Scelta
di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati
in Novembre 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.
ARTICOLI
DA NON PERDERE:
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Replicative
mechanisms for CNV formation are error prone. Nature Genetics 2013;45:1319.
J. Lupski e coll. riportano i risultati di un’analisi a alta risoluzione con
aCGH e sequenziamento delle riunioni dei punti di rottura di duplicazione MECP2
in 31 pz. I riarrangiamenti genomici complessi de novo consistono in più di un semplice riarrangiamento e hanno 2
o più riunioni di punti di rottura che si formano durante lo stesso evento
mutazionale. Poco si sa della frequenza con cui si formano, soprattutto per
CNV, per le difficoltà di studiare la sequenza e la struttura delle riunioni.
Nel lavoro si rileva che il 52% dei
riarrangiamenti genomici sono complessi con ulteriori alterazioni a livello di
sequenze fiancheggianti i punti di rottura, come piccole inserzioni, delezioni
e mutazioni puntiformi de novo
(frameshift, sostituzione nucleotidica) probabilmente dovuti all’attività della
DNA polimerasi error prone. In 11/31 (35%) duplicazioni non vi sono altre
anomalie CNV o puntiformi e sono quindi semplici duplicazioni tandem. I
risultati dello studio ci dicono che semplici riarrangiamenti possono avere una
complessità mutazionale prima non nota e che questo carico mutazionale non è
ristretto alle giunzioni dei breakpoint.
(Lo sapevamo, ma non così precisamente,
e ora abbiamo anche dati di frequenza con un certo impatto sulla consulenza
genetica. Proposta: per una migliore definizione fenotipica nel caso di
anomalia di struttura cromosomica/genomica de
novo, soprattutto in prenatale, perché non individuare un lab. in Italia, uno
solo, che possa applicare queste tecniche con rapidità e efficienza? Ndr).
***
Assessing
the phenotypic effects in the general population of rare variants in genes for
a dominant Mendelian form of diabetes. Nature Genetics
2013;45:1380. L’articolo inizia con un
opportuno avvertimento del personal genomic sequencing (PGS): la ricerca in
genetica umana è come “un’arma a doppio taglio”: nella ricerca vengono
analizzati pz con fenotipi estremi per identificare con maggior probabilità
varianti patogene, ma così viene anche sopravvalutato l’effetto fenotipico
della variante con un potere limitato di associarla al fenotipo, esagerando
quindi le stime di rischio e sottoponendo gli individui a basso rischio a
inutili interventi (come es. quello che è successo per BRCA1 e BRCA2 e HFE).
MODY (MIM #606391)(Maturity-Onset
Diabetes of the Young) sembra avere tutte le caratteristiche da screening
genomico perché è dovuto a una mutazione dominante completamente penetrante, si
presenta precocemente (<25 anni) con iperglicemia non chetotica, ha una
frequenza dello 0.1-0.2% negli europei con la maggioranza di questi non
diagnosticati o con diagnosi errate, la diagnosi ha effetto sulla prognosi e
sulla terapia, le mutazioni dei geni causa di MODY (MODY 1-11) influenzano il
fenotipo tardivo in quanto varianti comuni vicine a questi geni sono associate
al Diabete m. 2 (T2D) e questo rischio può essere ridotto con interventi sullo
stile di vita. Nello studio si è voluto caratterizzare l’effetto fenotipico
glicemico nelle persone di mezza età di rare varianti dei geni MODY, varianti
che possono essere identificate con il PGS. Sono stati sequenziati 7 degli 11
geni in una popolazione europea ben definita fenotipicamente, quattro più
frequentemente causa di MODY (HNF1A,
GCK, HNF4A e HNF1B) e
tre meno frequentemente mutati (PDX1,
INS e NEUROD1). Lo studio ha riguardato coorti diverse di popolazione:
generale con persone di origine europea (studio Framingham) e africana (studio Jackson Heart); un campione di finlandesi e svedesi agli estremi per rischio di T2D (giovani
magri con T2D e anziani obesi euglicemici). L’1.5% (Framingham) e lo 0.5% (Jackson Heart) dei partecipanti ha una variante ritenuta
patogena (riscontrate in MODY o da considerare patogena in quanto de novo,
rara, conservata, proteina alterata). Ma la gran parte dei portatori rimane comunque
euglicemico nella mezza età. Quindi anche per MODY, nonostante le
caratteristiche di idoneità al PGS, valgono le considerazioni su riportate di
cautela nell’interpretare l’impatto fenotipico di varianti di geni MODY trovate
nella popolazione generale con l’errore di attribuire un maggior rischio di
diabete mellito: 3 persone su 200 con una variante nota come causa di MODY non
hanno iperglicemia e nemmeno la tendenza a sviluppare successivamente il T2D.
***
The landscape
of somatic mutations in Down syndrome–related myeloid disorders. Nature
Genetics 2013;45:1293. Nel 5-10% dei bambini con s. Down nel
periodo successivo alla nascita è osservabile un’anomala eritropoiesi
transitoria (TAM) con proliferazione di megacarioblasti morfologicamente non
distinguibile dalla leucemia megacarioblastica acuta (AMKL), ma che si risolve
spontaneamente nella massima dei casi in 3-4 mesi. La comune infiltrazione
mieloide epatica può però portare alla fibrosi epatica (5-16% dei casi) e
all’insufficienza epatica. Il 20-30% dei bambini in cui tale proliferazione si
estingue spontaneamente sviluppa anni dopo una DS-AMKL, che avviene però anche
in bambini che non hanno avuto la TAM. La prognosi della DS-AMKL è molto meno
grave rispetto alla AMKL in assenza di trisomia 21 (non-DS-AMKL), che ha una
prognosi severa. Nella totalità dei casi DS-AMKL è presente una mutazione di
GATA1; non è noto se mutazioni di questo gene siano sufficienti per determinare
TAM nei b. con s. Down e se vi siano altri geni coinvolti nella progressione in
AMKL. Nel lavoro si è voluto
identificare i geni mutati e le loro mutazioni anche a livello clonale
utilizzando il sequenziamento massivo in parallelo di 41 TAM, 49 DS-AMKL e 19
non-DS-AMKL, incluso il sequenziamento dell’intero genoma o del solo esoma di
15 TAM e 14 DS-AMKL. Risultati: in TAM oltre alla trisomia 21 c’è solo la
mutazione di GATA1. In 44/49 casi DS-AMKL era presente invece una ulteriore
mutazione o delezione interessante la coesina (53%) e EZH2 (istone lisina N
metiltransferasi)(33%), che non sono coinvolte invece in TAM o in casi
non-DS-AMKL. In conclusione la proliferazione mieloide nella Trisomia 21 è
caratterizzata dall’acquisizione di nuove mutazioni e dalla selezione clonale,
che inizia con mutazione di GATA1 nella fase TAM e poi mutazioni di altri geni
o regolatori epigenetici e RAS portano alla AMKL.
DS-AMKL e non-DS-AMKL hanno simile fenotipi ma
diverse caratteristiche genetiche che spiegano la diversa evoluzione clinica.
Human genetics
as a foundation for innovative drug development. Nature
Biotechnology 2013;11;975. Eccellente
commento sulle nuove tecnologie che hanno che trasformato la Genetica Umana,
che ora è “the single best opportunity to innovate and improve clinical success
rates in drug development”. Il commento (piuttosto ottimistico, ndr) sottolinea
che la genetica fornisce il legame e i passaggi intermedi (fisiopatologia) tra
una variante di sequenza e un fenotipo. Molto didatticamente si spiega come
agiscono queste varianti comuni che svolgono singolarmente un piccolo effetto
sul fenotipo o quelle rare che possono da sole determinare il carattere, anche
per varianti dello stesso gene, come quello codificante le catene pesanti della
miosina 6 in cui una variante comune extragenica ha un lieve impatto sulla
frequenza cardiaca, mentre una rara variante esonica interrompe la formazione
dei battiti causando la sindrome del nodo del seno malato (Sik sinus). Nel
commento si spiega anche come, conoscendo il gene, si cercano farmaci che agiscono
direttamente sul prodotto del gene di interesse, o su altre proteine dello
stesso pathway o sopra- o sotto-regolando un altro pathway che agisce sulla
stessa funzione. La Genetica Umana consente di ovviare alle limitazioni della
sperimentazione animale, talora scarsamente predittiva, puntando invece sull’effetto
verificabile con la correzione del difetto biochimico e facendo risparmiare
alle case farmaceutiche costosissimi trial con alto tasso di insuccesso fondati
su varie ipotesi sulla natura della malattia. Non ultimo la classificazione di
malattia su base genetica consente di suddividere i pz in cura in base allo
specifico difetto genetico ottimizzando così i trial clinici e i benefici
terapeutici.
Il commento prosegue poi con l’esperienza raccolta nella
preparazione dei farmaci per ridurre i livelli di lipoproteine a bassa densità
o aumentare quelle a alta densità (risultati dubbi) per la prevenzione delle
patologie vascolari aterosclerotiche. In tabella 21 sperimentazioni cliniche in
fase 3 sulla base di evidenze genetiche con discreto-buon successo e 6
sperimentazioni, sempre in fase 3, fallite.
Newborns
sequenced at NIH. News in Brief. Nature 2013;31:948. Nuovo annuncio (vedi anche Sequenced
from the start. Nature 2013;501:135)(Articoli Settembre 2013) con ulteriore menzione
dell’iniziativa del National Institute of Child Health and Human
Development and the National Human Genome di finanziare una ricerca, condotta
da 4 centri americani, sul rapporto rischi/benefici sul modello evidence base di
applicare NGS nei nati consecutivi per individuare malattie genetiche.
EPIGENETICA
Genetics Driving Epigenetics.
Science 2013;342:705. DNA sequence variants are associated with
factors and epigenetic states that
modify gene expression and contribute to quantitative differences in traits.
Coordinated
Effects of Sequence Variation on DNA Binding, Chromatin Structure, and
Transcription. Pg. 744.
Identification
of Genetic Variants That Affect Histone Modifications in Human Cells. Pg. 747.
Extensive
Variation in Chromatin States Across Humans. Pg. 750.
AUTISMO
- M. PSICHIATRICHE
Coexpression
Networks Implicate Human Midfetal Deep Cortical Projection Neurons in the
Pathogenesis of Autism. Cell 2013;155:997 e Integrative Functional Genomic
Analyses
Implicate Specific Molecular Pathways and Circuits in Autism. Cell
2013;155:1008. Due articoli su una patologia,
l’autismo (ASD), con “immense genetic and phenotypic heterogeneity” dice il
commento dell’Editore, in cui con l’analisi dei network si vogliono
identificare i pathway biologici e le regioni cerebrali potenzialmente coinvolte
in questa complessa condizione. Nel primo si studiano 9 geni noti dell’ASD usandoli
come traccianti di network coespressi di varie regioni cerebrali in diversi
momenti dello sviluppo mentre nel secondo si mappano i geni ASD nei network
trascrizionali attivi dell’intero genoma nelle fasi iniziali di sviluppo
cerebrale. Ambedue confermano che i geni ASD agiscono sui neuroni
glutammatergici nel corso dello sviluppo fetale fornendo con questo un modello temporale
e spaziale per lo studio della fisiopatologia del ASD.
Truncating mutations of MAGEL2 cause Prader-Willi
phenotypes and autism. Nature
Genetics 2013;45:1405. (Nuovi geni per una vecchia malattia
descritta nel 1956). La regione cromosomica 15q11-q13 contiene geni codificanti
proteine e ncRNA regolati da una regione di controllo dell’imprinting (ICR),
con espressione solo di quelli d’origine paterna mentre quelli materni sono
silenti. La s. Prader-Willi è dovuta più frequentemente (65-75% dei casi) a una
delezione di 15q11-q13 paterna (65-75% dei casi) o a disomia uniparentale
materna (20-30%) o da difetto di imprinting (1-3%) o infine da molto rare
delezione della regione HBII-85/SNORD116. Il dominio PWS contiene geni
codificanti paterni espressi con 6 ORF (MKRN3,
MAGEL2, NDN, NPAP1 e SNURF-SNRPN) e una famiglia, sempre paternamente
espressa, di 6 piccoli RNA nucleolari (snoRNA)(piccole molecole di RNA in grado di favorire modificazioni
chimiche del RNA ribosomiale e dei trascritti di altri geni che codificano per molecole
di RNA che probabilmente sono in grado di aumentare l'attività dell'RNA maturo,
wiki). Sono stati segnalati 3 pz con la classica PWS con delezione SNORD116 e
solo un pz con fenotipo non tipico PWS da delezione di MKRN3, MAGEL2 e NDN. Anche i vari modelli di topo con
mutazione di questi geni non ripetono il fenotipo PWS dell’uomo.
In sintesi
non si sa se la PWS sia una sindrome da geni contigui o una sindrome con un
gene maggiore.
Vengono
presentati i primi pz (4) con il fenotipo PWS-like (manca il dismorfismo
facciale, solo 2 hanno iperfagia, tutti hanno deficit cognitivo) con una
mutazione puntiforme in eterozigosi (1 nonsenso, 3 indel con frameshif) del
gene MAGEL2 (enhancer di ubiquitina ligasi richiesto per il riciclo proteico
endosomico) interessante l’allele paterno, in 3 de novo e in 1 non
materno.
Il topo KO
di Magel2 ha scarsa suzione e deficit di crescita neonatale con successivo sovrappeso,
sregolazione ipotalamica, pubertà ritardata e ridotta fertilità, mentre
l’apprendimento e la memoria sembrano normali, il che fa pensare che altri geni
siano responsabili di questi segni clinici.
Di
interessante anche che tutti 4 i pz (5-19 anni) hanno la diagnosi clinica di
autismo. Quindi questo gene potrebbe essere incluso tra i geni di tale patologia.
Sequenziamento
di MAGEL2 o esoma quindi a tutti i pz con autismo complesso, soprattutto se
associato a ipotonia e difficoltà di alimentazione neonatale o ipogonadismo.
SHANK3
overexpression causes manic-like behaviour with unique pharmacogenetic
properties. Nature 2013;503:72.
Un numero crescente di patologie neuropsichiatriche (autismo, deficit
cognitivo, schizofrenia, disordine ossessivo compulsivo, disturbo bipolare)
fanno parte della famiglia delle Sinaptopatie, per sottolineare che in tutte la
disfunzione sinaptica è il meccanismo patogenetico comune. Tra questi geni i
tre facenti parte della famiglia genica SHANK (1, 2, 3). Mutazioni puntiformi
di SHANK3 sono note come causa di queste patologie, lo stesso le delezioni
della regioni contenenti il locus di questo gene che causano la sindrome
Phelan-McDermid (delezione 22q13). Il topo con delezione SHANK3 ha un fenotipo
simile a quello dell’uomo e presenta anomalie sinaptiche. Ma anche duplicazioni
di SHANK3 sono causa di autismo, deficit di attenzione con iperattività o
schizofrenia, indicando che anche il sovradosaggio di questo gene è causa di
una patologia psichiatrica. Nel lavoro viene studiato il meccanismo
patogenetico della patologia da duplicazione, simile a quella umana di SANK3,
nel topo, che mostra un comportamento maniacale e convulsioni compatibili con
uno sbilanciamento dell’inibizione/eccitazione (E/I) sinaptica. I risultati
quindi suggeriscono che nel topo l’aumento del 50% dei livelli di SHANK3 causa
un fenotipo ipercinetico simile a quello della mania e che la duplicazione in
22q13 contribuisce all’ipercinesia nell’uomo. Nel database del Molecular
Genetics Laboratory of Baylor College of Medicine sono presenti due pz (11 e 35
anni) con la più piccola dup di SHANK3 della letteratura, che hanno una
patologia psichiatrica: il primo con iperattività resistente all’attività
paradossa calmante da parte di farmaci stimolanti che invece hanno buon effetto
nei pz con ADHD, oltre a questo ha scarsa attenzione, iperacusia, iperfagia e
cleptomania; il secondo ha un disturbo bipolare con epilessia. Lo studio
dell’interattoma nel topo ha mostrato che Shank3 interagisce direttamente con
il complesso Arp2/3 (Actin Related Protein 2/3) aumentando i livelli di actina
F (filamentosa), facendo concludere che la sregolazione actinica del
citoscheletro a livello sinaptico sia una delle principali alterazioni
molecolari nel topo transgenico. Nel tipo transgenico Shank3 il valproato,
farmaco che stabilizza l’umore, ma non il litio, è in grado di curarne la
patologia comportamentale maniacale. In conclusione sono stati almeno in parte
chiariti i meccanismi che determinano il fenotipo da dup SHANK3 e i meccanismi
del disturbo bipolare. Sembrano esserci due meccanismi distinti: la disfunzione
del pathway GSK-3 (glicogeno sintetasi kinasi 3) sensibile alla terapia con litio
e la disfunzione sinaptica associata al bilanciamento E/I
(eccitazione/inibizione neuronale) con comportamento ipercinetico resistente al
litio ma sensibile al valproato.
SHANK3 and IGF1
restore synaptic deficits in neurons from 22q13 deletion syndrome patients. Nature
2013;503:267. La sindrome Phelan–McDermid syndrome
(PMDS), come anche sopra specificato, è un’anomalia del neurosviluppo da
delezione in eterozigosi di 22q13.3, che comprende il gene SHANK3 codificante
una proteina della densità postsinaptica sinaptica (PSD). Di questa sindrome, pur
essendo ben nota, non ne è noto il meccanismo patogenetico cellulare e
molecolare. Nello studio sono state generate cellule staminali totipotenti
(iPS) di pz con PMDS e autismo per studiarne la funzione neuronale. I neuroni
hanno ridotta espressione di SHANK3 associata a difetti di neurotrasmissione
eccitatoria, non inibitoria, correggibile se si attiva l’espressione di SHANK3
o trattando i neuroni con insulin-like growth factor 1 (IGF1). L’IGF1 promuove
la formazione di sinapsi eccitatorie in assenza di SHANK3 ma in presenza di
recettori PSD95 e NMDA (recettore postsinaptico dell'acido
glutammico).
Quindi una conferma di quanto almeno in
parte già noto nelle patologie comportamentali, sregolazione E/I, ma con buone
prospettive terapeutiche.
X-linked microtubule-associated
protein, Mid1, regulates axon development. PNAS 2013;110:19131. La s. Opitz G/BBB è una condizione geneticamente
eterogenea con deficit intellettivo, significativo dismorfismo facciale,
anomalie genitali e malformazioni cardiache e cerebrali: Opitz G/BBB da
delezione 22q11.2 (# 145410) e Opitz G/BBB XL (MIM #300000). Il gene della XL,
Midline-1 (MID1) codifica una proteina della famiglia RBCC/TRIM family e ha una
attività ubiquitina-proteina ligasica
E3 (l’ubiquitinazione è la
modificazione post-traduzionale di
una proteina che porta alla degradazione della proteina stessa, wiki). Guida la
degradazione della subunità catalitica della proteina fosfatasi 2A (PP2Ac), ma
non si sa se e come questo interessi lo sviluppo neurale. Nel lavoro viene
dimostrato che il turnover di PP2A dipendente da Mid1 è coinvolto nello
sviluppo assonale e che il knockout o il knockin di Mid1 promuove la crescita
degli assoni e delle loro ramificazioni in
vitro ma anche accelera l’allungamento assonico e altera l’aspetto delle
proiezioni del corpo calloso nella corteccia di topo. Questi effetti possono
essere normalizzati diminuendo l’accumulo di PP2Ac nelle cellule senza Mid-1.
Quindi disfunzioni del pathway Mid1-PP2Ac sono probabilmente la base biologica
dei segni neurologici di pz con s. Opitz C/BBB.
MODELLI
ANIMALI
Activation of Hedgehog signaling by loss of GNAS causes heterotopic ossification.
Nature Medicine 2013;19:1505.
L’ossificazione eterotopica (tessuto fibroso, osseo e cartilagine nei tessuti
molli) si osserva in due diverse malattie genetiche con formazione di tessuto
osseo extrascheletrico estesa e progressiva: la Fibrodisplasia ossificante
progressiva (FOP)(MIM #135100) e l’Eteroplasia ossea progressiva (POH)(MIM
#166350), con due diversi meccanismi. In particolare in POH e l’Osteodistrofia
ereditaria Albright (AHO)(MIM #103580) il meccanismo è simile, con
ossificazione eterotopica da processo intramembranoso con osteoblasti ectopici
che si differenziano dai progenitori mesenchimali, ma il loro quadro clinico è
diverso: in POH l’ossificazione avviene in età infantile, è dermica e
progressiva nei muscoli scheletrici e il connettivo profondo (tendini,
legamenti) portando alla fine all’anchilosi e deficit di crescita dell’arto,
nella AHO invece compare più tardi e è cutanea e sottocutanea. POH e AHO sono
dovute a una mutazione inattivante dello stesso gene, GNAS, che codifica Gαs,
che trasduce segnali dai recettori della proteina G e che ha un ruolo
essenziale nel regolare i progenitori mesenchimali nel tessuto scheletrico. Mutazioni attivanti di
GNAS potenziano il pathway di segnale Wnt–β-catenina e determinano la Displasia
fibrosa (MIM #174800), in cui è ostacolata la differenziazione degli
osteoblasti dai progenitori mesenchimali, ma la riduzione del segnale Wnt–β-catenina
da inattivazione di GNAS non è (dati sperimentali nel topo) il meccanismo
responsabile della POH e AHO. Nel lavoro si dimostra nel topo che Gnas è un
importante regolatore della differenziazione osteoblastica tramite un controllo
dei due importanti pathway Wnt–β-catenina e Hedgehog e che l’uso di farmaci
inibitori di Hedgehog, che attualmente sono in uso nell’uomo nella terapia del
cancro, possa costituire, insieme all’γ agonista del
recettore nucleare dell’acido retinoico che blocca la condrogenesi, una cura
per l’ossificazione eterotopica e per altre malattie da inattivazione GNAS.
(Ricordo che mutazioni somatiche inattivanti di GNAS quando ereditate per
via materna danno PHPIa, quando ereditate per via paterna danno PPHP o POH o
POC) (http://www.ipohaonlus.org/index.php?option=com_content&view=article&id=1&Itemid=12&limitstart=2).
Super sonic.
Nature Review Neuroscience November 2013:14. Research Highlight di un
articolo (non ho il testo ma solo l’abstr.)(Hedgehog
agonist therapy corrects structural and cognitive deficits in a Down syndrome
mouse model. Sci. Transl. Med. 2013: 5:201ra120)
sulla possibilità di correggere il deficit di apprendimento nel modello murino
di s. Down mediante precoce stimolazione del segnale mediato da sonic hedgehog
(SHH). Il modello di topo Ts65Dn
(http://jaxmice.jax.org/jaxnotes/archive/497b.html) ha alcuni aspetti tipici
della Trisomia 21 come il ridotto numero di cellule granulari cerebellari e del
giro dentato dell’ippocampo. Nel topo il fenotipo cerebellare è dovuto a una
ridotta risposta a SHH, segnale che normalmente promuove la proliferazione dei
precursori delle cellule granulari subito dopo la nascita. Gli AA hanno
potenziato il segnale SHH con una singola dose di un agonista del pathway (SAG
1.1) alla nascita dei topi Ts65Dn e dopo 16 settimane si è osservato nei topi
trattati un normale densità di cellule granulari cerebellari. Dopo 6 giorni a
livello dell’ippocampo nei topi Ts65Dn trattati con singola dose alla nascita e
nei topi Ts65Dn non trattati non è stato osservato una significativa
proliferazione cellulare, ma è stato documentata nei trattati una
normalizzazione della neurofisiologia sinaptica dell’ippocampo.
Ancor più interessante: sebbene non sia stato osservato nei topi Ts65Dn
tratti un miglioramento della memoria di lavoro (Y maze task), è stata trovata
invece una scomparsa del deficit di apprendimento (Morris water maze task) che
costituisce un chiaro segno del coinvolgimento dell’ippocampo, come si osserva
anche nei soggetti con s. Down. Questo stesso meccanismo agisce anche
nell’uomo? (La strada è ancora lunga prima di suggerimenti terapeutici, ndr).
OBESITA’
KSR2 Mutations
Are Associated with Obesity, Insulin Resistance,and Impaired Cellular Fuel
Oxidation. Cell 2013;155:765.
La chinasi soppressore di Ras 2(KSR2) è un regolatore del metabolismo nell’uomo
e mutazioni di questo gene causano una riduzione dell’ossidazione degli acidi
grassi e dell’ossidazione del glucosio con iperfagia e riduzione del
metabolismo basale. La modulazione della funzione di questo gene potrebbe
essere un modo per curare sia l’obesità che le malattie metaboliche correlate
(diabete 2 ad es.).
A
small-molecule AdipoR agonist for type 2 diabetes and short life in obesity. Nature
2013;503:493.
L’adiponectina,
secreta dagli adipociti, si lega a suoi recettori AdipoR1 e AdipoR2 e ha un
effetto antidiabetico tramite attivazione l’uno del pathway AMPK e l’altro PPAR.
Nel plasma di persone obese i livelli di adiponectina sono ridotti causando
insulinoresistenza e Diabete 2. La somministrazione per os di piccole molecole
che legano e attivano AdipoR1 e AdipoR2 può migliorare il diabete 2 collegato
all’obesità.
Questo
viene dimostrato nel topo. E quindi una promettente terapia per una malattia
così frequente e grave.
MALATTIE CANALI IONICI
No pain, more
gain. Nature Genetics 2013;45:1271. Commento di un articolo (A de novo gain-of-function mutation in SCN11A causes loss
of pain perception. Pg.
1399) su una nuova condizione di mancata percezione del dolore, che
normalmente avviene con la trasmissione dell’informazione da parte di neuroni
(nocicettori) lungo l’assone dalla periferia al midollo spinale. Nel lavoro
viene identificata la causa di insensibilità al dolore per una mutazione
missenso del gene SCN11A che codifica una
subunità alfa del canale del sodio regolato dal voltaggio (Nav1.9)(vedi poi).
Questi canali sono fondamentali per il funzionamento del sistema
nervoso in quanto responsabili della generazione e della propagazione del
potenziale di azione. Bloccare l’attività di Nav con un anestetico locale (come
a es. quando si va dal dentista, ndr) rende l’area trattata insensibile agli
stimoli sia nocivi che innocui. Il topo transgenico che porta la stessa mutazione
umana ha un fenotipo simile ma più lieve. Il canale mutante Nav.1.9 ha un
fenotipo da acquisizione di funzione con aumentata attività a potenziali di
membrana di riposo e alti livelli di espressione di Nav1.9 nei neuroni
nocicettivi (che sentono gli stimoli dolorifici). Questo causa un eccesso di
ingresso di ione sodio a riposo e conseguente depolarizzazione cellulare, con
progressiva inattivazione di altri canali causando quindi il blocco di
conduzione. Le persone con insensibilità al dolore non hanno alcuna neuropatia
ma hanno un’alterata trasmissione dell’informazione nocicettiva al SNC. Questo
studio ci indica che modulare l’attività di Nav1.9 può costituire una nuova
terapia del dolore usando antagonisti specifici del canale del sodio. Il
commento prosegue poi illustrando altre 3 canalopatie con mutazione di SCN9A, SCN10A, and TRPA1 e alterata
percezione del dolore.
Come ci si è arrivati a individuare
tale risultato? Analisi dell’esoma in una persona (trio) con l’individuazione
di una mutazione in eterozigosi (p.Leu811Pro) de novo ritenuta patogena. Con il sequenziamento Sanger di 58
soggetti indipendenti (52 casi sporadici) con precoce e grave perdita
sensoriale è stata trovata la stessa mutazione de novo trovata con l’esoma nel primo pz. Ambedue hanno lo stesso
quadro clinico: insensibilità dalla nascita al dolore che ha causato
automutilazioni, ferite a lenta rimarginazione e fratture multiple senza
dolore. Neurologicamente hanno lieve debolezza muscolare e deficit motorio.
Nello stesso mese di Ottobre è stato pubblicato l’articolo Gain-of-Function
Mutations in SCN11A Cause Familial Episodic Pain. AJHM 2013;93:957. In due famiglie cinesi con una condizione a trasmissione
AD caratterizzata da dolore cronico soprattutto delle estremità con crisi
pomeridiane con ricadute ogni 2-5 giorni per un totale di 11-19 ricorrenze per
ciclo. Il dolore, accompagnato da sudorazione, è esacerbato dall’affaticamento
e lenito da antiinfiammatori (paracetamolo pediatrico) e analgesici e che tende
a scemare con l’età. Prima con GWAS e poi con l’esoma sono state individuate in
due famiglie cinesi due diverse mutazioni missenso del canale Nav1.9 (p.Arg225Cys
e p.Ala808Gly) altamente penetranti, che nel topo mutante sembrano dare acquisizione
di funzione inducendo un’alta attività elettrica con ipereccitabilità dei
neuroni dei gangli dorsali di topo in vitro.
Due
fenotipi opposti da mutazione con acquisizione di funzione dello stesso gene:
interessamento di domini diversi?
Chloride
extrusion enhancers as novel therapeutics for neurological diseases. Nature
Medicine 2013;19:1524. Una possibile terapia per
il dolore e per alcune malattie neurologiche e psichiatriche usando farmaci
attivatori di KCC2, gene responsabile del mantenimento di basse concentrazioni
di Cl- nei neuroni del SNC.
MALATTIE
NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE
ALZHEIMER
ADAM10 and Alzheimer’s disease. Nature Genetics 2013;45:1273 come commento
dell’articolo ADAM10 Missense Mutations
Potentiate b-Amyloid Accumulation by Impairing Prodomain Chaperone Function
Neuron 2013;80:385. Il clivaggio della proteina precursore
amiloide (APP) può avvenire per azione delle proteasi β- e γ-secretasi formando
così la proteina β-amiloide, componente principale delle placche senili
dell’Alzheimer; se invece il clivaggio avviene per α-secretasi si forma un
prodotto non amiloidogenetico. Sono già state identificate due rare mutazioni
di un gene della famiglia ADAM (disentigrina e metalloproteasi), ADAM10, che
codifica la principale α-secretasi responsabile del clivaggio di APP, associate
a Alzheimer tardivo. Per identificarne la patogenicità queste due mutazioni
sono state introdotte nel topo e è stata studiata in questi topi l’attività di
clivaggio di APP e l’accumulo di amiloide. Ambedue le mutazioni attenuano
l’attività α-secretasica e favoriscono l’attività β-secretasica, determinando
l’accumulo di amiloide, la formazione di placche e la gliosi reattiva. Inoltre
l’incrocio con topi portatori di una mutazione che determina una sovraespressione
di APP determina un aumento delle placche con amiloide. Infine come ulteriore
prova della patogenicità delle due mutazioni viene osservato che mentre
l’espressione di ADAM10 potenzia la neurogenesi adulta dell’ippocampo, questa è
ridotta in presenza di queste mutazioni. Infine risulta che le mutazioni, che
sono localizzate nella regione del pro-dominio della proteina, ne alterano la
funzione chaperonica.
Study
neuron networks to tackle Alzheimer’s. Nature 2013;503:31.
Sottotitolo: “Researchers
have generally looked for signs of Alzheimer’s disease in the whole brain or at
the single-gene level. The biggest clues will come from monitoring collections
of neurons”. Venti anni di ricerca e più di 1
miliardo D USA di sperimentazioni cliniche senza trovare una cura. Chi si
occupa di neuroscienze, i medici che hanno in cura i pz e chi produce farmaci
sono d’accordo che la terapia vada iniziata prima dell’insorgenza dei sintomi,
ma come identificare i primi segni della malattia? Sinora cercando l’accumulo
macroscopico di placche insolubile di alcune proteine in alcune aree cerebrali
o singoli geni o pathway molecolari che sembrano coinvolti nella progressione
della malattia. Ma sappiamo, per le placche amiloidi, che a parità di accumulo
cerebrale vi sono tra le persone considerevoli differenze di prestazioni
cognitive, quindi chi fa sperimentazione clinica dovrebbe evitare di valutare
l’efficacia di un farmaco sulla sua capacità di ridurre le placche di amiloide.
L’autore del commento ritiene che si deve arrivare a un altro livello di
analisi valutando i primi segni di alterazione dei circuiti cerebrali e cercare
i danni fisiopatologici che stanno alla base del declino cognitivo che è il
risultato finale dell’alterazione iniziale. Vanno usati quindi strumenti su
scala “mesoscopica” (tra le dimensioni micrometriche
e quelle nanometriche -10-6 m e 10-9 m, ndr), che saranno
disponibili nel prossimo futuro, come prevede il progetto americano BRAIN (vedi
sotto). Come esempio di nuova tecnica viene portata la Magnetoencefalografia (MEG)
che mappa i circuiti neurali registrando i campi magnetici prodotti dalle
correnti elettriche cerebrali che è stata applicata in un limitato numero di pz
con AD con modesto deficit cognitivo che non interferisce con la loro vita di
tutti i giorni. La MEG a differenza della RM registra variazioni in
millisecondi vs secondi o minuti registrando anche le tappe intermedie del
processo cognitivo. Altrettanto importante sarebbe conoscere l’intera mappa dei
geni espressi e come sono correlati con i network.
Regional
variability of imaging biomarkers in autosomal dominant Alzheimer’s disease. PNAS 2013
November 5. L'età di insorgenza dell’Alzheimer AD,
da mutazione di alcuni geni, è conservata negli affetti delle singole famiglie
e quindi è prevedibile. Nello studio Dominantly Inherited
Alzheimer Network initiative sono state studiate le variazioni di
biomarcatori cerebrali di 137 soggetti con mutazione e 92 senza mutazione, in
particolare il momento in cui di formano gli agglomerati di amiloide e dove, il
metabolismo del glucosio, e l’atrofia tissutale. Nei mutati buona parte delle
regioni cerebrali mostrano prima l’accumulo di amiloide, poi la riduzione del
metabolismo glucidico e infine l’atrofia, ma con variazioni di quest’ordine in
alcune regioni specifiche (ippocampo). Informazioni utile per capire
l’evoluzione della malattia e la necessità per la stadiazione di ricorrere a
più marker.
BMP9
ameliorates amyloidosis and the cholinergic defect in a mouse model of
Alzheimer’s disease. PNAS 2013;110:19567.
I neuroni colinergici del complesso basale del prosencefalo (BFCN) si
proiettano nell’ippocampo e la corteccia cerebrale rilasciando il loro
neurotrasmettitore, l’acetilcolina, fondamentale per i processi di
apprendimento, memoria e attenzione per tutta la vita. Il loro fenotipo
colinergico nel corso dello sviluppo è indotto da BMP9 (Bone morphogenetic
protein-9) espresso nella parte basale frontale del feto. Quindi un buon
candidato per la terapia di malattie con disfunzione di BMP9, come l’Alzheimer.
Nell’uomo
e anche nel modello animale con tale malattia si osserva infatti una riduzione
dell’espressione colinergica. Nel lavoro si dimostra che la somministrazione di
BMP9 nel modello murino reduce l’accumulo di amiloide, normalizza l’espressione
colinergica e si formano le condizioni neurotrofiche per i neuroni colinergici.
Una possibile
nuova terapia per l’Alzheimer.
Reducing Jagged
1 and 2 levels prevents cerebral arteriovenous malformations in matrix Gla protein
deficiency. PNAS 2013;110:19071.
Le malformazioni arterovenose sono un’anomalia dei network vascolari con
formazione di una diretta connessione tra arterie e vene saltando il sistema intermedio
(capillare), fonte questo di emorragie e ictus. La proteina BMP (Bone Morphogenetic Protein) e il segnale
Notch, sono pathway coinvolti, ma non si sa come, nella formazione di queste
malformazioni. Nel topo la delezione di un inibitore di BMP (proteina Gla della
matrice)(MGP), causa malformazioni arterovenose cerebrali attivando un
recettore di BMP (activin receptor-like kinase 1) con aumentata l’attività di
Notch e alterata differenziazione delle cellule endoteliali. MGP consente un
normale bilanciamento dei segnali BMP e Notch promuovendo la normale
vascolarizzazione cerebrale.
Familial
dysautonomia model reveals Ikbkap deletion causes apoptosis of Pax3+
progenitors and peripheral neurons. PNAS 2013;110:18698. Le neuropatie sensitive autonomiche ereditarie (HSAN) sono
un gruppo di 5 malattie, fenotipicamente differenti ma con ampie
sovrapposizioni, del sistema nervoso periferico da mutazione di 12 diversi geni.
La HSAN3 (Disautonomia familiare o s. Riley-Day)(FD)(MIM #223900) è dovuta a
mutazioni del gene IKBKAP (inhibitor of kappa B kinase complex-associated
protein) da mutazione di splicing e riduzione tessuto-specifica della relativa
proteina (IKAP). Clinicamente è caratterizzata da tachicardia, labilità della
pressione arteriosa, crisi di vomito e riduzione del dolore e della temperatura
agli aa inferiori; la sintomatologia tende a peggiorare nel tempo e la morte
sopraggiunge nell’adolescenza. Per studiarne i meccanismi cellulari e
molecolari si è utilizzato un modello murino che non esprime Ikbkap nella
cellule di derivazione dalla cresta neurale. I risultati ottenuti chiariscono
le funzioni della proteina IKAP nel sistema nervoso periferico.
SLA
A Long Shot? Could neurodegenerative
disease be caused by a cyanobacterial toxin? Lancet Neurology 2013;12:1043. E’ stata prospettata tempo fa
l’ipotesi di una possibile associazione tra i cianobatteri (organismi procarioti Gram-negativi capaci di compiere la
fotosintesi ossigenica)(
http://www.federica.unina.it/smfn/biologia-vegetale-laboratorio/cianobatteri/), e alcune malattie neurodegenerative come la
Sclerosi Laterale Amiotrofica e altre. Poco dopo la 2a guerra mondiale molti
indigeni Chamorro dell’isola di Guam (arcipelago delle Marianne) sviluppavano
una malattia neurodegenerativa rapidamente progressiva simile alla ALS (ALS–PdC cove C
sta per complessa) ritenuta
indotta dall’ingestione a scopo alimentare di una neurotossina, la β-metilammino-L-alanine
(BMAA), liberata dai cianobatteri delle radici delle cicadee. La popolazione si
nutre infatti di tortille di semi di cicadea e di animali (flying fox-grossi
pipistrelli) che si cibano di questi semi. In vitro BMAA colpisce
selettivamente la sottopopolazione di motoneuroni NADPH diaforasi positivi
mediante l’attivazione dei recettori AMPA/kainato e NMDA, recettori
metabiotropici del glutammato. Terzo: BMAA può essere libero o legato alle
proteine causandone un malripiegamento e formando anche una riserva con una sua
liberazione lentissima che dura anni e lentamente danneggiando i motoneuroni.
Infine BMAA è presente nelle cellule cerebrali dei pz con ALS–PdC emigrati in
Canada ma anche in molti pz canadesi con Alzheimer o Parkinson che non avevano
mai mangiato Flying fox, mentre non è presente nel SNC di canadesi senza
patologie neurodegenerative. Ma i cianobatteri e BMAA sono presenti in alcuni
laghi USA e chi si nutre di pesci può esserne contaminato. L’esposizione a BMAA
di animali di laboratorio ha dato risultati contrastanti. Rimane quindi una
teoria, attraente, ma da provare in primo luogo nei primati, anche se sono già
in corso due sperimentazioni cliniche approvate dalla FDA con due farmaci
candidati per bloccare BMAA (ClinicalTrials.Gov NCT01259050
e NCT01835782).
The murky path to drug discovery in
ALS becomes clearer. Lancet Neurology 2013,12:1037. Commento
dell’articolo (Dexpramipexole versus placebo for patients with amyotrophic
lateral sclerosis (EMPOWER): a randomised, double-blind, phase 3 trial. Pg. 1059) sull’esito di una sperimentazione clinica a doppio cieco di Sclerosi
Laterale Amiotrofica, con pz trattati con dexpramipexolo
(piccola molecola che modula la
bioenergetica mitocondriale, ndr) e pz
di controllo in placebo in fase 3 (EMPOWER), l’ultimo di una lunga lista di
insuccessi. In questa sperimentazione (ClinicalTrials.gov, number NCT01281189) ben
condotta non ha mostrato miglioramenti né di sopravvivenza né di obiettivi in
943 pz seguiti per 18 mesi. La fase 2 aveva dato risultati incoraggianti,
migliori di tutti gli altri tentativi terapeutici, con il farmaco ben tollerato
a varie dosi e con segni di efficacia, che non era il primo obiettivo, però non
ben chiari. Nel commento si criticano alcuni aspetti di metodo, come la scelta
della dose sufficiente per la neuroprotezione, che potrebbe costituire il punto
critico per il successo terapeutico. Così termina il commento che spiega il
titolo: “Efficient
dose selection is a beacon (faro) on the murky (oscura) path to drug
development in ALS”.
Targeted
degradation of sense and antisense C9orf72 RNA foci as therapy for ALS and frontotemporal
degeneration. PNAS 2013;110:E4530.
L’espansione esanucleotidica del gene
C9ORF72 è la più comune causa della Sclerosi Laterale Amiotrofica (ALS) e della
Demenza Fronto-temporale (FTD) nelle persone di discendenza europea,
costituendo il 5-14% dei casi familiari e sporadici di ALS (vedi Articoli
Interesse Maggio e Ottobre 2013)(ALS and FTD: two sides of the same coin?
Lancet Neurology 2013;12:937). Si vuole studiare, come per altre malattia da
espansione di ripetizioni, la tossicità mediata da RNA, cioè i foci nucleari di
RNA. Vi sono due diversi foci, alcuni con RNA senso e altri contenenti RNA
antisenso. Tali foci di RNA non sono presenti nella ALS sporadica, nella
ALS/FTD da alter mutazioni, nel Parkinson o nei controlli.
Il ricorso a oligonucleotidi antisenso (ASO) nei
fibroblasti di pz riducono selettivamente RNA con ripetizioni di senso senza
interessare l’espressione di C9ORF72.
Questi risultati confermano il ruolo centrale della
tossicità da accumulo di RNA nella neurodegenerazione provocata dall’espansione
esanucleotidica e forniscono un possibile ruolo di ASO nella terapia.
VARIE
Mutations
in genes encoding the cadherin receptor-ligand pair DCHS1 and FAT4 disrupt
cerebral cortical development. Nature Genetics 2013;45:1300. Nei mammiferi le cellule staminali neurali
sono durante lo sviluppo nel neuroepitelio ventricolare. Prima delle 12sg hanno
una proliferazione primaria e poi progressivamente formano le cellule
post-mitotiche che migrano radialmente nello strato corticale a formare la
materia grigia. Non sono ben conosciuti tutti i pathway che controllano questo
passaggio, che quando è sregolato porta alla formazione di anomalie corticali.
L’eterotopia neuronale periventricolare è un gruppo geneticamente eterogeneo di
anomalie della sostanza grigia con formazione di agglomerati neuronali a
livello dei margini dei ventricoli cerebrali. La posizione anomala delle
cellule post-mitotiche è indicativo di un’anomala differenziazione e
migrazione. Per capire alcuni aspetti della migrazione neuronale sono stati
studiati 9 pz di 7 famiglie con la sindrome a trasmissione AR chiamata sindrome
Van Maldergem (VMS) o Cerebro-facio-articolare (MIM #601390)(come giustamente
proposto da Pino Zampino, sec. OMIM) caratterizzata da deficit cognitivo,
anomalie cranio-facciali, dell’orecchio, renali, dello scheletro e degli arti
insieme a una eterotopia neuronale periventricolare parzialmente penetrante.
Metodo: studiate 3 famiglie (una con due fratelli) consanguinee con linkage e mappa
di omozigosità e poi sequenziamento esomico targeted. Trovata in due una
mutazione troncante e in uno una missenso con previsione di danno funzionale in
omozigosi del gene DCHS1 il cui
prodotto è una proteina transmembrana di adesione cellulare. Sempre con
sequenziamento esomico o Sarger targeted è stata individuata in altre 3
famiglie una mutazione biallelica missenso o nonsenso di FATA4. Ambedue i geni
fanno parte della grande famiglia delle protocaderine giganti. La riduzione di
espressione di Dchs1 e di Fat4 nel neuroepitelio dell’embrione di topo causa un
aumento di numero delle cellule progenitrici e una ridotta differenziazione
neuronale con anomalo accumulo di cellule sotto gli strati neuronali della
neocorteccia, che ricorda appunto la patologia nell’uomo.
Due articoli sull’individuazione di varianti rare associate a
degenerazione maculare legata all’età.
Rare
variants in CFI, C3 and C9 are associated with high risk
of advanced age-related macular degeneration. Nature Genetics 2013;45:1366.
A
rare nonsynonymous sequence variant in C3 is associated with high risk
of age-related macular degeneration. Nature Genetics
2013;45:1371.
Identificazione
nel primo lavoro di rare varianti non sinonime dei geni che codificano il fattore
del complemento I (CFI), il fattore del complemento 3 (C3) e il fattore del
complemento 9 (C9) che sono associate alla degenerazione maculare legata
all’età (>55 anni)(AMD). La tecnica impiegata è stata di NGS degli esoni di
681 geni nelle regioni note per essere associati a AMD e dei relativi pathway
applicata a 2.493 casi e controlli, con l’analisi estesa a altri 5.115 casi e
controlli indipendenti. Dai risultati sembra che la patogenesi di AMD risieda
nella sregolazione della proteina C3 con l’eccesso di attivazione della via
alternativa del complemento. Non sono stati identificati altri loci al di fuori
di quelli del complemento.
Nel
secondo lavoro sempre con WGS di 2.230 islandesi è stata individuata un raro
non sinonimo SNP p.Lis155Gln (identificato anche nel lavoro precedente) del
gene C3 del complemento che risulta associato alla MD (OR 3.45). Studi in vitro dicono che tale sostituzione
riduce il legame di C3 al fattore del complemento H creando una resistenza
all’inibizione di questo fattore, meccanismo questo che sembra determinare
un’aumentata attivazione del complemento stesso.
Striking a balance in fragile X. Nature Medicine
2013;19:1370.
Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Genetic and acute CPEB1
depletion ameliorate fragile X pathophysiology. Pg.
1473) sintetizzato
così: “In fragile X syndrome (FXS), the
absence of fragile X mental retardation protein (FMRP) allows the production of
certain proteins to go unchecked in the brain. A recent study in mice suggests
that bringing excessive translation into balance may provide a key to treating
this syndrome”. Si
ritiene che la sregolazione della sintesi proteica sia alla base di varie
sindromi con autismo, come la FXS, la più comune malattia ereditaria dell’autismo e del deficit
intellettivo dovuta al silenziamento del gene FMR1, che è una proteina neuronale legante
RNA che interessa circa il 4% dei trascritti del cervello che reprime la loro
traduzione, in particolare di gran parte delle proteine sia pre- che
post-sinaptiche. In alcune aree del cervello di topo che manca di Fmrl, come
atteso, la sintesi proteica è aumentata. Nel lavoro che viene commentato si
osserva che un terzo degli RNA target hanno un elemento di poliadenazione
citoplasmatica (CPE) legato da enhancing
CPE-binding protein (CPEB). Il topo con delezione genetica di assenza di Cpeb e
di Fmr1 hanno una sintesi proteica normale e il fenotipo FXS completamente
normalizzato, comprese quelle dell’ippocampo dipendenti da mGluR1 e GluR5.
Questo studio chiarisce i meccanismi molecolari della sindrome FRX suggerendo
che l’alterazione della omeostasi traduzionale costituisce la causa della
sindrome e che l’omeostasi FMRP e CPEB è necessaria per le normali funzioni
neurologiche. Il lavoro prospetta anche una possibile terapia che, va
sottolineato, è applicabile anche nel topo adulto.
Microcephaly mutations.
Nature Medicine 2013;19:1376. Commento
(Research Highlights) di un articolo (Deficiency of
Asparagine Synthetase Causes Congenital Microcephaly and a Progressive Form of
Encephalopathy. Neuron 2013;80:429)
sull’identificazione di un nuovo gene della microcefalia congenita: 4 famiglie
(3 con più affetti M e F; due consanguinee iraniane) con microcefalia congenita
e deficit cognitivo, atrofia cerebrale progressiva, circonvoluzioni cerebrali
semplificate (5/9 pz) e convulsioni insensibili alla terapia. L’analisi esomica
ha identificato mutazioni missenso recessive del gene ASNS che riducono
considerevolmente l’attività della codificata asparagina sintetasi (sintesi
dell’asparagina da glutammina e aspartato). Il topo mutante omozigote con
mutazione ipomorfa di Asns ha microcefalia e anomalie strutturali cerebrali,
tipo atrofia, con deficit di memoria, fenotipo simile all’umano, che sembra
dovuto al deficit di asparagina o all’accumulo di glutammato/aspartato, che
determina ipereccitabilità e danno neuronale, senza il coinvolgimento di altri
organi.
ARMC5 Mutations in
Macronodular Adrenal Hyperplasia with Cushing’s Syndrome. NEJM 2013;369:2105. L’iperplasia surrenalica
macronodulare ACTH indipendente è caratterizzata da un eccesso di secrezione
cortisolica e bassi livelli di ACTH circolante e causa la sindrome Cushing in
persone tra i 40 e i 60 anni. In genere il suo andamento decorso molto lento, infatti
passano anni prima dell’identificazione della malattia che può anche essere sospettata
per il riscontro casuale di iperplasia surrenalica. La familiarità in alcuni
casi (non facile da individuare per la grande variabilità fenotipica), la
bilateralità della lesione e il fatto che ci sono sindromi con noduli
adrenocorticali bilaterali in età pediatrica (McCune–Albright da mosaicismo del
gene GNAS) fanno pensare che almeno in alcuni soggetti la causa sia genetica. Lo
studio: 33 pz di 30-73 anni con iperplasia macronodulare surrenalica ACTH indipendente
sottoposti a surrenalectomia. Più della metà dei pz hanno una mutazione in genere
inattivante del gene ARMC5 secondo il modello two-hit di gene soppressore di
tumore, con una mutazione germinale e una somatica interessante il nodulo
surrenalico. La più frequente mutazione somatica è una LOH in 16p, la più
frequente mutazione con WGS interessa il gene ARMC5 (Armadillo repeat-containing protein 5) con locus in 16p11.2, che
ha una mutazione somatica nel 55% dei pz.
Questo porta a concludere che nel sospetto di questa patologia è
indicata l’analisi genetica, che consente l’anticipazione
diagnostica e un miglior management medico.
SPERIMENTAZIONI CLINICHE-TERAPIA
Challenges of cognitive research in neurofibromatosis type
1. Lancet Neurology 2013;12:1040. Sono presenti difetto di apprendimento e di
memoria in una considerevole proporzione di pz con NF1, malattia mendeliana
frequente (1:3000) da mutazione di un gene che codifica una proteina, la
neurofibromina, che favorisce l’idrolisi di GTP a GDP e quindi inattiva Ras-p21.
Nel modello murino (Nf1 +/-) i deficit di apprendimento e di memoria
si ritengono dovuti a un potenziamento duraturo dell’attività di Ras-p21; la
somministrazione di Lovastatina riduce l’aumento di attività cerebrale di
Ras-p21 migliorando considerevolmente il loro deficit di apprendimento anche
spaziale e di attenzione. E, fatto non trascurabile, la Lovastatina è un
farmaco già in uso nella terapia dell’ipercolesterolemia anche infantile. Tutte
le premesse quindi per il successo terapeutico. Ma il lavoro pubblicato sullo
stesso fascicolo (Simvastatin for
cognitive deficits and behavioural problems in patients with neurofi bromatosis
type 1 (NF1-SIMCODA): a randomised, placebo-controlled trial. Pg. 1076) di
una sperimentazione durata 1 anno con tale farmaco in bambini con NF1 (43 trattai
e 41 in placebo) non ha dato alcun miglioramento del deficit cognitivo o
comportamentale nei trattati. Questa differenza tra l’effetto nel topo e nella
nostra specie, non del tutto nuova, potrebbe essere dovuta a problemi
metodologici per cui sta per partire in USA una nuova sperimentazione
aumentando il numero di bambini trattati e non trattati, affrontando anche
alcuni aspetti di metodo (es. la misura del QI è poco precisa e soggettiva)(vedi
Clinical Trial).
ALADIN: wish granted in inherited
polycystic kidney disease? Lancet
2013;382:1469. Commento di
una sperimentazione clinica con somatostatina nella malattia policistica AD
(ADPKD) del gruppo di studio ALADIN (A Long-Acting somatostatin on DIsease
progression in Nephropathy due to autosomal dominant polycystic kidney disease) multicentrico italiano (6 centri)
coordinato dal Mario Negri. ADPKD: 1:400-1.000 nati vivi, progressivo aumento
volumetrico cistico dei reni e fegato, con totale insufficienza renale nella
metà dei pz. Due geni malattia (MIM PDK1 #173900 e PDK2 #613095). I meccanismi patogenetici sono
complessi, con un’incremento
di AMP ciclico mediato dalla vasopressina con alterata omeostasi del calcio
intracellulare e iperattivazione di numerosi pathway tra cui MAPK–ERK2 e mTOR.
Il farmaco è una somatostatina che interagendo con i suoi recettori (SSTR1-5)
modula la concentrazione ematica di alcuni ormoni, come il GH, TSH, enzimi
pancreatici e molti neuropeptidi gastrointestinali. A livello renale la loro
attivazione inibisce cAMP e la proliferazione cellulare. Un analogo della
somatostatina, Octreotide ma con maggior potere inbitorio ormonale e un’azione
più prolungata, ha passato la Fase 2 di sperimentazione e ora ne vengono
presentati i risultati di Fase 3 (Effect
of longacting somatostatin analogue on kidney and cyst growth in autosomal
dominant polycystic kidney disease (ALADIN): a randomised, placebo-controlled,
multicentre trial. Pg. 1485)(ClinicalTrials.gov,
NCT00309283). Reclutati
79 pz con ADPKD di età media 37 anni, 40 in Octreotide-LAR (longacting
release)(IM ogni 28gg) e 39 placebo
per 3 anni. A 1 anno significativo minor aumento del volume renale e delle
cisti nei trattati, ma la differenza non è più significativa a 3 anni. Analogo
risultato positivo per i valori di filtrazione
glomerulare.
Il farmaco va somministrato per tutta la vita. E, a causa dei
complessi meccanismi patogenetici e i diversi pathway convolti nella formazione
delle cisti, è probabile che sarà possibile bloccare o limitare la loro crescita
solo ricorrendo all’uso simultaneo di vari farmaci.
Viene auspicata nel commento e nel lavoro un’ulteriore
sperimentazione multicentrica coinvolgendo diverse nazioni e aumentando
considerevolmente il numero di pz.
Unconventional
gene regulation in the CNS. Nature Neuroscience 2013;16:1509. Editoriale che commenta una serie di review o prospettive pubblicati
nello stesso fascicolo sulla sregolazione della traduzione proteica e sui
meccanismi di processamento di RNA a livello cerebrale causa di malattie
neurologiche.
Deciphering
the functions and regulation of brain-enriched A-to-I RNA editing. Pg.
1518 sulle nuove tecnologie e
analisi che facilitano l’individuazione delle sedi di editing di RNA e la
comprensione della loro funzione e regolazione.
Maintaining
genome stability in the nervous system. Pg. 1523 sui progressi nella comprensione dei pathway
convolti nel danno e nella riparazione del DNA nel SNC, sia nel corso dello
sviluppo cerebrale che nell’invecchiamento.
The translation of
translational control by FMRP: therapeutic targets for FXS. Pg. 1530 sulla funzione della proteina FMRP (Fragile X)
nella regolazione della sintesi delle proteine della plasticità sinaptica e
sulle potenziali terapeutiche della ricerca in questo campo.
mTOR complexes
in neurodevelopmental and neuropsychiatric disorders. Pg 1537 sulla funzione di mTOR che regola varie funzioni cellulari
e che in base a recenti studi ha un ruolo nelle malattie del neurosviluppo e
anche in quelle psichiatriche.
Emerging roles for post-transcriptional regulation in circadian clocks . Pg. 1544 sul ruolo della regolazione post trascrizionale nel mantenimento del ritmo circadiano e nell’adattamento a differenti condizioni ambientali.
Repair of UV
photolesions in xeroderma pigmentosum group C cells induced by translational
readthrough of premature termination codons. PNAS 2013;110:19483. Le lesioni genomiche esogene o endogene possono modificare
l’informazione genetica e interferire con la replicazione o la trascrizione, se
non vengono riparate possono produrre cancro, arresto dei processi cellulari
con apoptosi e invecchiamento precoce. Esiste un meccanismo di riparazione, di escissione
nucleotidica (NER -Nucleotide Excision Repair), dei
danni da raggi UV, con due diversi meccanismi e funzioni. Mutazioni di geni dei
pathway sono causa di patologie come lo Xeroderma pigmentoso (XP),
Tricotiodistrofia (TTD), s. Cockayne (CS). Alcune mutazioni dei geni NER (XP-B,
XP-D, XP-G) danno un quadro clinico con segni di XP e di CS.
Lo
XP ha una frequenza di 1:milione persone. E’ una malattia AR con un rischio di
oltre 10.000 volte di cancro della cute. Le cellule di pz entrano in uno di
vari gruppi di complementazione (da XP-A a XP-G)(vedi anche Sirt1 suppresses RNA synthesis after UV
irradiation in combined Xeroderma Pigmentosum group D/Cockayne syndrome
(XP-D/CS) cells. PNAS 2013:e212)(Articoli Gennaio 2013).
Nel
lavoro vengono rilevati in vitro (cute di pz con XP-C) livelli elevati di proteina
di riparazione del DNA, concentrazione di questa proteina nel sito di danno del
DNA e riparazione del danno da UV in alcune cellule XP. E’ stata messa punto
una tecnica che individua pz che rispondono a specifici farmaci, la classica
medicina personalizzata o di “precisione” con massima efficacia e minima
tossicità.
CDK10/cyclin M
is a protein kinase that controls ETS2 degradation and is deficient in STAR
syndrome. PNAS 2013;110:19525.
La sindrome STAR (MIM #300707) è una malattia XL dominante da mutazione del
gene FAM58A che codifica una ciclina orfana (Ciclina M) con funzione non bene
nota.
Il
fenotipo è costituito da dismorfismi facciali (telecanto, punta nasale
tripartita), sindattilia delle dita dei piedi, ipoplasia delle grandi labbra,
atresia anale e malformazioni urogenitali. Nel lavoro si dimostra che la
Ciclina M è la ciclina attivante CDK10, chinasi ciclino-dipendente convolta nel
controllo della divisione cellulare e nella resistenza di alcuni tipi di cancro
mammaro alla terapia endocrina e che la Ciclina-M mutante della STAR non è in
grado di interagire con questa chinasi.
MALATTIE COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE
Discovery
and refinement of loci associated with lipid levels. Nature
Genetics 2013;45:1274. Risultati del Global Lipids Genetics Consortium.
Come sappiamo i livelli di colesterolo a bassa densità (LDL) e a alta densità
(HDL), dei trigliceridi e del colesterolo totale sono ereditabili e entrano nei
fattori di rischio la malattia delle arterie coronarie. L’analisi GWAS (genome
wide association study) e array con piattaforma custom su 188.577 soggetti
conferma l’associazione di 157 loci, ci cui 62 già noti. Con un’ulteriore
analisi con alta risoluzione in popolazione di origine europea, asiatica e
africana i loci associati si sono ridotti a 12. Questi sono anche i loci
associati ai caratteri e alle patologie cardiovascolari come la pressione
arteriosa, l’indice di massa corporea e il Diabete 2.
Altro articolo
sull’argomento: Common variants
associated with plasma triglycerides and risk for coronary artery disease.
Nature Genetics 2013:45:1345.
Variants at multiple loci implicated in both innate
and adaptive immune responses are associated with Sjögren’s syndrome. Nature Genetics 2013;45:1248.
La malattia Sjögren è una comune
condizione cronica autoimmunitaria (0.7% della popolazione di origine europea)
con M:F 2.3 caratterizzata da disfunzione delle ghiandole esocrine, in
particolare le salivari e le lacrimali, causando bocca secca (xerostomia) e
occhio secco (cheratocongiuntivite), oltre a lesioni in vari organi e apparati,
la terapia è solo palliativa. In metà dei casi è secondaria a patologie del
tessuto connettivo. L’analisi con GWAS nell’ambito del Sjögren’s Genetics
Network (SGENE) di 395 pz e 1.975 controlli di discendenza europea ha
confermato la forte associazione con la regione HLA e nuove associazione con
altre regioni implicate nell’immunità innata e adattativa (acquisita).
A genome-wide association study in Han Chinese
identifies a susceptibility locus for primary Sjögren’s syndrome at 7q11.23. Nature Genetics 2013;45:1361.
GWAS in un totale di 1.845 pz con sindrome Sjögren primaria e 3.777 controlli nella popolazione cinese Han (gruppo
etnico più comune). Identificato un nuovo locus di suscettibilità: gene GTF2I
(General Transcription Factor II-I)(MIM *601679) con OR di 2.2, oltre ai loci
noti/regioni nella popolazione europea (STAT4, TNFAIP3 e
HLA).
Analysis of immune-related loci identifies 48 new
susceptibility variants for multiple sclerosis. Nature Genetics 2013;45:1353.
La MS è una malattia infiammatoria demielinizzante del SNC causa comune di
disabilità neurologica cronica. Più frequente nelle femmine e con prevalenza
maggiore nei soggetti di origine nord-europea, con una moderata ereditabilità e
con ricorrenza relativa nei figli del 6.3%. Noti geni di suscettibilità (MIM
#126200) del complesso maggiore di istocompatibilità, poco si sa di altri geni
di suscettibilità. Con la tecnica GWAS in un’ampia casistica (14.498 pz e 24.091 controlli sani) sono stati
individuate 135 regioni potenzialmente associate. Sono stati poi analizzati
altri 14.802 pz e 26.703 controlli
(totale più di 80.000 persone di discendenza europea) che ha consentito di
individuate 48 nuove variati di suscettibilità. Il totale delle varianti di
suscettibilità è ora 110, di 103 loci fuori dalla regione HLA. Applicando il
calcolo bayesiano si conclude che più della metà della probabilità a posteriori
di associazione è legata a una variante di 5 diverse regioni.
NGS NEL CANCRO
Segnalo:
Next-generation
sequencing in the clinic. Nature Biotechnology 2013;31:990 (uno
degli AA è Paolo Fortina) che commenta l’articolo sullo stesso fascicolo (Development and
validation of a clinical cancer genomic profiling test based on massively
parallel DNA sequencing. Pg. 1023) che conclude cosi’ “Regardless of whether clinical NGS is successful
in identifying genetic alterations that can be treated with existing drugs,
Frampton et al.1 report a notably high frequency of mutations
in oncogenic pathways (on average 1.57 mutations per case, with 1,579 distinct
alterations in 2,112 cases)” Se sono tutte importanti ci saranno problemi per
individuare farmaci perchè per ora i modelli terapeutici su basano sullo
sviluppo di un singolo farmaco che ha come target una singola mutazione.
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