domenica 2 giugno 2013

Articoli di interesse Genetica Clinica/Umana Mag 2013. R. Tenconi




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
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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)
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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).

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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.

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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.

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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.

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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
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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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