Scelta di
articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati in Settembre 2013 nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature,
Nature Biotechnology, Nature Genetics, Nature Medicine, Nature Neuroscience,
Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science &
Cell.
TRE ARTICOLI DA NON PERDERE:
POSSIBILE TERAPIA PER LA S. RETT*****
Cholesterol metabolism and Rett syndrome pathogenesis. Nature Genetics 2013;45:965. Commento dell’articolo sullo stesso fascicolo (A suppressor screen in Mecp2 mutant mice implicates cholesterol metabolism in Rett syndrome. Pg 1013) che dimostra che nel modello murino della sindrome Rett vi è un’alterata omeostasi del colesterolo; questo suggerisce una possibile opzione terapeutica. Il gene MECP2 (locus in X) che, quando mutato, è causa di questa grave malattia neurodegenerativa, è una proteina nucleare che regola centinaia di geni legandosi al DNA metilato e recluta vari fattori di trascrizione e proteine del rimodellamento cromatinico. Mutazioni di Mecp2 nel topo femmina causano fenotipi variabili dipendenti dall’inattivazione X; il topo emizigote, normale alla nascita, muore precocemente e manifesta anomalie respiratorie, scarsa coordinazione motoria e anomalie comportamentali. La proteina agisce nel corso della maturazione postnatale e di mantenimento delle funzioni neuronali e dei circuiti neuronali cerebrali. La buona notizia è che se viene introdotta nel topo maschio mutante dopo l’inizio dei sintomi fa regredire i segni neurologici e ne migliora la sopravvivenza. Per trovare geni che possano potenzialmente influenzare il fenotipo Rett gli AA hanno fatto incrociare topi maschi con Mecp2 normale mutagenizzati chimicamente con femmine eterozigoti Mecp2/+ e poi i maschi di prima generazione con la mutazione di Mecp2 studiati per anomalie di movimento e di attività. Alcuni di questi con fenotipo limitato (25/679) sono stati fatti incrociare per verificare l’ereditabilità e la longevità causata dalla possibile mutazione in un altro locus. Sono stati individuati 5 loci soppressori che migliorano il fenotipo Rett. Il sequenziamento dell’intero esoma di uno di questi ha individuato una mutazione nonsenso del gene Sqle (squalene epossidasi), ossidoreduttasi, tappa limitante la biosintesi del colesterolo. Verificando i livelli di colesterolo nei topi mutanti si è osservato un incremento temporaneo (dal 1° mese di vita al 2°) di colesterolo nell’encefalo nei topi fortemente sintomatici, poi si osserva una progressiva riduzione del colesterolo (retroazione sulla biosintesi degli elevati livelli?) che è a valori normali nel SNN (ma non nel fegato) al 70° giorno di vita. I mutanti portatori della mutazione indotta di Sqle vivono più a lungo e con minori segni motori, hanno normali (o quasi) livelli di colesterolo nel SNC; questo suggerisce che una precoce alterazione del metabolismo del colesterolo è associata al fenotipo comportamentale e alla ridotta sopravvivenza. Il ricorso alle statine nei topi mutati in 5a settimana dalla nascita (sulla base del fatto che l’introduzione di Mecp2 nel maschio mutato migliora il fenotipo) migliora il metabolismo colesterolico, riduce gli attesi segni motori e migliora la longevità.
L’omeostasi del colesterolo è un potenziale target terapeutico per pz con s. Rett (il problema sarà di applicarlo appena possibile, quindi uno stimolo ai pediatri di pervenire molto precocemente alla diagnosi, ndr).
FISIOPATOLOGIA E NGS
****Distilling Pathophysiology from Complex Disease Genetics. Cell 2013;155:21. L’inizio è grandioso: “Distinguishing correlation from causality is the essence of experimental science”. Questo in generale ma vale soprattutto per le malattie complesse. Altra frase condivisibile: “in this age of routine - omic surveys, which can produce more false-positive than true-positive findings”. Con le analisi di mappatura e sequenziamento genomico sono stati individuate tantissimi geni candidati ma di cui manca la prova che siano implicati in una malattia o in un processo biologico. Allora applichiamo i postulati che Koch ha applicato per la microbiologia, che sono (wiki): il presunto agente responsabile della malattia in esame deve essere presente in tutti i casi riscontrati di quella malattia, deve essere possibile isolare il microrganismo dall'ospite malato e farlo crescere in coltura pura; ogni volta che una coltura pura del microrganismo viene inoculata in un ospite sano, si riproduce la malattia; il microrganismo deve poter essere isolato nuovamente dall'ospite infettato sperimentalmente. Di conseguenza gli AA suggeriscono che questi postulati si applichino per la genetica individuando quindi geni come “causali” piuttosto che solo “associati” a un processo patologico.
Nell’articolo (Essay) vengono seguiti i postulati di Koch adattati alla genetica: varianti dei geni candidati sono “arricchite” nei pz, la distruzione di un gene in un modello di malattia determina un fenotipo rilevante e equivalente a quello umano, il fenotipo del modello può essere annullato introducendo l’allele selvatico umano, il fenotipo del modello non può essere annullato con l’allele mutante umano. Nell’articolo si confronta e si affronta la questione dell’eredità mendeliana vs quella delle malattie complesse, sottolineando che l’eredità mendeliana, non solo è l’eccezione, ma anche che per molte malattie con una piccola proporzione di casi familiari da mutazione di un singolo gene e una gran proporzione di casi sporadici senza mutazione dei geni noti è probabile che non ci siano altri geni ancora da identificare ma piuttosto, come nel caso della Sclerosi Laterale Amiotrofica (ma anche nel Parkinson, Alzheimer e molte altre, ndr) le cose siano più complesse con l’intervento di mutazioni multiple con una pluralità di difetti molecolari; riprendendo il caso della ALS la supposta patogenesi del metabolismo dei radicali liberi è probabilmente solo uno dei meccanismi fisiopatologici della malattia. Il lavoro prosegue con la dissezione genetica dei fenotipi complessi e come provare la patogenicità di varianti. Una frase anche questa significativa, “a lack of understanding of fundamental physiology is the biggest impediment to our understanding of genetically complex human disease”. E infine una conclusione assolutamente condivisibile e consolante: con l’aumentare delle nostre conoscenze quello che oggi riteniamo “genetico” può avere una possibilità di cura con la dieta, l’esercizio, e altri interventi “ambientali”. Ma per arrivare a questo dobbiamo tornare a Koch e capire come funziona il genoma, come le funzioni vengono modificate dalle varianti e come queste provochino la malattia (grande Aravinda Chakravarti! ndr).
NGS SPIEGATO AGLI STUDENTI
****
The genome jigsaw (puzzle, ndr). Nature 2013;501:263. Sottotitolo: “Advances in high-throughput sequencing are accelerating genomics research, but crucial gaps in data remain”. Immagina, commenta un giovane (con foto) bioinformatico del Michigan, di prendere 1000 copie di “Racconto di due città” di Charles Dickens e metterle in un biotrituratore: il tuo lavoro è quello di unirle insieme in un unico libro. Il compito sarebbe facile se i volumi fossero identici e i pezzettini grandi, ma è difficile con pezzettini piccoli e le frasi lunghe non sapresti come comporle nel libro e, ancor più difficile doverlo fare quando le 1000 copie triturate non sono uguali ma sono copie di varie edizioni (non male come paragone, potrebbe essere usato per spiegare a chi pensa che ormai abbiamo la tecnica perfetta per fare ogni diagnosi genetica ndr). Questo bellissimo esempio per stimolarvi a leggere questo articolo di Technology feature.
SCREENING NEONATALE CON NGS. CONSIGLIABILE?
Sequenced from the start. Nature 2013;501:135. NGS è ormai una potente tecnica
entrata ormai nella pratica clinica per la diagnosi, ma non ci sono sufficienti
elementi per ritenerla una tecnica idonea per la prevenzione e la cura delle malattie. Il 4
Settembre National Institute of Child Health-Human Development e National Human
Genome Research Institute USA hanno deciso di finanziare un progetto di 5 anni
di 25 milioni US$ condotto da 4 gruppi di ricerca per verificare se NGS in
epoca neonatale come test di screening fornisca più informazioni rispetto ai
test neonatali convenzionali, che verificano in molti centri ora circa 60
malattie, per identificare anomalie del metabolismo dei farmaci, della funzione
immunitaria, dell’udito e anche delle malattie incluse negli screening
convenzionali come le malattie metaboliche e la fibrosi cistica (go.nature.com/izz7u9).
Verranno
analizzati >1.500 neonati, con patologie ma anche neonati sani. Lo studio
pone, dice il commento, quattro questioni: 1a. NGS individua nel
10-15% di bambini con malattie varie la causa di malattie non altrimenti
diagnosticabili, ma nessuno sa se vi sia un beneficio per i bambini sani anche
perché non è ancora possibile attribuire con assoluta certezza a una data
variante genetica un significato clinico. 2 a. Cosa è opportuno
comunicare alla famiglia? Serve al bambino? 3 a. Lo screening in b.
normali fa aumentare la proporzione dei falsi positivi (si riduce il potere
predittivo positivo, ndr) secondo uno studio con un rapporto 20:1 di falsi
positivi/veri positivi. 4 a. Di chi sono i dati genetici, che non
vengono interamente comunicati alla famiglia. Nel caso poi di diffusione di
questa tecnica a tutti i neonati lo stato finanziatore disporrebbe delle
informazioni genetiche dell’intera popolazione. 5. Se si volesse condividere i
dati ottenuti con altri ricercatori, auspicabile, come proteggere la privacy
dei bambini/famiglie? La giusta
conclusione del commento: “If newborn sequencing is to fulfil its potential to save many children’s lives, it is
imperative that scientists get the ethics and the science right”.
MEDICO E AUTISMO
****Let’s talk therapy: treatments for children with autism. Lancet 2013;382:753. Le basi biologiche dell’autismo sono poco conosciute per cui la terapia e la prevenzione sono piuttosto limitate. La terapia con farmaci è sintomatologica: Risperidone per i comportamenti ripetitivi, Aloperidolo per l’iperattività o altri per la cura ad es. delle crisi epilettiche. Sta crescendo l’uso nell’autismo di antipsicotici, con poca evidenza scientifica e con effetto sedativo, che può ridurre alcune anomalie comportamentali ma che non sembra proprio la soluzione. Le terapie psico-sociali, come quella cognitiva comportamentale può risultare utile per migliorare le capacità cognitive e non hanno, a differenza dei farmaci, effetti sfavorevoli. Certo, è più facile prescrivere un farmaco ma il consiglio è che il medico lasci il ricettario nel cassetto e informi le famiglie, talora in grande difficoltà per ad es. l’iperattività, della possibilità e efficacia di alternative come i gruppi di supporto e programmi di assistenza che diano loro sollievo e respiro oltre a terapie occupazionali, logopediche e comportamentali (i genitori dei bambini, a differenza dei medici, desiderano più che capire il perché della malattia - vedi poi i numerosi lavori sull’autismo - come aiutare il loro figlio a vivere meglio e a far vivere meglio loro, ndr).
GENOMA
Omics technologies and the study of human
ageing. Nature Reviews Genetics 2013;14:601. Tutti abbiamo con l’età modificazioni fisiologiche di tutti i
sistemi-organi, ma con grosse variazioni tra persona e persona. L’applicazione
della tecnologia “omica” (genomica, metabolomica, metagenomica, trascrittomica)
consente ora di individuare i pathway molecolari che si modificano con
l’invecchiamento. Un meccanismo è il mosaicismo clonale (vedi sopra) o
mutazioni somatiche di mtDNA. Ci sono anche (Tab. 1) variazione collegate
all’età dei livelli genome-wide di metilazione (ridotta), sregolazione di
espressione di miRNA, livelli di metaboliti da incompleta ossidazione mitocondriale
degli acidi grassi e una forte associazione tra dieta, composizione microbiota
(microbi ospitati), infiammazione e salute (vedi anche l’Editoriale Gut Microbiota, the Genome, and Diet in
Atherogenesis. NEJM 2013;368:1647 e l’articolo Intestinal Microbial Metabolism of
Phosphatidylcholine and Cardiovascular Risk. Pg. 1575)(Spigolature Aprile 2013). Vi sono anche numerosi
studi di trascrittomica (Tab. 2) su vari tessuti (sangue, rene, SNC, parete
addominale) che dimostrano chiaramente le modificazioni di espressione di molti
geni (di regolazione sinaptica, infiammazione e immunità, mitocondriali). Questo
articolo di aggiornamento sui progressi nel campo sottolinea che, pur con
l’abbondanza dei dati e con i risultati ottenuti soprattutto con la glicomica,
la metabolomica e la metagenomica, manca ancora un’integrazione tra i vari
studi e sarebbe necessario programmare studi funzionali e studi di coorte
longitudinali.
Transcriptome and genome sequencing uncovers
functional variation in humans. Nature 2013;501:506. I progetti del sequenziamento
genomico hanno identificato nell’uomo milioni di varianti le cui funzioni vanno
ora interpretate per capire le basi genetiche di variazione dei caratteri
umani. Nel lavoro vengono riportati i risultati di un’analisi di mRNA e
microRNA in linee linfoblastoidi di 462 del 1000 Genome Project. Viene
documentata un’estrema variazione della regolazione genetica di quasi tutti i
geni.
Per
la prima volta, dicono gli AA; si è in grado di prevedere un gran numero di
varianti regolatorie causali e di fornire gli elementi per capire i meccanismi
cellulari di varianti regolatorie e con perdita di funzione; quindi c’è ora la
possibilità di prevedere la specifica funzione di varianti trovate nei genomi
di singole persone (la difficoltà di attribuire una funzione a una variante
significativa trovata con studi di GWAS in specifiche patologie ha costituito
la principale obiezione all’utilità di questi studi di associazione genome-wide,
ndr). Questo studio sottolinea anche il potere informativo combinando l’analisi
di sequenziamento genomico con l’analisi del trascrittoma.
The Next-Generation
Sequencing Revolution and Its Impact on Genomics. Cell 2013;155:27. Il sequenziamento massivo in parallelo sta rivoluzionando la diagnosi
clinica , la quantificazione del rischio di comparsa o ricorrenza e le
possibilità terapeutiche. La review esplora lo stato dell’arte della genomica
nell’era della tecnica NGS. Con la premessa che questo è reso possibile dalla mappa
fisica del genoma ottenuto con la precedente tecnologia, perché le sequenze più
corte delle varie piattaforme richiedono il genoma di referenza come substrato
per l’allineamento prima dell’identificazione della variante.
Nella
review si fa un po’ la storia e il successo dell’identificazione di un gran
numerosi di geni malattia delle m. monogeniche, ma anche gli insuccessi per le
malattie complesse, in cui solo l’applicazione delle tecniche di associazione
dell’intero genoma (GWAS) ha consentito di identificare numerosi loci di
predisposizione genetica di molte malattie comuni, anche se non è ancora ben
chiaro se il contributo genetico sia dovuto a un numero grandissimo di alleli
comuni con basso effetto o a un grande numero di alleli rari con maggior effetto.
Ma per le malattie monogeniche le vecchie tecniche con il clonaggio di
posizione o l’analisi del gene candidato avevano il grosso limite che sono poco
efficaci nelle più comuni condizioni costituite dalle piccole dimensioni della
famiglie, l’eterogeneità genetica e la diagnosi clinica che può non riflettere
la patogenesi molecolare. L’analisi dell’intero esoma ovvia a questa grossa limitazione.
L’efficacia diagnostica del NGS è provata dal paragone dei fenotipi OMIM con
base molecolare conosciuta nel Gennaio 2077 (2.048) e nel Luglio 2013 (3.834) e
delle 14 malattie di cui sono stati identificati i geni nel 2009-2010, di cui 9
casi non correlati e con il campione in studio di pochissimi soggetti (1-10). E
vengono affrontati altri aspetti come quello di NGS nelle malattie complesse,
nei tumori e nella diagnosi prenatale non invasiva. Insomma è innegabile che NGS
abbia avuto un incredibile impatto sulla conoscenza delle malattie genetiche in
un tempo molto limitato. Ci sono però alcune preoccupazioni quali l’enorme
quantità di dati da conservare, problemi di privacy e etici. Nei prossimi anni
si vedrà quali saranno le applicazioni che saranno adottate nella diagnosi
clinica e quali di queste avranno una copertura assicurativa. Comunque NGS
continuerà ad avere nei prossimi anni futuri una spinta innovativa sia per la
biomedicina di base che per la biologia genomica.
Single-cell sequencing-based technologies
will revolutionize whole-organism science. Nature Review Genetics 2013;14:618. La tecnologia
NGS non solo consente uno studio delle varie Omiche, ma anche un’alta efficienza (high throughput) usando un sistema dotato di maggiore processività per la lettura delle
sequenze in parallelo e dotandosi di un considerevole supporto bioinformatico,
con costi che si sono rapidamente ridotti e che sono accessibili ai principali
laboratori. Ma consente anche di ridurre la quantità necessaria di DNA per
l’analisi sino a arrivare ora al DNA di una singola cellula. Vantaggi per la
ricerca di base e per la clinica: studiare i microorganismi che non possono
essere coltivati, trascrittomica della singola cellula tumorale circolante e
dell’eterogeneità dei tumori, caratterizzazione degli eventi iniziali
dell’embriogenesi ecc. (vedi anche Single-cell sequencing in its prime. Nature
Biotechnology 2013;31:111)(Spigolature
Marzo 2013)(metterei anche la diagnosi genetica preimpianto, ndr). La Review
tratta prevalentemente dell’analisi del DNA della singola cellula nei mammiferi
(topo e uomo)(possibile applicazione nei casi di mosaicismi somatici in un solo
organo, ndr)(Vedi Somatic Mutation, Genomic
Variation, and Neurological Disease. Science 2013;341:43 e Somatic Mutation, Genomic
Variation, and Neurological Disease. Science 5 July)(Articoli di inteersse
Luglio 2013).
Down’s syndrome link to ageing. Nature
2013;501:325. Commento (News & Views) di un articolo (Usp16 contributes to
somatic stem-cell defects in Down’s syndrome. Pg 380) in cui si identifica in un gene
che potrebbe essere il bersaglio di terapie atte a migliorare alcuni segni
clinici presenti nella s. Down. Nonostante nota da più di 1 secolo (descrizione
clinica 1866, causa genetica 1969) poco si sa come la trisomia di specifici
geni (300 codificanti proteine e ancor più ncRNA) sia causa della complessa
patologia, come la precoce comparsa dei segni dell’invecchiamento: m. Alzheimer,
disfunzione immunitaria, menopausa premature, anomalie endocrine. Con uno
studio in vivo (come sempre il modello murino ci aiuta a capire la nostra
fisiopatologia) e in vitro viene dimostrato che nella trisomia 21 è presente
un’alterata regolazione dei meccanismi coinvolti nella senescenza a cui
contribuisce la triplicazione di un gene in 21q21 che codifica un enzima enzima
deubiquitinante (USP16). Questo enzima è un antagonista dei pathway dell’autorinnovamento
delle cellule staminali dei tessuti adulti, fenomeno fisiologico che permane
per tutta la vita e consente la riparazione delle cellule danneggiate e il cui
declino funzionale causa l’invecchiamento. In conclusione la s. Down potrebbe
essere considerate una Polycomb-opatia (proteine della famiglia Polycomb - PcG - che formano complessi multimerici
coinvolti nel mantenere lo stato trascrizionale repressivo di alcuni geni) e
tre dosi di USP16 diminuirebbero la repressione di CDKN2A e forse di altri loci associati alla
senescenza contribuendo alla senescenza delle cellule somatiche (l’ubiquitinazione
è un processo di modificazione post-trascrizionale delle proteine che richiede
l’instaurarsi di un legame covalente tra una molecola (o più molecole) di
ubiquitina e le proteine target, gli enzimi deubiquinanti favoriscono il
processo inverso con un processo reversibile simile a quello della
fosforilazione, wiki).
Caveat finale del commento: “it is important to temper any optimism, because even if
selective USP16 inhibitors were developed, clinical trials for age-related
conditions in Down’s syndrome would probably be challenging” (in sintesi:
quando sapremo se funzionerà? Tenendo
anche presente una prevedibile riduzione di frequenza di questa sindrome con
l’applicazione della DP non invasive, ndr).
CILIOPATIE
***Joubert syndrome: congenital cerebellar ataxia with the molar tooth. Lancet Neurology 2013;12:894. Ezia Maria Valente e altri colleghi italiani hanno pubblicato questa review su una patologia di cui si occupano da anni. Viene presentato lo spettro clinico con sottogruppi (bella la Fig. 3) con il segno patognomonico del “dente molare” alla RM cerebrale (sono poche le condizione con segni così facili da identificare e patognomonici, ndr) e le basi genetiche della s. Joubert, di cui sono noti almeno 21 geni con differente frequenza di mutazione (Tab. 1), il rapporto genotipo-fenotipo, la sovrapposizione clinica con altre ciliopatie e la prova di eredità oligogenica. Come per altre ciliopatie, es. la s. Bardet-Biedl, lo screening mutazionale dell’intero esoma o dei geni ciliari ha messo spesso in evidenza singole varianti in Hz in più di un gene che potrebbero svolgere un ruolo patogenetico come modulatori del fenotipo. In conclusione la sovrapposizione clinica e genetica delle varie ciliopatie è probabilmente spiegata dal modello oligogenico di eredità con il fenotipo che dipende dalla mutazione, dalla presenza di rare varianti e di polimorfismi in loci diversi.
DYX1C1 is required for axonemal dynein assembly and
ciliary motility. Nature
Genetics;2013;45:995.
Le cilia sono organelli lunghi e sottili che escono dalla
superficie di tutte le cellule polarizzate (cellule con, ad es., una superficie
esterna e una interna come le epiteliali) e hanno funzione di segnale cellulare
e di motilità. Le cilia hanno un anello da una doppietta di 9 microtubuli che
circondano due microtubuli separati che connettono i 9
microtubuli esterni mediante raggi radiali (struttura 9+2). Le cilia vibratili
del nodo embrionale di topo mancano invece dell’apparato centrale (struttura
9+0). Vi sono complessi multiproteici dineinici che legano a intervalli regolari le doppiette di microtubuli e contengono motori molecolari che muovono e regolano i movimenti delle cilia. I complessi dineici ODA (outer dynein arm) generano la battuta mentre IDA (inner dynein arm) e i complessi regolatori nexina-dineina (N-DRC) regolano le modalità e la frequenza dei battiti. L’individuazione delle varie proteine che vengono assemblate in questa complessa macchina molecolare consente di conoscere la causa delle malattie legate agli anomali movimenti ciliari.
Clinicamente si conosce un gruppo di condizioni denominate Discinesia primitiva ciliare (PCD)(il primo caso l’ha descritto da M. Kartagener, internista di Zurigo, nel 1936, OMIM), la cui frequenza è di 1:20.000 persone caratterizzate da difetto di clearance mucociliare delle vie respiratorie che comporta la formazione di bronchiectasie, difetti di lateralità degli organi (situs inverso-ambiguo) spesso con malformazione cardio-vascolare, idrocefalia (molto più frequente nel topo che nell’uomo anche se osservabile nell’uomo come chiusura acqueduttale), infertilità maschile. Geneticamente molto eterogenee (MIM #244400) con più di 20 geni-malattia, due anche XL, di ODA e IDA. Studiando la funzione biologica di une gene, DYX1C1 associato alla dislessia (cosegregazione in una famiglia con dislessia di una traslocazione rcp, e studi con SNP) nel topo si è visto che la delezione di alcuni suoi esoni determina un fenotipo PCD. Osservazione confermata indipendentemente sempre nel topo con screening di mutagenesi e mutazione Dyx1c1. Quadro analogo nello zebrafish con KO morfolino mediato. Partendo da una famiglia irlandese altamente consanguinea con una delezione (tramite analisi CNV) in omozigosi del gene DYX1C1 sono state trovate mutazioni, sempre in omozigosi, in 5 famiglie australiane e USA. L’analisi Sanger di 105 pz con PCD e con coinvolgimento sia di ODA che di IDA ha individuato 10 pz (9 famiglie) con mutazione di questo nuovo gene della PCD.
NEK8 Links the
ATR-Regulated Replication Stress Response and S Phase CDK Activity to Renal
Ciliopathies. Molecular Cell 2013;51:423. Le cause
delle ciliopatie renali, responsabili di gran parte delle delle insufficienze
dell’organo, sono poco conosciute. Il gene NEK8 (che incredibilmente è chiamato
“never in mitosis gene A-Related Kinase 8” ndr) è una chinasi ciliare causa
(molto raramente) in omozigosi di una Nefronoftisi (NPHP9, MIM #613824) nell’uomo
e causa nel topo della malattia policistica simile alla forma recessiva (ARPKD)
dell’uomo. Nel lavoro si dimostra che NERK8 è un attivatore della risposta allo
stress replicativo ATR-mediata. In vitro cellule che mancano di NEK8 formano
rotture spontanee del doppio filamento (DSB) e collasso
della forca replicativa. Il gene
sopprime la formazione di DSB e la sua delezione nel topo mutante fa accumulare
danni del DNA a livello renale e in vitro produce un’alterazione
dell’architettura cellulare renale. In conclusione NEK8 è un importante
componente della risposta al danno DNA collegando lo stress replicativo alla
patologia cistica.
Loss of cilia suppresses cyst growth in genetic models
of autosomal dominant polycystic kidney disease. Nature Genetics 2013;45:1004. La
malattia policista renale AD (ADPKD)(MIM #173900 e #613095), da mutazione di
due geni (policistina 1 e 2)(PC1 e PC2) è caratterizzata dallo sviluppo e
dilatazione di cisti ripiene di liquido di alcuni tubuli renali che porta
all’insufficienza renale nel 50% di persone adulte (60 anni)(vedi anche miR-17∼92
miRNA cluster promotes kidney cyst growth in polycystic kidney disease. PNAS
2013;110:10765)(Articoli interesse Giugno 2013).
Queste due proteine sono trasportate nelle cilia da un sistema chiamato trasporto
intraflagellare (IFT); mutazioni di alcuni componenti di questo sistema (quali un
componente della chinesina II, Kif3a10, e le proteine Ift20 e Ift88) indotte
nel topo causano anomalie ciliari e formazioni di cisti. Le cisti renali si
formano quindi per inattivazione di una o l’altra policistina o per
inattivazione di un componente di IFT. Nello studio si vuole analizzare nel rene
e nel fegato del topo in epoca fetale e adulta come si producono le cisti con
inattivazione di ambedue i meccanismi (policistine e Kif3a e Ift20). Si dimostra che la perdita di cilia sopprime la
crescita delle cisti prodotte dalla inattivazione condizionale delle
policistine e che l’entità della patologia cistica è direttamente correlata con
l’intervallo di tempo tra la perdita iniziale di PC e la successiva involuzione
delle cilia.
Viene quindi individuata
una relazione inattesa tra l’integrità strutturale delle cilia e la funzione
delle policistine che suggerisce l’esistenza di un nuovo pathway
cilia-dipendente (che nulla ha a che fare con MAPK/ERK, mTOR o cAMP) che promuove la crescita delle cisti in
presenza di inattivazione di PC1 o PC2. La sua definizione potrebbe costituire
un possibile target terapeutico per rallentare il danno renale nella ADPKD.
M. PSICHIATRICHE
Genome-wide association analysis identifies 13 new
risk loci for schizophrenia. Nature
Genetics, advance online publication September 2013.Il rischio di sviluppare nel corso della vita la schizofrenia è altamente ereditabile, con un noto rischio di ricorrenza per i fratelli (RR 8.6) e una stima dell’ereditabilià di 0.64, precisamente di 0.81 da meta-analisi di studi di gemelli e 0.23 da studi associazione genome-wide mediante SNP comuni con poche associazioni significative, con una decina di regioni genomiche discretamente significative, tra cui il complesso maggiore di istocompatibilità e micro RNA (miR-137). Il ricorso al sequenziamento dell’esoma non ha prodotto significativi risultati. L’ipotesi è che per gli studi di GWAS, dato il grosso contributo stimato di ereditabilità, sia necessario un campione di maggiori dimensioni. Con uno studio in più fasi in cui è stato ampliato il campione di pz con schizofrenia e controlli è stata trovata un’associazione significativa di 22 loci, di cui 13 nuovi e uno in precedenza associato al Disturbo bipolare. I geni candidati fanno parte del sistema neuronale di segnale del calcio.
Un altro dato rilevate dello studio è che l’architettura della schizofrenia non è dominata da variante rare.
Genetic relationship between five psychiatric
disorders estimated from genome-wide SNPs. Nature Genetics 2013;45:984. Risultati del Cross-Disorder Group of the Psychiatric Genomics Consortium , che hanno
reclutato più di 30.000 pz con una delle 5 malattie psichiatriche:
Schizofrenia, Disturbo bipolare, D. Spettro autistico (ASD), Deficit
attentivo/iperattività (ADHD). Gli studi familiari dimostrano una condivisione
della componente genetica predisponente tra Schizofrenia e Disturbo bipolare, tra
Disturbo bipolare e Depressione maggiore e tra ASD e ADHD. Studi fenotipici e
genetici dicono che c’è sovrapposizione tra ASD e Schizofrenia, tra ASD e
Disturbo bipolare, tra Disturbo bipolare e ADHD e tra Depressione maggiore e
ADHD. Ma non è chiaro quanto si sovrappongano questi diversi fenotipi per il
relativamente basso rischio di patologia attribuibile a ogni singola variante.
Il campione è costituito da più di 30.000 pz e è stato paragonato con migliaia
di controlli. Le varianti trovate spiegano il 17-29% del rischio di malattia
con considerevole sovrapposizione tra le 5 patologie: Schizofrenia il 15% delle
varianti sono in comune con il Disturbo bipolare, il 9% con la Depressione e il
3% con l’Autismo. Questa condivisone di varianti può aiutare a definire il
fenotipo e la nosologia (vedi Identification of risk loci with
shared effects on five major psychiatric disorders: a genome-wide analysis.
Lancet 2013;381:1371)(Selezione
articoli Aprile 2013)(con le feroci critiche al nuovo DSM della classificazione
di queste malattie) e incoraggiare i ricercatori a trovare pathway comuni.
INVECCHIAMENTO
Association between large detectable clonal mosaicism
and type 2 diabetes with vascular complications. Nature Genetics 2013;45:1040. Il
mosaicismo clonale cromosomico (Clonal Mosaic Event)(CME) è la presenza in un
individuo di linee cellulari con diverso corredo cromosomico. Oltre al ben noto
mosaicismo genetico che si produce nell’embriogenesi, causa di aneuploidie
cromosomiche, perdita o acquisizione di segmenti cromosomici, LOH o UPD, la
mutazione può avvenire più tardivamente e essere limitata a specifiche linee
cellulari, come nel cancro. Le analisi con array hanno individuato una
correlazione positiva tra frequenza di CME e età, bassa (0.5%) in età <50
anni, alta (2%) negli anziani e anche una correlazione tra frequenza di CME e
cancro delle cellule ematiche e dei tumori solidi (polmone e rene). Da qui lo
studio della frequenza di CME nel Diabete mellito II, che è una tipica malattia
dell’età e che è associata con alta prevalenza al cancro. Studiati con SNP array (Metabochip) su campione di sangue un totale di 7659 soggetti di cui 2.208 con DM2: associazione significativa tra CME e DM2 (OR 5.3), che è ancor più forte se si considerano pz DM2 non obesi (OR 5.6). Rispetto ai pz con DM2 che non hanno un incremento di CME, i pz con DM2 portatori di CME hanno una prevalenza significativamente più alta di complicazioni vascolari (71.4% vs 37.1%).
Infine la percentuale di cellule con anomalia cromosomica nei portatori di CME è cresciuta nell’arco di 6 anni. Nessun caso di cancro tra i pz dello studio, nessuna differenza per altri aspetti come il controllo glicemico, la terapia insulinica, l’età alla diagnosi o la familiarità per DM2.
MALATTIE CANALI
IONICI
Common variants
at SCN5A-SCN10A and HEY2 are associated with Brugada
syndrome, a rare disease with high risk of sudden cardiac death. Nature
Genetics 2013;45:1044. L’improvviso arresto cardiaco (SCD) è
la principale causa di morte nei paesi sviluppati (1:1.000 persone/anno), in
genere dovuta a fibrillazione nell’ambito di una coronaropatia. Ma nel 5-10%
dei casi l’arresto cardiaco è il risultato di una patologia aritmica genetica
con specifiche anomalie ECG senza apparente difetto strutturale cardiaco. Una
di queste è la m. Brugada caratterizzata dal tratto ST sopralivellato nelle
derivazioni precordiali ds (in genere associato a blocco di branca ds) con
sincope o morte in giovane età (30-40 anni), spesso con una familiarità per
questi eventi. Questo segno ECG può essere transitorio e può essere provocato
da farmaci che bloccano i canali del sodio. La s. Brugada è geneticamente
eterogenea (descritti almeno 8 geni malattia)(MIM #601144), con un quinto dei
casi da mutazione in eterozigosi con perdita di funzione del gene SCN5A,
codificante una subunità alfa del canale del sodio regolato dal voltaggio (Nav1.5).
Ma ci sono molti aspetti che inducono a non considerarle una semplice malattia
mendeliana, ma una condizione con eredità complessa: mutazioni del gene SCN5A
possono avere penetranza molto bassa, in alcuni casi familiari ci sono pz
affetti non portatori di mutazione di SCN5A, molti casi sono sporadici e
analisi di linkage nei casi familiari non hanno consentito di individuare il
gene malattia.In tre ampi campioni di pz con m. Brugada e di controlli l’analisi con GWAS ha identificato tre associazioni altamente significative, con il locus SCN10A, in vicinanza del gene HEY2 e con SCN5A. Quindi anche polimorfismi di SCN10A e SCN5A, che in base ai dati della letteratura modulano la conduzione cardiaca, possono influenzare la suscettibilità dell’aritmia cardiaca. Il gene HEY2 codifica una repressore trascrizionale elica-ansa-elica espresso nel sistema cardiovascolare, il cui prodotto, in base a studi nel modello murino, interagisce con Nav1.5 e contribuisce al complesso meccanismo causativo della s. Brugada.
Una considerazione generale finale importante: “this study demonstrates that the GWAS paradigm can be successfully applied to a rare disorder, previously considered monogenic, to identify common genetic variants with unexpectedly strong modifier effects”.
Somatic and germline CACNA1D
calcium channel mutations in aldosterone-producing adenomas and primary
aldosteronism. Nature Genetics 2013;45:1050.
L’aldosterone è normalmente prodotto in risposta a deplezione del volume intravascolare
(tramite il segnale Angiotensina II) o all’iperpotassiemia. Mantiene quindi il
volume nei vasi aumentando l’assorbimento intestinale di sodio e il
riassorbimento di cloro renale. L’aldosteronismo primitivo (5% degli ipertesi) causa
ipertensione arteriosa e spesso ipopotassiemia. Il 40% degli adenomi
surrenalici secernenti aldosterone (APA) hanno mutazioni ricorrenti del gene
del canale del potassio KCNJ5. Sono stati analizzati mediante sequenziamento
dell’intero esoma 43 APA con l’identificazione di una mutazione somatica di CACNA1D, codificante un canale del
calcio regolato dal voltaggio, in 5 tumori, senza mutazione di KCNJ5. Il meccanismo
patogeno consiste nell’aumentare l’influsso di calcio che a sua volta stimola
la produzione di aldosterone e la formazione dell’adenoma. Per analogia con
quanto noto per KCNJ5, è stata cercata una mutazione costituzionale del gene
CACNA1D in 100 pz non correlati affetti da aldosteronismo primitivo a
insorgenza precoce da causa non nota. In due soggetti è stata trovata una
mutazione de novo dello stesso codone
già osservata negli APA. Uno di questi aveva un’ipertensione a. sin dalla
nascita, ipertrofia cardiaca biventricolare, DIV e blocco cardiaco di secondo
grado, convulsioni, cecità corticale, una patologia neuromuscolare non ben
precisata. Nel secondo è stata riscontrata paralisi cerebrale, grave ritardo
psico-motorio- cognitive, convulsioni parziale e generalizzate, ipertensione a
5 a, polidipsia, ipopotassiemia, e alcalosi metabolica, alti livelli di
aldosterone, non adenomi surrenalici e lieve ipertrofia ventricolare sn.
I risultati ottenuti depongono come possibile causa di APA e
aldosteronismo primitivo la presenza di mutazioni con acquisizione di funzione
del canale del calcio e quindi un’indicazione per una specifica terapia farmacologica
con inibitori del canale.
Somatic mutations in ATP1A1 and CACNA1D underlie
a common subtype of adrenal hypertension. Nature Genetics 2013;45:1055. Ulteriore precisazione delle mutazioni somatiche
note negli adenomi surrenalici secernenti aldosterone (APA): acquisizione di
funzione di KCNJ5 e apparente perdita di funzione di ATP1A1 (40%) and ATP2A3 (7%)(due ATPasi tipo
P, deputate al trasporto ionico, tipo P per la presenza di un
sito di fosforilazione a livello dell'aspartato, che nelle due
diverse forme apre e chiude il canale per lo ione (Na+/K+,
H+/K+, Ca++),wiki). Nel lavoro si documentano
mutazioni (sequenza genomica) di 10 casi della zona simil glomerulosa di APA e
in 9 sono state trovate mutazioni del gene ATP1A1 o di CACNA1D, con differente
effetto voltaggio. Molte APA con queste mutazioni sono piccole (<1 cm) di
diametro e possono sfuggire ai comuni esami con immagini (questo suggerisce un
diverso approccio diagnostico nella ricerca della causa dell’ipertensione? Ndr).
High-Content siRNA Screen
Reveals Global ENaC Regulators and Potential Cystic Fibrosis Therapy Targets. Cell 2013;154:1390. Il canale epiteliale del sodio (ENaC) svolge una importante funzione
nel riassorbimento dei sali e dell’acqua e nella idratazione della superficie
epiteliale di molti tessuti tra cui le vie aeree e è particolarmente importante
nella clearance del liquido polmonare e nel riassorbimento del liquido
polmonare fetale alla nascita. Per identificare i candidati target
farmacologici nella terapia della fibrosi cistica (CF) sono stati cercati nelle
cellule delle vie aeree umane i modulatori di funzione e di traffico ENaC
mediante uno screening microscopico e di siRNA. E’ stato individuato un
modulatore ENaC, recettore del fattore neurotrofico ciliare (CNTFR) e un
possibile bersaglio per i farmaci, diacilglicerolo chinasi-iota (DGKi), una
enzima del metabolismo di PiP2, la cui inibizione normalizza il sodio e
l’assorbimento dei liquidi nelle cellule di pz con FC.
MALATTIE NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE
De novo mutations
in epileptic encephalopathies. Nature 2013;501:217. Risultati di screening esomico per la ricerca di mutazione de novo in pz con encefalopatia epilettica: 149 pz con spasmi infantili e 115 con sindrome Lennox–Gastaut. Trovate 329 mutazioni de novo con un significativo eccesso dei 4.000 geni sensibili all’effetto dose, tra cui GABRB3 (4 pz) e ALG13 (2 pz), significativamente associati alla encefalopatia epilettica. Altri geni con mutazione de novo in questi due gruppi sono CACNA1A, CHD2, FLNA, GABRA1, GRIN1, GRIN2B, HNRNPU, IQSEC2, MTOR e NEDD4L con un particolare coinvolgimento di geni regolati dalla proteina FMRP (s. Fragile X).
GRIN2A mutations cause epilepsy-aphasia spectrum disorders. Nature Genetics
2013;45:1073. GRIN2A mutations in acquired epileptic aphasia and related
childhood focal epilepsies and encephalopathies with speech and language
dysfunction. Nature Genetics 2013;45:1061.
Mutations in GRIN2A cause
idiopathic focal epilepsy with rolandic spikes. Nature Genetics 2013;45:1067. Tre lavori sull’identificazione di un nuove gene causa di alcune
forme di encefalopatia epilettica a diverse età di insorgenza, un gruppo di
sindromi elettrocliniche con convulsioni associate a rilevante attività
epilettiforme tipica per le varie forme, causa di deficit cognitivo e
comportamentale. Tra queste vi sono due condizioni rare, simili come tracciato
EEG, di encefalopatia epilettica la cui causa non è nota: la sindrome
Landau-Kleffner (LKS)(MIM 245570), chiamata anche afasia epilettica acquisita,
che si manifesta sui 3-7 anni in bambini normali con rare crisi convulsive e
regressione del linguaggio e la sindrome con continue punte rapide e onde
durante il sonno a onde lente (CSWS) in cui la regressione è globale. Esistone anche
altre due forme più lievi con convulsioni focali e generalizzate che scompare
dopo la pubertà (BECT) e (se ho capito bene in questa complessa classificazione
clinica, ndr. Vedi Clinical genetic study of the epilepsy-aphasia spectrum. Epilepsia 2013;54:280) una malattia con epilessia
intermedia con afasia (IEAD).
La recente individuazione di una mutazione del gene
GRIN2A (codificante la subunità α2 del
recettore postsinaptico dell’acido glutammico NMDA) in un pz con LKS sporadico
ha stimolato più gruppi di ricerca a verificare il contributo di questo gene in
queste patologie.Mutazione sia de novo che ereditate di questo gene (anche delezioni) sono responsabili del 20% dei casi di LKS e CSWS (primo lavoro) e con frequenza dipendente dalla gravità della forma (4.9% nei casi BECT e 17.6% con CSW) (secondo lavoro). Nel terzo lavoro è stata trovata una mutazione-malattia del gene analizzato in 4 famiglie con epilessia e afasia, ma non in pz con altre forme di encefalopatia epilettica.
Mutations in
the gene encoding PDGF-B cause brain calcifications in humans and mice. Nature
Genetics 2013;45:1077. Calcificazioni cerebrali sono di
frequente riscontro soprattutto con l’età avanzata (1% nei giovani 1%, >2%
negli anziani. Raramente sono familiari con trasmissione AD (IBGC), con
eterogeneità genetica ma anche clinica con calcificazioni dei gangli basali,
cervelletto, talamo e tronco e possono essere asintomatiche, anche se
rilevanti, o sintomatiche con segni motori, cognitivi e psichiatrici. Nel 50%
dei casi è presente una mutazione inattivante del gene SLC20A2 che codifica per un trasportatore del fosfato inorganico
(PiT2). In una proporzione non nota sono presenti mutazioni anche del gene PDGFRB che codifica una proteina PDGF-Rβ
(recettore tirosin chinasico dei membri della famiglia dei fattori di crescita
di derivazione piastrinica). Nel lavoro si prova che mutazioni del gene PDGFB,
il cui prodotto PDGF-B è il principale ligando di PDGF-Rβ, sono una causa frequente delle
IBGC e che la proteina, fattore di crescita delle cellule mesenchimali
svolge un ruolo importante nel reclutamento dei periciti
(cellule connettivali che circondano
parzialmente le cellule endoteliali dei capillari e delle venule con funzione contrattile) durante la angiogenesi. Nel topi nulli per Pdgfb o Pdgfrb la disfunzione
vascolare causa la morte perinatale, mutazioni parzialmente inattivanti
determinano ipoplasia dei periciti e patologie renali e cardiovascolari che
comunque consentono la sopravvivenza. In questi topi si riscontra un’alterata
maturazione della barriera ematoencefalica con transcitosi endoteliale (trasporto
di molecole a alto pm, come le proteine, che dopo essere inglobate per
endocitosi attraversano l’epitelio e sono liberate nel liquido interstiziale
per esocitosi, wiki) e alterata polarizzazione
astrocitaria del prolungamento a forma di piede (gli astrociti sono componenti
della barriera). Nel lavoro l’identificazione mediante sequenziamento genomico
di una mutazione del gene PDGFB co-segregante negli altri affetti di una
famiglia serba ha stimolato la ricerca di mutazioni di questo gene in altre
famiglie e ne sono state trovate mutazioni con perdita di funzione (missenso o
nonsenso) in 6. Topi portatori di alleli ipomorfi di Pdgfb hanno calcificazioni
cerebrali con sviluppo età-dipendente. La comparsa di queste calcificazioni è
dovuta alla mancanza a livello endoteliale di PDGFB e correla con il grado di
deficit pericitario e della barriera emato-encefalica.
ALZHEIMER (sul Corriere Sera del 10 Ottobre 2013 c’è la seconda
parte di un’inchiesta in Italia su questa malattia: il testo, di Michele
Farina, è da far leggere agli studenti di medicina e specializzandi per
mostrare la malattia dalla parte del pz. Molto bella. Il pz di 56 anni
intervistato è portatore della variante Aβ4 (vedi
anche Nature 2013;500:45)(Articoli interesse Agosto 2013) e vedi il blog
“invisibili.corriere.it”).
Presenilin-ryanodine
receptor connection. PNAS 2013;110:14825. Commento di Presenilins regulate calcium homeostasis and presynaptic function via
ryanodine receptors in hippocampal neurons. PNAS 2013;110:15091. I due geni delle preseniline (PS1 e PS2), le cui mutazioni sono la
principale causa di Alzheimer familiare, sono subunità cataliche del complesso
multimolecolare γ-secretasi che media il clivaggio intramembranoso di molte
proteine di membrana tra cui la proteina precursore amiloide (APP) e Notch. Questo
causa peptidi secreti e intracellulari spesso coinvolti nei pathway di segnale
intracellulari. L’inattivazione di PS causa neurodegenerazione e perdita di
memoria, che sono i segni chiave della m. Alzheimer. Poco è noto come queste
due subunità funzionino normalmente e quale ruolo abbiano nella patogenesi di
questa malattia familiare. Si dimostra che PS regolano l’omeostasi del calcio e
la funzione sinaptica tramite i recettori rianodinici, che sono canali ionici
del Ca2+ del reticolo
sarcoplasmatico, e l’alterazione omeostatica del calcio potrebbe
costituire il primo evento patogenetico della disfunzione sinaptica di questa
malattia.
Promiscuous Alzheimer’s Amyloid: Yet Another
Partner. Science 2013;341:1354. Sottotitolo: “A neuroimmune receptor has
high affinity for Alzheimer’s β-amyloid aggregates and
mediates a synaptotoxic cascade in neurons”.
Sempre a proposito di Alzheimer vedi NIH's $33 Million Alzheimer's Gamble (Science Insider)( http://scim.ag/NIHAlzheimers). Le sperimentazioni cliniche per trovare un farmaco per l’Alzheimer hanno dato risultati deludenti, forse perché, come scrivono tutti da tempo, la terapia è iniziata troppo tardi. NIH ha annunciato che darà 33 milioni di dollari per un nuovo trial terapeutico con farmaco antiamiloide, ancora da identificare, a 650 pz di età 60-70 anni, portaori di due copie della variante APOE4 che comporta un rischio di Alzheimer 10 volte quello della popolazione normale. E questo prima che si formino le placche.
In assenza di risultati l’Agenzia, secondo il parere di un neurologo di Cleveland, “is taking a gamble by using the lion’s share (la parte del leone) of its Alzheimer’s research budget for the study.
PRIONI E ALZHEIMER
Alzheimer’s and prion diseases: PDK1
at the crossroads. Nature Medicine 2013;19:1088. News and Views di un
articolo sullo stesso fascicolo (PDK1
decreases TACE-mediated α-secretase activity and
promotes disease progression in prion and Alzheimer’s diseases. Pg 1124) che parte da una considerazione: la proteolisi
mediata dal prodotto del gene TACE (o ADAM17), che è una metalloproteasi
chiamata enzima convertitore TNF alfa perché effettua un taglio proteolitico di
TNF rendendo il fattore di necrosi tumorale α una citochina solubile (wiki, ndr), svolge un ruolo chiave nella
m. Alzheimer e nella malattia da prioni. TACE promuove un ulteriore taglio
proteolictico del precursore beta amiloide (βAPP) che non solo impedisce la
formazione di Aβ peptidi cosituenti delle placche, tipiche dell’Alzheimer, ma
anche rilascia APPα che ha un effetto protettivo.Nel lavoro si dimostra che PDK1, una chinasi 3-fosfoinositide dipendente, è attivata dalla proteina prionica cellulare che altera i livelli di TACE associati alla membrana influenzando sia l’Alzheimer che le patologie da prioni.
Profoundly different prion
diseases in knock-in mice carrying single PrP codon substitutions associated with
human diseases. PNAS 2013;110:14759. I prioni (‘proteinaceous
infectious particles’) sono agenti infettanti non convenzionali che consistono
di molecole di proteine malripiegate che si riproducono autonomamente (PrP),
distruggono gradualmente il tessuto cerebrale nell’uomo, nei bovini e in altri
animali causando una considerevole variabilità clinica che è
mutazione-dipendente. L’interesse per il meccanismo patogenetico dei prioni
deriva dal fatto che le proteine mutate di malattie frequenti come l’Alzheimer
(AD) e il Parkinson (PK), amiloide β (Aβ) and α-sinucleina hanno un
comportamento riproduttivo simile.
Nell’uomo
buona parte delle malattie da prioni sono da mutazioni del gene PRNP, ne sono
note una ventina, che sono trasmesse o che sono sporadiche (da causa non nota).
Lo scopo del lavoro è creare modelli genetici per studiare la correlazione
genotipo-fenotipo. Le ipotesi di partenza sono: l’interferenza sull’espressione
da parte del genoma dell’individuo, la mutazione sensibilizza il portatore a
varianti prioniche ambientali, le singole mutazioni producono specifici
malripiegamenti proteici che avvengono in differenti regioni cerebrali o che
interessano solo specifiche regioni anatomiche. Il ricorso a modelli animali ha
consentito di provare che differenze del singolo codone in un gene causano
rilevanti differenze neurodegenerative e stimolano la formazione di distinti
elementi proteici infettivi. Interessante anche perché gli AA ritengono che l’epidemia della encefalopatia spongiforme bovina del 1980, causa della diffusione all’uomo della malattia Creutzfeldt–Jakob negli anni 1990, non sia iniziata come si ritiene anche ora in un animale che aveva preso la malattia da prioni mangiando cervelli di pecore infettati da scrapie (encefalopatia spongiforme con oltre ai vari segni prurito intenso e grattamento –to scrape) ma piuttosto che il processo sia iniziato con una mutazione spontanea di PrP in un bovino che ha prodotto materiale infettivo responsabile dell’epidemia per l’aggiunta di encefalo bovino per l’arricchimento proteico degli alimenti. In conclusione la proteina PrP è estremamente vulnerabile a malripiegamenti con effetto tossico di acquisizione di funzione.
Ancora
sui prioni:
Self-propagation
of pathogenic protein aggregates in neurodegenerative diseases. Nature 2013;501:45. Gli aggregate proteici di
differenti malattie neurodegenerative condividono con i prioni le proprietà
molecolari della nucleazione, stampo, crescita, moltiplicazione e diffusione.
Ogni tappa di questi fenomeni costituisce un possibile target terapeutico per
queste malattie ora non curabili. Inoltre dato il prolungato periodo
asintomatico prima della comparsa di segni clinici (10-20 anni nell’Alzheimer)
è possibile rintracciare nei liquidi corporei gli aggregati proteici solubili
da usare come marcatori di malattia.
Molecular Structure of β
-Amyloid Fibrils in Alzheimer’s Disease Brain Tissue. Cell 2013;154:1257. L’analisi mediante NMR in fase solida e il microscopio elettronico di
fibrille di amiloide β (Aβ) presi dall’encefalo di due pz con Alzheimer rivela
che in ogni pz predomina una struttura fibrillare con differenze di struttura
nei due pz. Le fibrille differiscono rispetto a quelle prodotte in vitro. Quindi si ritiene che i pz con
Alzheimer abbiano tra di loro differenti conformazioni di aggregati Aβ e che
nei trial clinici vi debba essere una stratificazione dei pz in base a queste
differenze. Si prospetta quindi l’ipotesi che l’analisi degli aggregati Aβ sia
effettuata con radioligandi struttura specifici e che la terapia sia effettuata
con antiaggreganti specifici.
Vedi anche il commento A Template for New Drugs against Alzheimer’s Disease. Cell
2013;154:1182.
A flexible polyglutamine
hinge opens new doors for understanding huntingtin function. PNAS
2013;110:14516.
Polyglutamine domain
flexibility mediates the proximity between flanking sequences in huntingtin. PNAS
2013:110:14610.
Huntington disease arises
from a combinatory toxicity of polyglutamine and copper binding. PNAS 2013;110:14995.
TOPOISOMERASI, NEUROSVILUPPO E AUTISMO
The Top3b way to
untangle RNA. Nature Neuroscience 2013;16:1163. Due lavori sul ruolo di una topoisomerasi, che fa parte degli enzimi che hanno un ruolo fondamentale nell'impacchettamento e nella replicazione
del DNA e che possono introdurre una rottura del singolo o del doppio filamento
di DNA in modo temporaneo).
In particolare si dimostra che Top3b ha
un’attività RNA topoisomerasica e, formando un complesso ribonucleoproteico con
FMRP (s. Fragile X), svolge un ruolo
importante nel neurosviluppo e nei processi cognitivi.Deletion of TOP3b, a component of FMRP-containing mRNPs, contributes to neurodevelopmental disorders. Nature Neuroscience 2103;16:1228. In Finlandia vi sono alcune condizioni mendeliane rare nettamente più frequenti rispetto a altre nazioni (Finnish disease heritage-FDH) e con gradiente, sempre in Finlandia, nord>sud. Tra queste la schizofrenia. Sempre nel nord Finlandia sono state identificate grosse delezioni ricorrenti con effetto fondatore (con aplotipi identici per discesa) associate a patologia del neurosviluppo (deficit intellettivo e schizofrenia). In sottopopolazioni del nord sono presenti con maggior frequenza anche microdelezioni che contribuiscono a spiegare la frequenza delle patologie del neurosviluppo, come la del22q11.22 (telomerica rispetto alla classica della s. Velo-cardio-facciale)(vedi 22q11.2 distal deletion: a recurrent genomic disorder distinct from DiGeorge syndrome and velocardiofacial syndrome. AJHG 2008;82:214) che nel nord ha una frequenza allelica del 3-5% (!!!, ndr) confermata dal fatto che sono stati trovati in una sottopopolazione 4 pz con delezione in omozigosi (in tre vi era consanguineità dei genitori) che avevano deficit cognitivo moderato e due schizofrenia. La topoisomerasi TOP3β, che codifica la topoisomerase DNA III β, è localizzata nel segmento deleto e quindi, questa è l’ipotesi proposta, potrebbe essere un gene-malattia di queste patologie. E’ una RNA topoisomerasi che interagisce biochimicamente e geneticamente con la proteina FMRP, carente nella s. Fragile X. L’interazione tra FMRP e Top3β promuove l’espressione di mRNA cruciali per il neurosviluppo e la funzione mentale (vedi anche Top3β is an RNA topoisomerase that works with fragile X syndrome protein to promote synapse formation. Nature Neuroscience advance online publication 4 August 2013)(Spigolature Agosto 2013). I risultati dell’analisi genetica della delezione 22q11.22 in Finlandia e l’effetto fenotipico di mutazioni missenso de novo di Top3β sottolineano il ruolo che questo gene ha nel neurosviluppo.
Top3b is an RNA topoisomerase that
works with fragile X syndrome protein to promote synapse formation. Nature
Neuroscience 2013;16:1238. La Top3β
fa parte del “dissolvasoma” del
DNA (vedi Scaffolding
protein SPIDR/KIAA0146 connects the Bloom syndrome helicase with homologous
recombination repair. PNAS 2013;110:10646)(Spigolature Giugno 2013), che include l’elicasi BLM, RMI2 e 1
BLM. Top3β interagisce con la proteina FMRP (la cui mancanza causa
la S. Fragile X) che regola la traduzione di mRNA importanti per la funzione
neuronale; l’abolizione di questa interazione dovuta a una mutazione missenso
di FMRP, causa della s. Fragile X, suggerisce che Top3β contribuisce alla patogenesi
delle malattie del neurosviluppo. Top3β lega vari mRNA codificati da geni
con funzione neuronale noti per essere causa, quando mutati, di schizofrenia e
autismo. Nella drosofila e nel topo con mutazione di Top3β o con mutazione FMRP si osservano
anomalie di formazione sinaptiche. Questo va pensare che Top3β sia una
topoisomerasi RNA.
A long genetic explanation. Nature 2013;501:36. Sottotitolo: “Topoisomerase enzymes facilitate gene transcription by
resolving DNA tangles. Malfunction of these enzymes seems to compromise the
expression of very long genes, potentially mediating neurodevelopmental
disorders”. Commento del lavoro (Topoisomerases facilitate transcription of long
genes linked to autism. Nature Pg. 58) sul ruolo e funzione delle topoisomerasi, che sono
espresse nell’encefalo in epoca pre- e postnatale, nell’espressione di geni di
grosse dimensione nei neuroni, da cui derivano le basi dei processi di
trascrizione e delle malattie del neurosviluppo. Come sappiamo che delezioni o
mutazioni della copia materna del gene UBE3A (l’unico allele normalmente
espresso nei neuroni) causano la s. Angelman, mentre duplicazioni della regione
che comprende UBE3A frequentemente sono associate a autismo. In vitro l’aggiunta
di inibitori delle topoisomerasi sono in grado di attivare l’allele paterno
normalmente silenziato per riduzione di espressione di UBE3A-ATS (antisenso non codificante di UBE3A), lunghissimo trascritto espresso nei neuroni, che è
associato con il silenziamento dell’allele paterno (ma è tutto da dimostrare
che questo possa costituire una terapia specifica per questa malattia). La
repressione di UBE3A-ATS con inibitori
della topoisomerasi suggerisce che questi enzimi sono necessari per l’espressione
di geni di >200 kb. E il KO di Top 1 e Top2b nei neuroni in vitro conferma
questa conclusione. Molti geni candidati dell’autismo hanno queste dimensioni e
l’espressione di questi geni è ridotta da inibizione di Top1. Da qui l’ipotesi
che agenti chimici o mutazione genetiche che riducono l’attività
topoisomerasica possano contribuire a causare autismo e altre malattie del
neurosviluppo, che avrebbero quindi una patogenesi comune nel difetto
lunghezza-dipendente di trascrizione di geni, in particolare durante il periodo
critico dello sviluppo cerebrale.
Autism
at 70 — Redrawing the Boundaries. NEJM 369:1089. Storia dell’autismo,
patologia descritta per la prima volta 70 anni fa, e delle sue definizioni e
limiti nosologici. L’ultima con il DSM-5 del 2013: due categorie: perdita della
comunicazione reciproca sociale e dell’interazione sociale” e “pattern
comportamentale limitato e ripetitivo” ambedue “presenti dalla prima infanzia”.
Le varie sottocategorie (es. s. Asperger) sono state eliminate. La diagnosi
richiede che venga specificata la presenza o l’assenza di deficit intellettivo,
di linguaggio o altre condizioni mediche o genetiche.
Identification of Small
Exonic CNV from Whole-Exome Sequence Data and Application to Autism Spectrum
Disorder. AJHG 2013;93:607. Le variazioni del
numero di copie (genomiche)(CNV) hanno dato un considerevole sviluppo
all’individuazione delle cause genetiche di malattie, ma la sensibilità dei
metodi usati per individuare piccole CNV non scende sotto le 30 kb. Ma con le
nuove tecniche di analisi dell’intero esoma è ora possibile identificare CNV
esoniche di 1-30 kb. L’analisi di 432 pz con ASD e di 379 controlli ha permesso
di rilevare un significativo aumento di rare (minor frequenza allelica MAF
<1%) CNV 1-30kb e di delezioni 1-10kb nell’autismo, ma non di duplicazioni. In
quasi il 6% dei pz con autismo sono presenti più (2-3) delezioni esoniche di
1-30 kb e il 2.3% di delezioni di 1-10 kb (vs 2.4% e 0.6% rispettivamente dei
controlli). Le CNV di 1-30 kb frequentemente contengono un gene; l’analisi di
questi geni e dei relativi pathway ci dice che si tratta di geni del
citoscheletro e dell’autofagia, indicando così che esaminando l’intero esoma le
delezioni di 1-30 kb contribuiscono al rischio di autismo in oltre il 7% dei
soggetti.
(NB:
sbilanciamenti genomici clinicamente rilevanti de novo sono presenti nel 7%-10% di soggetti con autismo sporadico
da causa non nota, con valori più alti nei casi sindromici, ndr).
Parkinson’s
disease dementia: convergence of α-synuclein, tau
and amyloid‑β pathologies. Nature
Reviews Neuroscience 2013;14:626.
Nel Parkinson (PD) si sta identificando una forma con demenza (PDD). In questa
forma vi è diffusione della patologia fibrillare α‑sinucleina (α‑syn) dal ponte
cerebrale alle strutture neocorticali, ma in oltre il 50% dei pz con PDD vi è
anche la diffusione di placche amiloidi‑β-amiloidi che costituiscono la patologia
tipica dell’Alzheimer che è quindi secondario. La comprensione di questa
sinergia, che determina una prognosi peggiore, può contribuire a individuare
un’efficace terapia.
The Parkinson’s disease–linked
proteins Fbxo7 and Parkin interact to mediate mitophagy. Nature Neuroscience 2013;14:1257. I geni di due forme recessive di
Parkinson (PARK6 a inizio precoce: MIM #605909, da mutazione di PINK1 e PARK2
giovanile: MIM #600116 da mutazione di Parkina) cooperano nella clearance
autofagica di mitocondri danneggiati (mitofagia). Nel lavoro si dimostra che
mutazioni del dominio F-box della proteina FBXO7 (causa di PARK 15 AR, sindrome
pallido-piramidale giovanile) partecipa al mantenimento mitocondriale con
interazione diretta dell’attività mitofagica mediata da PINK1 e Parchina.
Questo suggerisce l’importanza della disfunzione mitocondriale nella patogenesi
del Parkinson.
TELOMERI E STABILITA’ GENOMICA
Specialist responses at telomeres. Nature Reviews
Genetics 2013;14. Research highlights. Commento
di un lavoro (The Telomere Deprotection Response Is
Functionally Distinct from the Genomic DNA Damage Response. Molecular Cell
2013;51:141) sulla stabilità genomica. Come sappiamo la
presenza dei telomeri assicura che non vengano riconosciuti e trattati come
segmenti di DNA danneggiato e quindi sottoposti alla riparazione che
provocherebbe riarrangiamenti genomici come le fusioni telomeriche. Quando
manca questa protezione viene attivata una risposta specializzata di danno del DNA
che riduce la probabilità dei riarrangiamenti genomici. Nello studio si dimostra in vitro che i meccanismi di risposta alla mancata
protezione dei telomeri sono diversi da quelli del riparo del DNA.
Inherited mutations in the
helicase RTEL1 cause telomere dysfunction and Hoyeraal–Hreidarsson
syndrome. PNAS 2013;110:e3406.I telomeri, costituiti da proteine e
centinaia di sequenze esanucleotidiche ripetute di DNA delle parti terminali dei cromosomi, proteggono la parte
terminale dei cromosomi degli eucarioti, si riducono con l’età, sono infatti un
orologio biologico che limita la proliferazione cellulare. I telomeri sono allungati dalla telomerasi in modo controllato in
modo da assicurare un numero adeguato di divisioni cellulari per prevenire un
numero eccessivo di divisioni e lo sviluppo del cancro. L’espressione
della subunità delle telomerasi trascrittasi inversa (hTERT) è soppressa nei
tessuti somatici e quindi i telomeri si accorciano a ogni divisione cellulare.
E la brevità dei telomeri attiva il pathway di segnale (DNA Damage
Response)(DDR) e causa l’arresto del ciclo cellulare o l’apoptosi. La
Discheratosi congenita (MIM #127550) e la sua forma più grave la s. Hoyeraal–Hreidarsson
(HHS)(MIM #615190) sono caratterizzate da distrofia ungueale, leucoplachia,
insufficienza midollare, grave difetto immunitario delle cellule B, deficit di
crescita intrauterina, microcefalia, ipoplasia cerebellare e disfunzione
esofagea, con causa di morte attribuibile all’insufficienza midollare, fibrosi
polmonare e cancro. Geneticamente sono molto eterogenee con trasmissione AD, AR
e XL e con molti geni malattia.In 4 fratelli con HHS con l’analisi esomica sono state trovate mutazioni in composto eterozigote del gene che codifica il regolatore dell’allungamento dei telomeri elicasi 1 (RTEL1)(vedi anche Identification of seven loci affecting mean telomere length and their association with disease. Nature Genetics 2013;45:422)(vedi anche Identification of seven loci affecting mean telomere length and their association with disease. Nature Genetics 2013;45:422)(Selezione articoli Aprile 2013). In vitro il fenotipo telomerico degli eterozigoti era intermedio tra quello dei pz e i controlli. In cellule linfoblastodi di un pz e di soggetti portatori (che non sono hanno segni clinici di questa patologia) di una o l’altra mutazione l’introduzione di un gene normale RTEL1 previene l’accorciamento telomerico e aumenta la vita delle cellule in coltura. Infine viene dimostrato che RTEL1 interferisce con la proteina TRF1 del complesso Shelterin, assemblato sulle estremità telomeriche dei cromosomi.
EPIGENETICA
Genomic imprinting and parent-of‑origin
effects on complex traits. Nature Genetics 2013;14:609. Review con una bella e concisa definizione di partenza: “Parent-of-origin effects occur when the phenotypic effect of an
allele depends on whether it is inherited from the mother or the father. Several
phenomena can cause parent-of-origin effects, but the
best characterized is parent-of-origin-dependent
gene expression associated with “genomic
imprinting”, che, continua il testo, “results in two alleles at a locus
being functionally non-equivalent and is considered to be the primary
epigenetic phenomenon that can lead to the manifestation of parent-of‑origin
effects”. Tale effetto imprinting sembra modulare alcuni caratteri
complessi, principalmente nello sviluppo (embrionale e placentare) e comportamentali.
Questi effetti sul fenotipo ci vengono da osservazioni nel caso di grossolane
anomalie genomiche come nella disomia uniparentale, traslocazioni, mutazioni
con perdita di funzione o epimutazioni. In queste patologie, come sappiamo, il
fenotipo dipende da quale genitore proviene l’allele (alleli) causale e non dal
genotipo del pz.Nella Review vengono presentati i modelli di variazione fenotipiche associati all’imprinting, le prove del suo ruolo dell’imprinting nella variazione del fenotipo e le modalità di identificazione a livello molecolare della sua azione. Nell’uomo l’effetto dell’origine-parentale è stato osservato in alcune malattie come Alzheimer, Autismo, Disordine bipolare, Schizofrenia, cancro, Adiposità, Diabete 1, ma i risultati non sono stati ancora confermati. Raccomandabili studi su larga scala (che ma si conciliano però, ndr) con l’inclusione anche di dati familiari.
Mapping Human Epigenomes.
Cell;155:39.
IMMUNITA’
Genetic insights into
common pathways and complex relationships among immune-mediated diseases. Nature
Reviews Genetics 2013;14:661. Le
malattie su base immunitaria interessano il 3-5% della persone di discendenza
europea. L’ipotesi di una condivisione dei fatto eziopatogenetici tra queste
varie malattie si basa sulla clinica, sui dati immunologici e sul fatto che per
esse vi è co-familiarità (nella stessa famiglia affetti da malattie diverse) e
sulla co-occorrenza (un pz può sviluppare contemporaneamente più di una
malattia immunitaria). In più le malattie immunitarie che sono state divise in
due gruppi principali, quelle sieropositive (m. celiaca, cirrosi biliare
primaria, diabete tipo 1, tiroidite autoimmune e artrite reumatoide) e quelle
sieronegative (m. Crohn, psoriasi e la spondilite anchilosante apparentemente)
condividono i loci di suscettibilità sulla base dei primi studi di associazione
genome-wide.Queste conclusioni si sono raggiunte ora aumentando considerevolmente la casistica e utilizzando un array dedicato: Immunochip. Queste analisi mostrano che l’associazione riguarda anche molti loci non HLA e che molte malattie condividono molti loci di suscettibilità, ma con alcune differenze, come il fatto che sono diverse le varianti più significativamente associate da una malattia all’altra e che lo stesso allele, anche quando condiviso, può avere un’associazione opposta come ad es. una variante del recettore TNFR1 è protettivo per la spondilite anchilosante ma aumenta il rischio per la sclerosi multipla. In particolare da rilevare che la terapia anti TNF, efficace nella spondilite anchilosante può indurre o esacerbare la sclerosi multipla. Altro dato importante: le varianti che danno un rischio elevato di malattia sono in genere specifiche per quella malattia. Questo spiega perché l’iniziale ipotesi di un’estesa condivisione dei meccanismi eziopatogenetici è stata poi ridimensionata dai dati di non completa sovrapposizione dei dati epidemiologici.
MALATTIE COMPLESSE/STUDI
ASSOCIAZIONE
Human SNP Links
Differential Outcomes in Inflammatory and Infectious Disease to a
FOXO3-Regulated Pathway. Cell 2013;155:57 con commento (FOXO in the Hole: Leveraging GWAS for
Outcome and Function. Pg 11). Rianalisi con GWAS dei dati sulla m. Crohn
tenendo conto della variabilità dell’esito. E’ stato trovato un polimorfismo
non codificante di FOXO3A associato a una migliore prognosi della malattia Crohn
e anche dell’artrite reumatoide ma con aumentato rischio di una forma grave di
malaria. Studi funzionali hanno consentito di concludere che questa variazione
genetica limita le risposte infiammatorie nei monociti tramite il pathway di
FOXO3 che tramite TGFβ1 riduce la produzione di citochine proinfiammatorie tra
cui TNFa e aumenta la produzione di citochine antiinfiammatorie come IL-10.
Quindi un contributo genetico condiviso di 3 diverse malattie.
Mouse model implicates GNB3 duplication in a
childhood obesity syndrome. PNAS 2013;110:14990. I peso corporeo ha un’importante componente ereditaria (ereditabilità
70%) con alleli rari e alleli comuni che contribuiscono all’obesità. Sono poche
le malattie mendeliane, confinate al pathway leptina/melanocortina, mentre gli
studi di associazione GWAS hanno
identificato numerosi alleli che danno un rischio limitato di elevato BMI e
varianti comuni interessano geni a alta espressione nel SNC, ma di cui non
abbiamo studi funzionali (il solito problema di questi studi, ndr). Anche
alcune CNV sono associate a obesità, tipica la delezione nell’uomo in 16p11.2,
associata a deficit cognitivo/comportamentale e a un effetto tipo-controtipo
per le dimensioni craniche e BMI (delezione: obesità con iperfagia e
macrocefalia; duplicazione corrispondente: deficit importante di peso/anoressia
e microcefalia)(vedi es. Dosage-dependent phenotypes in models of 16p11.2 lesions found in
autism. PNAS 2011;108:17076)(Articoli interesse Gen 2012).
Viene
presentato uno studio di una sindrome clinica in 7 soggetti non correlati, con
obesità (presente sin dall’età infantile con in 6/7 con BMI >95%), deficit
intellettivo, convulsioni, macrocefalia e eczema da traslocazione sbilanciata
con perdita di 7 Mb di 8p (23 and 107 RefSeq geni ) e duplicazione di 8.5 Mb di
12p (oltre 100 geni) che include un gene candidato dell’obesità G protein β3
(GNB3).[Formula: der(8)t(8;12)(p23.1;p13.31)]. Sono noti polimorfismi di questo gene associati a obesità, ipertensione e diabete m., ma non si conosce il meccanismo patogenetico.
E’ stato quindi generato un topo transgenico con un copia extra di GNB3 che presenta eccesso di peso e accumulo di grasso addominale. Il gene è altamente espresso nel SNC; è una subunità delle proteine di segnale G che sono coinvolte nella sensazione di sazietà e/o metabolismo. Un’altra sindrome quindi da CNV ricorrente associata all’obesità (sarebbe utile sapere il fenotipo della delezione, ndr).
Genetic Variants Regulating
Immune Cell Levels in Health and Disease. Cell 2013;155:242.
A Nondegenerate Code of Deleterious Variants in
Mendelian Loci Contributes to Complex Disease Risk. Cell 2013;155:70.
Meta-analysis for rare variants. Nature
Reviews Genetics September 2013. Gli studi di associazione
genome-wide richiedono amplissimi campioni di casi-controlli e questo lo si
ottiene con le meta-analisi di studi diversi. Ma per molti motivi è difficile
analizzare le varianti rare, soprattutto perché si tende a aggregare le
varianti rare a livello di gene per migliorare i segnali di associazione. Nell’articolo citato (Meta-analysis
of gene-level associations for rare variants based on single-variant
statistics. AJHG 2013;93:236) viene descritta la metodologia per meta-analisi
di singole varianti rare. Applicato a un carattere complesso come la statura,
sembra che questo sia possibile (Genetic Investigation of ANthropometric Traits
-GIANT consortium).
TERAPIA E SPERIMENTAZIONE
Integration of mTOR and estrogen–ERK2 signaling in
lymphangioleiomyomatosis pathogenesis. PNAS 2013;110:14960. LAM e una malattia multisistemica progressiva distruttiva
con invasione dei polmoni da parte di cellule simili a quelle della muscolatura
liscia (cellule LAM) con versamento chiloso pleurico, ostruzione linfatica e
angiomiolipomi renali che colpisce quasi esclusivamente donne in età fertile.
LAM si osserva in genere associata al complesso Sclerosi tuberosa (TSC OMM
191100) con mutazione di TSC1 o di TSC2; se sporadica è in genere dovuta a una
doppia mutazione somatica di TSC2 o, meno frequentemente, da mutazione di TSC1.
La terapia nei casi terminali è il trapianto di polmone. E’ in corso una
sperimentazione clinica con Sirolimus (un analogo della rapamicina) perché
nelle mutazioni di TSC2 è attivato il pathway mTOR che stabilisce la funzione
polmonare, ma la terapia non può essere sospesa pena la ricomparsa dei segni
clinici. La malattia ha una acutizzazione facendo ritenere che il segnale dell’estrogeno E2 promuove l’attivazione di proteine di segnale come le
chinasi Src, Akt, and ERK-MAP. Nel lavoro si dimostra che
l’inibizione in vitro del segnale E2
con l’inibizione contemporanea di mTORC1 si ha il controllo
selettivo della proliferazione e della migrazione delle cellule LAM. Quindi la
combinazione terapeutica di un antagonista del pathway E2-ERK e Sirolimus,
farmaci già approvati dalla FDA, potrebbe essere efficace nel controllo di
questa grave patologia.
At the frontiers of lung
fibrosis therapy. Nature Biotechnology 2013;31:781. Nonostante
recenti fallimenti sono in corso numerose iniziative che fanno ben sperare che
si sta percorrendo la giusta via per curare una malattia letale come la fibrosi
polmonare idiopatica. Sono in corso sperimentazioni di 7 farmaci, di cui uno
già approvato in Europa ma che sembra avere poco effetto. Altre sono in Fase 2
o 3 di sperimentazione clinica Uno dei problemi che le compagnie hanno in Fase
III è quello di misurarne gli effetti: “Best endpoint: breath or death?”. E’
una malattia rara e occorrerebbero molti pz per un trial di sopravvivenza o
mortalità, e poi, aggiunge un commentatore: “It’s just not feasible… for drug
companies to invest the resources for mortality trials”. Un buon end point
potrebbe essere la capacità vitale forzata polmonare, che misura la quantità di
aria che forzando si può espirare, ma questo non vuol dire sopravvivenza o una
migliore qualità di vita. Una possibile soluzione potrebbe essere quella di
trovare biomarker prognostici e predittivi come nel cancro. La ricerca è vivace
e si spera che i risultati verranno.
Doubts raised over ‘read-through’
Duchenne drug mechanism. Nature Biotechnology 2013;31:771.
DMD: XL, frequenza 1:3.600 maschi, con incapacità a
camminare dai 12 anni, poi problemi respiratori e morte a 20-30 anni. La
terapia cortisonica attuale ritarda ma non cura e ha molti effetti collaterali.
Ci sono in fase 2 o 3 alcune sperimentazioni cliniche (vedi Exon-skipping
drug pulls ahead in muscular dystrophy field. Nature Medicine 2012;18:1314)(vedi
Articoli Settembre 2012 e altri in Agosto 2012 e precedenti), di cui due con
oligonucleotidi antisenso (Drisapersen applicabile
nel 40% dei pz, e Eteplirsen), applicabili solo al 13% dei pz (ma sono in
preparazione altri oligonucleotidi per aumentare la proporzione dei pz Duchenne
trattabili= 40%), che inducono uno
skipping degli esoni 45-55, che includono una buona parte di sedi mutazionali e
comunque la delezione degli esoni 45-55 clinicamente è lieve (DM Becker) o
asintomatica. Per ora sembrano funzionare, previsti i risultati a relativo
lungo termine nel 2014. Si conosce il meccanismo di azione di questi due
farmaci. E’ in discussione quello del terzo clinical trial con l’Ataluren, che
è in corso di approvazione in Europa, e il cui meccanismo di azione sarebbe di
promuovere il superamento in fase di traduzione (read-through) delle mutazione
nonsenso con codone di stop, mutazioni responsabili del 10% di tutte le
malattie genetiche. Sarebbe un farmaco ideale perché non specifico di un solo
bersaglio. Ma sinora ha dato risultati non soddisfacenti nella DMD (fase 2b) e
nella Fibrosi cistica (fase 3). In ogni caso, conclude questo commento “The future utility of all of
these drugs will, of course, be determined by their safety and efficacy
profiles rather than the fine details of their biological activities”.
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