Scelta
di articoli di
Genetica Clinica/Umana pubblicati in Maggio
2013 nelle seguenti riviste: Lancet,
Lancet Neurology, Nature, Nature Neuroscience, Nature Biotechnology, Nature Genetics, Nature
Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS,
Science & Cell.
ETICA
*****
Research Highlights. Ethics
watch. Next-generation sequencing: does the next generation still have a right
to an open future? Nature Reviews Genetics 2 May 2013, 14. “Routine
whole-exome and whole-genome sequencing are on the horizon” per la diagnosi
(per la ricerca lo è già) delle malattie pediatriche (ritardo psico-motorio deficit
intellettivo, malattie autosomiche e XL) ma porta con sé una massa di
informazioni genetiche, sia chieste che non chieste, validate e non validate e
molte scarsamente predittive.
Questo pone una sfida
etica soprattutto per esami applicati a bambini e comunicati ai genitori anche
per condizioni patologiche che non hanno immediate conseguenze per la salute
del bambino stesso, contravvenendo così
al principio generale sinora adottato a livello internazionale che ai minori si
fanno test genetici solo se riguardano malattie a esordio precoce per le quali
è possibile la prevenzione o la terapia. Poi, quando raggiungerà l’età appropriata
potrà decidere se fare o meno test per malattie a insorgenza successiva.
Questo
vale ancora con l’uso clinico del NGS? Pareri vari: alcuni sostengono che sia
possibile informare i genitori del rischio (certezza) di una malattia genetica
non curabile né prevenibile a comparsa in età adulta (es. Parkinson), lasciare
quindi loro la scelta se sapere o meno, visto che hanno il potere di decidere
per il figlio anche per la sua salute (“principio delle prospettive della
vita”, intesa come vita psico-sociale e non biologica)(quindi se ho capito bene
centrato sulla famiglia non sul bambino, terreno scivolosissimo, ndr). E’
questa la direzione dove stiamo andando? Ma l’autonomia decisionale del
bambino-persona può ancora esser almeno in parte rispettata se si applica la
tecnica di analisi solo parti del genoma (targeted), magari usando un
“pacchetto base” che includa informazioni salva-vita e dati di immediata
utilità clinica che implichino importanti aspetti di salute. O uno più ampio
con aspetti riproduttivi (?? Ndr). Poi da adulto farà come crede. Quindi
informazioni solo su aspetti di immediato interesse, magari conservando altri
aspetti per quando sarà adulto (o anche in caso di morte, per informare
completamente la famiglia, ndr). In conclusione:
“although the scope and significance of genetic risk information generated by
NGS have changed considerably, the leading ethical principles, in our opinion,
have not. A difference in degree does not always constitute a difference in
kind”.
Vedi anche 3 articoli segnalati nella selezione
di Articoli di Aprile 2013: Committee
on Bioethics et al. Ethical and policy issues in genetic testing and screening of children. Pediatrics
2013;131:620; Technical
report: ethical and policy issues in genetic testing and screening of children.
Genet. Med. 2013;15:234; Return of Unexpected DNA Results Urged.
Science 2013;339:1507).
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Gli
incidentalomi nell’era del sequenziamento dell’intero genoma-esoma.
Point-counterpoint. Science Maggio 2013. L’American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG)
recentemente ha raccomandato che i laboratori che sequenziano il genoma (esoma
o intero genoma (WES-WGS)per scopi diagnostici (clinical sequencing) cerchino e
riportino nel referto solo le mutazioni patogene e quelle prevedibilmente
patogene di un ristretto numero di geni e condizioni ben identificate (“patients
undergoing genomic sequencing should be informed whether 57 of their genes)(è una lista minima di
condizioni e di mutazioni che gli AA della raccomandazione ritengono rilevanti
e da comunicare, vedi Tabella alla fine del doc.) put them at risk of serious
disease in the future, even if they don’t want that information now”)(ACMG Recommendations for Reporting of
Incidental Findings in Clinical Exome and Genome Sequencing) (http://www.acmg.net/docs/ACMG_Releases_Highly-Anticipated_Recommendations_
on_ Incidental_ Findings_in_Clinical_Exome_and_Genome_ Sequencing.pdf)(vedi Articoli
Marzo 2013).
Questo intervento puntualizza gli aspetti etici, non
la scelta dei geni da inserire nella lista.
PRO:
Ethics and Genomic Incidental Findings. Science 2013;340:1047. I lab. Che sequenziano l’intero
genoma refertano in modo non uniforme gli incidentalomi (risultati inattesi).
Quindi la raccomandazione serve per rendere uniformi i referti segnalando soli
i risultati di alta utilità clinica. La soglia posta è alta (si stima che solo
all’1% dei pz verrà segnalato un risultato inatteso). Questo è quello che si è
sempre fatto in Genetica Clinica (es. consulto per malf cardiaca e
identificazione all’anamnesi di 3 generazione del rischio di un cancro
ereditario). E l’autonomia decisionale
del pz? Ma questa selezione, che richiede professionalità, è vera per tutta la
medicina. Occorre un consenso veramente (benefici e rischi) informato
specifico. E’ nel rapporto medico-pz che si assicura la sede migliore per
gestire gli incidentalomi, con l’informazione e la chiarificazione in questo
(straordinario rapporto di comuni interessi, ndr) se e come renderli noti.
Incidentalomi nei minori: le raccomandazioni vanno accolte e va informata la
famiglia perché non siamo nella condizione classica del test genetico ai
minori, ma in una informazione che altrimenti scompare e magari è slava-vita. Insomma
“They should be seriously considered by laboratory personnel, but they do not
have the force of law”. Sottotitolo: “Laboratories
have an obligation to report clinically beneficial incidental findings”.
CONTRO: Patient
Autonomy and Incidental Findings in Clinical Genomics. Science 2013;340:1049. Sottotitolo “Returning
genetic incidental findings without patient consent is misguided”. L’ACMG con le sue raccomandazioni
ha cambiato improvvisamente la pratica consolidate del consenso informato e dell’autonomia
del pz. Infatti quando si fa un’analisi mirata per un “primary finding” viene consigliato di cerare
“pathogenic and likely pathogenic variants” di altri 57 geni e refertarne i
risultati senza alcun consenso del pz. Quindi una limitazione e nello stesso
tempo una impossibilità per il pz di non voler sapere o in alternativa di non
sottoporsi al test. E questo anche se è un bambino. Ma c’è un diritto
inalienabile del pz, quello di prendere decisioni, di essere informato e
soprattutto quello di non sapere. Ci possono essere questioni legali nel non
riportare gli incidentalomi, ma il rischio che si corre è di caricare il pz di
informazioni che possono portarlo a ansietà, ulteriori accertamenti e
interventi anche pesanti. Test ai bambini: nel 1995 ACM e ASHG hanno
raccomandato di sottoporli a test che sono nel loro “best interest” e questo è
stato ribadito anche nel 2012. Ma la raccomandazione ora è che le informazioni
potrebbero essere rilevanti per altri membri della famiglia, ma questo, dice
l’articolo, è proprio quello che le raccomandazioni del 1995, anche aggiornate,
negano che si possa fare. Viene poi criticata la scleta molto arbitraria dei 57
geni (rischio di cancro o tumori- 24 geni, rischio cardiovascolare 31 geni,
reazioni a comuni anestetici – 2 geni). Ma per alcuni la patogenicità delle
mutazioni-varianti va ancora dimostrata o quantificata. Termina
“The era of medical genomics requires a trusting partnership with patients,
based on respect for their rights.
EPIGENETICA
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From neural development to cognition: unexpected roles
for chromatin. Nature
Reviews Genetics 2013;14:347.
Dall’introduzione: il passaggio da zigote a organismo multicellulare con
cellule differenziate e specializzate si raggiunge con modificazioni di
espressione genica nel corso dell’intero sviluppo, cambiamenti in risposta a
stimoli extracellulari e circuiti genetici della cellula stessa. I regolatori
cromatinici sono costituiti dai rimodellatori cromatinici (“readers”) e i
modificatori istonici ( “writers” e “erasers”) lavorano insieme per regolare la
struttura cromatinica e l’espressione genica; contribuiscono infatti a questo
processo dinamico tramite modificazioni di espressione genica, assicurando
anche espressioni geniche stabili e trasmissibili di cellula in cellula, in
particolare nello sviluppo del SNC. Alterazioni di questi meccanismi portano a
deficit cognitivo e disabilità intellettiva. Questo è l’argomento della review
che non prende però in considerazione il ruolo di regolazione genica della
metilazione del DNA. I regolatori presi in considerazione sono BAF (also known
as SWI/SNF), CHD8, HDAC4 e EZH2, componente di Polycomb. Bellissima (da
lezione, ndr) la Fig. 1 in cui sono rappresentate la varie fasi dello sviluppo
neurale (proliferazione, migrazione, differenziazione, crescita, sinaptogenesi,
apoptosi e pruning-sfoltimeno sinaptico) dal concepimento all’età adulta e il
ruolo dei vari regolatori cromatinici, con il loro ruolo di promozione e
inibizione del processo. E in Tab. 1 le varie malattie, tra cui la
Coffin-Siris, Kleefstra, Nicolaides-Baraister, CHARGE, Rubinstein-Taybi, Ohdo,
Kabuki, Wiedemann-Steiner, Weaver, Rett, Lujan-Frins, FG e varie forme di
autismo, schizofrenia e altre con i meccanismi patogenetici. Infine i rapporti
tra mutazioni di questi regolatori con il neurosviluppo e il cancro.
MALATTIE NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE/PSICHIATRICHE
Breaking news: thinking may be bad for DNA. Nature
Neuroscience 2013;16:518. News and Views di un articolo (Physiologic brain activity causes DNA
double-strand breaks in neurons, with exacerbation by amyloid-b. Pg. 613) che commenta quanto sperimentalmente provato
nel topo giovane: l’attività mentale come la cauta esplorazione di un nuovo
ambiente causa un rilevante numero di rotture del doppio filamento del DNA
(DSB) nel genoma neuronale. Questo potrebbe cambiare radicalmente la nostra
comprensione della regolazione genica del SN. DSB può essere dovuto a un
collasso della forchetta replicativa o, meno comunemente, da danno diretto da
fattori ambientali come le radiazioni ionizzanti. La riparazione del DNA
avviene con due meccanismi: la ricombinazione omologa nelle cellule mitotiche e
il Non-Homologous End-Joining (NHEJ) che riunisce le due estremità della
rottura in assenza di una sequenza che possa fungere da stampo (ma può esserci
una delezione in questo processo e quindi tale riparo può essere mutagenico)
che è il meccanismo di riparazione di cellule che non si dividono come i
neuroni. Nel modello murino di Alzheimer questo rotture nelle cellule neuronali
sono significativamente più frequenti e sono ancor più favorite sempre dalla
esplorazione ambientale. Come avviene tutto ciò? L’attivazione dei recettori ionotropici postsinaptici NMDA dell’acido glutammico contribuisce,
in base al lavoro, alla formazione di DSB legati all’attività e nel modello
animale di Alzheimer.
Ma
allora, ci si può chiedere: “thinking is bad for us”? Forse la formazione nei
neuroni di così tante rotture facilita il rimodellamento cromatinico e
l’espressione dei geni coinvolti nel processo di informazione, apprendimento e
memoria. Altra domanda: ma perché ricorrere a un messo così pericoloso con NHEJ
per regolare i geni? Viene posto il dubbio che vi sia un difetto di metodo nel
quantizzare i DSB. Ma l’argomento suscita molto interesse perché potrebbe farci
capire il sistema di regolazione e di controllo funzionale del SNC.
Hunting out the NUB1 of the matter. Nature Reviews Neuroscience. May
2013;14 e NUB1 snubs
huntingtin toxicity. Nature Neuroscience 2013;16:523 commentano il
lavoro Identification of NUB1 as a suppressor of mutant Huntingtin
toxicity via enhanced protein clearance. Nature Neuroscience 2013;16:562 in
cui si è trovata con screening di interferenza
dell'RNA (meccanismo
epigenetico di inibizione di espressione genica da parte di frammenti di RNA a
doppio filamento) nell’intero
genoma per geni modificatori dell’accumulo di huntingtina una proteina, NUB1,
che regola la degradazione della proteina mutante della s. Huntigton causa
della malattia. L’espressione di NUB1può essere aumentata con un farmaco già in
commercio, Interferone beta, per curare varie patologie (peraltro è in
sperimentazione per il trattamento precoce della sclerosi multipla, ndr).
Huntington disease skeletal muscle is hyperexcitable owing
to chloride and potassium channel dysfunction. PNAS 2013;110:9160. Nella m. Huntigton i segni
motori sono la corea (da cui il vecchio nome di c. Huntigton)(movimenti
involontari rapidi, aritmici e afinalistici), rigidità o rigore, distonia
(anomalia del tono muscolare con spesso posizione anomala del capo e degli
arti), tutti difetti dovuti appunto a contrazioni muscolari involontarie e
prolungate. I muscoli sono atrofici, con anomalie istologiche non specifiche,
anomalie metaboliche e mitocondriali con perdita di forza. Non ci sono dati
sulla funzionalità della membrane basale del muscolo che controlla il
potenziale di iniziazione e propagazione. In questo lavoro sono stati studiati
i potenziali di azione e la conduttanza delle fibre muscolari ottenute dal topo
transgenico HD. Si è voluto verificare se nella HD vi fosse, come in un’altra
malattia con coinvolgimento muscolare e con mutazione da espansione di una
tripletta, la Distrofia miotonica, un’alterazione di espressione del canale del
cloro Clcn1. Nel muscolo di HD la riduzione della conduttanza è causa di
ipereccitabilità che è dovuta alla ridotta espressione nelle fibre muscolari di
CIC-1 (un canale del cloro della famiglia CIC)(l’altra famiglia è quella di CFTR-
cystic fibrosis transmembrane conductance) e del canale Kir del potassio che
stabilizza i potenziali di membrana.
A livello cellulare vi è quindi nella HD
una fisiopatologia simile a quella della Distrofia miotonica, altra malattia da
espansione di tripletta che coinvolge l’alterazione del processamento del RNA
(evento peraltro comune a altre patologie neurodegenerative come la ALS, ndr). In
sintesi l’ipercettabilità e la ridotta conduttanza sottolineano la presenza nella
HD di una primitiva miopatia che può contribuire alle anomalie motorie presenti.
Oligodendrocyte failure in ALS. Nature Neuroscience 2013;16:525. Commento dell’articolo Degeneration and
impaired regeneration of gray matter oligodendrocytes in amyotrophic lateral
sclerosis. Nature Neuroscience 2013;16:571. Ultimamente
sono stati pubblicati molti articoli su questa patologia neurodegenerativa
(vedi selezione Articoli interesse dell’Aprile 2013 “The changing scene
of amyotrophic lateral sclerosis. Nature Reviews Neuroscience 2013; 248 advance online publication” e anche nella
selezione di Marzo 2013 sulle terapie sperimentali “Another blow for ALS. Nature
Biotechnoloy 2013;31:185 (denuncia di fallimento della terapia con
Dexpramipexole) e “Orphazyme. Editors’ pick. Nature Biotechnology 2013;31:189” e dei mesi precedenti. E’ noto che i precursori
delle cellule gliali che formano le cellule mieliniche del SNC, chiamate
progenitori delle cellule oligodendrociti NG2+, proliferano considerevolmente
durante la fase finale della malattia nel midollo spinale di topo transgenico
per SOD1 (il 10% dei pz ALS ha una forma familiare e di questi il 20% ha
mutazione di questo gene)(vedi selezione articoli Aprile e Marzo 2013). Nel
lavoro si dimostra che l’aumentata proliferazione di NG+ avviene prima
dell’inizio dei sintomi della malattia nei giovani topi transgenici DOD1 a
livello della sostanza grigia del midollo spinale e che queste cellule poi
mostrano alterazioni morfologiche non raggiungendo l’aspetto di cellule mature
e hanno una ridotta espressione delle proteine della mielina. Le stesse
alterazioni sono presenti nella corteccia motoria e nel midollo spinale di pz
deceduti. Sempre nel modello di topo ALS l’inattivazione selettiva del mutante SOD1 nelle cellule NG+
comporta un notevole ritardo di comparsa dei segni clinici della malattia e una
maggiore sopravvivenza. Questo suggerisce che la mutazione dei geni causa di
ALS aumenta la vulnerabilità dei motoneuroni ostacolando la funzione degli
oligodendrociti.
Toxic RNA as a driver of disease in a common form of
ALS and dementia. PNAS 2013;110:7533.
Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Expanded GGGGCC repeat RNA associated with amyotrophic lateral
sclerosis and frontotemporal dementia causes neurodegeneration. Pg.
7778) sui meccanismi
patogenetici nella ALS da espansione di una sequenza esanucleotidica in una
regione non codificante del gene C9ORF72
(presente nel 40% dei casi familiari di ALS, nel 21% dei casi familiari di
Demenza fronto-temporale (FTD), anche nel 7% dei casi sporadici di ALS e nel 5%
dei casi FTD)(vedi selezione articoli Marzo 2013). L’identificazione di pathway
che partecipano alla patogenesi di questa condizione porteranno a proporre
specifici trattamenti per patologie così devastanti e relativamente frequenti.
DGKE and atypical HUS. Nature
Genetics 2013;45:475. News and Views di un articolo (Recessive mutations in DGKE cause
atypical hemolytic-uremic syndrome. Pg. 531). Vedi Articoli di interesse
relativi alla sindrome uremico-emolitica atipica da mutazione DGKE, con
implicazioni terapeutiche.
GENETICA MEDICA/UMANA (sequenziamento
esonico-genomico, proteoma e CNV)
**** (vedi
progettino ricerca)
Position effect on FGF13 associated with X-linked congenital
generalized hypertrichosis. PNAS 2013;110:7790. L’iperetricosi congenita XL
(MIM #307150) è una condizione isolate o sindromica con eccesso di sviluppo di
peli su tutto il corpo che non dipende né da fattori ormonali, sessuali né etnici. Fa parte delle displasie
ectodermiche e spesso è associata a iperplasia gengivale, sordità,
cardiomegalia e anomalie scheletriche. E’ stata considerata come un atavismo
(ricorrenza di caratteri ancestrali, con perdita di silenziamento
nell’evoluzione dei geni della pelliccia. Sono note ipertricosi genetiche
associate a anomalie genomiche come CNV 17q24 e riarrangiamenti dei cromosomi
3, 7 e 8 e un effetto di posizione del gene della Tricorinofalangea 1 associata
alla sindrome Ambras (Ipertricosi congenita universale MIM %145701)(dal
castello vicino a Innsbruck costrutio dall’arch. Veronese GB Guarienti dove tra
i vari quadri del Tiziano, Van Dyck
e Velazquez
–wiki- c’è un quadro della famiglia Ambras con ipertricosi universale). E’
stato trovato un altro effetto di posizione con SOX9 e ipertricosi, effetto che
sembra quindi essere una caratteristica di questa patologia. Il lavoro: in una famiglia messicana con ipertricosi UC
XL associata a sordità, anomalie dentali e del palato, localizzata in
precedenza in Xq24-27, è stato applicata l’analisi microarray-SNP e il
sequenziamento dell’intero genoma e è stata trovata un’inserzione
intercromosomica di 389 kb in una sede palindromica extragenica in Xq27.1,
inserzione che co-segrega con la patologia. Un gene vicino è FGF13 I cui
livelli di mRNA sono molto bassi nei portatori della inserzione, soprattutto a
livello dei bulbi piliferi. Ci sono vari esempi di atavismo, la cui comparsa e
prevalenza fa pensare a una rara causa genetica (ricordo di avere visto in uno,
forse due, neonati la presenza di una vera coda. Ci sono in LMD 32 sindromi con
“Caudal appendage” (suggerisco un progettino di ricerca per i
neonatologi che collaborino con i genetisti a applicare l’array-SNP in questi
casi. Mi mettete il nome sul lavoro se trovate qualcosa? Ci conto. Ndr).
***
DGKE and atypical HUS. Nature Genetics 2013;45:475. News and Views di una articolo (Recessive mutations in DGKE cause atypical hemolytic-uremic
syndrome. Pg. 531). La s.
uremico-emoliticA (HUS) è una malattia rara, ma la più frequente delle malattie
da insufficienza renale acuta pediatrica. Caratterizzata da anemia emolitica con
microangiopatia
glomerulare non immune con eritrociti morfologicamente alterati (“spinosi” o
“burr cells”). Nel 90% è sporadica, compare in età < 3 anni, è associata a
una diarrea epidemica da E. coli che produce una vero-tossina. La mortalità è
del 3-5%, nel 30% rimane una compromissione renale senza ricadute della
malattia. Ci sono forme atipiche (aHUS o D-HUS) senza il prodromo enteritico
con prognosi più grave come mortalità, ricadute e esiti in insuff. renale, con
più casi familiari con trasmissione AR e AD. I geni di suscettibilità fanno
parte o sono regolatori della cascata del complemento (vedi MIM *235400). aHUS
hanno una prognosi peggiore con maggior frequenza di compromissione renale
(50%) e morte (25%).
Nel lavoro
viene riportato un altro gene della HUS, DGKE (diacilglicerolo
chinasi ε), che non fa
parte del pathway del complemento, e che è responsabile di una buona
proporzione di casi pediatrici a comparsa entro il primo anno di vita. Metodo
usuale: sequenziamento esonico in due famiglie con più affetti e poi,
individuato il gene, altamente penetrante, estensione a altri 47 casi
pediatrici e 36 adulti negativi all’indagine dei geni di suscettibilità noti:
in 6 trovata mutazione bialellica.
Clinicamente
i casi con mutazione di questo gene hanno ipertensione arteriosa persistente,
ematuria e proteinuria, talora con nefrosi, e patologia renale progressiva.
Oltre
all’interesse di possibili connessioni con altre malattie renali quanto trovato
ha immediate ricadute terapeutiche: è in sperimentazione la terapia con eculizumab per l’emoglobinuria parossistica notturna e per
le aHUS atipiche (vedi Small biotechs raring to cash in on the orphan disease market. Nature
Medicine 2012;18:330)(Spigolature di Marzo 2013), farmaco che è un anticorpo che inibisce la cascata del complemento, ma
per aHUS da mutazione DGKE questa terapia non è assolutamente indicata e forse potrebbe
essere necessario il trapianto di rene.
***
A genomic view of mosaicism and human disease. Nature Reviews Genetics 2013;14:307. Si comincia
con le definizioni: il mosaicismo è la presenza di due o più popolazioni
cellulari con genotipo diverso in una persona formata da un unico oocita
fertilizzato, il chimerismo, ora facilmente identificabile con array-SNP,
invece è la presenza in una persona di linee cellulari geneticamente diverse
dovute alla fecondazione di più cellule uovo. In ambedue i casi il fenotipo non
è necessariamente patologico. L’origine è quindi postzigotica e ci può essere
un mosaicismo germinale (gonadico), somatico o gonosomico (ambedue).
Classificazione utile praticamente ma non completamente provabile nei singoli
individui. Il mosaicismo è fenotipicamente riconoscibile in alcune circostanze
(negli animali con la variegata colorazione del pelo, nell’uomo con le anomalie
cutanee o discromie che seguono linee di sviluppo embrionali (Blaschko). La
Review, molto didattica, prosegue con le manifestazioni cliniche nelle malattie
mendeliane (a trasmissione AD, in alcuni casi la malattia è possibile solo nel
caso di mosaicismo a causa della letalità della mutazione costituzionale) e cromosomiche,
sul modo con cui si identificano: citogenetica standard e molecolare o meglio
microarray (CGH per proporzione di cellule mutate >10%, SNP più sensibile identificando
mosaici con proporzione di cellule mutate < 5%) per le anomalie di numero di
copie (il 2-4% dei bambini con anomalie congenite e deficit intellettivo hanno
mosaicismo per una CNV), NGS per le mutazioni puntiformi.
Ci
sono poi altri tipi di mosaicismo da reversione (> 35% dei pz con una forma
di epidermolisi bollosa hanno aree cutanee in cui c’è stata una reversione
genetica) e da salvataggio (rescue) con mosaicismo di disomia uniparentale e
mosaicismo confinato alla placenta (come sappiamo questo è un problema per
l’interpretazione dei risultati dell’analisi citogenetica da prelievo di villi
coriali). C’è un capitoletto sulla consulenza e sulle prospettive future.
**
WNT1 Mutations
in Early-Onset Osteoporosis and Osteogenesis Imperfecta. NEJM 2013;368:1809. L’osteoporosi è una patologia
dello scheletro con bassa densità minerale ossea (BMD) e fratture scheletriche
spontanee o da piccoli traumi. L’analisi di associazione genome-wide ha
identificato numerosi geni associati, tra cui ligandi WNT, pathway implicato in
oltre 20 diverse malattie genetiche tra cui malattie della formazione e del
rimaneggiamento osseo, ma ciascuno con un minimo effetto. Lo studio riguarda due
famiglie: una finlandese con 16 membri con grave osteoporosi a trasmissione AD
e fratture vertebrali e periferiche da lievi traumi senza patologie
extrascheletriche e con normali indici biochimici ematici e urinari
dell’omeostasi del calcio e del rimaneggiamento osseo. E una famiglia del Laos
(Lao Hmond) con due sorelle affette da quella che era stata diagnosticata come
una Osteogenesi Imperfetta AR con fratture iniziate addirittura in epoca
prenatale degli arti, multiple, poi con compressione vertebrale, cifoscoliosi e
deformazioni delle ossa lunghe che hanno costretto la più grande di 26 anni in
sedia a rotelle, la più giovane ha anche grave deficit intellettivo con paraplegia
e ipoplasia cerebellare monolaterale, ptosi palpebrale e esotropia sn. Ambedue
hanno carie destruenti della dentizione decidua, ma non di quella permanente e
iperlassità legamentosa delle dita delle mani. Normale il collagene dei
fibroblasti.
La prima famiglia è stata analizzata con analisi
genome-wide con microsatelliti e NGS del segmento di 25.5 Mb della regione in
linkage (cromosoma 12) e è stata trovata una mutazione missenso del gene WNT1
co-segregante con la malattia. La seconda famiglia è stata studiata con NGS
esonico, è stata trovata una variante del COL1A2, presente anche nel padre asintomatico, considerata non
patogenetica e una mutazione troncante in omozigosi di WNT1 in ambedue le
sorelle. Prove in vitro dimostrano una ridotta capacità delle proteine mutate
di indurre il classico segnale WNT e la differenziazione osteoblastica.
WNT controlla sia lo sviluppo e il mantenimento del
tessuto scheletrico ma anche la normale ematopoiesi. Nel topo KO sono
dimostrabili effetti anche sul SNC (come nella sorella più giovane della
seconda famiglia con omozigosi) probabilmente per il coinvolgimento di altri
pathway.
Nonsense
mutation in the LGR4 gene is associated with several human diseases and other
traits. Nature
2013;497:517.
La densità minerale ossea (BMD) è un parametro usato per la diagnosi di
osteoporosi e studi di associazione dell’intero genoma hanno identificato vari loci
associati ciascuno con un piccolo effetto in accordo con l’ipotesi che si
tratti di un parametro quantitativo. Questo studio ha focalizzato la sua
attenzione sulle varianti di rischio per valori patologici di BMD piuttosto che
sui fattori di regolazione di BMD sulla popolazione generale. L’analisi con NGS
nella popolazione islandese ha identificato una mutazione nonsenso rara del gene
LGR4 (leucine-rich-repeat-containing
G-protein-coupled receptor 4) che ne determina l’annullamento di funzione che è
fortemente associata a basso BMD con fratture osteoporotiche. Il gene codifica
un recettore di superficie che si lega alle R-spondine che sono agonisti del
pathway Wnt, pathway noto regolatore della massa ossea e essenziale per la
differenziazione osteoblastica nella formazione e nel mantenimento dello
scheletro.
La mutazione trovata sembra caratteristica della
popolazione islandese e sembra inseritasi nel pool genetico 400 anni fa. Le persone
portatrici di questa mutazione hanno anche alterati valori elettrolitici,
ritardo del menarca e ridotti livelli di testosterone e un rischio aumentato di
carcinoma a cellule squamose della cute e delle vie biliari. Un
fenotipo molto simile al topo Lgr4 -/- .
Lamin A/C
and emerin regulate MKL1–SRF activity by modulating actin dynamics. Nature 2013;497:507.
Le laminopatie sono un gruppo di malattie (con ampia eterogeneità allelica e variabilità
fenotipica, ndr) da mutazione del gene LAMNA che codifica le proteine di
membrana nucleare Lamina A e C che includono la distrofia muscolare Emery–Dreifuss 2 (EDMD2)(MIM
#182350), la miocardiopatia dilatativa tipo 1A (DCM)(MIM #115200), la distrofia
muscolare dei cingoli tipo 1B (MIM #159001) e la Progeria (s. Hutchison–Gilford)(MIM
#176670) e altre (vedi MIM *150330). Non è noto come le mutazioni di questo
geni determinino una patologia del muscolo scheletrico e cardiaco.
Nel topo con difetto di Lamina (Lmna -/-) e nelle cellule con difetti di
Lamina (Lmna 195K/N195K) vi è un’alterata traslocazione al
nucleo e del segnale a valle del fattore di trascrizione meccano sensibile
Leucemia magacarioblastica 1 (MKL1), che fa parte della famiglia della
Miocardina, che svolge un ruolo determinante nello sviluppo e nella funzione
cardiaca.
L’Emerina, una proteina della membrana nucleare interna
(quando mutata è responsabile della DM XL Emery-Dreifuss, MIM #310300) che
promuove la polimerizzazione actinica in vitro e che richiede per funzionare la
giusta localizzazione della Lamina, nelle condizioni sperimentali su precisate
in vivo è male localizzata rispetto alle cellule normali. In vari esperimenti
in vivo si dimostra che l’Emerina è un modulatore cruciale della polimerizzazione
actinica, e la perdita di emerina altera la dinamica actinica e il sistema di
segnale MKL1. Lo studio chiarisce alcuni aspetti non noti dell’impatto della
mutazione di Lamina e Emerina nella
organizzazione delle proteine della membrana nucleare. Il trattamento con inibitori
di MAPK riduce nel topo il fenotipo cardiaco e muscolare del deficit di queste
due proteine, fenotipo almeno in parte dovuto all’effetto sul sistema di
segnale MKL1. Quindi una possibile terapia per le gravi patologie cardiache
presenti nelle laminopatie.
Kif7 is required for the patterning and
differentiationof the diaphragm in a model of syndromic congenital
diaphragmatic hernia. PNAS 2013;110:E1898. L’ernia diaframmatica congenita
è un difetto frequente (1:2-3.000 nati vivi) e causa, per il passaggio di
organi addominali nella cavità toracica, di elevate mortalità e morbilità
nonostante I progressi considerevoli di correzione chirurgica. Può essere
isolata o sindromica. Il difetto riguarda le cellule mesenchimali non
muscolari, che sono quindi studiate per controllarne la proliferazione e la
differenziazione. Sono interessanti i pathway di segnale Hedgehog (Hh) e dell’acido
retinoico (RA) perché sono regolatori della organogenesi e dello sviluppo delle
cellule mesenchimali ambedue implicati nella patogenesi dell’ernia
diaframmatica; infatti mutazioni del
Hh transporter Dispatched homolog 1 (DISPA), il
Sonic hedgehog (SHH) coreceptor low
density lipoprotein-related protein 2 (LRP2) e
Stimulate by retinoic acid gene 6 (STRA6) sono causa di ernia
diaframmatica sindromica. Nel topo l’ernia diaframmatica si produce per
mutazioni di Hh-associated zinc finger transcription factors GLI-Kruppel family
member GLI2 (Gli2), di GLI-Kruppel family member GLI3 (Gli3) e di RA nuclear
receptors alpha and beta (Rara, Rarb). E sempre nel topo esposizione in
gravidanza a un erbicida (Nitrofen) che sottoregola il recettore di segnale RA
causa ernia diaframmatica. Ma non sono noti i meccanismi con cui mutazioni di
questi geni causino questa patologia. In questo studio sperimentale viene
analizzato il ruolo di un gene (Kif7) che fa parte della famiglia delle
chinesine (che sono, come la miosina e la dineina, dei motori proteici) e di RA
nella organogenesi diaframmatica. E come alterazioni di questo network promuove
la patogenesi dell’ernia diaframmatica congenita. Si dimostra che il knockdown
di Kif7 e dei recettori di RA (Rara, Rarb, Rarg) impedisce al segnale RA di
stimolare la tendogenesi del diaframma embrionale causandone il difetto e quindi
l’inibizione dei segnali recettoriali di RA causano la malformazione
diaframmatica interferendo con un complesso network genetico.
Genetic deletion of Rnd3 results in aqueductal stenosis
leading to hydrocephalus through up-regulation of Notch signaling. PNAS
2013;110:8236.
Le cellule ependimali, che tappezzano l’acquedotto e i ventricoli cerebrali
consentono il normale flusso di liquido cefalo-rachidiano e loro anomalie
causano una ostruzione al deflusso e l’accumulo di liquido nei ventricoli, cioè
l’idrocefalia. La stenosi acqueduttale, importante causa di idrocefalia, ha una
prevalenza dell’1-3 per mille nati vivi. Sono noti almeno 9 geni causa di
idrocefalia negli animali ma pochi di questi sono noti come causa di
idrocefalia nell’uomo.
Un gene della famiglia delle RhoGTPasi (codificanti
per almeno 25 proteine diverse, le quali, in base al livello di similitudine
della sequenza nucleotidica, della struttura tridimensionale e della funzione,
vengono classificate in sei sottofamiglie distinte e che funzionano come
interruttori molecolari), Rnd3 o RhoE, nel topo svolge una funzione essenziale
nello sviluppo dei neuroni tramite la regolazione negativa del pathway di
segnale Rho. La perdita del suo prodotto nel topo determina un’iperplasia delle
cellule ependimali con conseguente ostruzione acqueduttale e idrocefalia. Si
dimostra che Rnd3 è un regolatore anche del segnale Notch e che in vivo (topo)
e in vitro la sua delezione comporta una ridotta degradazione del dominio intracellulare
di Notch (NICD)(Notch ha una parte extramembrana e una intracellulare) con una
conseguente aumento dei livelli della proteina NICD. Questo promuove l’attività
di segnale e la proliferazione delle cellule ependimali, che può essere inibita
inibendo l’attività di Notch.
Mutations of DEPDC5 cause autosomal dominant focal epilepsies. Nature
Genetics 2013;45;552.
Mutations in DEPDC5 cause familial focal epilepsy with variable
foci. Nature Genetics 2013;45:546.
L’epilessia,
frequente patologia neurologica, è caratterizzata da convulsioni spontanee
ricorrenti. Quella chiamata focale origina da una limitata area (o network) di
un emisfero cerebrale. Vi sono numerose forme focali, non da lesione come da
tumore, trauma o altro, chiamate sindrome elettro-chimiche (le forme familiari
più comuni sono l’epilessia AD notturna del lobo frontale, quella del lobo
temporale e la focale con loci variabili) e età specifiche a trasmissione
dominante con mutazioni legate a ADNFLE
(Autosomal Dominant Nocturnal Frontal Lobe Epilepsy)(geni CHRNA4, CHRNA2, CHRNB2 e KCNT1
che codificano una delle subunità del recettore neuronale nicotinico
dell’acetilcolina neuronale e una
subunità del canale del potassio) e a ADEAF (gene LGI1). Dai due lavori
(analisi di linkage e dell’intero esoma) emerge che mutazioni con perdita di
funzione del gene DEPDC5 sono frequentemente (12-37%) causa di epilessia focale
con ampio spettro fenotipico.
Mutations in STAMBP, encoding a
deubiquitinating enzyme, cause microcephaly–capillary malformation syndrome. Nature Genetics 2013;45:556. E’ stata recentemente descritta una
sindrome con microcefalia con atrofia corticale progressiva, tetraparesi
spastica, epilessia farmacoresistente, grave ritardo-psicomotorio/deficit
intellettivo, malformazioni dei capillari cutanei (MIC-CAP) non progressive, ipoplasia
delle falangi distali e deficit di crescita. L’analisi dell’intero esoma ha
identificato in 4/5 pz una mutazione recessiva nel gene STAMBP che codifica una isopeptidasi
deubiquitinilante che ha un ruolo nell’endocitosi mediata da recettori della
superficie cellulare e nel sorting cellulare (processo di separazione delle
cellule in base a proprietà intra- o extra cellulari). Interessante che nel pz
negativo è stata documentata una bassissima espressione di STAMBP e all’analisi
SNP un’area di omozigosi interessante il gene, con mutazione poi identificata
come intronica. In altri 3 pz è stata individuata (Sanger) una mutazione dei
due alleli di STAMBP. Linee cellulari di un pz mostrano ridotta espressione di
STAMBP con accumulo di aggregati proteici coniugati con ubiquitina e elevata
apoptosi e non sono sensibili all’attivazione dei pathway RAS-MAPK e
PI3K-AKT-mTOR, le cui mutazioni comportano come noto macrocefalia e anomalie
capillari (vedi selezione articoli Agosto 2012: Mosaic overgrowth with
fibroadipose hyperplasia is caused by somatic activating mutations in PIK3CA. Nature Genetics 2012;44:928 e De novo germline
and postzygotic mutations in AKT3, PIK3R2 and PIK3CA cause
a spectrum of related megalencephaly syndromes. Nature Genetics 2012;44:934). Dal punto di vista
patogenetico gli aggregati coniugati con ubiquitina e l’apoptosi spiegano la
progressiva perdita neuronale nella condizione.
****
Ataxia,
Dementia, and Hypogonadotropism Caused by Disordered Ubiquitination. NEJM 2013;368:1992.
Sono state chiarite in questi ultimi anni molte funzioni dei geni che, mutati,
causano atassia, geni che regolano molte funzioni cellulari tra cui le vie di
segnale intracellulare, la regolazione delle proteine tau che interagiscono con i
microtubuli del citoscheletro cellulare e la funzione di mitocondri. Ma nel
40% dei pz con atassia non si è in grado di identificare il difetto genetico. Più
di 100 anni fa era stata osservata una condizione in cui l’atassia era
associata a un ipogonadismo da difetto di secrezione di gonadotropine da parte
dell’ipofisi. Ma non era ancora stato trovato un nesso genetico tra atassia e
ipogonadismo ipogonadotropo. Gli AA riportano i risultati dell’analisi esonica
in un pz di una famiglia di consanguinei descritta 10 anni fa (ricontatto,
gente, ricontatto, ndr) con 3 fratelli con atassia, ipogonadismo ipogonadotropo
e deficit cognitivo grave. L’analisi è stata eseguita in altre 7 famiglie, ma
non consanguinee, per un totale di 12 affetti. Identificata nella famiglia di
consanguinei una mutazione in omozigosi di due geni, RNF216 e OTUD4
che codificano l’uno per una ubiquitina-proteina ligasi E3 (l’ubiquitinazione è la modificazione
post-traduzionale
di una proteina dovuta al legame covalente di uno o più monomeri di ubiquitina, che porta alla
degradazione della proteina stessa, wiki)
e l’altro una deubiquitinasi (che eliminano l'ubiquitina, interferendo
così con le regolazioni dei processi cellulari controllati da questa molecola). In 4 famiglie con 5 pz con atassia e
ipogonadismo analizzando ambedue i geni è stata identificata una mutazione del
solo gene RNF216, come composto eterozigote in un pz e in eterozigosi nelle
altre 3 famiglie (una con due affetti e due con un solo affetto), trasmessa da
un genitore asintomatico, suggerendo così un modello di trasmissione oligogenico
(come per altre condizioni come la s. Bardet-Biedl e la s. Bartter). Le
mutazioni di RNF216 sono tutte con perdita di funzione. In altre 3 famiglie (4
affetti) non sono state trovate mutazioni dei due geni. Nel KO di rnf216
o di otud4 nello
zebrafish si osservano difetti oculari e cerebellari con effetto peggiorativo
nella soppressione funzionale di ambedue i geni e con effetto protettivo di
mRNA dei geni RNF216 o OTUD4 umani, ma senza alcun effetto se mutati.
La conclusione (altrettanto importante, ndr) è che
“our findings
show the value of combining individual
whole-exome sequencing with in vivo functional studies
to identify disease-causing gene mutations and epistatic interactions”.
Lymphatic abnormalities are associated with RASA1 gene
mutations in mouse and man. PNAS 2013;110:8621. Il gene RASA1 codifica la
proteina attivante p120 Ras GTPase (p120 RasGAP o RASA1) che regola
l’attivazione di Ras e la crescita dei vasi sanguigni. Mutazioni germinali di
questo gene causano una condizione AD a alta penetranza e variabile
espressività chiamata Malformazione dei capillari-malformazione arterovenosa
(CMA-VM)(MIM #608354). Nelle persone con mutazioni di questo gene hanno le
malformazioni capillari (macchie vinose) che sono presenti anche in altre
condizioni (vedi sotto). E in un terzo dei casi anche fistole artero-venose e
la sindrome Parkes-Weber (PKWS, MIM #608355) in cui quando c’è la mutazione
RASA1 vi è eccesso di crescita simmetrica delle estremità con malformazioni
capillari e microshnt vascolari che determina un sovraccarico cardiaco. Non
solo ma da recenti segnalazioni di chilotorace e chiloascite fanno pensare che sia
coinvolto anche il sistema linfatico per mutazioni di questo gene. Il KO per
Rasa1 nel topo è letale in epoca embrionale, ma il KO condizionale determina
malformazioni dei vasi linfatici. Nello studio viene impiegata una tecnica
particolare per studiare l’anatomia e il funzionamento dei vasi linfatici (
near-infrared fluorescence lymphatic imaging -NIRFLI) in soggetti con mutazione
inattivante di RASA1 in controlli dimostrando che sono in questi pz anomalie
linfatiche del tutto simili a quelle prodotte nel modello animale. La
conclusione è che il coinvolgimento linfatico in questa patologia è
sottostimato per la difficoltà di identificarne le anomalie.
Sturge–Weber
Syndrome and Port-Wine Stains Caused by Somatic Mutation in GNAQ. NEJM 2013;368:1971. La s. Sturge-Weber è una nota malattia
neurocutanea sporadica con angioma “vinoso” cutaneo del viso in un’area cutanea
corrispondente alla innervazione oftalmica del trigemino, con ipertrofia del
tessuto sottocutaneo e osseo, anomalie dei capillari venosi delle leptomeningi
e della coroide, glaucoma, ictus e deficit cognitivo. La sua frequenza è di
1:20,000-50,000 nati. Il 6% dei bambini con angioma vinoso facciale ha la SWS,
e se tale angioma è nella sede classica il rischio sale al 26%.
L’ipotesi
di un mutazione somatica era la più condivisa ma mai provata. Sono stati
analizzati tessuti normali e anormali
(cute, SNC) di pz con SWS, persone con angioma vinoso e controlli. Il
sequenziamento dell’intero genoma in 3 pz con SWS ha identificato in tutti tre
una missenso (p.Arg183Gln),
considerata normale, del gene GNAQ che codifica una proteina G (sottogruppo
della famiglia delle GTPasi), subunità αq (Gαq).
Risultati:
9/9 pz con SWS hanno la mutazione p.Arg183Gln nelle cute angiomatosa, 6/7 pz
con SWS sono risultati negativi nella cute normale, 12/13 pz con solo angioma
vinoso tipico hanno la mutazione, 15/18 pz con SWS hanno la mutazione nel
tessuto cerebrale, assente in 6/6 controlli sempre nel tessuto cerebrale dei
controlli e in 4/4 pz in sede di angioma cavernoso cerebrale (patologia non
presente nella sindrome). La frequenza della mutazione nei tessuti patologici
varia dall’1 al 18%. In vitro questa mutazione comporta una iperattivazione del
pathway mitogen-activated protein kinase (MAPK) anche se di entità minore
rispetto a altre due missenso causa di melanoma uveale. Mutazioni attivanti di
Gα sono riportate nella s. McCune–Albright, caratterizzata da anomalie
scheletriche e pigmentarie della cute, nei nevi blu e nei nevi Ota. Quando
questi nevi melanocitici sono co-localizzati con macchie vinose si parla di Facomatosi
pigmento-vascolare, che può talora essere osservata anche nella SWS. La macchia
cutanea vinosa non sindromica, che come sopra precisato ha un’alta probabilità
di portare la mutazione p.Arg183Gln, potrebbe essere dovuta a una mutazione
somatica più tardiva rispetto alla SWS vera e propria.
Targeted resequencing implicates the familial Mediterranean
fever gene MEFV and the toll-like receptor 4 gene TLR4 in Behçet disease. PNAS
2013;110:8134. La
s. Behçet (BD) è una malattia infiammatoria multisistemica con ulcere
oro-genitali ricorrenti, uveite e infiammazione cutanea con un’importante base
genetica studiata con analisi di associazione dell’intero genoma (GWAS)(vedi
anche Identification of multiple independent
susceptibility loci in the HLA region in Behçet’s disease. Nature Genetics 2013;45:319 e Genome-wide association analysis
identifies new susceptibility loci for Behçet’s disease and epistasis between HLA-B*51 and ERAP1. Nature Genetics 2013;45:202)(Articoli
Feb 2013). Ma GWAS, potente mezzo per l’analisi di geni comuni nelle malattie
complesse lo è meno per alleli a bassa o molto bassa frequenza (frequenza
dell’allele meno comune-MAF- in una popolazione rispettivamente <1-5% e 1%).
Per determinare se varianti con bassa frequenza sono associate con la BD sono
stati analizzati con la tecnologia deep
sequencing 10 geni identificati tramite GWAS e 11 geni noti per svolgere un
ruolo nell’immunità innata (tra cui il gene della Febbre familiare mediterranea
MEFV). E’ stata trovata una variante non sinonima di un gene identificato con
GWAS (IL23R (P = 6.9
× 10−5) e di un gene coinvolto nell’immunità innata (TLR4) associati a BD. E
essere portatori della mutazione Met694Val del gene MEFV (febbre familiare
mediterranea recessiva, MIM #249100) conferisce in una delle popolazioni
analizzate (turca) rischio di BD.
A role for
the Perlman syndrome exonuclease Dis3l2 in the Lin28–let-7 pathway. Nature 2013;497:244.
La s. Perlman
(MIM #267000) è una sindrome di sopracrescita simile alla s. Beckwith con
ipotonia muscolare alla nascita, organomegalia, dismorfismi facciali, anomalie
renali (nefromegalia, idronefrosi), RPM frequente e alta mortalità neonatale.
Comporta un rischio del 64% di Tumore Wilms in età pediatrica (intorno ai 2
anni). Il gene malattia è DIS3L2.
Lo studio individua il primo substrato fisiologico RNA di questa nuova
esonucleasi.
Ribosomal
Protein SA Haploinsufficiency in Humans with Isolated. Science 2013;340:976. L’assenza
di milza può far parte di una complessa condizione malformativa con anomalie
viscerali come l’eterotassia, come la s.Ivemark o essere isolata, evento raro (sinora
sono riportati solo 73 soggetti di 48 famiglie) e può essere conisderata come una
forma di immunodeficienza primaria con rischio di infezioni batteriche anche
letali. La trasmissione è compatibile con AD (MIM #271400) e un gene è stato
già individuato (NKX2-5). Lo studio presenta il risultato di
un’analisi dell’intero esoma di 33 asplenia congenita isolata (ICA) di 23
famiglie. Si conferma che la modalità di trasmissione è AD in 5 famiglie. E’
stato sequenziato un esoma per un pz di ogni famiglia e è stata trovata una
mutazione in Hz del gene RPSA in 18 persone di 8 famiglie, che è più
della metà dei pz e più di un terzo delle famiglie studiate. La penetranza
clinica è risultata completa.
Le mutazioni (missenso, nonsenso, frame-shift)
causano ICA per aploinsufficienza. Il gene RPSA codifica una proteina
ribosomica SA (40S ribosomal protein
SA) che è un componente di una piccola subunità del ribosoma.
Impaired a-TTP-PIPs
Interaction Underlies Familial Vitamin E Deficiency. Science 2013;340:1106. Numerosi
meccanismi cellulari richiedono il trasporto intracellulare di lipidi, che sono
trasportati da vescicole o da proteine.
Alcune di queste proteine di trasporto posseggono motivi (strutture
supersecondarie) organelli-specifici che
assicurano il trasporto mirato dal donatore all’accettore. Ma altre proteine di
trasporto dei lipidi non hanno questi motivi e non si sa come avvenga il
trasporto intracellulare di lipidi.
La proteina di trasporto dell’alfa –Tocoferolo (α-TTP),
che lega specificatamente l’alfa-Tocoferolo, che è la forma più abbondante di
vit. E nei mammiferi, è espressa nel fegato e regola la quantità di α-Toc nel
plasma. Nell’uomo mutazione di α-TTP è
causa di Atassia con difetto di vitamina E (VED)(MIM 277460). La proteina ha un
dominio di legame lipidico (dominio Sec14, fa parte infatti della famiglia di proteine
Sec-14 like) e non ha un motivo
organello-specifico. Lo studio, utilizzando le mutazioni umane di VED, vuole
identificare il meccanismo di trasporto di α-Toc nelle cellule epatiche. La
forma selvatica di α-TTP lega i fosfatidilinositolo fosfato (PIP) mentre la
forma mutante (da mutazione missenso) no. PIP promuove il trasferimento
intermembrana di α-Toc da α-TTP. Quindi il meccanismo molecolare di trasporto è
il legame con PIP con α-TTP per la sua localizzazione di membrana e la
liberazione di α-Toc.
Long
Noncoding RNAs May Alter Chromosome’s 3D Structure. Science 2013;340:910. Oltre
al più di 21.000 geni codificanti proteine ci sono altri 13.000 “geni” che
specificano “molecole misteriose” chiamate Lungo RNA non codificante (lncRNA), cioè
trascritto
genico
costituito da una molecola di RNA. Quale ruolo svolgono? Il primo a essere
studiato è stato XIST che è un “silenziatore” di uno dei due cromosomi X
assicurando la quantità prevista di attività genica. Ma nonostante siano
passati 20 anni non si capisce ancora come. Alcuni passi sono stati fatti, ma
il come rimane ancora da chiarire.
MALATTIE COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE
***
Genome-wide SNP and CNV analysis identifies common and low-frequency
variants associated with severe early-onset obesity. Nature Genetics 2013;45:513. E’ noto che in
una popolazione con stesso ambiente una significativa proporzione di varianza
di BMI è geneticamente determinata e la varianza di BMI attribuibile a SNP
comuni è solo del 2%. Lo studio dei geni candidati nell’obesità grave ha
consentito di individuare rare mutazioni altamente penetranti di geni del
pathway ipotalamico leptina-melanocortina, tra cui il più il più frequentemente
coinvolto (1:1000 popolazione) è il gene del recettore della melanocortina 4
(MC4R). Questo (“missing heritability”, ndr) è dovuto a loci che non sappiamo.
L’analisi con SNP e CNV di 1.509 bambini con obesità estrema (>3 DS) di BMI
e 5.380 controlli mette in evidenza una associazione con 29 SNP, e l’analisi è
stata poi estesa a altri b. (971 con grave obesità e 1.990 controlli).
Abbinando le due tecniche risulta che varianti sia comuni che rare in
prossimità di specifici geni o loci (LEPR, POMC, MC4R, BDNF and SH2B1) sono coinvolte nella patogenesi della grave obesità.
Interessante anche il dato che nell’obesità senza deficit intellettivo si è
trovata, come nel deficit intellettivo, una proporzione significativamente maggiore
rispetto ai controlli di rare CNV (duplicazioni di 100–200 kb e delezioni di
>100 kb), con delezioni di geni coinvolti nella regolazione neuronale della
omeostasi energetica, che contribuiscono quindi alla grave obesità, e delezioni
significative anche con perdita dei geni GPCR (G protein-coupled receptors), informazione utile per pensare a nuove strategie
terapeutiche.
Genome-wide meta-analysis identifies 11
new loci for anthropometric traits and provides insights into genetic
architecture. Nature Genetics
2013;45:501. Meta-analisi di 51 studi di associazione con GWAS su caratteri
correlati con l’obesità, la statura in 263.407 discendenti di europei. Trovati
4 nuovi loci che influenzano l’altezza (IGFBP4, H6PD, RSRC1 and PPP2R2A) e 7 nuovi loci (HNF4G, RPTOR, GNAT2, MRPS33P4, ADCY9, HS6ST3 and
ZZZ3) per le classi cliniche di
obesità. La tecnica usata non ha il potere di individuare il ruolo di varianti
rare nei caratteri estremi.
Genome-wide association analysis identifies a susceptibility locus for
pulmonary arterial hypertension. Nature
Genetics 2013;45:518.
L’ipertensione arteriosa polmonare (PAH) è una grave e rara malattia da
progressiva obliterazione delle arterie polmonari di piccolo calibro per
proliferazione delle cellule dei vasi, che comporta aumentata resistenza
polmonare a insufficienza ventricolare destra. La diagnosi si pone documentando
l’ipertensione polmonare in assenza di fattori predisponenti (embolia
polmonare, anomalie connettivali o patologia cardiaca). M:F 1:2. In genere sporadica,
10% familiare, con l’80% da mutazione di BMPR2, rarissimamente di MADH9 (MIM
#178600). Dall’analisi con GWAS ci casi
di PAH BMPR2 negativi (625 pz con 1.525 controlli) si trova un’associazione con
il locus CBLN2 (18q22.3) con OR 1.97 (1-59-2.45), che è sovraespresso nel
polmone e nelle colture di cellule endoteliali di pz. Nuovo gene con nuova vie
patogenetica.
Simple Genetics for a Complex
Disease. Science 2013;380:689. Premessa impressionante: portare un farmaco sul mercato costa più di 1
miliardo di dollari e la probabilità di fallimento è alta perché solo 1 farmaco
su 3 raggiunge il mercato. Le recenti sperimentazioni cliniche del farmaco che
riduce il colesterolo (anticorpi anti proproteina covertasi subtilisina kexina
tipo 9 -PCSK9, enzima
della degradazione
del recettore delle LDL e del gene localizzato sul cromosoma 1 che codifica per
un adattatore intracellulare denominato ARH -Autosomal Recessive Hypercholesterolaemia)
dimostrano il ruolo potenziale della genetica umana non sono per identificare
farmaci molecolari ma anche per prevedere le probabili conseguenze di
interventi specifici. Le mutazioni di PCSK9 che causano di ipercolesterolemia sono
mutazioni con acquisizione di funzione, mentre quelle con perdita di funzione
aumentano il numero di recettori di superficie LDL (lipoproteine di bassa
densità, colesterolo “cattivo”) e quindi una riduzione di LDL circolante con
una riduzione dell’88% di malattia coronarica, la cui principale causa è
appunto l’aumento di LDL)(vedi A gene of rare
effect. Nature 2013;496:152)(Articoli interesse 2013). PCSK9 lavora fuori dalle
cellule e è aggredibile con anticorpi, da qui la sperimentazione clinica con
successo nel ridurre LDL ora in fase 3. L’analisi genetica di questo enzima
potrebbe portare all’individuazione di varianti comuni con rilevanti effetti
fenotipici. Questo è importante perché la terapia con statine comporta un
rischio residuo di >50% di malattia, probabilmente dovuto all’intervento
tardivo, mentre la prevenzione farmacologica con farmaci già in commercio
potrebbe rendere molto basso il rischio di malattia coronarica. E allora questa
nuova terapia con anticorpi monoclonali? Costi alti (1000 D USA/mese vs 10 D
USA delle statine).Probabilmente per quelli a alto rischio o che non tollerano
la terapia con statine. Bisognerà aspettare altri farmaci (piccole molecole
inibitrici e non anticorpi monoclonali).
TERAPIA-SPERIMENTAZIONE
Lettera Increased levels of gene therapy may not be beneficial
in retinal disease. PNAS 2013;110:E1705) che fa
alcuni suggerimenti su un articolo (Human
retinal gene therapy for Leber congenital amaurosis shows advancing retinal
degeneration despite enduring visual improvement. PNAS
2013;110:E517)(vedi
Spigolature Gen 2013) che propone per l’Amaurosi congenita Leber (LCA2) da
mutazione EPE65 (MIM *204100), che comporta disfunzione e degenerazione dei
fotorecettori, un aumento della terapia con cromoforo (11-cis-retinale) per ovviare
all’effetto paradosso di miglioramento della vista senza bloccare la
degenerazione recettoriale. Secondo l’A della lettera la cosa non funziona
(nella salamandra) e potrebbe addirittura essere controproducente. Nella
risposta gli AA concordano che possono esserci dei rischi nell’aumentare la
terapia con il cromoforo e nel procedere con cautela.
Human
Stem Cells From Cloning, Finally. Science 2013;340:795. “This time it looks like it’s for real: Researchers
have made personalized human embryonic stem (ES) cells with a method similar to
how Dolly the sheep was cloned—though with an added jolt (scossa) of caffeine”
(Human Embryonic Stem Cells Derived by
Somatic Cell Nuclear Transfer. Cell 2013:153 in press). Dopo 8 anni dalla pecora Dolly
e dopo molti insuccessi (precoce arresto di crescita degli embrioni da
trasferimento nucleare di cellule somatiche) e falsi annunci di risultati, i ricercatori
descrivono il successo ottenuto con la tecnica di rimozione del nucleo da
oociti umani (le donatrici sono state compensate per il tempo e i disagi con
5.000 DUSA ognuna) fusi poi con cellule cutanee fetali o di un bambino di 8
mesi producendo embrioni il cui DNA è quello delle cellule cutanee e ottenendo cellule
ES che in teoria possono produrre diversi tessuti. Questo è quello che ora
viene definito come trasferimento nucleare di cellule somatiche (SCNT)(termine
tecnico di clonaggio). Questo passo in avanti tecnico di creare cellule
staminali personalizzate per la terapia solleva noti problemi etici relativi all’applicazione
nella specie umana della tecnica SCNT con anche il rischio di favorire il
clonaggio riproduttivo nell’uomo. Una delle innovazioni tecniche è stata
l’aggiunta di caffeina al terreno di cultura in cui sono posti gli oociti
durante la rimozione del nucleo e la fusione, che stabilizza le molecole
citoplasmatiche dell’oocita che favoriscono il processo di riprogrammazione in
cellule embrionali. E’ ancora da vedere se la fusione funzioni con le cellule
somatiche di adulti. Oltre agli entusiasti ci sono coloro che suggeriscono cautela
prima di concludere che è ora possibile produrre ogni tipo di tessuto con
questa tecnica.
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