Scelta di articoli di Genetica
Clinica/Umana pubblicati nel Marzo 2013
nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Neuroscience, Nature Biotechnology,
Nature Genetics, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM,
PNAS, Science & Cell.
AUTISMO
***
Understanding
sex bias in autism spectrum disorder. PNAS 2013;110:4868. Commento di
un articolo sullo stesso fascicolo (Examining
and interpreting the female protective effect against autistic behavior. PNAS
2013;110:5258) sul perchè ci siano più maschi che
femmine con autismo (4:1) e su un maggior rischio di autismo per i maschi o di
un possibile fattore protettivo femminile che prevenga la familiarità
dell’autismo. Se una femmina ha “un fattore protettivo” e manifesta l’autismo
vuol dire che il suo “carico di fattori eziologici” (varianti genetiche,
suscettibilità a fattori ambientali) è maggiore di quello dei maschi affetti.
Nel lavoro viene quindi studiato quanto di questa preponderanza maschile possa
essere spiegata da un effetto protettivo materno. Siccome l’autismo ha un’alta
ereditabilità un effetto protettivo femminile farebbe sì che i fratelli di una
femmina con segni clinici gravi di autismo siano portatori di più fattori di
rischio dei fratelli di maschi con grave autismo. Come provare questa ipotesi?
Studiando con test specifici per autismo due ampi campioni di gemelli dizigoti
(3.842 di 12 anni UK e 6.040 di età 9-12 anni svedesi). In ambedue gli studi i
fratelli di femmine con segni di autismo hanno in media un deficit di
prestazioni significativamente maggiore dai fratelli di maschi con autismo.
Varie considerazioni (leggetevi il bel commento) tra cui quella che il
contributo eziologico familiare al comportamento autistico ha una distribuzione
continua non modale, che conferma alcune caratteristiche autistiche (non la
malattia vera e propria) frequentemente osservate nei familiari di affetti,
spiegarne l’alta ereditabilità, e gli effetti additivi di varianti genetiche
comuni.
Rare inherited mutations
in autism, Nature Reviews Genetics. March 2013. Commento di due articoli (Rare Complete
Knockouts in Humans: Population Distribution and Significant Role in Autism
Spectrum Disorders. Neuron 2013;77:235. Using Whole-Exome Sequencing to
Identify Inherited Causes of Autism. Neuron 2013;77:259) sul contributo di mutazioni ereditate causa di autismo
mediante sequenziamento dell’intero esoma. Nel primo lavoro (quasi 1500 casi e oltre
5000 controlli)(se ho capito bene i numeri) si sottolinea che come per le rare
varianti del numero di copie (CNV), che sono più frequenti nell’autismo
rispetto ai controlli (6-8% vs 1-2%) con alcune di queste significativamente
associate allo spettro autistico (ASD)(del o dup 16p11.2), così anche singole
varianti nucleotidiche (SNV), come perdita di funzione in omozigosi o in
composto eterozigote o in emizigosi sul cr.X dei maschi, sono più frequenti (il
doppio) rispetto alla popolazione generale (3%) interessando, come le CNV, più
geni in tutto il genoma. Alcuni di questi geni non sono stati segnalati in precedenti
pubblicazioni. Da sottolineare quindi il ruolo di malattie AR nel determinismo
di ASD.
Nel
secondo lavoro sono state analizzate famiglie del consorzio Homozygosity Mapping Collaborative for Autism (HMCA),
costituite da figli di consanguinei e/o di casi familiari con
consanguineità; studiate prima con array-SNP e sono state escluse quelle con
CNV di loci noti per ASD o altre condizioni. Sono state individuate mutazioni
con perdita di funzione parziale (ipomorfe) di geni che con mutazioni nulle sono
associati a altre malattie, come AMT (iperglicinemia non chetotica, MIM
#605899), PEX7 (Condrodispl. puntata rizomelica 1, MIM #215100), SYNE1 (Atassia
spino-cerebellare AR 8, MIM #610743)(e
altro), COH1 (S. Cohen, MIM #216550), PAH (Fenilchetonuria, MIM #261600) e POMGNT1
(Distrofia muscolare-distroglicanopatia A3, MIM #253280). Di interessante anche
lo studio con analisi esonica di 70 noti geni delle malattia del neurosviluppo
filtrando varianti rare in 163 famiglie consanguinee con uno o più casi con
ASD: in 5 sono state trovate mutazioni bialleliche gravi. L’analisi di PEX7,
SYNE1, COH1, PAH e POMGNT1 in 612 casi sporadici senza consaguineità ha
identificato in almeno due una mutazione biallelica di COH1 (ma da come
descrivono mi pare che il fenotipo, anche se non classico, fosse compatibile
con la sindrome Cohen, come spesso accade molta molecolare ma poca clinica alla
base di questi studi, ndr). Gli AA concludono che il sequenziamento dell’intero
esoma può individuare condizioni genetiche non sospettabili clinicamente (come
ben sappiamo, ndr) e sottolineano l’importanza della parziale perdita di
funzione genica nello spettro autistico.
Dysregulation
of synaptic plasticity precedes appearance of morphological defects in a Pten
conditional knockout mouse model of autism. PNAS 2013;110:4738.
Sappiamo che mutazioni di
PTEN, gene soppressore di tumore, sono causa di
vari tumori (glioblastoma, canco dell’endometrio e prostatico) e della s. Cowden. Ma
sappiamo anche che sono causa di autismo (5-10% dei pz autistici) con mutazioni
con perdita di funzione che producono anche una progressiva macrocefalia (presente
nel 20% dei bambini con autismo). Topi KO per PTEN hanno segni simil-autistici,
parzialmente eliminati con rapamicina (vedi Autism-related deficits via
dysregulated eIF4E-dependent translational control. Nature
2013;493:3719(Articoli interesse Gen 2013). Nel topo KO condizionale di Pten si
osserva un’anomalia delle cellule granulari del giro dentato, dei neuroni
piramidali dell’ippocampo dell’area CA3 e di un gruppo di neuroni postmitotici
della corteccia), ma vi sono anche effetti morfologici (come aumentate
dimensioni del giro dentato e della neocorteccia e altre anomalie) associate a anomalie
comportamentali e cliniche (convulsioni, deficit sociali e cognitivi,
ipersensibilità a stimoli sensoriali, ansietà). Le anomalie morfologiche sono
considerate correlate alla sintomatologia, ma, e questo è lo scopo del lavoro,
si vuole verificare se difetti di plasticità neuronale precedono o ne sono una
conseguenza.
Si dimostra che prima della comparsa di
apprezzabili anomalie morfologiche nel topo la delezione di Pten delle cellule
granulari del dentato sregola la plasticità sinaptica, fatto questo che può
contribuire al fenotipo autistico e che PTEN svolge un nuovo ruolo di
regolazione della funzione sinaptica.
MALATTIE
NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE/PSICHIATRICHE
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Genotype–phenotype
correlations in neonatal epilepsies caused by mutations in the voltage sensor
of ev7.2 potassium channel subunits. PNAS 2013;110;4386. AA italiani. Mutazioni di KCNQ2 (gene del canale del potassio) dello stesso residuo del dominio S4 causano
convulsioni familiari neonatali benigne (R213W)(MIM #121200) o encefalopatia
epilettica neonatale farmacoresistente e deficit cognitivo con caratteristici
aspetti EEGrafici e della RM cerebrale (R213Q)(MIM #613720). Studi funzionali
mostrano che ambedue ne destabilizzano l’apertura con un considerevole
diminuzione della sensibilità al voltaggio del canale, destabilizzazione più
pronunciata nel caso di R213Q rispetto a R213W. Nelle cellule piramidali
dell’ippocampo ambedue le mutazioni aumentano la frequenza del cell firing, ma
ancora l’effetto della mutazione R213Q è maggiore rispetto alla R213W. Questo
significa che la gravità è correlata con la compromissione funzionale del
canale e pone le premesse per l’individuazione di anticonvulsivanti farmaci che
agiscano adeguatamente sull’apertura del canale nell’encefaloptia epilettica
neonatale.
(vedi anche Bedside to bench: Opening up the potassium door in neonatal
seizures. Nature Medicine 2012;18:1624 e Finding the epileptogenesis switch.
Nature Medicine 2012;18:1626)(Articoli Nov
2012).
Axonal transport
deficits and neurodegenerative diseases. Nature Reviews Neuroscience 2013;14:161. Il trasporto assonale è un processo essenziale per la
sopravvivenza neuronale data l’estrema polarità e le dimensioni di queste
cellule, che hanno assoni lunghi più di 1 metro, e che richiedono una
comunicazione efficiente dal corpo cellulare all’estremità dell’assone. Il
trasporto consente il rifornimento di proteine, lipidi e mitocondri e depura e
ricicla accumuli di proteine malripiegate evitando così l’accumulo di detriti
cito-tossici. Il trasporto assonale è anche cruciale per la trasmissione nervosa
consentendo ai neuroni di rispondere efficacemente a segnali trofici o danni da
stress. Nelle malattie neurodegenerative il meccanismo patogenetico comune è
appunto un alterato trasporto assonale (ma non si sa bene come l’alterato
trasporto porti alla neurodegenerazione, che è l’argomento di questa review. Le
patologie con alterato trasporto assonale sono la m. Alzheimer (3 geni), m. Parkinson e s. Perry (5 geni), m. Huntington, le
m. del moto-neurone superiore (9 geni), le m. Charcot-Marie-Tooth (5 geni), le
m. del moto-neurone inferiore (2 geni), la Sclerosi Laterale Amiotrofica (3
geni), con specificato per ognuna i vari meccanismi patogenetici assonali. Per
la terapia vi è poco successo nell’individuare farmaci in grado di bloccare la
neurodegenerazione. Nella CMT è stato provato con un certo effetto in modelli
animali un approccio farmacologico con inibitori di HDAC6 (istone deacetilasi
6) per aumentare l’acetilazione tubulinica. Sono in corso
altri studi.
Inhibition of
TFG function causes hereditary axon degeneration by impairing endoplasmic
reticulum structure. PNAS 2013;110:5091.
Le paraplegie spastiche ereditarie (HSP)(frequenza 1:20.000 nella popolazione
europea) sono un gruppo di malattie con debolezza e spasticità degli arti
inferiori con disturbi della sensibilità profonda degli arti inferiori e della
minzione. Sono dovute a un’assonopatia distale correlata alla lunghezza
dell’assone di fibre nervose corticospinali (forme pure). Il coinvolgimento di
altri neuroni determina altri segni neurologici (forme complicate) incusa
atassia, segni extrapiramidali, deficit intellettivo/demenza, difetti visivi,
epilessia. Sono patologie progressive con età di insorgenza variabile.
L’eterogeneità fenotipica è accompagnata da eterogeneità genetica, con almeno
40 loci diversi e con diversa trasmissione AD (70-80%), AR (20-30%) e XL
(rare). Nella metà dei casi non si conosce il gene malattia. E nella metà dei
casi è rilevabile una patologia della dinamica degli organelli cellulari,
documentata anche dal coinvolgimento di geni il cui prodotto partecipa
all’architettura del reticolo endoplasmatico.
Nel
lavoro vengono presentati i risultati di un’analisi genetica con GWSA, linkage,
sequenziamento esonico dell’intero esoma di componenti una famiglia con due
fratelli affetti (12 e 16 anni) su una fratria di tre con HSP complicata
(precocissima spasticità deli arti inf, atrofia ottica a 2.5 a, atrofia
muscolare interessante anche le mani, neuropatia sensitivo-motoria demielinizzante,
con quadro clinico attualmente stabilizzato). Gene malattia: Trk-fused gene
(TFG), con mutazione in omozigosi. La proteina mutante non è in grado di
formare un complesso oligomerico non consentendone la normale funzione. Nelle
linee cellulari l’inibizione di TFG rallenta la secrezione proteica dal
reticolo endoplasmico e ne altera la morfologia compromettendo la formazione
dei microtubuli del citoscheletro. Il gene TGF è il gene-malattia di una
neuropatia sensitivo motoria ereditaria (MIM #608434 Hereditary Motor And
Sensory Neuropathy, Proximal Type) segnalata nel 2012.
Parkinson gene partners. Nature
Medicine 2013;19:278. Varianti comuni del locus PARK16 e
del gene LRRK2 aumentano il rischio di m. Parkinson (PD). Nel lavoro
commentato (RAB7L1 Interacts with LRRK2
to Modify Intraneuronal Protein Sorting and Parkinson’s Disease Risk. Neuron
2013;77:425) si dimostra che variazioni di questi
loci interagiscono nell’alterare la funzione dei lisosomi e l’integrità dei
neuroni. Nella PD è sempre stato impossibile cogliere gli eventi patogenetici
tissutali iniziali con la morte dei neuroni mesencefalici dopaminici data la
lunga durata della malattia. Vi sono rare forme familiari AD con mutazione (missenso e triplicazioni) del gene a-Syn (Alfa sinucleina, SNCA)(PD 1 e 4) che partecipa alla
cinetica delle vescicole sinaptiche e al traffico vescolare del Golgi, del gene
leucine-rich repeat kinase-2 (LRRK2) le cui mutazioni sono responsabili
dell’alterata degradazione proteica e del gene VPS35 a funzione non ben nota.
Studi di GWAS confermano che anche nei casi sporadici sono coinvolti i geni
a-Syn e LRRK2. Il locus PARK16 è composto da 5 diversi geni, nel lavoro si
osserva che l’espressione di solo uno di questi, RAB7L1, è in grado di
controllare in vitro l’eccessiva crescita neuritica e ridurre le alterazioni
morfologiche lisosomiali di neuroni con mutazione LRRK2. Le proteine di questi
due geni si co-localizzano nelle stesse strutture intracellulari. Le varianti
di PARK16 che conferiscono rischio di PD determinano uno splicing alternativo
di RAB7L1 con una proteina tronca, che non ha l’effetto dell’allele selvatico
di controllo della crescita neuritica. La sovraespressione di VPS35 produce lo
stesso effetto di RAB7L1 con controllo della crescita neuritica sempre nelle
cellule con mutazione LRRK2. Questo lavoro dimostra che vi è una relazione
funzionale tra diversi loci che danno un rischio di PD e i cui prodotti sono
coinvolti nell’appropriata localizzazione nella cellule delle proteine.
Sclerosi
laterale amiotrofica (ALS): malattia neurodegenerativa a esordio
tardivo, molto variabile fenotipicamente. In genere sporadica, solo 10% dei
casi familiari a trasmissione AD (molto rara la AR) geneticamente molto
eterogenea (con 20% da mutazione SOD1). La patogenesi della ALS non è nota, vi
sono evidenze per un alterato processamento RNA. L’individuazione di un’espansione
di una sequenza esanucleotidica in una regione non codificante del gene C9ORF72 nel 40% dei casi familiari di
ALS, nel 21% dei casi familiari di Demenza fronto-temporale (FTD) e anche nel
7% dei casi sporadici di ALS e nel 5% dei casi FTD, ha contribuito in maniera
significativa a far concludere che ALS e FTD fanno parte dello stesso spettro
clinico-patologico (inclusioni citoplasmatiche ubiquinate di TDP-43).
Controversies
and priorities in amyotrophic lateral sclerosis. Lancet
Neurology 2013;12:310.
L’alta
proporzione di casi sporadici (90%) e la penetranza incompleta di geni di casi
familiari suggerisce che almeno alcun forme di ALS siano patologie
multifattoriali con l’intervento di più geni, più fattori ambientali ancora non
identificati, l’età e forse anche eventi casuali
Commento
RNA That Gets RAN in Neurodegeneration. Science 2013;339:1282 e articolo The C9orf72 GGGGCC Repeat Is Translated into
Aggregating Dipeptide-Repeat Proteins in FTLD/ALS. Science
2013;339:1335. La Sclerosi laterale amiotrofica e la
Degenerazione Lobare Fronto-Temporale sono devastanti malattie neurologiche
(neuromuscolare una e cognitiva la seconda) con ampia sovrapposizione clinica,
neuropatologica e genetica con un gene più frequentemente mutato in ambedue:
C9orf72 (vedi sopra). Non è noto come l’espansione causi la neurodegenerazione.
Le inclusioni ubiquinate nel SNC sono di due tipi, una è costituita dalla
proteina TDP-43 fosforilata (vedi Selezione Articoli Feb 2013: ALS-linked
TDP-43 mutations produce aberrant RNA splicing and adult-onset motor neuron
disease without aggregation or loss of nuclear TDP-43. PNAS 2013 on line:E736).
Ma le inclusioni nel cervelletto e nell’ippocampo e nella neocorteccia non
contengono TDP-43 e sono a contenuto non noto. Nel lavoro risulta che sono
costituite da ripetizioni dipeptidiche Gly-Ala e meno frequentemente da Gly-Pro
e Gly-Arg che sono prodotte da una traduzione non comune del RNA mutante
espanso. Questo meccanismo ci fa capire come l’espansione esanucleotidica
determina il quadro patologico.
Glia as primary
drivers of neuropathology in TDP-43 proteinopathies. PNAS
110:4439. Il dilemma del perché i neuroni
muoiono quando si formano aggregati proteici intracellulari (vedi anche sopra),
come nel Alzheimer, Parkinson e Sclerosi Laterale Amiotrofica. Incomincia a
farsi strada l’ipotesi che la glia svolga un ruolo importante nella
degenerazione. Nella ALS da difetto di TDP-43 (TAR DNA-binding protein 43) e
nella FTLD, che fanno parte di una nuova entità nosologica la Proteinopatia
TDP-43, vi è un accumulo di questa proteina nei neuroni e all’esame istologico
si rileva anche una proliferazione significativa gliale, confermata dagli
aspetti istopatologici nei modelli animali di ASL che mostrano una patologia
gliale con attivazione astrocitica e microgliale. Nel lavoro che viene commentato (Astrocyte pathology and the absence of
noncell autonomy in an induced pluripotent stem cell model of TDP-43
proteinopathy. Proc Natl Acad Sci USA 110:4697–4702) si suggerisce
che la morte degli astrociti sia almeno in parte responsabile della morte
neuronale per la perdita di segnale neutrofico secreto dagli astrociti e che la
gliosi sia reattiva e sostitutiva. Commento finale (e parzialmente
personalizzato, ndr): per capire la neurodegenerazione dobbiamo guardare non
solo al “padrone di casa” ma anche ai suoi vicini.
Astrocyte
pathology and the absence of non-cell autonomy in an induced pluripotent stem
cell model of TDP-43 proteinopathy. PNAS 2013;110:4697. Da cellule staminali pluripotenti umane (iPSC) con la
mutazione del gene TDP-43 è stato possibile ottenere astroglia funzionale, gli
astrociti hanno livelli aumentati di TDP-43 che viene accumulata in sede
inappropriata e che hanno una ridotta sopravvivenza, senza influenzare però la
sopravvivenza dei motoneuroni. Con un comportamento autonomo degli astrociti
diverso da quello prodotto da mutazione SOD1.
Loss of
ALS-associated TDP-43 in zebrafish causes muscle degeneration, vascular
dysfunction, and reduced motor neuron axon outgrowth. PNAS 2013;110:4986. Per meglio comprendere la funzione di TDP-43 sono stati
sudiati gli aspetti morfologici, di sviluppo e le conseguenze molecolari della
perdita di questo gene nello zebrafish. Il topo KO è precocemente letale. Lo
zebrafish ha un accorciamento assonale dei motoneuroni spinali. TDP-43 si è poi
dimostrato necessario per lo sviluppo dei vasi, della perfusione e del
mantenimento muscolare. L’analisi proteomica ha mostrato una riduzione di
proteine muscolo-specifiche, come c’era da attendersi, ma anche una aumento di una
proteina legante l’actina, Filamina C, che è aumentata in sede frontale anche nei
pz con ALS e FTLD. Interessante aspetto, in quanto l’aumento di Filamina C
potrebbe alterare la funzione vascolare neurologica, alterando il flusso
cerebrale e compromettendo la barriera emato-encefalica, come si osserva nei pz
ALS/FTLD, precedendo la neurodegenerazione.
Mutations in prion-like domains in hnRNPA2B1 and
hnRNPA1 cause multisystem proteinopathy and ALS. Nature 2013;95:467. Inizia classicamente con: “Elucidating the genetic basis of
rare, inherited diseases can provide valuable insights to the molecular
pathogenesis of common diseases”. La
miopatia da corpi inclusi (IBM) ha un quadro clinico molto complesso con segni
della m. Paget ossea (PDG), demenza fronto-temporale (FTD) e sclerosi laterale
amiotrofica (ALS), E’ una rara degenerazione progressiva muscolare, cerebrale,
del motoneurone e scheletrica da prevalente patologia di TDP-34, per questo è
anche chiamata Proteinopatia multisistemica (MSP). In una parte dei casi la
mutazione interessa il gene VCP gene, che codifica una segregasi
ubiquitino-dipendente. L’identificazione di questo gene come causa di queste
malattie ha consentito di identificarne mutazioni in malattie molto più comuni
come nei casi familiari e sporadici di ALS, FTD, IBM e PDB. In una famiglia con
neurodegenerazione a trasmissione AD con un quadro clinico simile a MPS,
negativa a VCP mediante sequenziamento esonico dell’intero genoma è stato
individuato una mutazione missenso ritenuta patogena del gene malattia che
codifica hnRNPA2B1 (Heterogeneous
nuclear ribonucleoproteins A2/B1), una proteina legante RNA. In un’altra
famiglia MPS con la stessa metodologia è stata trovata la stessa mutazione
dello stesso gene. Nell’analisi esonica dell’intero genoma di 212 casi
familiari di ALS è stata trovata una famiglia con trasmissione AD di ASL con
mutazione dello stesso residuo del gene HNRNPA2B1. Lo screening mutazionale di altri
305 casi sporadici di ALS ha individuato una mutazione non sinonima di hnRNPA1
in una classica ALS a insorgenza tardiva.
Le
mutazioni promuovono un’aumentata incorporazione della proteina nei granuli da
stress portando alla formazione di inclusioni citoplasmatiche nei modelli
animali che ricapitolano la malattia nell’uomo. L’alterata polimerizzazione può
iniziare la malattie neurodegenerativa.
***
Muscular dystrophies. Lancet 2013;381:845. Seminario su questo gruppo molto
eterogeneo di patologie ereditarie che hanno un quadro clinico simile e
alterazioni distrofiche muscolari di due AA italiani (Roma Cattolica e Londra),
con quadri clinici, patogenesi molecolare, strategie diagnostiche e sviluppi
terapeutici (alcune di queste sono in sperimentazione clinica)(vedi precedenti
selezioni di articoli, ad es. Dic 2012 Wnt7a treatment
ameliorates muscular dystrophy. PNAS 2012;109:20614, e Spigolature Dic 2012 A Genetic Intervention Stands a Skip Away
from Clinical Tests. Perspective. Science 2012;338:1431).
A Protease for the Ages. Science
2013;339:1529. Sottotitolo: Structures of membrane
metalloproteases
provide the basis for understanding
mutations associated with premature aging. Perspective
di due articoli sulle basi molecolari di un gruppo di patologie chiamate
Laminopatie (Structure of the Integral
Membrane Protein CAAX Protease Ste24p. Pg. 1600; The Structural Basis of
ZMPSTE24-Dependent Laminopathies.Pg. 1604”. Mutazioni di Lamina A (la lamina
è una proteina fibrosa le cui molecole si uniscono fra loro formando filamenti
che intrecciandosi formano la struttura di sostegno della membrana nucleare) o
della metalloproteasi zinco-dipendente (enzima proteolitico il cui meccanismo
catalitico comporta la presenza di un metallo) ZMPSTE24 sono causa della Progeria (s.Hutchinson-Guilford)(HGPS)(rarissima
(1:4,000,000 nati vivi), della Dermopatia restrittiva (RD) e della Displasia
Mandibolo-acrale (MAD-B), con accumulo nel nucleo di prelamina A farnelisata e
non modificata. Il topo “nullo” (senza metalloproteasi) ZMPSTE24 ha fratture
scheletriche spontanee, cardiomiopatia, grave debolezza muscolare e perdita di
pelo. Nell’uomo con mutazione di ZMPSTE24 la gravità dipende dai livelli di
questa metalloproteasi, la forma più grave è la RD letale e la Progeria
atipica. Le forme meno gravi sono la MAD-B e la S. Metabolica (MS) con
lipodistrofia, resistenza insulinica, anomalie cutanee e scheletriche
(riassorbimento mandibolare, clavicolare e delle falangi terminali). Le
mutazioni ZMPSTE24 sono tutte recessive. Il gene LMNA codifica la prelamina A
che viene convertita in lamina A con un processo a due tappe da parte di
ZMPSTE24. Se questa modificazione non avviene si accumula a livello della
membrana nucleare prelamina A farnesilata e metilata. Questo “molecular
culprit” (lesione molecolare, ndr) determina l’invecchiamento precoce con deformazione
della membrana e alterazione di espressione di alcuni geni. Nei due lavori su Science del 2013 viene
riportata la struttura molecolare della ZMPSTE24 (nell’uomo e nel lievito),
proteina essenziale per la maturazione post traduzionale della Lamina A. Non è
ancora chiaro come difetti di modificazione del C-terminale della lamina A da
parte di ZMPSTE24 possano produrre segni di invecchiamento, ma comunque questo
suggerisce un ruolo importante per le metalloproteasi in questo processo. Il modello
tridimensionale sviluppato in questi due studi è quello di un voluminoso avvallamento
nella membrana nucleare in cui avviene il processo di maturazione della lamina
A. Capire come funziona il modello e quali i punti importanti di azione di
ZMPSTE24 può aprire la strada a nuove terapie per queste gravi patologie ma anche
capire i meccanismi dell’invecchiamento patologico e fisiologico.
(è
in corso una sperimentazione clinica con un inibitore della farnesiltrasferasi,
Lonafarnib, iniziata nel 2007 con discreti risultati associato a un farmaco per
l’ipercolesterolemia, pravastatin, e uno per la prevenzione delle fratture,
zoledronato)(vedi Spigolature Set
2012)(Drug Trial Offers Uncertain Start
in Race to Save Children With Progeria. Science 2012;337:1594
GENETICA MEDICA (sequenziamento esonico-genomico, proteoma e CNV)
****
Return of Unexpected DNA Results Urged. Science
2013;339:1507. Siamo (Genetisti,
Eticisti, Medici) scioccati dalle raccomandazioni di American College of Medical Genetics and Genomics “patients undergoing genomic sequencing should
be informed whether 57 of their genes (è una lista minima di condizioni e di
mutazioni che gli AA della raccomandazione ritengono rilevanti e da comunicare,
vedi Tabella alla fine del doc.) put them at risk of serious disease in the
future, even if they don’t want that information now”. Questo vale anche per i
bambini i cui genitori sono informati se la malattia non consentirà loro di
raggiungere l’età adulta (ACMG
Recommendations for Reporting of Incidental Findings in Clinical Exome and
Genome Sequencing)(http://www.acmg.net/docs/ACMG_Releases_Highly-Anticipated_Recommendations_on_Incidental_Findings_in_Clinical_Exome_and_Genome_Sequencing.pdf). Questo, dice il commento di Science, cozza evidentemente contro
il principio del “non voler sapere”. L’argomento è estremamente interessante e
lascia aperto il dibattito.
Interpreting
the role of de novo protein-coding mutations in neuropsychiatric
disease. Nature Genetics 2013;45:234. L’anamnesi, gli studi di linkage e di GWAS
depongono per una forte componente ereditaria delle patologie psichiatriche.
Sono stati raccolti molti risultati con le analisi di NGS soprattutto
nell’autismo (vedi biblio molto abbondante), con diverse metodologie in cui è
stato osservato un rilevante aumento di mutazioni de novo significative (nonsenso, sito di splicing, frameshift)
interessanti numerosi geni. Lo stesso anche per la schizofrenia. In questa
Perspective vengono prese in considerazione le numerose pubblicazioni relative
soprattutto all’autismo e le difficoltà di interpretazione dei risultati, del
peso da dare alle missenso, la stima della penetranza e la quantificazione
dell’importanza delle variazioni de novo
e di quelle ereditate. L’identificazione di mutazioni de novo nella singola persona non è sufficiente per attribuire una
valore a quanto osservato, perché l’attribuzione causale deve essere “beyond
reasonable doubt” perché l’incorretta attribuzione di quanto trovato può avere
gravi conseguenze sulla persona e sulla famiglia. La procedura da adottare è
quindi quella classica: mutazione che altera la funzione dello stesso gene in
più persone con la stessa condizione e prove funzionali compatibili con quel
fenotipo. Per i risultati delle analisi esonica del genoma va poi applicata la
stessa procedura di interpretazione di patogenicità applicata per i CNV,
costituendo un database con genotipo (mutazioni de novo di tratti codificanti) e fenotipo associato
(raccomandazione giustissima, ndr).
****
Sta
cambiando la nostra idea che si aveva del nucleo, cuore della cellula e
informatore di messaggi al citoplasma. Ma la biologia del nucleo che conosciamo
in parte ora è un processo molto più dinamico, e, nell’orchestra cellulare, il
nucleo non è più solo la sede dello spartito musicale ma il compositore e il
direttore dell’esecuzione. Cell ha dedicato un fascicolo speciale (14 March
2013), intitolato il Nucleo dinamico.
Nuclear
Biology: What’s Been Most Surprising? Cell 2013;152:1207.
The Cell
Biology of Genomes: Bringing the Double Helix to Life. Pg. 1209.
Spinning the
Web of Cell Fate. Pg. 1213.
Uncovering
Nuclear Pore Complexity with Innovation. Pg. 1218.
Enclosing Chromatin:
Reassembly of the Nucleus after Open Mitosis. Pg. 1222.
Transcriptional
Regulation and Its Misregulation in Disease. Pg. 1237.
Genome
Architecture: Domain Organization of Interphase Chromosomes. Pg. 1270.
CTCF and
Cohesin: Linking Gene Regulatory Elements with Their Targets. Pg 1285.
X-Inactivation,
Imprinting, and Long Noncoding RNAs in Health and Disease. Pg. 1308.
Epigenetics of
Reprogramming to Induced Pluripotency. Pg. 1324.
Chromatin
Remodeling at DNA Double-Strand Breaks. Pg. 1344.
Chromatin
Movement in the Maintenance of Genome Stability. Pg. 1355.
When Lamins Go
Bad: Nuclear Structure and Disease. Pg. 1365.
Nuclear
Positioning. Pg. 1376.
A Medical
Renaissance? Science 2013;339:1539.
-
Special
Section: Cancer Genomics.
-
Steering Cancer
Genomics Into the Fast Lane. Pg 1540
-
The Downside of
Diversity. Pg. 1543
Reviews:
-
Cancer Genome
Landscapes. Pg. 1546
-
Diagnostic
Cancer Genome.Pg. 1559
-
Sequencing and
the Contribution of Germline Variants. Pg. 1559. Vengono mostrati i risultati del sequenziamento
dell’intero genoma (WGS) che hanno portato
a comprendere come le varianti germinali e le mutazioni determinano una
predisposizione al cancro. La Review prende in considerazione il cancro
colo-rettale (12 geni) come esempio di applicazione clinica e predittiva delle
nuove conoscenze. Viene sottilineato però che con WGS si possono identificare
varianti con differente penetranza (alta, bassa) e varianti di incerto
significato (VUS)(molto più delle CNV, ndr) e “as most medical professionals
have limited backgrounds in medical genetics, the frequent occurrence of VUSs
may hinder (rendere difficile) the clinical implementation of genetic screening”.
La review sottolinea ripetutamente la necessità di una consulenza genetica pre-
e post-test.
-
Cancer
Pharmacogenomics: Early Promise, But Concerted Effort Needed. Pg. 1563
-
Epigenetic
Reprogramming in Cancer. Pg. 1567
See also
Editorial p. 1493; Science Signaling; Science
Podcast; and Science Careers at www.sciencemag.org/special/cancergenomics
Y-linked duplication,
Research Highlights. Nature Reviews Genetics March 2013. Genetic basis
of Y-linked hearing
impairment. AJHG 2013;92:301. Y-linked
inheritance of non-syndromic hearing impairment in a large Chinese family. JMG
2004;41:e80. E’ riportata una ipoacusia
neurosensoriale (mi sono andato a leggere l’articolo su JMG del 2004) non
sindromica bilaterale post-linguale e progressiva trasmessa con il cromosoma Y
(l’unica patologia mendeliana legata al cromosoma Y) di una famiglia cinese in
cui in 7 generazioni con 29 affetti (aggiornata ora di altre 2 generazioni) si
documenta una trasmissione Y. Ora ne viene la spiegazione (sintetizzata dal
commento e ancor più stringatamente da OMIM %400043): il cromosoma Y associato
alla sordità è strutturalmente riarrangiato e ha inserito un segmento del
cromosoma 1, che contiene 5 geni, che è una regione associata alla sordità (DFNA49, MIM %608362); in triplice copia uno o più di questi
geni causa il fenotipo (come sempre la bellezza della morfologia citogenetica
(FISH e Fiber-FISH) è imbattibile, ndr).
Gain-of-function
mutations in the mechanically activated ion channel PIEZO2 cause a subtype of
Distal Arthrogryposis. PNAS 2013;110:4667.
Le contratture congenite multiple (Artrogriposi) comprendono almeno 300 diverse
condizioni con contratture articolari non progressive che originano in utero
per scarsi movimenti fetali; alcune sono da causa ambientale (ridotti movimenti
fetali come da spazio uterino ristretto) o da malattie materne (miotonia),
altre da m. fetali dello sviluppo neurologico (90%), muscolare (5-10%) o
connettivale e scheletrico. La prevalenza alla nascita è di 1:3.000. Delle
forme distali (DA) sono descritte almeno 10 forme in base alla presenza di
altre anomalie. Di queste la DA tipo 5 (MIM %108145), in cui sono presenti
anche anomalie oculari (oftalmoplegia, caratteristica ptosi palpebrale,
strabismo) e talora ipertensione polmonare da malattia restrittiva polmonare.
E’ una patologia autosomica dominante di cui sinora non è nota la causa. Nel
lavoro si identifica il gene malattia dal sottotipo di DA5 con malattia
restrittiva polmonare: è il gene canale cationico meccanicamente attivato
PIEZO2. La famiglia Piezo (dal greco piesi=pressione) è costituita da proteine
transmembrana con numerosi domini transmembrana che svolgono un ruolo
nell’adattamento rapido di correnti meccanicamente attivate nei neuroni
somatosensoriali. L’identificazione è avvenuta in una famiglia, con madre e
figlia affetti, mediante sequenziamento esonico dell’intero genoma e un una seconda
famiglia con sequenziamento dell’intero genoma nell’unico affetto. Queste due
mutazioni determinano un’aumentata attività del canale in risposta a stimoli
meccanici, suggerendo quindi che siano mutazioni attivanti.
Loss-of-function mutations in SMARCE1 cause an
inherited disorder of multiple spinal meningiomas. Nature Genetics 2013;45:295.
I meningiomi (90% cranici, 10% spinali) sono in genere tumori sporadici, ma
compaiono con alta frequenza (50-70%) nella Neurofibromatosi 2. E’ presente
perdita bialellica di NF2 nei meningiomi di pz con NF2, mentre nei meningiomi
sporadici sono presenti mutazioni somatiche di NF2. Nel 4% dei pazienti i
meningiomi cerebrali sono multipli, ma non sono riscontrabili mutazioni
germinali del gene NF2 se non ci sono altri segni della NF2. Gareth Evans,
esperto di NF2, riporta i risultati dell’analisi esonica dell’intero genoma di
3 pz con meningiomi multipli spinali familiari e poi di altri 6 pz sempre con
meningiomi spinali multipli trovando una mutazione con perdita di funzione in 4
pz (4/9) del gene SMARCE1. In conclusione questo è un gene soppressore di
tumore, i meningiomi multipli spinali sono una nuova entità clinica con specifiche
caratteristiche istologiche (a cellule chiare).
Mutations causing medullary cystic kidney disease type
1 lie in a large VNTR in MUC1 missed by massively parallel sequencing. Nature Genetics 2013;45:299.
Limiti (falso negativo) del sequenziamento massivo parallelo del DNA (che
assicura un incremento del numero di sequenze ottenute in ciascuna corsa di 3-4
ordini di grandezza rispetto alle normali tecniche di sequenziamento capillare)
nelle malattie mendeliane. La malattia cistica midollare renale (MCKD1)(MIM
%174000) è una rara malattia AD tubulo-interstiziale renale con esito in
insufficienza dopo la terza decade di vita. La diagnosi è resa difficile dal
decorso, imprevedibile, e dall’assenza di altri segni clinici. Studi di linkage
avevano identificato un locus in 1q21. Con questo lavoro è identificato il
gene-malattia in 6 famiglie, con mutazioni di tipo non comune “recalcitrant to
detection by massively parallel sequencing”. Infatti l’analisi esonica e
dell’intero genoma non sono state in grado di identificare il gene e la
mutazione, che è stata individuata con tecniche di clonaggio, sequenziamento
capillare e assemblaggio de novo, del tutto sottorappresentata nel
sequenziamento massivo parallelo, una mutazione (inserzione di una citosina) in
copie diverse da caso a caso in un’unità di ripetizione di sequenze ripetute
(lunghe e ricche di GC) molto variabili, nel gene MUC1, che codifica la Mucina
1.
Il gene Muc1 nel topo KO dimostra di
non essere essenziale, nell’uomo quindi la mutazione potrebbe avere un effetto
dominante negativo o essere attivante. L’insorgenza tardiva della
sintomatologia lascia spazio a una possibile terapia presintomatica.
Antibody
deficiency associated with an inherited autosomal dominant mutation in TWEAK. PNAS
2013;110:5127. Mutazione di geni della superfamiglia
TNF e dei loro recettori causano malattie immunitarie o autoimmunitarie, come
la s. Linfoproliferativa autoimmune (mutazioni di CD95 o TNFRSF6), s. Febbre
periodica familiare (TNFR1), s. Iper IgM syndrome (CD154/CD40), s. con
Sensibilità a EBV (CD27). Immunodeficienze comuni variabili (CVID) sono un
gruppo eterogeneo di difetti primitivi anticorpali con riduzione dei livelli di
Ig e difettosa risposta anticorpale ai comuni batteri e virus con mutazione in
alcuni casi del recettore del fattore attivante le cellule B BAFF-R
(TNFRSF13C)(CVID4, #MIM 613494) e di TACI (TNFRSF13B)(CVID2, MIM #240500);
BAFF-R e TACI legano BAFF (fattore attivante le cellule B) che svolge un ruolo
importante nella sopravvivenza delle cellule B (i linfociti B sono responsabili della risposta immunitaria umorale). BAFF sembra formare complessi eteromerici con altri membri
della superfamiglia TNF e svolge un ruolo in altre difetti congeniti immunitari
e in malattie autoimmuni. Sono stati sottoposti a sequenziamento 148 geni
candidati dello sviluppo delle cellule B in 35 pz con deficit di produzione di
anticorpi e in una famiglia con anomala immunità umorale e infezioni ricorrenti
è stata trovata una mutazione missenso del gene TWEAK (TNF-like weak inducer of
apoptosis, TNFSF12) che altera lo sviluppo delle cellule B tramite
un’interazione con BAFF. Quindi TWEAK è un nuovo gene di suscettibilità della
immunodeficienza umorale.
Role of ELOVL4
and very long-chain polyunsaturated fatty acids in mouse models of Stargardt
type 3 retinal degeneration. PNAS 2103;110:5181.
La malattia Stargardt tipo 3 (STGD3)(MIM #600110)(c’è una STGD1) è frequente e
caratterizzata da degenerazione maculare a inizio dai 7 ai 12 anni con un
decorso rapidamente progressive e scarsissima visione finale, ma con campo
visivo normale. Il gene malattia è ELOVL4 (Elongation of very long chain fatty
acids 4) il cui prodotto è una elongasi necessaria per la biosintesi di acidi
grassi polinsaturi a lunga catena (VLC-PUFA). Non si sa se la degenerazione fotorecettoriale
sia dovuta al deficit di VLC-PUFA o all’alterata aggregazione o traffico della
proteina mutata. Sono stati usati per rispondere al quesito topi KO
condizionale di Elovl4 nei coni o nei bastoncelli e il loro fenotipo è stato
confrontato con quello di topi transgenici che esprimevano l’allele umano
mutato.
Nei
topi l’ablazione condizionale di Elovl4 riduce di molto VLC-PUFA dei recettori ma
non è sufficiente a causare il fenotipo STGD3 in quanto non vi sono effetti
sulla loro sopravvivenza, fototrasduzione e trasmissione sinaptica e visone.
L’espressione della proteina mutata, nei topi, invece induce una precoce e
progressiva distrofia dei coni e dei bastoncelli.
Ageing gene linked to diabetes. Nature March 2013. Commento di un lavoro (Identification of a SIRT1 Mutation in a Family with Type 1 Diabetes. Cell Metabolism 2013;17:448)(di cui ho solo l’abstract) in cui viene individuate in una famiglia con 5 membri affetti da una malattia autoimmunitaria: 4 Diabete 1 e uno colite ulcerativa. L’analisi esonica di alcuni geni mirata a alcuni geni ha identificato nei soli affetti una mutazione missenso segregante con la malattia nel gene SIRT1 (sirtuina-1 deacetilasi NAD-dipendente)( la sua espressione aumenta la sensibilità all'insulina e quindi sembra che migliori la sensibilità all'insulina), che è associato a malattie legate all’età e alla longevità in alcuni organismi. Da sottolineare che viene provato che SIRT1 sia coinvolto nell’autoimmunità e comunque questo è il primo esempio di una Diabete 1 monogenico. Quindi un nuovo gene di suscettibilità alla immunodeficienza umorale.
Articoli da “Spigolature” ma sono collegati all’articolo sopra.
Evidence for a
Common Mechanism of SIRT1 Regulation by Allosteric Activators. Science
2013;339:1216. La deacetilasi NAD dipendente SIRT1 è
implicata nella prevenzione di molte malattie dell’età come l’Alzheimer, il
Diabete 2. A livello cellulare controlla la riparazione DNA, l’apoptosi,
pathway infiammatori, il ritmo circadiano, la secrezione insulinica (vedi
sotto) e la biogenesi mitocondriale. Sostanze chimiche, come Sirtuin-activating compounds (STAC),
attivanti SIRT1 sono buoni candidati per la prevenzione delle malattie
correlate con l’età. Un singolo aminoacido vicino al dominio N-terminale del
gene è critico per la sua attivazione. Nel lavoro si dimostra che questo è il
sito allosterico di attivazione di SIRT da parte degli agenti STAC.
Commento
dell’articolo sopra: Red Wine, Toast of the Town (Again). Science 2013;339:1156. E il vino rosso è di nuovo celebrato per il suo
contenuto di Resveratrolo e di altre piccole
molecole che sono attivatori allosterici di SIRT1.
Filling in the
gaps in cranial suture biology. News and Views. Nature Genetics 2013;45:231. Commento di due lavori sull’identificazione di due nuovi
loci di fusione prematura delle suture craniche che concorrono alla regolazione
osteoblastica correlando la sopraregolazione di ERK1/2 con l’aploinsufficienza
di TWIST1.
(Mutations in TCF12, encoding a basic helix-loop-helix
partner of TWIST1, are a frequent cause of coronal craniosynostosis. Pg
304.)(Reduced dosage of ERF causes complex craniosynostosis in humans
and mice and links ERK1/2 signaling to regulation of osteogenesis. Pg. 308).
Bella introduzione del commento: le craniosinostosi sono un’anomalia primitiva
di crescita del cranio che interessa 1 nato su 2.200. La crescita cranica è
molto rapida nel primo anno (2.4
mm/settimana) poi decresce a 0.5 mm nel secondo anno e a 0.24 mm nel terzo. La
crescita è consentita dalle suture, tessuto mesenchimale non ossificato che
separa le ossa pari temporali e parietali e le due ossa impari e mediane
(frontale e occipitale). La completa saldatura delle suture avviene spesso dopo
i 20 anni. La craniosinostosi è una precoce fusione di una o più suture, che
porta a deformazioni e talora a aumentata pressione endocranica da correggere
chirurgicamente. Gli studi nell’uomo e poi del topo hanno consentito di
identificare mutazioni attivanti di un gruppo di geni (FGFR1,
FGFR2e FGFR3) con
sopraregolazione della cascata di trasduzione di segnale RAS e aumentati
livelli di chinasi (ERK1/2)
negli osteoblasti (molto bella e utile per lezioni la Fig. 1 del commento).
Solo nel 21% dei casi, con le conoscenze attuali, si riesce a identificare la
mutazione causa della malattia. In un lavoro viene dimostrato che una mutazione
del gene ERF, gene candidato per la dimostrazione di iperattivazione di ERK1/2
nelle craniosinostosi, in una famiglia segrega con la craniosinostosi e è mutato
(perdita di funzione) in 11/418 soggetti affetti. Il quadro clinico (totale
affetti 26) è: coinvolgimento di più suture, dismorfismo cranio-facciale, malf.
Chiari e deficit di linguaggio. Studiando il modello animale ne viene chiarito
il ruolo. Nel secondo lavoro inizialmente con l’analisi esonica è stata
individuata mutazione del gene TCF12 (codifica
il fattore di trascrizione 12);
estendendo poi l’analisi a altri pz si è trovata mutazione del gene in 38/347
affetti (11%), con quadro craniosinostosico prevalentemente a carico delle
suture coronali, sia nei casi considerati sindromici (23/111) che in quelli
isolati (15/236), più frequentemente se bilaterale (32%) che monolaterale
(10%). TCF12 agisce in sinergia con il gene TWIST1 (mutato nella s. Saethre-Chotzen – MIM #101400-
tipicamente caratterizzata da sinostosi coronale). Il topo doppio eterozigote
per perdita di funzione dei due geni Tcf12e Twist1 ha una grave sinostosi coronale.
Quindi la dose del prodotto dei due geni è critica per lo sviluppo delle suture
coronali.
The nexin-dynein regulatory complex subunit DRC1 is
essential for motile cilia function in algae and humans. Nature Genetics 2013;45:262.
Difetti nella formazione e funzione delle cilia causano un gruppo di malattie
genetiche a trasmissione AR, chiamate ciliopatie (Discinesia primaria
ciliare)(PCD), caratterizzate da anomala clearance mucociliare con pneumopatia
ostruttiva, infertilità, anomalie di lateralizzazione corporea (situs inverso o
ambiguo). Numerosi geni-malattia: quelli delle subunità (DNAH5, DNAH11,
DNAI1, DNAI2, NME8, DNAL1) o dei fattori di assemblaggio (DNAAF1, DNAAF2) dei bracci dineinici (DNAAF1, DNAAF2), dei microtubuli (RSPH4A, RSPH9) e di CCDC103.
Nel lavoro
si dimostra che mutazioni di una subunità del complesso regolatore
nexina-dineina (DRC1) causa una discinesia ciliare primitiva e che mutazioni
con perdita di funzione del gene determina un difetto di assemblaggio del
complesso e anomali movimenti ciliari in un’alga e nell’uomo. Questa è la prima
segnalazione di mutazione patogena nell’uomo di uno dei geni DRC.
Increased
Oxidative Metabolism in the Li–Fraumeni Syndrome. NEJM 2013;368:1027. Un lavoro che
sottolinea il contributo allo sviluppo dei tumori da parte di alterazioni
metaboliche. Una famiglia con alcuni membri con s. Li-Fraumeni, con mutazione
nel gene TP53, che hanno, a differenza degli altri membri sani un’aumentata
fosforilazione ossidativa del muscolo scheletrico. Sono stati studiati 20
soggetti con la mutazione senza però patologia tumorale in atto, 11 soggetti
della famiglia non portatori della mutazione e 9 volontari. Questa aumentata
funzione mitocondriale in vivo è
stata documentata in vitro in tessuti
di pz con questa malattia e nel modello murino. In conclusione risulta che la
proteina p53 regola l’omeostasi bioenergetica nell’uomo.
The Continuing Challenge of
Understanding, Preventing, and Treating Neural Tube Defects. Science 2013;339:1047. Review che comprende vari
articoli: NTDs Are a
Problem of Embryology, NTDs: Not One Disease, But Many, Epidemiology of Human
NTDs, Diagnosis, Treatment, and Outcome, Primary Prevention of NTDs by Folic
Acid, The Cell Biology of NTDs, The Genetics of NTDs in Animal Models, Future
Directions.
Frequenza:
varia da popolazione a popolazione (USA 1960 1:1000, ora 1:2000; Messico
3.2:2000).
Modelli
animali: sappiamo che ci sono >> 200 geni che regolano la chiusura del
tubo neurale.
Conosciamo
alcuni, ma non tutti, i fattori ambientali responsabili della mancata chiusura,
tra cui l’ac. folico che se somministrato in epoca preconcezionale riduce
drasticamente la prevalenza alla nascita di queste malformazioni. Ma non
sappiamo come questi fattori agiscano né la loro relazione con i geni.
I
maggiori risultati ottenuti in questi ultimi anni sono stati di tipo
epidemiologico (conoscenza dell’entità del fenomeno), preventivo (prevenzione
primaria), genetico con l’applicazione delle nuove tecniche genetiche incluso
NGS nell’uomo, possibilità di correzione chirurgica in utero.
Ma
nonostante tutto i DTN rimangono difetti congeniti frequenti con un impatto
sulla salute individuale e pubblica enorme. Di gande aiuto, come per tutte le
malattie genetiche, saranno i modelli animali e gli studi in vitro usando le cellule
staminali umane per comprendere i meccanismi iniziali patogenetici, il ruolo
dei fattori ambientali e farmaci idonei per favorire la cura.
ARID4A and
ARID4B regulate male fertility, a functional link to the AR and RB pathways. PNAS
2013;110:4616. Il recettore degli androgeni (AR),
membro della superfamiglia del recettore degli ormoni steroidei, media l’azione
androgenica e ha un importante ruolo nella fertilità maschile. Il topo KO è
sterile con anomalie degli organi riproduttivi e alterazioni di sviluppo delle
cellule germinali. Il gene AR funziona come un fattore di trascrizione che richiede l’interazione con altri
coregolatori. Uno di questi è il gene del retinoblastoma (Rb) che induce
l’attività trascrizionale di AR. Due membri omologhi della famiglia di geni
ARID (AT-rich interaction domain) sono ARID4A e ARID4B, che interagiscono tra
loro e il primo è una proteina legante Rb. Poco si sa di queste interazioni. Il
lavoro riporta l’effetto di KO di ARID4A e ARID4B nel topo e si dimostra la
loro funzione di cofattori che aumentano l’attività trascrizionale di AR e Rb e
che svolgono un ruolo importante nella funzione delle cellule Sertoli.
STUDI
ASSOCIAZIONE
Identification
of multiple independent susceptibility loci in the HLA region in Behçet’s
disease Nature Genetics 2013;45:319. Vedi anche Genome-wide association analysis identifies
new susceptibility loci for Behçet’s disease and epistasis between HLA-B*51 and ERAP1. Nature Genetics 2013;45:202 (Articoli Feb 2013).
TERAPIA-SPERIMENTAZIONE
***
Rescue of hearing and vestibular function by antisense
oligonucleotides in a mouse model of human deafness. Nature Medicine 2013;19:345. S. Usher
caratterizzata da deficit uditivo, disfunzione vestibolare e retinite
pigmentosa, frequenza 1:6.000. Tipo 1, grave con comparsa della sintomatologia
in epoca neonatale o nella prima adolescenza (RP), dovuta nel 6-8% dei casi a
mutazione del gene USH1C che codifica per l’armonina (MIM #276904). Nella
popolazione acadiana (francofona canadese) gli affetti hanno un’unica mutazione
che crea un sito di splicing che causa a sua volta una proteina tronca. Nel
modello animale della malattia con questa mutazione umana la terapia sistemica
nei topi neonati con oligonucleotidi antisenso, che bloccano il nuovo sito di
splicing, corregge parzialmente il difetto aumentando l’espressione della
proteina, migliora l’organizzazione delle stereocilia e la funzione cocleare e
il deficit uditivo, con effetti che durano nel tempo (almeno 6 mesi). Buone
prospettive quindi per l’uso degli oligonucleotidi antisenso in terapia, che
sono in sperimentazione per alcune malattie genetiche (atrofia muscolare
spinale e distrofia miotonica, m. Duchenne (A Genetic
Intervention Stands a Skip Away from Clinical Tests. Perspective. Science
2012;338:1431) (Spigolature Dic 2012). Ma, conclude il lavoro, la terapia deve essere
molto precoce nel periodo critico per lo sviluppo delle cellule ciliate.
Turn it up a
notch. Nature Reviews Neuroscience 14 March 2013. Commento di un articolo (Notch
Inhibition Induces Cochlear Hair Cell Regeneration and Recovery of Hearing
after Acoustic Trauma. Neuron
2013;77:58). La perdita dell’udito da danno delle
cellule ciliate uditive è irreversibile. Nel lavoro si è risusciti nel topo con
sordità da trauma acustico a far crescere con l’uso di farmaci nuove cellule
ciliate restituendogli parzialmente l’udito. Si sa che nello sviluppo
embrionale il pathway Notch (evoluzionariamente conservato, che interviene in
varie fasi e con varie funzioni cellulari, dalla proliferazione alla morte
cellulare) previene la differenziazione delle cellule ciliate e che in vitro
inibitori gamma secretasi, che bloccano la trasduzione di segnale Notch,
inducono nelle cellule staminali dell’orecchio interno la formazione di cellule
ciliate. Gli AA hanno trovato un potente inibitore gamma secretasico in grado
di aumentare il numero di cellule ciliate in espianti di organo Corti di topi
neonati normali e di topi transgenici soggetti a perdita di cellule ciliate. In
vivo la somministrazione per os di questo inibitore in topi adulti sottoposti
resi sordi da stress acustico (che comporta un’attivazione di Notch) ha avuto
lo stesso effetto, ma ha portato anche effetti collaterali rilevanti. La
somministrazione locale dell’inibitore sempre in topi adulti (usando l’altro orecchio come controllo) ha
portato a significative differenze anatomiche e funzionali. Le cellule ciliate
che si formano dopo il trauma acustico derivano da differenziazione di cellule
di supporto della rampa apicale e media. Il commento conclude: “Although this approach may be
limited to treatment of acute hearing loss shortly after damage, local drug
administration represents a more attractive strategy than gene therapy.
Functional
genomic screening identifies dual leucine zipper kinase as a key mediator of
retinal ganglion cell death. PNAS 2013;110:4045.
Il glaucoma, la principale causa di cecità, è una patologia neurodegenerativa
da lesione assonale e morte delle cellule ganglionari retiniche. L’attuale
terapia (colliri, laser, chirurgica) mira a ridurre l’aumentata pressione
endooculare, ma anche con normale pressione la degenerazione può continuare
(per le forme genetiche vedi Genome-wide association
analyses identify three new susceptibility loci for primary angle closure
glaucoma. Nature Genetics 2012;44:11429(Selezione articoli Ott 2012). Le
chinasi in teoria potrebbero svolgere un ruolo protettivo, alcune sono
coinvolte infatti nella morte neuronale. Ma il loro uso per ora è limitato alla
terapia dei tumori. Il lavoro riporta l’analisi del “chinoma” (incredibili le
declinazioni –omiche, ndr) del topo la cui inibizione promuove la sopravvivenza
delle cellule ganglionari retiniche. E’ stata trovata la dual leucine zipper
kinase (DLK) che potrebbe essere il bersaglio buono per la protezione delle
cellule. Nel topo KO condizionale per una neuropatia ottica si dimostra che
questa chinasi è necessaria per l’attivazione di pathway che portano a morte
delle cellule e che il suo inibitore, Tozasertib (usato nella sperimentazione
di terapia del cancro del polmone), le protegge. Questa potrebbe essere la via
opportuna per curare il glaucoma, l’atrofia ottica e forse alcune malattie
neurodegenerative.
Intravenous immunoglobulin for Alzheimer’s disease. Lancet Neurology 2013;12:218. Le imunoglobuline endovena
contengono anticorpi anti beta amiloide e si ritiene che, come il farmaco
Solanezumab, riducano i depositi amiloidei cerebrali con un meccanismo
periferico di richiamo dal liquido CR al sangue. Commento
di un articolo nello stesso fascicolo (Intravenous
immunoglobulin for treatment of mild-to-moderate Alzheimer's disease: a phase
2, randomised, double-blind, placebo-controlled, dose-finding trial. Pg 233)(ClinicalTrials.gov (NCT00812565)(ISRCTN64846759) in cui vengono pubblicati i risultati di una
sperimentazione a doppio cieco sull’effetto dell’infusione a dosi diverse in 58
pz con probabile Alzheimer. I risultati non sono incoraggianti: non è stato
raggiunto l’obiettivo principale (aumento nel plasma rispetto ai controlli di
amiloide); di significativo c’è solo un ridotto metabolismo glucidico
nell’ippocampo e nelle regioni temporomesiali, di non chiaro significato. In
più è stato osservata una differenza significativa per uno dei 4 esiti clinici
(la valutazione dell’evoluzione della demenza) in favore dei placebo. Gli AA
concludono dicendo che prima di concludere che la terapia immunoglobulinica
nell’Alzheimer non ha alcun effetto bisogna attendere i risultati di una
sperimentazione più ampia che è in corso (NCT00818662).
Everolimus for renal angiomyolipoma
in tuberous sclerosis. Lancet 2013;381:783. Commento
dell’articolo sullo stesso fascicolo (Everolimus for angiomyolipoma
associated with tuberous sclerosis complex or sporadic lymphangioleiomyomatosis
(EXIST-2): a multicentre, randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Pag. 817) che riporta i risultati di una sperimentazione a doppio cieco in fase 3
di un inibitore del patway mTOR in pz con Sclerosi Tuberosa (n. 113) o con
linfoangioleiomitosi e angiolipoma sporadico (n. 5), terapia che determina
un’efficace riduzione di volume dell’angiolipoma senza rilevanti effetti
collaterali. La mutazione dei due geni malattia
della Sclerosi tuberosa, TSC1 or TSC2 geni soppressori di tumore,
determina un’aumentata attività di mTOR.
La riduzione di volume dell’angiolipoma, secondo il commento, riduce i rischi
connessi con altri metodi di trattamento, come l’embolizzazione, che spesso
inoltre sono inefficaci.
Il farmaco
è stato usato con successo anche per il controllo nella Sclerosi Tuberosa degli
astrocitomi che interessano il 5-15% dei pz (Efficacy and safety of everolimus for subependymal giant cell
astrocytomas associated with tuberous sclerosis complex (EXIST-1): a
multicentre, randomised, placebo-controlled phase 3 trial. Lancet 2013;381:125)(Articoli
interesse Gennaio 2013).
