grandi differenze tra adottati e gemelli che hanno vissuto insieme). Per la metodologia vedi www.drnancysegaltwins.org.

Genes Suggest Three Groups. Peopled the New World Science 2012;337:144.Chi erano i primi americani? Uno studio di 20 anni fa della lingua, genetico e di analisi dei denti (?) suggeriva che vi erano state 15,000 anni fa dall’Asia almeno 3 diverse ondate di popolazione attraverso lo stretto di Bering. Ma questa ipotesi è stata poi trascurata perché geneticamente gli americani nativi, dall’Alaska al Cile, sono simili, suggerendo quindi un’unica popolazione fondatrice. Uno studio genetico approfondito conferma invece un flusso genetico di almeno tre diversi gruppi asiatici.

Extra-large letter spacing improves reading in dyslexia. PNAS 109:11455. Lavoro di un gruppo di neurofisiologi italiani e francesi che si occupano di dislessia (difficoltà di lettura e scrittura che riguarda il 5% della popolazione scolastica nonostante normale intelligenza e adeguata istruzione) che partono da una considerazione generale: Although the causes of dyslexia are still debated, all researchers agree that the main challenge is to find ways that allow a child with dyslexia to read more words in less time, because reading more is undisputedly the most efficient intervention for dyslexia. Aumentare lo spazio tra le lettere è un efficace modo di rendere la lettura più agevole e veloce.

First therapy targeting Parkinson’s proteins enters clinical trials. Nature Medicine News 2012;18:922. La m. Parkinson è caratterizzata dalla lenta ma progressive e per ora inarrestabile morte dei neuroni dopaminici.
La terapia attuale con levodopa allevia alcuni problemi motori ma le cellule della materia bianca continuano a morire e la malattia neurodegenerativa progredisce. Annunciata una nuova terapia vaccinale contro una proteina, sinucleina, che è la caratteristica patologica del Parkinson. Un trial clinico di un anno è in corso in 32 soggetti con Parkinson precoce (45-65 anni). Ma, viene fatto notare, l’immunizzazione verso proteine neurotossiche può non essere esente da rischi, infatti nel trial di fase 2 per l’Alzheimer contro frammenti di amiloide beta alcuni partecipanti hanno avuto una grave infiammazione cerebrale (Nat. Med. 202;8:199). In più la vaccinazione contro l’alfa-sinucleina nel topo ha provocato una neuroinfiammazione con rapida perdita di neuroni dopaminici col risultato quindi che “rather than fix the disease we actually accelerated it” (PLoS One 2008;3 e1376). Ma è possibile che le nuove tecniche di preparazione del vaccino potrebbero non comportare pericolose reazioni autoimmunitarie.

Neonatal Circumcision. NEJM 2012;367:e3. L’American Academy of Pediatrics conclude che l’evidenza scientifica di potenziali benefici medici non giustifica la circoncisione neonatale. Come sapete c’è in atto una campagna pro e contro tale pratica, in Germania è vietata. Vedetevi il video dell'intervento chirurgico.

Direct-to-consumer genetic testing. Lancet 2012;380:76. Ancora su un argomento più volte discusso: la vendita diretta al pubblico di test genetici. European Academies Science Advisory Council e la Federation of European Academies of Medicine hanno pubblicato il 29 Giugno 2012 il documento Direct-to-consumer genetic testing for health-related purposes in the European Union (http://www.easac.eu/fileadmin/Reports/Easac_Genetic_Testing_Web_Complete.pdf) in cui viene sconsigliato per la popolazione europea il ricorso a parecchi test, in particolare di screening prenatale, test per minori e test chiamati di nutrigenomica.

Cavour’s death and the political difficulties of Italian medicine. Lancet 2012;380:108-109. Lettere di commento (autori italiani) a quanto scritto da Giuseppe Remuzzi in un precedente fascicolo della rivista (Ethical disputes still beset Italian medicine 150 years after Count Cavour's death (Lancet 2011, on line 13 October)(Spigolature 4/2011). La prima (autore G. Cesana e F. Agnoli) contesta la tesi di Remuzzi sul ruolo negativo svolto dalla Chiesa di Roma sullo sviluppo della medicina in Italia e fa presente che il ruolo di eccellenza della medicina italiana del 17° secolo è stato favorito, non intralciato, dalla Chiesa che ha mantenuto l’eredità greca e romana, che ha fondato lazzaretti e ospedali per poveri e che ha fondato le università e le scuole mediche in Italia. La seconda lettera (V. Poletti, G. Corbellini) propone come causa di morte di Cavour non gli insensati salassi allora in voga ma la malaria maligna con coinvolgimento cerebrale o la porpora tromboltica trombocitopenica. Remuzzi risponde convenendo che la Chiesa ha contribuito molto allo sviluppo della medicina e non solo in Italia, ma che poi è diventata un ostacolo allo sviluppo scientifico ponendo tutto come dogma (cita l'Index Librorum Prohibitorum del 1559 con la lista nera di botanici, medici, astronomi). Per la causa di morte di Cavour ammette che potrebbe essere stata la porpora la cui diagnosi non è provabile se non con esami di laboratorio. Se così fosse, per l’anemia che fa parte del quadro clinico, il salasso peggiora gravemente la situazione.

The fall of the schizophrenogenic mother. Lancet 2012;380:110. Altra lettera ricollegandosi con la Perspective The art of medicine. The fall of the schizophrenogenic mother. Lancet 2012;379:1292 (vedi spigolature Aprile 2012, che stigmatizzava la colpevolizzazione della famiglia (madri soprattutto) come causa di schizophrenia nei figli porta un altro esempio in cui la stigmatizzazione si accompagnava con il carcere per le madri di bambini deceduti in culla (varie cause, in gran parte sconosciute) con una sintomatologia di encefalopatia ipossico-ischemica con emorragie retiniche e subdurali ritenuta da traumi provocati. Ignorance combined with bleeding is a potent force for injustice.

Cancer Genetics With an Edge, Science 2012;337:282. Commento stringato: Their lab helped reveal how faulty genes cause cancer, but Bert Vogelstein and Kenneth Kinzler sometimes irk (disturbano, seccano) colleagues with their “reality check” comments on genomic medicine. E cosa sostengono? Che in base ai loro studi (meeting lo scorso Aprile a Chicago della American Association for Cancer Research) l’applicazione del NGS ha scarso o nullo effetto per la prevenzione del cancro. Perché la maggior parte delle persone avranno un risultato negativo perché le mutazioni ereditate molto raramente sono responsabile del cancro e che un terzo di coloro che sono risultati negativi al test avranno il cancro dovuto a fattori ambientale e “bad luck”. “It would be great if we could determine who will and will not get cancer from sequencing their DNA, but the reality is, we won’t”. Questa comunque non è una novità, ma ora è provata dai loro dati.

Expression reduction in mammalian X chromosome evolution refutes Ohno’s hypothesis of dosage compensation. PNAS 2012;11:725. I cromosomi X e Y dei mammiferi placentati e dei marsupiali si sono originati 170 milioni di anni fa con una degenerazione del Y e con “monosomia” di geni che erano presenti in doppia dose, evento questo fatale quando succede per gli autosomi. Nel 1967 Susumu Ohno ha ipotizzato che l’espressione dei geni XL si sia raddoppiata e che la conseguente “tetrasomia” X nelle femmine ha portato nell’evoluzione all’inattivazione di un cromosoma X e a una parità di espressione nei sessi. Gli AA ora provano che tale ipotesi è da rifiutare in base a studi (sequenziamento RNA e proteomica) di geni ortologhi dei geni XL in specie divergenti evoluzionariamente prima dell’origine dei cromosomi X e Y. Rimangono quindi da ricercare le forze che hanno portato all’origine della inattivazione X nelle femmine dei mammiferi.
Vedi anche l’articolo (Battle of the sexes: Conflict over dosage-sensitive genes and the origin of X chromosome inactivation. PNAS 2012;109:5144) citato nella selezione degli articoli di interesse dello scorso Aprile.

Sex-Specific Adaptation Drives Early Sex Chromosome Evolution in Drosophila. Science 2012; 337:341. La storia dell’evoluzione dei cromosomi sessuali è diversa per il cromosoma X rispetto al cromosoma Y perché in quest’ultimo l’assenza di ricombinazione ha causato la perdita della maggior parte dei geni e l’accumulo di DNA ripetitivo. Nel lavoro mediante l’analisi genomica e trascrittomica del neoY si trova che la sua evoluzione è caratterizzata da perdita di funzione dei geni e a una selezione di adattamento maschio-specifico di geni per la funzione maschile.

Biobanks look to software solutions to handle data deluge. Nature Medicine News 2012;18:922. Le biobanche moderne stanno cambiando da depositi di campioni biologici umani a organizzazioni che offrono ai ricercatori informazioni utili per i ricercatori (dati clinici e di laboratorio, progetti di ricerca in corso ecc.) utilizzando gli strumenti informatici attuali e nuove tecnologie.

A public resource facilitating clinical use of genomes. PNAS 2012;109:11920. Le domande che si pongono per l’applicazione medica pratica delle indagini genomiche possono essere: How do we interpret genome data? Can we and should we regulate access to personal genetic data and/or interpretations? Can whole-genome data truly be considered anonymizable, even if not combined with other personal data? How strictly should a promise of privacy made to research subjects limit our ability to scientifically share their data with other researchers? Personal Genome Project (PGP)(http://www.personalgenomes.org/), organizzazione senza fine di lucro che coordina iniziative internazionali di "public genomics" tra cui PGP-Boston e molte altri centri di ricerca di altre nazioni, cerca di rispondere a questi quesiti ovviando al grosso limite dell’anonimato e creando un database condivisibile pubblicamente di dati genetici (varianti note e non note) e fenotipici usando un consenso “aperto” di volontari (al Maggio 2012 sono 1800) che collaborano a offrire i loro dati e materiale biologico. Particolarmente interessante la scheda prodotta dal Software for Variant Detection, Genome Reports, and Assisted Evaluation (GETEvidence) che interpreta il significato delle varianti fornendo anche un punteggio di significato (computazione, funzionale, caso/controllo) di importanza e di impatto clinico e di trasmissione ereditaria in caso di patogenicità.
Il progetto è stato approvato per raccogliere oltre a 100.000 partecipanti con un database ricco di informazioni biologiche e mediche usabile per contribuire alla ricerca.
Vedi anche il commento: Publicly available genome data one key to personalized medicine. PNAS 2012;109:11892.

Modeling Human Disease. Science 2012;337:269. La Genomica personalizzata sarà una pratica corrente addirittura applicabile non solo al letto del malato ma addirittura (con qualche esagerazione soprattutto nei tempi, ndr) nel “doctor’s office”. Queste tecniche producono una straordinaria quantità di dati che vanno interpretati e che aiutano a collegare il genotipo al fenotipo. Il sacrificio di organismi sperimentali, dice l’Editoriale, (dal lievito ai mammiferi) ha consentito la scoperta dei meccanismi molecolari fondamentali per la vita e che sono, quando alterati, alla base delle malattie dell’uomo. Molto di quello che sappiamo del cancro viene dallo studio della divisone cellulare del lievito e molto dei target molecolari per la terapia del cancro dagli studi dei vermi, come molte informazioni sullo sviluppo lo dobbiamo ai pathway di segnale cellulare studiati nella Drosofila e all’effetto della loro sregolazione. E così zebrafish, rane, ratti, topi (e altri mammiferi). Ora alcuni sostengono che ci sono nuovi strumenti per lo studio dei geni e dei loro prodotti come il sequenziamento genico e la manipolazione di cellule umane con la sdifferenziazione e differenziazione artificiale che possono rendere inutile l’uso di organismi sperimentali. Ma, segnala l’Editoriale, la principale obiezione all’abolizione risiede nella complessità di funzione del singolo gene, nell’ambito di un organismo vivente, e delle sue interazioni con prodotti di altri geni nei vari momenti della vita dell’organismo. L’Editoriale finisce così: “It is not time to abandon tried-and-true model organisms …” e “Let’s combine the powerful advances in human genetics with the versatility of model organisms to fulfill the promise of personalized medicine.

Gene data to hit milestone. Nature 2012;487:282. With close to one million gene-expression data sets now in publicly accessible repositories, researchers can identify disease trends without ever having to enter a laboratory. Così ha fatto un ricercatore bioinformatico (Expression-based genome-wide association study links the receptor CD44 in adipose tissue with type 2 diabetes. PNAS 2012;109:7049) che si è messo davanti a un oversized computer screen pescando a strascico un tesoro (un nuovo target per la terapia farmacologica del diabete) nel mare dei dati genetici. Analizzando i dati di 130 studi di espressione genica nel topo, nel ratto e nell’uomo ha trovato che un gene, CD44, era sovraespresso nel 60% degli studi. Il trattamento con anticorpi specifici ha portato a una riduzione significativa della glicemia nel topo obeso. L’enormità dei dati di espressione genica provenienti da vari studi (“Being able to reuse functional genomics data is a really new thing”), dati che le riviste scientifiche chiedono dal 2002 di depositarli in un db pubblico (GEO), ha il vantaggio dei numeri “There is safety in numbers.” che annulla i possibili artefatti e i vizi di accertamento dei singoli lavori che li hanno prodotti.

Editoriale (Error prone. Nature 2012;487:406) e commento (Face up to false positives. Nature 2012;487:427) di possibili errori lavorando con l’enorme quantità di dati dell’analisi genomica. I falsi positivi portano a imbarazzanti ritrattazioni, progetti inutili e stroncature di carriere. E questi errori stanno diventando sempre più frequenti (Nature 2012;483:509) in parte per la quantità di dati che si analizzano e in parte per la pressione a pubblicare dati sempre più sorprendenti. Il sottotitolo del commento dice: “ Scientists and journals must work together to ensure that eye-catching artefacts are not trumpeted as genomic insights”. Due processi che cospirano a deludere “ambitious genomicists”: 1. le dimensioni del genoma rendono possibile che si possano verificare eventi molto rari solo per caso e (non posso scrivere meglio di così) “The limited grasp of statistics that many biologists have and the irresistible appeal of biological findings that neatly fit the facts are a recipe for spurious findings”. 2. Tutte le tecniche di analisi genomica di nuova generazione con errori di sistema che possono essere considerati come dati biologici interessanti agli occhi degli inesperti e portare a conclusioni sbagliate.

Hormone linked to depression. Nature 2012; 487:27482.A hormone released by fat cells that is associated with a reduced risk of type 2 diabetes could also protect against depression (PNAS 2012 http://dx.doi.org/10.1073/ pnas.1202835109). L’adiponectina è correlate con la sensibilità all’insulina. La modifica di livelli di adiponectina nel sangue e nell’encefalo di topi comporta segni simili alla depressione in risposta allo stress: bassi livelli di questo ormone o l’iniezione di anticorpi neutralizzanti nel SNC favoriscono i disturbi comportamentali, l’iniezione nel SNC dell’ormone invece ha effetto antidepressivo nel topo normale, obeso e diabetico. Questo spiega anche perché nell’uomo la depressione ha una frequenza doppia nei diabetici rispetto alla popolazione generale.

Genetic Signatures of Exceptional Longevity in Humans. PLoS ONE 7 e29848. La componente genetica della longevità, calcolata sui gemelli, è modesta (20-30%) nei confronti della componente ambientale (stile di vita, alimentazione, ambiente) contrastando però con l’osservazione di cluster  familiari di centenari con ritardo di comparsa delle malattie correlate con l’età e del fatto che fratelli/sorelle di centenari in USA nati nel 1900 hanno una probabilità di vivere sino a 100 anni che è da 8 (femmine) a 17 (maschi) volte di più dei controlli (studio USA). La longevità è rara: 1:5000 per i centenari, 1:7 milioni per gli ultracentenari. Lo studio mediante analisi di linkage con SNP, molto complesso dal punto metodologico soprattutto come analisi statistica, ha riguardato 801 centenari (età media alla morte 104 anni e 914 controlli) e mette in evidenza che il contributo genetico è significativamente correlato con l’età e che il 90% dei centenari è classificabile in gruppi caratterizzati da differenti segnature genetiche di diverso valore predittivo di longevità eccezionale.

Europe Poised to Approve Gene Therapy. Science 2012;337:394. Per la prima volta una terapia genica è stata raccomandata dall’EMA (agenzia europea per i medicinali) per l’approvazione da parte della commissione europea. Il farmaco è Glybera, indicato per il trattamento di una malattia rara, deficit ereditario di lipoprotein lipasi, un enzima coinvolto nella rimozione dei trigliceridi dal sangue.
Sinora solo la Cina e la Russia hanno approvato trattamenti con terapia genica.

Genetic Code Reveals Hunter-Gatherer Diversity Science 2012, July 2012 (http://scim.ag/huntgath). La migrazione della specie umana attraverso l’Africa e poi Asia e Europa è stata accompagnata da mutazioni genetiche indotte dal nuovo ambiente. Il lavoro pubblicato su Cell del 25 Luglio (Evolutionary History and Adaptation from High-Coverage Whole-Genome Sequences of Diverse African Hunter-Gatherers) ha studiato (è il primo studio genetico a alta densità delle popolazioni africane) tre diverse popolazioni africane di cacciatori-raccoglitori (Hadza e Sandawe dalla Tanzania e i Pigmei del Camerun) e mette in evidenza nelle trasmigrazioni modifiche di geni dell’immunità, gusto e olfatto. La bassa statura dei Pigmei è controllata da diversi ampi tratti di DNA che coinvolgono la funzione ipofisaria e che regolano la crescita, l’immunità e molte altre funzioni. Sono anche stati osservati per i tre gruppi incroci con una precedente specie africana non ancora identificata, forse l’equivalente del Neandertal europeo.

PHYSICAL ACTIVITY: more of the same is not enough. Lancet 2012;380:190. Editoriale e una serie di articoli sulla necessità di attività fisica per la prevenzione di malattie cardio-vascolari e metaboliche.
Effect of physical inactivity on major non-communicable diseases worldwide: an analysis of burden of disease and life expectancy. Pg 219 (l’inattività fisica causa 6% malattie cardiovascolari, 7% diabete mellito 2, 10% tumori del seno e 10% del colon, 9% di mortalità premature. Eliminare l’inattività comporterebbe un incremento di attesa di vita di 0.68 anni).
The pandemic of physical inactivity: global action for public health. Pg 294. Necessaria un’azione globale perchè l’inattività è la quarta causa di morte.
Evidence-based intervention in physical activity: lessons from around the world. Pg 272. Analisi di iniziative nel periodo 2000-2011 in tutto il mondo per promuovere l’attività fisica.
Correlates of physical activity: why are some people physically active and others not? Pg 285. Sorprendentemente, ma non troppo, vi è anche una componente genetica nell’attività fisica, come per l’appetito. Studi nell’uomo e negli animali dimostrano che l’attività fisica è regolata da processi biologici e studi su gemelli e famiglie dicono che l’ereditabilità è del 30-78%. Geni candidati: quelli dei pathway dopaminergico e melanocortinergico.

Drastic Cuts Infuriate Researchers. Science 2012;337:138 (http://scim.ag/Italycuts). I ricercatori italiani si dicono furiosi per il taglio dei finanziamenti previsti dalla revisione della spesa pubblica annunciata in questi giorni. In particolare il presidente dell’Ist. Nazionale di Fisica Nucleare, che subirà la maggiore riduzione di budget (i suoi ricercatori hanno contribuito alla scoperta del bosone di Higgs) e il presidente CNR, con una riduzione del budget del 1.2% quest’anno e del 3.3% per i prossimi due anni. “We shall do our best to convince our politicians that research is a key element for the economical growth of our country”. (sì vero, ma qual è la resa della ricerca in termini di pubblicazioni – quanto ci costa un punto di IF - e soprattutto di brevetti – quanti euro per brevetto- dei nostri istituiti di ricerca? E rispetto a altri paesi, es. la Finlandia? Se non ricordo male, il confronto, come per tante altre cose, è deprimente Ci sono molti carrozzoni in cui la maggior parte dei finanziamenti, non su programmi ma “storici”, sono per il personale. Ndr).

In particolare per Pediatri e per Neonatologi.
Early-onset binocularity in preterm infants reveals experience-dependent visual development in humans. PNAS 2012;109:11049. E’ ancora controverso come l’ambiente possa influenzare la maturazione dell’encefalo dei neonati. Lo studio analizza lo sviluppo del pathway visivo e della visione binoculare studiandone la funzione in nati a termine e in prematuri (2 mesi prima del termine). Dimostra che la maturazione del pathway visivo segue un corso già programmato, mentre nonostante l’immaturità visiva la capacità della visione binoculare, che interessa un processo corticale, non è già programmata ma sembra dipendere dagli stimoli ambientali immediatamente dopo la nascita anche nei prematuri.
Questa precoce plasticità, se stimolata con prolungata stimolazione, consente quindi una precoce visione corticale binoculare degli immaturi

A new milestone in the history of congenital heart disease. Lancet 2012;379:2401. Editoriale sulla utilità (alta specificità -99.9%- e sensibilità -76.5%- e pochi falsi positivi -0.14%) della pulsiossimetria (pinza al dito) per l’individuazione delle malformazioni cardiache critiche, anche di quelle che possono non essere identificate alla nascita (ricordo che le MC sono le più comuni malformazioni congenite alla nascita). Presentata una perspective (Screening of newborn babies: from blood spot to bedside. Lancet 2012;379:2407) e uno studio con metanalisi delle varie pubblicazioni sull’argomento (Pulse oximetry screening for critical congenital heart defects in asymptomatic newborn babies: a systematic review and meta-analysis. Lancet 2012;379:2459).

Prenatal growth in humans and postnatal brain maturation into late adolescence. PNAS 2012;109:11366. La vita prenatale è una fase critica fondamentale per lo sviluppo cerebrale nell’uomo. Oltre agli studi negli animali che dimostrano l’effetto dei fattori ambientali sfavorevoli, anche lievi, sullo sviluppo encefalico e sulla funzione (cognitiva, comportamentale) vi sono dati empirici anche nell’uomo che lo dimostrano (parto prematuro, scarsa crescita fetale, esposizione materna a radiazioni o a sottoalimentazione). In questo lavoro viene verificato se vi sia una correlazione tra piccole variazione del peso alla nascita con lo sviluppo cerebrale postnatale e la funzione cognitiva in 139 coppie di gemelli (85 MZ e 54 DZ) e in 170 non gemelli, tutti nati da gravidanza normale a termine, valutando 1,022 risonanze magnetiche cerebrali strutturali (sMRI) a età comprese tra i 3 e i 30 anni a intervalli di 2 anni. Vi è una correlazione statisticamente significativa tra lievi variazioni di crescita prenatale, comunque entro i limiti normali, e alterazioni protratte sino all’età adulta dell’area superficiale corticale importante per i complessi processi cognitivi. Le differenze sono piccole ma riguardando nati a termine con peso normale per l’età gestazionale, per cui diventano rilevanti a livello di popolazione dal punto di vista di salute pubblica, sociale e scientifico.

domenica 8 luglio 2012

Articoli Genetica Clinica/Umana Giu 2012, R. Tenconi


Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati nel Giugno 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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Mechanisms and consequences of widespread random monoallelic expression. Nature Reviews Genetics 2012;13:421. Review sui meccanismi e sulle conseguenze dell’espressione monoallelica casuale di geni autosomici, simile a quella dei geni XL nelle femmine dei mammiferi, e che sono più numerosi di questi. Per alcuni di questi geni autosomici in metà delle cellule è espresso l’allele materno e nella restante metà quello paterno, per altri invece questa espressione monoallelica casuale (RME) riguarda solo alcune cellule mentre tutte le altre hanno un’espressione biallelica. E questo comporta eterogeneità cellulare e una straordinaria varietà di combinazioni. I primi geni in cui è stato osservato questo sono stati i geni codificanti i recettori dei linfociti B e T (è stata definita esclusione allelica, 1965) mediante geni attivanti la ricombinazione (RAG), i geni dell’olfatto presenti in cluster nel genoma, recettori del ferormone, recettori delle cellule natural killer, geni coinvolti nelle funzioni chemosensorie e immunitarie. Nel 2007 le nuove tecniche di analisi del genoma hanno consentito di stimare che il 5-10% dei geni hanno RME. Da notare che per nessun gene soppressore di tumore è stato dimostrata la RME. Quali gli effetti immaginabili sul fenotipo? La variabile espressione di certe variazioni e le note difficoltà di rapporto genotipo/fenotipo. Il meccanismo è una replicazione asincrona. Sono facilmente comprensibili le implicazioni funzionali per i chemosensori: ad es. per l’olfatto si evita la confusione di funzione di due diversi alleli del recettore, per i geni codificanti recettori del sistema immunitario si genera una estrema diversità cellulare. Meno chiaro per altri geni. Il fenomeno EMC ha anche implicazioni per l’evoluzione. Molto bello

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 Mutations in KANSL1 cause the 17q21.31 microdeletion syndrome phenotype. Nature Genetics 2012;44;636 e Mutations in the chromatin modifier gene KANSL1 cause the 17q21.31 microdeletion syndrome. Nature Genetics 2012;44:639. Due lavori (di cui uno dei colleghi della Cattolica di Roma) sulla sindrome da microdelezione 17q21.31 che ora si dimostra che è una sindrome monogenica da aploinsufficienza del gene KANSL1. Situazione analoga a altre sindromi da microdel come la s. Smith-Magenis syndrome (delezione 17p11.2, gene RAI1), la s. Phelan-McDermid syndrome (del22q13, gene SHANK3), la s. Kleefstra (del9q34, gene EHMT1). Il gene KANSL1 codifica per un prodotto che fa parte del complesso non-specific lethal (NSL), altamente conservato e descritto per la prima volta nella Drosofila, il cui knockout è responsabile di una significativa riduzione di apprendimento. Va sottolineato (ndr) che l’identificazione del gene che determina il fenotipo nella s. da microdelezione 17q21.31 è avvenuta in base a una selezione clinica accurata, incluso (gruppo di Roma) il dismorfismo facciale, che ha indotto a ricercare mutazioni dei geni compresi nel segmento usualmente deleto in soggetti con fenotipo compatibile con del17q21.31 ma senza microdelezione. Vedetevi le foto e memorizzate le caratteristiche facciali. Una dimostrazione della necessità, prima di applicare un test genetico, di una competente e approfondita valutazione clinica.

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Exome sequencing and the genetic basis of complex traits. Nature Genetics 2012;44:623. Il sequenziamento esonico (SE) ha avuto un buon successo negli studi di sequenziamento di geni candidati e ora è anche usato negli studi di associazione di rare varianti codificanti per le malattie complesse. In questa Perspective viene commentata l’esperienza di SE di 438 persone e viene presentato il trattamento e il controllo di qualità dei dati grezzi di ottenuti, le statistiche applicate, il peso dato alle varianti rare per identificarne l’associazione con il fenotipo e la necessità di stratificare la popolazione (def.: suddividerla in sottopopolazioni (strati) il più possibile omogenee rispetto alla variabile da studiare, utilizzando una variabile ad essa correlata, ndr) nell’analisi delle variante rare. Gli AA concludono che l’entusiasmo del SE per lo studio dei tratti multifattoriali è giustificato ma la popolazione in studio deve essere molto ampia (>10.000 campioni) per poter raggiungere la necessaria potenza statistica (che dipende dal numero di eventi che si verificano in uno studio e dal numero di soggetti inclusi nel campione, questo per rendere meno probabile il rischio di considerare non significativa una differenza invece esistente, ndr). Vedi altri lavori citati nelle Spigolature Maggio 2012 (Not-so-rare gene variants. Nature 485:418; http://www.sciencemag.org/content/early/recent)(National Heart, Lung, and Blood Institute Exome Sequencing Project; Science 2012;336:740. Recent explosive human population growth has resulted in an excess of rare genetic variants).

Ancora Autismo
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Fruits of exome sequencing for autism. Research highlights. Nature Reviews Genetics doi:10.1038/nrg3248. Commento di 5 articoli/commenti di cui 4 (Nature 2012; pg. 237, pg. 242, pg. 246; pg. 482; PLoS Genetics 2012;8:e1002635) riportati nell’elenco degli “Articoli di interesse” dello scorso Maggio, e un articolo su Neuron (De novo gene disruptions in children on the autistic spectrum. Neuron 2012;74,285). L’abbondanza di dati consente alcune considerazioni: sono state individuate 127 mutazioni de novo che alterano la funzione genica, alcune sicuramente causative della patologia, estrema eterogeneità di locus con almeno 6 geni con mutazioni troncanti (es. SCN2A, CHD8, KATNAL2) e molte decine di altri geni coinvolti (alcuni stimano 65, altri dicono centinaia), geni che contribuiscono ciascuno per una piccola frazione di casi, molti svolgono un ruolo cruciale in alcuni pathway di segnale cruciali (β-catenina-chromatin remodelling protein network circa 40% dei casi, p53) e sono geni causativi di alcune malattie comportamentali e epilessia, una frequenza di mutazioni non sinonime de novo nei pz (46%) più alto rispetto alla popolazione normale (mutazioni che potrebbero costituire un rischio ma non essere da sole causa di malattia), le mutazioni de novo sono in prevalenza di origine paterna e sono correlate con l’età paterna (come alcune malattie MG AD, ndr). Vi sono anche altri geni ritenuti causa di autismo (UBE3B, CLTCL1, NCKAP5 like, ZNF18) in omozigosi di mutazioni missenso rare. Ma sembra che il contributo all’autismo non sia limitato a geni codificanti a proteine ma esteso anche a regioni non codificanti (MSNP1AS)(A noncoding RNA antisense to moesin at 5p14.1 in autism. Science Translational Medicine 2012;4:128ra40)

Nell’autismo sono state trovate mutazioni-malattia di geni delle proteine sinaptiche, come la neuroligina, la neuressina, GKAPs/SAPAPs e ProSAP/Shank, ma ne rimangono non ancora ben chiari i meccanismi patogenetici. Due lavori sul modello di topo con mutazione del gene Shank2 possono indicare l’appropriata terapia in base al meccanismo patogenetico che determina la patologia neurologico-comportamentale.
Autistic-like behaviours and hyperactivity in mice lacking ProSAP1/Shank2. Nature 2012;486:256. Sono stati generate topi che mancano di tutte le isoforme ProSAP/Shank2 e ne è stato verificato il fenotipo proteico, tissutale (architettura sinaptica), neurofisiologico e comportamentale. E’ stata dimostrata: una disregolazione della neurotrasmissione glutamatergica, con l’analisi comparativa di topi con mutazione di proteine simili (ProSAP1/Shank2 o delle principali isoforme di ProSAP2/Shank3), che fanno parte dello stesso pathway sinaptico, si rileva che le conseguenze molecolari possono essere diverse (eccesso o difetto di recettori del glutamato), il fenotipo comportamentale di mutazioni di ogni membro della famiglia ProSAP/Shank è comunque quello dello spettro autistico (ASD): mantenuta la memoria di lavoro (informazioni che vengono intrattenute temporaneamente dal sistema mnestico, ma con una capacità ed un tempo di ritenzione ridotti, Wikipedia), aumentata l’ansietà, presenza di anomalie di interazione sociale e di vocalizzazione. Rimane da stabilire se terapie gene- o pathway specifiche possono modulare o far regredire i meccanismi molecolari responsabili del ASD.

Autistic-like social behaviour in Shank2-mutant mice improved by restoring NMDA receptor function. Nature 2012;486:261. Mutazioni di Shank2 sono causa di autismo e di deficit intellettivo. E’ stato generato un topo con delezione dell’esone 6 e 7 del gene Shank2 (Shank2-/-), delezione che determina nell’uomo la nota sindrome da microdelezione. Il fenotipo è quello classico murino dell’autismo con ridotta socializzazione da vocalizzazioni ultrasoniche, salti ripetitivi, con normale struttura cerebrale e normale sopravvivenza. La delezione comporta assenza di proteina Shank2 nell’encefalo senza effetto compensatorio di Shank1 e Shank3. Vi è una notevole diminuzione della funzione dei recettori glutammato NMDA (NMDAR). La loro stimolazione con D-cicloserina ne normalizza la funzione e migliora l’interazione sociale dei topi Shank2-/-. Anche la terapia con mGluR5 (metabotropic glutamate receptor 5)(i recettori metabotropici glutammatergici sono importanti per la plasticità e lo sviluppo neuronale, ndr)(vedi
Genome-wide copy number variation study associates metabotropic glutamate receptor gene networks with attention deficit hyperactivity disorder. Nat Genet 2012;44:78)(vedi Articoli di interesse Gennaio 2012), che attivando NMDAR ne normalizza la funzione e aumenta considerevolmente nel topo l’interazione sociale.
Possibile strategia terapeutica per una frequente e grave patologia comportale (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%).

Maternal periconceptional folic acid intake and risk of autism spectrum disorders and developmental delay in the CHARGE (CHildhood Autism Risks from Genetics and Environment) case-control study. Am J Clin Nutr 10.3945/ajcn.110.004416. Studio per verificare se l’assunzione materna di acido folico (AF) in epoca periconcezionale modifica il rischio di figli con Deficit intellettivo o Autismo. Nell’ambito di uno studio popolazionistico CHARGE (CHildhood Autism Risks from Genetics and Environment) di lunga durata (2003 to 2009)(Davis Ca.) è stato stimata l’assunzione quotidiana di ac. folico in un gruppo di madri con figlio con autismo (n. 429) o con ritardo di sviluppo (n.278) rispetto a madri con figlio con normale sviluppo e comportamento (n. 278). Come da attendersi l’assunzione media di AF nel primo trimestre di gravidanza è stata significativamente maggiore nelle madri con figlio normale rispetto alle madri con figli con autismo. La dose quotidiana > 600 µg AF nel primo trimestre è associato a ridotto rischio di figlio con autismo e è dose dipendente. L’associazione tra assunzione di AF e ridotto rischio di autismo è risultata ancor più significativa per madri e figli con il polimorfismo MTHFR 677 C>T. La conclusione è che l’assunzione periconcezionale materna di AF sembra ridurre il rischio di autismo nel figlio, soprattutto in coloro che hanno un metabolismo meno efficiente dei folati (vedi anche Epidemiology 2011;22:476, Spigolature Aprile 2012). “The replication of these findings and investigations of mechanisms involved are warranted” dicono gli AA (ma perchè l’autismo sembra crescere di frequenza in USA – vedi Autism increase. Nature 2012;484:11, vedi Spigolature Aprile 2012- quando i cereali sono arricchiti con AF in USA per la prevenzione dei DTN? Ndr).

Reversing the fragile X phenotype. Research highlights. Nature Reviews Neuroscience doi:10.1038/nrn3255. Topi Fmr1-/y che mancano della proteina assente nella s. Fragile X (FMRP) dell’uomo hanno molte manifestazioni cliniche della condizione umana che possono essere corrette con riduzione dell’attività di un recettore metabiotropico per il glutammato (mGluR5) mediante manipolazione germinale. Ma per trasformare questa osservazione in una strategia terapeutica per la s. Fragile X andava dimostrato che tale effetto lo si riscontra anche quando il fenotipo è già presente. Il commento riguarda l’articolo (Chronic pharmacological mGlu5 inhibition corrects fragile X in adult mice. Neuron 2012;74:49) in cui si conferma che l’inibizione farmacologica cronica di mGluR5 nel topo adulto corregge molte delle anomalie fenotipiche (apprendimento e memoria) da perdita di FMRP. Ma anche è dimostrabile un positivo effetto tissutale (densità dendritica) e una regolazione dei pathway di segnale ERK e mTOR a livello della corteccia cerebrale.

Anti-stress therapy for muscular dystrophy. Research Highlights Nature Biotechnology 2012;30:508. Commento di un lavoro (Hsp72 preserves muscle function and slows progression of severe muscular dystrophy. Nature 2012;484:394) che parte dall’osservazione del ruolo di processi infiammatori nella patogenesi della m. Duchenne e verifica l’effetto di un farmaco, BGP-15, che è un induttore farmacologico di heat shock protein 72 (Hsp 72), proteina sregolata in alcune patologie; BGP-15 è un buon candidato per la terapia di malattie “dei lipidi di membrana” con misfolding proteico associato con l’età (è in sperimentazione clinica ad es. nel diabete) senza rilevanti effetti collaterali. In due diversi modelli di topo Duchenne l’aumentata espressione di Hsp 72 preserva la forza muscolare e ne migliora gli aspetti distrofici dei muscoli. La terapia viene proposta per la m. Duchenne e per altre condizioni con patogenesi simile o come unica terapia sintomatica o in associazione con altre terapie farmacologiche o geniche.

Hereditary mixed polyposis syndrome is caused by a 40-kb upstream duplication that leads to increased and ectopic expression of the BMP antagonist GREM1. Nature Genetics 2012;44:699. Mutazioni ad alta penetranza di alcuni geni come APC, MSH2 and MLH1 causano specifici tumori colorettali associate a specifiche anomalie extracoliche. La sindrome da poliposi ereditaria mista (HMPS) è una malattia tumorale AD con polipi del colon-retto di diversi tipi e con alto rischio di carcinoma. Usando una complessa metodologia nelle famiglie con HMPS (mappatura genetica, array oligonucleotidico custom, NGS, analisi di espressione genica e funzionali) viene individuata una piccola duplicazione a livello di 15:30.77 Mb a monte del locus GREM1 che determina un’espressione aumentata e ectopica allele specifica del gene che a sua volta causa una riduzione di attività del pathway BMP (Bone Morphogenetic Protein), meccanismo in comune con un’altra condizione simile (Poliposi giovanile del grosso intestino).
La duplicazione causa di HMPS sinora è stata trovata solo nella popolazione degli ebrei askenaziti.

Mutations in the RNA exosome component gene EXOSC3 cause pontocerebellar hypoplasia and spinal motor neuron degeneration Nature Genetics 2012;44:704. L’ipoplasia pontocerebellare (PCH) è un gruppo clinicamente e geneticamente eterogeneo di condizioni (PC1-PC6) AR con grave patologia neurodegenerativa caratterizzate da ridotta crescita e funzione del tronco e cerebellare, microcefalia e ritardo di sviluppo globale. PCH1 ha oltre a questo anche perdita delle cellule delle corna anteriori del midollo spinale con secondaria diffusa atrofia muscolare (tipo SMA). Nel mx parte dei casi la diagnosi è solo clinica, in sole due occasioni è stata trovata una mutazione in uno dei tre geni VRK1 (encoding vaccinia-related kinase 1) o RARS2 (encoding mitochondrial arginyl-tRNA synthetase 2) o TSEN54 (encoding tRNA splicing endonuclease 54). In questo lavoro il sequenziamento esonico in una famiglia con 4 fratelli affetti è stata trovata omozigosi di una variante rara del gene EXOSC3 in tutti gli affetti. L’analisi di altre famiglie (totale 13, due sole con consanguineità dei genitori) ha consentito di validare tale dato trovando mutazioni bialleliche missenso, frameshift e del sito di splicing. In 4 non è stata trovata mutazione dei geni noti, incluso EXOSC3. Knockdown di exosc3 in embrioni di zebrafish determina anomalie di sviluppo con piccole dimensioni cerebrali e ridotta mobilità. Questo è il primo esempio di malattia umana da mutazione di un gene che codifica per un componente del complesso multiproteico che degrada vari tipi di RNA, suggerendo un ruolo critico del metabolismo del RNA nello sviluppo cerebrale.

Mutations in IRX5 impair craniofacial development and germ cell migration via SDF1. Nature Genetics 2012;44:709. Alterazioni anche modeste di proliferazione o migrazione delle cellule della cresta neurale (NCC), determinano anomalie cranio-facciali strutturali e funzionali con compromissione non solo cranio-facciali ma anche dentali, lacrimali, salivari e tiroidee. Nel lavoro viene descritta una nuova condizione clinica a trasmissione AR (MIM #611174) con deficit intellettivo, anomalie frontonasali (simile alla displasia fronto-nasale, ndr), miopia, ipoplasia lacrimale e salivare, ipodontia, orecchie prominenti, ipoacusia NS, fragilità scheletrica, DIV con anomalie di conduzione, anemia microcitica-ipocromica. Sulla base della funzione di questo gene (vedi poi) nei maschi è stata documentata anche un’anomalia testicolare. La mappatura per omozigosità e il seguente sequenziamento dei geni (73) in 2 diverse famiglie con 5 probandi e con incroci di consanguinei, ha identificato due diverse mutazioni missenso di un fattore di trascrizione IRX5. Knockdown di Irx5 negli embrioni di Xenopus laevis (rana Africana) causa anomalie simili a quelle osservate nei probandi, in particolare anomalie craniche da alterata migrazione delle NCC nel primo arco branchiale che sono prevenibili iniettando il gene selvatico di topo ma non il gene con mutazione missenso. Nello X. laevis Irx5 modula la migrazione delle cellule progenitrici negli archi branchiali e nelle gonadi (vedi clinica) controllando l’espressione di un gene (Sdf1) una citochina essenziale per la migrazione delle NCC. Il gene IRX1 coopera con altre due proteine zinc-finger (GATA3 e TRPS1) la cui aploinsuffcienza causa due condizioni con segni clinici in parte simili a quelli di questa nuova condizione, Ipoparatoroidismo con ipoacusia NS e malattia renale (#MIM 146245) e Sindrome Trico-rino-falangea 1 (MIM #190350).

CCDC103 mutations cause primary ciliary dyskinesia by disrupting assembly of ciliary dynein arms. 2012;44:714. Analisi genetiche (mappatura, gene candidato) nello zebrafish hanno consentito di identificare mutazioni di un gene (ccdc103c) come causa di paralisi ciliare nel pronefro, placode olfattivo e nel canale spinale; tale gene è quindi ritenuto essenziale per l’assemblaggio dineinico dell’assonema e la motilità cigliare. L’analisi genetica di 146 famiglie di origine pakistana con soggetti affetti da discinesia cigliare primaria (PCD1, MIM #244400) ha identificato mutazioni dell’ortologo umano CCDC103, alcune ipomorfe altre decisamente patogene. CCDC103 costituisce quindi un importante fattore assonemico che favorisce l’ancoraggio della dineina, motore proteico, ai microtubuli cigliari.

Paper reveals new channels for worry over long QT syndrome. New Nature Medicine 2012;18:839. La sindrome con QT lungo è una condizione caratterizzata da allungamento dell’intervallo QT all’ECG, che significa un tempo eccessivo tra depolarizzazione e ripolarizzazione ventricolari con predisposizione a un’aritmia cardiaca, che può esitare in fibrillazione ventricolare e morte improvvisa. Può essere dovuta a una mutazione (sinora circa 700) di uno dei 13 geni noti (quelli per ora noti) o indotto da farmaci specialmente gli inibitori della tirosinchinasi, come Nilotinib (Novartis) usato come terapia della leucemia mieloide cronica. Tale farmaco fa crescere la frequenza di tale complicazione dal 5% di partenza all’11% dopo il trattamento (Haematologica doi:10.3324/haematol.2011.058776, 2012). Si è sempre pensato che questi farmaci bloccassero i canali ionici del potassio ritardando la ripolarizzazione. Ma sembra che il meccanismo sia più complesso determinando un’inibizione del pathway di segnale PI3K che interessa anche altri canali ionici (Science Translational Medicine 2012;4:131ra50). Questo induce a un cambiamento nei test preclinici di nuovi farmaci che per ora includono solo la valutazione del blocco del canale del potassio, il suggerimento allora di “Beyond potassium”. Ma queste informazioni potrebbero essere utili per sviluppare farmaci da aggiungere a quelli noti e che attivino il pathway P13K, rendendo possibile l’utilizzo dei farmaci già in uso e il recupero di quelli scartati per l’effetto negativo sul QT. (Queste nuove info potrebbero essere utili anche per il QT lungo genetico? ndr).

Somatic mutations in Brain. Nature Medicine 2012;18:869. Nella emimegalencefalia (HMG), caratterizzata da eccessivo sviluppo e malformazioni (displasia corticale con epilessia) di un emisfero cerebrale è stato trovato in alcuni soggetti una mutazione somatica attivante confinata all’encefalo del gene AKT3 (Somatic Activation of AKT3 Causes Hemispheric Developmental Brain Malformations. Neuron 2012;74:41). Il knockout del topo e dello zebrafish ha ridotto numero di neuroni e ridotte dimensioni cerebrali, mentre la sovraepressione AKT3 determina aumento dello spessore cranico nello zebrafish, esperimenti che sottolineano il ruolo di questo gene nel controllo dinamico delle dimensioni craniche. La clinica aveva notato una sovrapposizione tra HMG e la s. Proteus (MIM #176920), che è un’altra condizione con eccesso di crescita asimmetrica e sproporzionata di varie parti del corpo, del connettivo, del tessuto adiposo con malformazioni vascolari da attivazione somatica in mosaico del gene AKT1 (NEJM 2011;365:611) e una sindrome con ipoglicemia e emi-ipertrofia da mutazione germinale o somatica attivante del gene AKT2 (An Activating Mutation of AKT2 and Human Hypoglycemia. Science 2011;334:474)(vedi Articoli interesse 2011). Interessante anche che nel cancro, che non è una complicazione della HMG, sono state trovate mutazioni del gene AKT3. Come per altre condizioni l’effetto della mutazione può dipendere dal tipo di mutazione (PTPN11 s. Noonan e leucemia mieloide acuta, ad es. ndr) o dal diverso contesto cellulare come ipotizzato per AKT3.

Wnt/ß-Catenin Signaling and Disease. Cell 2012;149:1192. Review sul pathway di trasduzione del segnale WNT/b-catenina che controlla lo sviluppo e i cui numerosi componenti contribuiscono a un ampio spettro di patologie nell’uomo note dai primi anni ’90 con l’identificazione del gene della Poliposi adenomatosa colica (APC) che interagisce con la ß-Catenina. Ora sono quasi 30, buona parte con mutazioni da perdita di funzione, poche con acquisizione di funzione, tra cui mutazione del gene codificante la proteina WNT3 LOF tetra-amelia, WNT4 LOF Mullerian duct regression and virilisation, WNT5B LOF? type II diabetes, WNT7A LOF Fuhrmann syndrome, WNT10A LOF odonto-onchyo-dermal hypoplasia, WNT10B LOF obesity, cheratosi palmo-plantare, ipotricosi ereditaria semplice, vitreo-retinopatia essudativa familiare, vari tipi di cancro, diabete tipo II e altre (Tab. 1). Nella review vengono poste 10 domande a cui non è possibile per ora dare risposta, tra cui: quanti geni sono controllati dal Wnt, rapporto delle cellule staminali del cancro con Wnt, identificazione di efficaci inibitori di Wnt.

Tumor Suppression by p53: Fall of the Triumvirate? Cell 2012;149:1183. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Tumor Suppression in the Absence of p53-Mediated Cell-Cycle Arrest, Apoptosis, and Senescence. Pg. 1269) in cui viene sottolineato il ruolo di soppressore di tumore di p53 che viene attivato da segnali come l’attivazione di un oncogene, l’erosione telomerica, l’ipossia e il danno genotossico. A sua volta p53 coordina tre meccanismi di risposta, che sono l’induzione di arresto del ciclo cellulare, l’apoptosi e la senescenza. Così viene evitato che la cellula esposta a stress oncogenico proliferi e che si sviluppi il tumore. L’articolo, come dice il commento, getta costernazione, perché dimostra che un mutante p53 (3KR) non induce l’arresto del ciclo cellulare, apoptosi o senescenza ma protegge comunque il topo dallo sviluppo del tumore. Ma allora “if not cell-cycle arrest, apoptosis, or senescence, what is p53 doing?” Lo studio dimostra che i geni che rimangono rispondenti alla mutazione 3KR sono quelli della regolazione del metabolismo energetico e della funzione antiossidante conservando la funzione di ostacolo all’effetto Warburg (processo metabolico caratteristico delle cellule cancerose che assumono glucosio a una velocità molto superiore e che utilizzano una frazione minore di quel glucosio per la produzione di energia, meccanismo simile a quello delle cellule fetali) regolando l’uptake del glucosio, la glicolisi e i livelli di radicali liberi centrati sull’O2. Dato che metà dei tumori dell’uomo hanno mutazione p53 per nuovi approcci terapeutici sarebbe importante conoscere come modulare questi nuovi pathway piuttosto che tentare di regolare direttamente la funzione di p53.
Vedi anche Super-PTEN mice. Nature Genetics 2012;44:481. Commento di un articolo (di PP Pandolfi e coll. - Harvard: Systemic Elevation of PTEN Induces a Tumor-Suppressive Metabolic State. Cell 2012;149:49)(Spigolature Maggio 2012).

Dynamic Responses. Science 2012;336:1358. L’espressione dell’oncosoppressore p53 è attivato da stress, con una dinamica stress-dipendente che può essere intermittente o permanente. Nel lavoro che viene commentato (p53 Dynamics Control Cell Fate. Stesso fascicolo pg. 1440), l’attivazione pulsatile di p53 interessa geni di arresto del ciclo cellulare e della riparazione DNA consentendone la riparazione. Mentre l’attivazione permanente di p53 promuove geni della senescenza cellulare. Quindi la dinamica delle proteine condiziona il destino della cellula.

Data-driven unbiased curation of the TP53 tumor suppressor gene mutation database and validation by ultradeep sequencing of human tumors. PNAS 2012;109:551. Database delle mutazioni di p53 da analisi statistica di 34.453 mutazioni descritte e analisi dell’intero gene nei tumori umani usando NGS.

Vitamin K2 Is a Mitochondrial Electron Carrier That Rescues Pink1 Deficiency. Science 2012;366:1306. Come le conoscenze che derivano dallo studio di una malattia genetica possono favorire la comprensione dei meccanismi molecolari di una malattia neurodegenerativa comune come il Parkinson. Malattia comune oltre i 65 anni (1-2.5% della popolazione) ma che nel 4.5% dei casi è precoce e dovuta a mutazione di alcuni geni come il gene Parchina o da mutazione in omozigosi o in eterozigosi di un altro gene, Pink1 (pten-induced putative kinase 1; pink1)(OMIM *608309), che è una chinasi serina/treonina localizzata nei mitocondri, che causa una forma anch’essa precoce (PARK6). Viene studiato il pathway molecolare in cui è coinvolto Pink1. Di interessante il fatto che nella Drosofila mutata la disfunzione mitocondriale viene recuperata dalla vitamina K2 (il gene UBAIAD1 localizzato nei mitocondri trasforma vit. K1 in vit. K2) favorendo la normale produzione di ATP. Potrebbe essere una terapia per pazienti con malattia Parkinson da difetto Pink1 o di Parchina.

Restless Flies, Fragmented Sleep. Science 2012;336. La sindrome delle gambe senza riposo (RLS) è una malattia del sonno-veglia con una spiacevole sensazione di fastidio, soprattutto di notte, che porta a muoverle continuamente e a insonnia notturna e deprivazione cronica del sonno. In OMIM sono riportate sette diverse forme di Restless legs syndrome, susceptibility to, RLS 1-7 tutte con %. I geni di suscettibilità sono localizzati in 12q, 14q13-31, 9p24-22, 2q33, 20p13, 6p21, 2p14. In una forma, RLS6, è stato individuato un gene di suscettibilità, BTND9 in 6p21, la cui proteina è localizzata nel SNC e sembra che funzioni come adattatore della ubiquitina-proteina ligasi. Nella Drosofila è stato individuato un gene simile (Curr. Biol. 2012;22, 10.1016/j.cub.2012.04.027) e ne sono state analizzate le funzioni. La sua delezione comporta nell’insetto un continuo movimento con periodo totale di sonno normale ma molto frammentato. Esperimenti di knockout tissutale rivelano il ruolo nella patologia di neuroni dopaminergici. Il trattamento con antagonista dopaminico riduce i movimenti dell’insetto mutato. BTBD9 interessa i pathway di mobilizzazione del ferro interagendo con IRP-2 (RNA-binding protein che controlla il metabolismo cellulare del ferro).

Cancer and Telomeres-An ALTernative to Telomerase. Science 2012;336:1388. Perspective. Le cellule tumorali per crescere indefinitamente devono contrastare la perdita progressiva dei telomeri, e l’85-90% dei tumori usano la telomerasi che sintetizza ripetizioni esanucleotidiche in tandem 5’-TTAGGG-3’. La telomerasi non è espressa nella maggior parte delle cellule normali per cui è considerata un buon target oncologico e per questo sono in corso varie sperimentazioni cliniche anche se il 10-15% delle cellule tumori mancano di telomerasi e molte usano un sistema alternativo per allungare i telomeri (Alternative Lengthening of Telomeres (ALT). Viene presentato un aggiornamento sulla ricerca di ALT, sulle nuove conoscenze del relativo pathway e viene proposto come un ulteriore target per la terapia oncologica, non alternativo ma combinato, con la terapia con inibitori della telomerasi per la nota eterogeneità genetica tumorale e per il possibile instaurarsi di meccanismi di resistenza a quest’ultima terapia.

A Unifying Role for Prions in Neurodegenerative Diseases. Science 2012;366:1511. Alcune malattie neurodegenerative (Creutzfeldt-Jakob disease, Alzheimer’s disease (AD), Parkinson’s disease, and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) hanno alcuni elementi in comune: sono sporadiche in oltre l’80% dei casi e hanno un tempo di latenza di decenni, il che significa che qualche evento collegato con l’età che rende patogena la proteina specifica. L’ipotesi fatta dall’A. (vedi anche un articolo riportato tra gli articoli di interesse del Maggio 2012: The Spread of Neurodegenerative Disease. NEJM 2012;366:2126), è che un processo casuale di rinaturazione della specifica proteina in uno stato di malripiegamento proteico noto come prione, che se assume una forma aberrante è in grado di replicarsi e di forzare le altre proteine dello stesso tipo a assumere anch’esse una struttura anomala generando così la malattia. La natura “infettiva” degli aggregati proteici uomo-animale sostiene questa ipotesi. Queste conoscenze favoriranno la diagnosi presintomatica (PET per identificare le proteine prioniche) e la terapia multifarmaci per ridurre l’accumulo proteico, interferire con la trasformazione prionica e favorire l’eliminazione dei prioni.

Loss of functional GABAA receptors in the Alzheimer diseased brain. PNAS 2012;109:10071. Nella m. Alzheimer (AD) i sistemi di neurotrasmettitori colinergico e glutaminergico sono profondamente alterati, mentre è sempre stata considerata normale la trasmissione GABAergica, che è il più importante neurotrasmettitore inibitorio nel cervello con azione principalmente mediata dai recettori postsinaptici GABAA (GABAAR). Ma studi nei modelli animali e nell’encefalo prelevato a persone decedute con AD mettono in evidenza modificazione GABAergiche significative e età dipendenti. Nel lavoro continuano lo studio confermando che nell’encefalo di persone con AD il sistema di segnale GABAergico è profondamente alterato con modificazioni funzionali dei recettori postsinaptici GABAAR.

Gaucher disease gene GBA functions in immune regulation. PNAS 2012;109:10018. La m. Gaucher (OMIM #230800) è una malattia AR da mutazione del gene GBA (beta-glucosidasi acida) che codifica per un enzima, glucocerebrosidasi beta, con accumulo di glucosilceramide nelle cellule. Sono descritte 3 forme cliniche: tipo 1 con coinvolgimento dei visceri, scheletro e polmoni ma non neurologico, tipo 2 con anche coinvolgimento neurologico, tipo 3 con coinvolgimento neurologico subacuto. Nel lavoro viene dimostrata una complessa compromissione dell’immunità cellulare nel topo con delezione limitata alle cellule staminali ematopoietiche del gene GBA, soprattutto il timo. Questi risultati sottolineano un ruolo importante di GBA nella regolazione immunitaria e che la carenza dell’enzima determina una diffusa disregolazione del sistema immunitario tramite l’accumulo di substrati. Informazioni utili per la clinica e la terapia.

Arylsulfatase G inactivation causes loss of heparan sulfate 3-O-sulfatase activity and mucopolysaccharidosis in mice. PNAS 2012;109:10310. Deficit delle solfatasi lisosomiali causano un accumulo del relativo substrato che comporta un’alterata funzione lisosomiale e una successiva cascata di eventi extralisosomiali. Nella degradazione dei glicosaminoglicani (GAG o mucopolisaccaridi) intervengono diversi enzimi che quando carenti determinano un gruppo di malattie note come Mucopolisaccaridosi, dovute sinora a 11 diversi difetti genetici. Il catabolismo di un prodotto di degradazione, l’eparansolfato, è particolarmente complesso e non completamente noto e il suo accumulo causa una grave patologia neurologica. Nel lavoro, partendo dalla recente osservazione nel cane che una solfatasi lisosomiale, Arilsolfatasi G (ARSG) è associata a una forma adulta di ceroido-lipofuscinosi, si è verificato cosa succede nel topo knockout per il relativo gene. I topi hanno una normale crescita e aspetto e sono fertili, deficit cognitivo età dipendente e disturbi comportamentali. Vi è accumulo di eparansolfato nel SNC, fegato e reni. Particolarmnete interessato il SNC con accumuli lisosomiali (vacuoli), nei neuroni, nelle cellule della microglia, nelle cellule di Purkinje del cervelletto e nei macrofagli perivascolari e meningei; dopo i 10 mesi di vita è documentata perdita di c. Purkinje, morte neuronale e microgliosi e astrocitosi della corteccia cerebellare. Gli AA propongono che la carenza di questo enzima sia la causa di una specifica Mucopolisaccaridosi che propongo venga chiamata MPS IIIE (o malattia Sanfilippo E).

Hereditary Systemic Amyloidosis. Due to Asp76Asn Variant β2-Microglobulin. NEJM 2012;366;2276. Descritta una famiglia con amiloidosi ereditaria AD con diarrea cronica progressiva dall’età di 30-40 anni, perdita di peso, sintomatologia autonomica e sindrome sicca (scarsa secrezione delle mucose congiuntivale, buccale e vaginale) e da depositi amiloidi diffusi con accumulo di una β2-microglobulina, ma con normali livelli ematici (a differenza della amiloidosi da dialisi), da mutazione missenso del gene della β2-microglobulina. Questa variante, come altre varianti amiloidogeniche, pur mantenenendo la struttura della proteina wild type, ha una dinamica funzionale tale da essere in grado di promuovere la fibrillogenesi.

Thrombosis from a Prothrombin Mutation Conveying Antithrombin Resistance. NEJM 2012;366:2390. La trombofilia ereditaria è dovuta a mutazioni di vari geni, ma in molti casi la ricerca della base genetica rimane senza successo. In una famiglia giapponese con più affetti da trombosi venosa profonda è stata trovata una mutazione missenso del gene Protrombina, non descritta, che segrega con la trombofilia. La proteina mutante ha una attività moderatamente più bassa rispetto alla proteina selvatica ma la formazione del complesso trombina-antitrombina è alterata. La mutazione determina un’acquisizione di funzione del gene protrombinico che è causa di resistenza alla antitrombina e quindi suscettibilità alla trombosi.

Genomics: The breast cancer landscape. Nature 2012;486;328. Whole-genome sequencing of breast cancers is exposing the scope of tumour diversity and helping to pinpoint avenues for precise diagnostics and targeted therapy. See Articles p.346 & p.353, Letters p.395, p.400 & p.405.
The genomic and transcriptomic architecture of 2,000 breast tumours reveals novel subgroups. Integrative analysis of copy number and gene expression in 2,000 primary breast tumours with long-term clinical follow-up revealed putative cis-acting driver genes, novel subgroups and trans-acting aberration hotspots that modulate subgroup-specific gene networks.
Whole-genome analysis informs breast cancer response to aromatase inhibition OPEN. Whole-genome analysis of oestrogen-receptor-positive tumours in patients treated with aromatase inhibitors show that distinct phenotypes are associated with specific patterns of somatic mutations; however, most recurrent mutations are relatively infrequent so prospective clinical trials will require comprehensive sequencing and large study populations.
The clonal and mutational evolution spectrum of primary triple-negative breast cancers. Primary triple-negative breast cancers are shown to vary widely and continuously in the degree of clonal evolution and mutational content at the time of diagnosis, with implications for future studies of the disease.
The landscape of cancer genes and mutational processes in breast cancer. A study of breast cancers shows that the number of somatic mutations in each varies markedly and is strongly correlated with age at diagnosis and cancer histological grade.
Sequence analysis of mutations and translocations across breast cancer subtypes OPEN. This paper reports one of the largest breast cancer whole-exome and whole-genome sequencing efforts so far, identifying previously unknown recurrent mutations in CBFB, deletions of RUNX1 and recurrent MAGI1AKT3 fusion; the fusion suggests that the use of ATP-competitive AKT inhibitors should be evaluated in clinical trials.

Melanoma pathway targeted. Nature 2012;486:160. A drug that targets the RAS signalling cascade — which is thought to drive tumour growth in 20% of cancers — improves survival in some patients with advanced melanoma.

 Fisiologia
De-Meaning of Metabolism. Science 2012;336:1651. Implications of metabolic mechanisms in disease inspires reflection on the definition of metabolism. Che può essere così definito: the chemical processes that occur within a living organism in order to maintain life (Oxford Dictionary of English 2010) e che si sovrappone con la definizione della Biochimica solo che quest’ultima è statica mentre il metabolismo è dinamico. E’ importante per la medicina conoscere e definire il ruolo del metabolismo nelle malattie comuni, come nell’oncogenesi molecolare o nelle malattie con una differente sregolazione metabolica nelle cellule specializzate come gli adipociti, gli epatociti o i miociti.