Scelta di articoli
di Genetica Clinica/Umana pubblicati in Dicembre
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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A
Common Pathway for a Rare Disease? Science 2013;342:1453. Perspective di un articolo (mTOR Inhibition
Alleviates Mitochondrial Disease in a Mouse Model of Leigh Syndrome. Pg. 1524)
sulla terapia della s. Leigh nel modello animale (topo): la rapamicina ritarda
la comparsa della malattia e la progressione dei sintomi neurologici. La s.
Leigh è una malattia letale che inizia nei primi mesi di vita con regressione e
episodi intermittenti di encefalopatia e acidosi metabolica e porta a morte
entro il primo anno di vita. La diagnosi è sospettata sulla base della RM
cerebrale con lesioni bilaterali simmetriche del tronco encefalico e dei gangli
basali da necrosi, gliosi e ipervascolarizzazione con iniziale
relativo risparmio neuronale (vedi immagini didattiche della RM, ndr). Non c’è
terapia se non di supporto. E’ il prototipo delle malattie mitocondriali da
mutazione di più di 40 geni. Il lievito mutante che manca della funzione
mitocondriale, tra cui 4 mutazioni causa della malattia nell’uomo, se tenuto in
restrizione glucidica, che agisce in parte sul pathway TOR, ha una vita più
lunga. L’idea quindi di provare con la rapamicina nel modello murino che
ricapitola bene la patologia umana e in particolare manca di NADH deidrogenasi (ubiquinone)
Fe-S protein 4 (NDUFS4), che è un componente del complesso I del sistema di
fosforilazione ossidativa mitocondriale. La terapia (iniezione intraperitoneale
giornaliera di rapamicina) non solo riduce la mortalità raddoppiando la vita di
questi topi, ma anche riduce la formazione delle lesioni cerebrali e l’aumento
della concentrazione di lattato cerebrale.
Non è ben
chiaro come questo avvenga. Note di cautela: gli esperimenti vanno replicati e
verificati in altri modelli con altre malattie mitocondriali, i livelli di
rapamicina raggiunti nei topi sono superiori a quelli accettati per la terapia
nell’uomo, la rapamicina è un vecchio farmaco che inibisce ma non completamente
l’attività catalitica di mTOR, andrebbero quindi cercati altri principi
inibitori che potrebbero essere ancor più efficaci (ma la rapamicina è un
farmaco usato per altre patologie genetiche e tumorali. Quindi già disponibile.
Ndr).
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ABCC6 prevents ectopic mineralization seen in pseudoxanthoma
elasticum by inducing cellular nucleotide release. PNAS 2013;110:20206.
Lo Pseudoxantoma elastico (PXE) è una malattia connettivale metabolica AR (MIM
#264800) rara (1:50.000 persone) a insorgenza nella seconda infanzia con
progressiva mineralizzazione ectopica e frammentazione delle fibre elastiche
della cute (patognomoniche lesioni cutanee collo e ascelle), degli occhi (molto
caratteristiche lesioni chiamate strie angioidi) con perdita della visione e
delle arterie con complicazioni cardiovascolari. La gravità è variabile da pz a
pz. PXE è dovuta a mutazioni inattivanti il gene (ABCC6)(ATP-binding cassette
sub-family C member 6), che fa parte della superfamiglia trasportatori ABC che
utilizzano l'energia dell'idroli dell'ATP per trasportare varie sostanze attraverso le membrane cellulari. Il
gene è altamente espresso nel fegato, meno nei reni e praticamente non espresso
nella cute, occhi e arterie. Il topo Abcc6−/− ha un fenotipo molto simile a quello
dell’uomo e ha consentito di concludere che PXE è una malattia metabolica
causata dall’assenza di un fattore circolante sconosciuto, la cui presenza
dipende dalla presenza del prodotto genico di ABCC6. Lo studio di metabolomica in
vitro e in vivo indica che le cellule che esprimono ABCC6 secernono (senza
trasportarli) grandi quantità di nucleoside trifosfati, fondamentali per il
metabolismo cellulare, che viene idrolizzato fuori dalle cellule dalle
ectonucleotidasi a nucleoside monofosfato e pirofosfato inorganico, che è un
forte inibitore della mineralizzazione, che è la tipica patologia della PXE.
Questo potrebbe essere una via terapeutica per una malattia come la PXE per ora
non curabile.
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High-resolution
network biology: connecting sequence with function. Nature Review Genetics
2013;14:865. Come ora sappiamo non
solo i ribosomi (Mysterious
Ribosomopathies. Science 2013;341:849) ma anche le proteine non sono entità
monolitiche ma contengono alcuni (molti) domini che mediano specifiche
interazioni che funzionalmente possono essere regolate da modificazioni
successive alla traduzione della proteina stessa in molte sedi diverse.
Varianti di sequenza possono avere effetti diversi su specifici domini. Sinora
la biologia che studia le interazioni tra proteine (network biology) sono
rappresentate da nodi, proteine, e archi che sono le interazioni fisiche delle
intere proteine o le conseguenze della rimozione dei relativi geni.
Nella
review sono presentati i metodi sperimentali e computazione per costruire
network con alta risoluzione a livello di domini proteici e aminoacidi,
prendendo in considerazioni interazioni tra geni e relative malattie e
interazioni tra geni e farmaci e relative malattie.
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Exomes in the clinic. Nature Review
Genetics December 2013;14. Brevissimo
commento di un articolo che ho segnalato tra i migliori articoli nella raccolta
dell’Ottobre 2013 (Clinical Whole-Exome Sequencing for the
Diagnosis of Mendelian Disorders. NEJM 2013;369:1502): sottolinea il successo diagnostico
(25%) e, interessante e da ricordare in consulenza, che i risultati accidentali
da trasmettere con cautela ai pz e ai curanti sono stati trovati in una
proporzione non trascurabile (12%) dei casi.
Incidental disclosure. Lancet 21
28 Dec 2013 (http://bioethics.gov/taxonomy/term/137). La Commissione
di Bioetica USA suggerisce che per la comunicazione dei risultati secondari
(incidental findings) di test medici i medici prima di fare il test devono informare
i pz sulla probabilità di questi risultati e che insieme medico-pz decidano quali
eventualmente saranno da comunicare (mi pare un suggerimento equilibrato, ndr).
Gene regulation by antisense
transcription. Nature Review Genetics 2013;14:880. L’RNA da semplice intermediario dell’informazione genetica
a molecola con anche ruoli non codificanti indipendenti come il ben noto XIST
(X-inactive specific transcript) che svolge la funzione molto importante di
inattivazione del cromosoma X nei mammiferi. Conosciamo ncRNA brevi (<200
nucleotidi) per la regolazione genica, che comprendono small interfering RNA
(siRNA), microRNA (miRNA) and PIWI-interacting RNA (piRNA). Poco sappiamo dei
lunghi ncRNA (>200 nucleotidi). La Review riguarda proprio ncRNA lunghi
rappresentati da trascritto antisenso. Vi sono elementi per ritenere che questi
trascritti svolgano una funzione regolatoria dell’espressione dei geni.
High-resolution
Xist binding maps reveal two-step spreading during X-chromosome inactivation.
Nature 2013;504:465. Dicono gli AA:
We have illuminated the mechanism by which Xist spreads on a 150-Mb scale.
EPIGENETICA
Tre articoli sullo stesso fascicolo relativi
all’epigenetica:
Epigenome editing. Nature Biotechnology
2013;31:1097. News and Views.
Locus-specific
editing of histone modifications at endogenous enhancers. Pg. 1133.
Targeted DNA demethylation
and activation of endogenous genes using programmable TALE-TET1
fusion proteins. Pg. 1137. Questi
studi introducono nuove tecniche che consentono di attivare o reprimere
specifici geni e, ancor più importante, di analizzare direttamente come singole
modificazioni cromatiniche possono controllare lo stato della cromatina e l’espressione
genica.
Role of Tet1 in
erasure of genomic imprinting. Nature 2013;504:460. Nel topo “our study establishes a critical function
of Tet1 in the erasure of genomic imprinting”.
AUTISMO - M. PSICHIATRICHE
AUTISMO:
molto frequente (1/88 persone), altamente ereditabile, ritenuto congenito e che
dura tutta la vita.
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Toward
Effective Probiotics for Autism and Other Neurodevelopmental Disorders. Cell 2013;155:1446.
Commento di una articolo sullo stesso fascicolo (Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities
Associated with Neurodevelopmental Disorders. Pg. 1451) sui risultati di un
lavoro sperimentale che parte dalla considerazione che alcuni bambini autistici
hanno anomalie gastrointestinali (spesso malattie infiammatorie o altre)(altre
malattie neurologiche sono associate a patologie intestinali come le s. Rett,
la paralisi cerebrale e la depressione maggiore). Nel modello animale
l’alterazione della composizione del microbiota intestinale non altera solo la
funzione gastrointestinale ma provoca anche comportamenti anomali di
comunicazione, ansia e del gating sensomotorio (sistema di filtro
nell'elaborazione di stimoli esterni), che spiega l’impossibilità dei pz con
autismo di inibire pensieri e azioni ripetitive. Brain 2002;125:1594). Vediamo
meglio: vi sono vari studi che legano l’autismo a malattie autoimmunitarie
materne e a fattori infiammatori nel sangue materno, nella placenta e nel
liquido amniotico. Nel lavoro si è voluto inizialmente verificare se provocando
nel topo l’autismo (vi sono vari modelli di autismo del topo) si trovano
anomalie gastrointestinali. E’ stato usato il modello di attivazione
immunitaria materna (MIA) nelle gravide iniettando un ummunostimolante che
simula un’infezione virale (Polyinosinic:polycytidylic
acid)(poly I:C), che ha comportato nei figli anomalie comportamentali e
neuropatologiche nelle cellule cerebellari di Purkinje. Lo stesso è stato
osservato nelle scimmie. Nei topi con il fenotipo autistico da MIA sono
presenti anomalie dell’integrità intestinale e della composizione del
microbiota, come nell’uomo. Il trattamento orale dei topi MIA con il batterio
intestinale Bacteroides fragilis corregge la
permeabilità e la composizione del microbiota intestinale e migliora la sintomatologia
autistica. La somministrazione nei topi di controllo di un metabolita aumentato
nei topi MIA e che viene normalizzato dal B. fragilis, causa anche in questi
anomalie comportamentali suggerendo che il metaboloma ha effetto anche sul
comportamento.
E’
proponibile una terapia probiotica per i disturbi gastrointestinali e per
malattie del neurosviluppo?
Oxytocin
enhances brain function in children with autism. PNAS 2013;110:20953.
L’ossitocina (ormone peptidico prodotto dai nuclei ipotalamici e secreto dalla neuroipofisi),
somministrata per via nasale aumenta i contatti sociali nei pz con autismo,
senza che se conoscano i meccanismi cerebrali. Per verificarne gli effetti sono
state studiate le immagini alla RM cerebrale funzionale in pz con autismo. Sotto
terapia ormonale le aree che hanno mostrato un significativo aumento di
attività durante compiti sociali sono quelle della ricompensa, della percezione
sociale ed emozionale; invece altre regioni cerebrali hanno mostrato una
ridotta attività durante compiti non sociali, suggerendo che l’ossitocina è in
grado di accordare l’attività cerebrale alle diverse circostanze.
L’ipotesi
suggerita è che l’ossitocina renda le interazioni sociali più gratificanti
attivando regioni che nell’autismo sono di solito poco attive.
Attention to
eyes is present but in decline in 2–6-month-old infants later diagnosed with
autism. Nature
2013;504:427. Un segno tipico diagnostico dell’autismo
è il mancato contatto visivo. Metodologia: analizzati
a 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 15, 18 e 24 mesi 110 bambini, di cui 59 ad alto
rischio di autismo (fratelli di b. con spettro autistico – ASD) e 51 a basso
rischio (senza parenti affetti) con diagnosi accertata sino ai 36 mesi. In
questo studio longitudinale si è osservato che nei b. a cui viene fatta poi diagnosi
di autismo vi è una diminuzione della fissazione dai 2 ai 6 mesi di vita (è un aspetto
che non è presente in nessuna altra condizione). Ma la fissazione prima è
presente. Allora se questo è il segno più precoce e significativo
(patognomonico) si può intervenire in tempo per ridurne gli effetti clinici.
Use of Selective Serotonin Reuptake Inhibitors during
Pregnancy and Risk of Autism. NEJM 2013:369:2406. Studio di coorte in Danimarca di
626,875 nati vivi singoli nel periodo 1996-2005 con FU nel 2009 conoscendo le
madri che avevano fatto uso prima e durante la gravidanza di inibitori selettivi della ricaptazione della
serotonina (SSRI)(antidepressivi non triciclici). Non associazione significativa
tra assunzione materna di SSRI prima o durante la gravidanza e figli con autismo.
MODELLI
ANIMALI
The
mouse C9ORF72 ortholog is enriched in neurons known to degenerate in ALS
and FTD. Nature Neuroscience 2013;16:1725.
Una spiegazione della degenerazione cellulare specifica neuronale da espansione
esanucleotidica non codificante del gene C9ORF72, responsabile del 5-14% delle
Sclerosi Laterali Amiotrofiche e della Demenza Fronto-temporale (vedi Articoli
interesse del Novembre, Ottobre e Maggio 2013). Nel topo transgenico che porta
un’inserzione LacZ nel gene ortologo, si dimostra che a differenza degli altri
geni mutati nella ALS, ubiquitariamente espressi, l’ortologo G9ORF72 è quasi
esclusivamente trascritto nella popolazione neuronale che nell’uomo degenera
nella ALS e nella FTD da mutazione C0ORF72, che non è espresso invece nella
microglia e negli astrociti (nel lavoro non è stato possibile escludere la
presenza di bassi livelli nelle cellule non neuronali).
RAN proteins and
RNA foci from antisense transcripts in C9ORF72 ALS and frontotemporal dementia.
PNAS
2013;110:E4968. Nei neuroni dei pz con ALS/FTD da mutazione di C9ORF72 si accumulano
due diversi foci nucleari, alcuni con
RNA senso e altri con RNA antisenso. Tali foci di RNA non sono presenti
nella ALS sporadica, nella ALS/FTD da altre mutazioni o nel Parkinson (vedi
anche Targeted degradation of sense and
antisense C9orf72 RNA foci as therapy for ALS and frontotemporal degeneration. PNAS
2013;110:E45309)(Articoli di interesse Novembre 2013). Inoltre la struttura di RNA di ripetizioni GGGGCC rende il
trascritto suscettibile di un meccanismo non convenzionale di traduzione,
chiamato Repeat Associated Non-ATG Translation (RAN-translation), che consente la traduzione di altre proteine
(Unconventional Translation of C9ORF72
GGGGCC Expansion Generates Insoluble Polypeptides Specific to c9FTD/ALS. Neuron
2013;77:639)(Articoli di interesse Aprile 2013). Mentre l’RNA si accumula in
foci nucleari le proteine RAN formano invece aggregati citoplasmatici in
cluster di neuroni nelle regioni cerebrali affette. Il meccanismo patologico
della ALS/FTD è quindi complesso e costituito dalla trascrizione bidirezionale
e dalla RAN-translation.
EZH2-mediated H3K27 trimethylation
mediates neurodegeneration in ataxia-telangiectasia. Nature Neuroscience 2013;16:1745. L’ Atassia-teleangectasia è una malattia AR (MIM
#208900) il cui gene, ATM, assicura l’integrità del genoma controllando il
checkpoint del ciclo cellulare e promuovendo l’arresto del ciclo, il riparo del
DNA e la morte cellulare da apoptosi in risposta a agenti genotossici.
Clinicamente vi è una neurodegenerazione del SNC con coinvolgimento delle
cellule di Purkinje e delle cellule granulari del
cervelletto. Gli AA hanno già dimostrato che l’istone deacetilasi 4 (HDAC4)
contribuisce a questa degenerazione. Ora dimostrano che nel cervelletto di pz
con A-T e del modello animale (topo) vi è un incremento della tri-metilazione della
sua lisina 4 (H3K4me3) mediata dal complesso PRC2 (Polycomb-Repressor
Complex-2), che rende la cromatina inaccessibile ai
complessi trascrizionali, e ipotizzano che tale incremento sia un altro
importante meccanismo alla base della neurodegenerazione.
Loss of
caspase-2 augments lymphomagenesis and enhances genomic instability in
Atm-deficient mice. PNAS
2013;110:19920. Le caspasi (cistein-aspartasi) sono
delle proteasi specifiche. La caspasi-2 ha una probabile funzione di
soppressione di tumori oltre a protezione dallo stress cellulare. Il topo
caspasi-2 KO ha segni di un precoce invecchiamento. Nel lavoro si vuole
verificare la sua funzione antitumorale. Topi Atm KO (Atm è il gene della
Atassia Teleangectasia dell’uomo), che sviluppano spontaneamente un linfoma
timico sono stati usati per generare Atm-/-Casp2-/- e si
è osservato che il difetto caspasico incrementa il deficit di crescita, causa
mortalità perinatale e aumenta considerevolmente l’incidenza di tumori con cellule
tumorali che hanno una considerevole capacità proliferativa, un’alta frequenza
di aneuploidie con associati segni di danno ossidativo. Tutti elementi che
suggeriscono che la caspasi-2 coopera con la proteina ATM (una
fosfatidilinositolo 3-chinasi) per sopprimere l’instabilità genomica, lo stress
ossidativo e la progressione tumorale.
OBESITA’
EHMT1 controls
brown adipose cell fate and thermogenesis through the PRDM16 complex. Nature 2013;504:363.
EHMT1 è il gene della sindrome Kleefstra (MIM #610253) da aploinsufficienza
(delezione o da mutazione puntiforme). Nel lavoro si dimostra che il gene è una
metiltransferasi essenziale del tessuto adiposo bruno (BAT) che controlla il
destino delle cellule adipose, la termogenesi adattiva indotta dal freddo e
l’omeostasi glucidica in vivo. La comprensione della connessione mutazioni
EHMT1 e termogenesi di BAT è il primo passo per capire il controllo
dell’omeostasi energetica tramite pathway epigenetici che potrebbe portare a
una terapia delle malattie metaboliche e dell’obesità (ma è anche di interesse
sapere per la gestione medica di pz con la sindrome Kleefstra che vi sono prove
sperimentali che deficit di EHMT1 nel tessuto adiposo bruno porta all’obesità
(presente nel 28% dei deleti e nel 42% dei mutati), resistenza insulinica
sistemica e steatosi epatica in dieta ad alto contenuto di grassi (non
descritte nei pz con delezione o mutazione EHMT1. Ndr).
CILIO PRIMARIO E CILIOPATIE
Primary cilia are specialized calcium signalling organelles.
Nature 2013;504:311 e Direct
recording and molecular identification of the calcium channel of primary cilia.
Nature
2013;504:315. Due articoli sulle cilia primarie, organelli lunghi e sottili che escono dalla superficie di
tutte le cellule polarizzate (cellule con, ad es., una superficie esterna e una
interna come le epiteliali) che hanno funzione di segnale cellulare e di
motilit. Mutazioni delle proteine del cilio primario sono causa di numerose
malattie dello sviluppo. Le cilia, in base ai risultati dei due complessi
lavori, possono essere considerate come compartimenti specializzati dei pathway
di segnale del calcio e di Hedgehog (che include il trasduttore di segnale SMO–Smoothened-
e fattori di trascrizione Gli 1-3 che regolano la trascrizione di geni sotto
controllo Hh) che contengono un recettore-canale TRP (Transient Receptor
Potential) PKD1L1-PKD2L1. Tale recettore-canale controlla la concentrazione di
calcio ciliare (non quello citoplasmatico) e regola geni della divisione
cellulare e della crescita.
MALATTIE NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE
Characterisation of Aicardi-Goutières
syndrome. Lancet Neurology 2013;12:1131. Commento di
un articolo sulla stesso fascicolo (Assessment of interferon-related
biomarkers in Aicardi-Goutières syndrome associated with mutations in TREX1,
RNASEH2A, RNASEH2B, RNASEH2C, SAMHD1, and ADAR:
a case-control study. Pg.1159) su una malattia neurologica grave a inizio
nei primi mesi di vita con distonia, calcificazione dei gangli basali,
microcefalia postnatale e rapida progressione con decesso in età infantile. Anche
se nella prima descrizione si prospettava una base genetica la presenza di
linfocitosi liquorale e poi alti livelli di interferone α facevano pensare a una patogenesi infiammatoria.
Poi sono stati individuati più geni malattia (MIM
#225750)(AGS) il gene della DNA esochinasi TREX1, AGS2, 3 e 4 i geni del
complesso endonucleasico RNasi H2 (RNASEH2B, RNASEH2C, RNASEH2A) e AGS5 il gene
deossinucleoside trifosfato trifosfoidrolasi SAMHD1 (AGS5)(Vedi anche Mutations in ADAR1 cause
Aicardi-Goutières syndrome associated with a type I interferon signature.
Nature Genetics 2012;44:1243)(Articoli Interesse Nov 2012). La sindrome Aicardi-Goutières
(AGS) è quindi una malattia su base autoimmunitaria a
trasmissione AR con rari casi de novo
da mutazione TREX1. Nel lavoro si osserva un’inappropriate risposta
dell’interferone tramite l’analisi di espressione dei geni stimolati
dall’interferone stesso (IGS) in 82 pz e in una serie storica di altri 147,
tutti con mutazione identificata. Un primo buon risultato è costituito dal
fatto che l’interferone potrebbe essere un buon biomarcatore per verificare
l’efficacia della terapia. L’interferone nella AGS, come la linfocitosi
liquorale, dopo un aumento nelle prime fasi della malattia tende poi a
diminuire sino a non essere più dosabile sia nel liquor CR che nel sangue.
Mentre questo non si verifica con i geni stimolati (IGS) anche in età successive
sino all’età adulta. Questo per tutti i geni (RNASEH2A, RNASEH2C, SAMHD1 e ADAR)(90%
pz), fuorché per mutazioni del gene RNASEH2B (7 degli 8 pz con punteggio basso hanno mutazione di questo
gene), che è causa di un fenotipo più lieve. Quindi il punteggio interferonico può
servire per stimare la gravità, per verificare il decorso della malattia e
l’efficacia di trattamenti elle sperimentazioni cliniche.
Enzyme activity
and brain anatomy: lessons from HPRT deficiency. Lancet Neurology 2013;12:1129. Commento di un articolo sullo stesso
fascicolo (Regional brain volume abnormalities in Lesch-Nyhan disease and
its variants: a cross-sectional study. Pg. 1151) sulle
dimensioni di alcune aree cerebrali correlandole con la concentrazione ematica
dell’enzima carente in una rara sindrome metabolica XL (MIM #300322), da
deficit di ipoxantina-guanina fosforibosil transferasi (HGPRT). La sindrome è
caratterizzata da iperuricemia e clinicamente da deficit motori e cognitivi
associati a disturbi comportamentali ossessivi-compulsivi (autolesionismo che
si manifesta dai 18 mesi ai 13 anni con gravi danni delle labbra, lingua, dita),
sintomatologia presente solo nella forma grave e di cui non si conosce la
causa. Nella forma classica i livelli di enzima sono molto bassi (<1.5% del
normale) mentre nella forma parziale (s. Kelley-Seegmiller, MIM #300323) sono ben più
alti (>8%). Esiste una forma intermedia (1.5-8%) con fenotipo variabile caratterizzata
da movimenti grossolani a disfunzione motoria debilitante extrapiramidale e
piramidale. Nel lavoro sono stati studiati con MRI 21 pz con la
forma classica, 17 con la variante e 33 controlli. Trovata nella forma classica
una riduzione del 20% del volume intracranico (17% della materia grigia, 26%
della materia bianca) soprattutto nei gangli basali, nelle regioni limbiche e
frontotemporali con risparmio delle regioni parieto-occipitali. Le immagini
della variante sono risultate intermedie tra forma grave e controlli.
Isogenic Human
iPSC Parkinson’s Model Shows Nitrosative Stress-Induced Dysfunction in
MEF2-PGC1a Transcription. Cell
2013;155:1351. I segni motori iniziali del Parkinson
(PD) sono dovuti a perdita dei motoneuroni dopaminergici del mesencefalo.
Utilizzando cellule staminali umane si dimostra che la mutazione A53T dell’α-sinucleina, causa di PD familiare,
aumenta l’azoto reattivo a livello neuronale che causa un’alterata S-nitrosilazione
(modificazione post-traduzionale che regola la funzionalità della
proteina)
del fattore di trascrizione MEF2C. L’alterazione del relativo pathway impedisce
le risposte dei neuroni allo stress mitocondriale contribuendo alla morte
apoptotica. In sintesi i neuroni con la mutazione sono più sensibili allo
stress mitocondriale.
Hyperactive:
The Controversial History of ADHD. Matthew Smith. Reaktion Books, 2012 248 pp. (hardcover, $38.00 ISBN: 1780230311).
Un libro e la sua recensione su Nature
Medicine 2013;19:1526. L’A, padre di un b. con iperattività, insegnante e
consulente oltre che un lettore della letteratura sull’argomento, presenta la
storia e lo stato dell’arte (diagnosi e terapia, 50 anni dopo la sintesi del
Ritalin) di ADHD, portando anche la sua esperienza personale. Esperienza che
gli fa scrivere che considerare l’ADHD una malattia neurologica da trattare con
stimolanti sia dovuta a “psychiatric ambitions,corporate avarice and
biomedical ideologies”, perché anche se il Ritalin ha qualche effetto
cambia però la personalità del bambino (anche se, aggiunge chi ha scritto il
commento, questo non sembra risultare dagli studi sull’argomento). La copertina
del libro è un insieme di pillole (farmaci) e dolci (dieta) molto colorate, che
sottolinea i due aspetti terapeutici, il primo, i farmaci, soprattutto in USA, ,
il secondo la dieta, soprattutto in UK dove c’è una campagna di opinione sul
possibile ruolo dei coloranti artificiali come contributo alla patologia e dove
sulle confezioni di alimenti colorati c’è scritto: “may have effects on activity and attention in
children”. E la dieta (Feingold
diet che esclude certi cibi e additivi) viene
considerata dall’A. efficace, ma, come ancora nota il commentatore poco
provata, a differenza dei farmaci. Nel libro viene trascurata la terapia di
supporto comportamentale che negli anni 2000 è stata messa a punto insieme a
quella farmacologica. Come in ogni proposta proveniente da genitori, spunta
sempre il sospetto da parte degli interessati dell’incombente interesse
economico dei produttori di farmaci invece di vedere il problema nel suo
aspetto più generale, anche scolastico, più centrato sul bambino. Il commento finale: insomma interessanti proposte e
suggerimenti ma “it provides an
incomplete review for the patient, parent or practitioner who is interested in
the scientific basis of the diagnosis of ADHD and its comprehensive, multimodal
treatment”.
Science 2013;342:1529. AAAS Office of Publishing and Member Services. Presentazione di un libretto sullo stato dell’arte della ricerca sulle malattie neurodegenerative in Cina.
NGS
High-throughput
DNA sequencing errors are reduced by orders of magnitude using circle
sequencing. PNAS
2013;110:19872. Sono frequenti gli errori di
identificazione delle basi che si producono casualmente mettono in dubbio se
varianti genetiche rare. Nel lavoro si presenta quello che gli AA definiscono
circle sequencing. E dichiarano: “This paper presents a library preparation
method that dramatically improves the error rate associated with
high-throughput DNA sequencing and is substantially more cost-effective than
existing error-correction methods”.
First FDA Authorization for Next-Generation Sequencer.
NEJM 2013;369:2369. Perspective di Francis Collins che inizia celebrando: “This year
marks 60 years since James Watson and Francis Crick described the structure of
DNA and 10 years since the complete sequencing of the human genome”. L’annuncio: la FDA ha consentito la
commercializzazione del sequenziatore Illumina MiSeqDx per il NGs, che consente
con un costo di meno di 5.000 $ di sequenziare il genoma di una persona in 24
ore (ai suoi tempi, Francios Collins, ci sono voluti 10 anni con un costo di
centinaia di milioni di $). Ne fa la storia con esempi di applicazione per il
cancro e la farmacogenomica, anche se è ancora da verificarne l’utilità per la
farmacogenomica.
Ma
per la medicina personalizzata siamo ancora lontani dalla sua vera applicazione
nella pratica medica.
Siamo ancora agli inizi e “We
need to work together to ensure that research progresses, that regulatory
policies are developed, that patients’ rights and needs are addressed, and that
clinical use of genomic information is based on rigorous evidence”.
GENETICA UMANA
***
Genomic
instability and repair mediated by common repeated sequences. PNAS 2013;110:19664.
Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Genome rearrangements caused by interstitial
telomeric
sequences in yeast. Pg. 19866). I telomeri, strutture importanti per la stabilità genomica e la protezione
dalla riparazione DNA inappropriata, sono costituiti da proteine e da centinaia di sequenze esanucleotidiche ripetute di DNA e sono in genere localizzati alle estremità dei
cromosomi. Ma possono anche essere interstiziali e co-localizzate con siti
“fragili” cromosomici, sedi preferenziali di rotture in alcuni tumori e in alcune
malattie umane. Sono poco conosciuti i meccanismi responsabili dell’instabilità
genomica dovuta a queste sequenze ripetute interstiziali. Nel lavoro si vuole
chiarire questo aspetto usando come organismo modello il lievito. Si dimostra
che esse promuovono delezioni, duplicazioni, inversioni e traslocazioni. La frequenza
di alterazioni spontanee è di oltre 10-3 per generazione e è una
grossa sottostima perché si riferisce solo a quelle visibili. Considerando la
loro distribuzione in tutto il genoma si arriva a numeri tali di effetti di
instabilità che ci fanno capire l’alta efficienza del sistema di riparazione a
disposizione.
***
Contributions
of intrinsic mutation rate and selfish selection to levels of de novo HRAS
mutations in the paternal germline. PNAS 2013;110:20152. L’identificazione dei fattori che
influenzano il tasso di mutazioni de novo
è centrale per la Genetica umana e la Genetica medica. Nell’uomo il tasso di
mutazione germinale varia ampiamente con tassi di 4–160 x 10-9 per
nucleotide per le differenti mutazioni puntiformi. Le mutazioni possono
originare prevalentemente da un genitore per la diversa gamatogenesi nei due
sessi, con la maggioranza delle mutazioni puntiformi, piccole indel e CNV non ricorrenti,
prevalentemente di origine paterna che si producono durante la replicazione
mitotica degli spermatogoni, replicazione che continua per l’intera vita
riproduttiva. Con il sequenziamento dell’intero genoma si è osservato che delle
30-100 nuove mutazioni puntiformi acquisite in ogni generazione l’80% si
formano nel corso della gametogenesi paterna. E con l’età paterna crescono di
una o due unità le nuove mutazioni. Ma sec. gli AA c’è un altro meccanismo che
favorisce l’accumulo con l’età di nuove mutazioni patogenetiche nei testicoli
dell’uomo: la selezione spermatogoniale “egoistica” (selfish), responsabile dell’effetto
dell’età paterna (PAE) cioè l’incremento con l’età pat di rischio di malattia
genetiche, come l’acondroplasia, la s. Apert, MEN2B, s. Costello e la s.
Noonan. Queste malattie hanno una frequenza neonatale doppia o tripla del tasso
di mutazione di base (1:30.000 acondroplasia e 1:390.000 Costello in UK), un
rapporto di origine mutazionale padre/madre di >10:1 e un aumento medio
dell’età paterna rispetto alla popolazione generale di 2.5-8.7 anni. L’ipotesi
di lavoro (vedi anche Upsetting the
Dogma: Germline Selection in Human Males. PLoS Genetics 2012;8:e1002535)(Spigolature
Marzo 2012) è che le mutazioni attivanti di HRAS (responsabili della s.
Costello: MIM #218040) e descritte non solo come causa di questa sindrome
congenita ma anche in molti tumori (HRAS è l’acronimo di RAS proto-oncogene
Harvey rat sarcoma viral oncogene homolog, che codifica una piccola GTPasi che
trasduce segnali dai recettori della superficie cellulare agli effettori
intracellulari che controllano la divisone cellulare) si accumulano nello
sperma con un processo simile a quello della genesi tumorale. Per questo sono
state contate le mutazioni di HRAS nello sperma (89 maschi di età 22-74 anni) e
nel sangue (7 maschi di età 36-71 anni) di volontari distinguendo quelle
attivanti e non attivanti. I risultati depongono per una selezione positiva dei
livelli di mutazione HRAS nello sperma con alcune differenze però rispetto al
pattern mutazionale della genesi tumorale, come ad es. il fatto che alcune
mutazioni (GC>TT/AA) sono più frequenti nelle varianti patogenetiche costituzionali.
Deficiency of Innate and Acquired Immunity Caused by
an IKBKB Mutation, NEJM 2013;369:2504. L’immunodeficienza combinata severa
(SCID) è l’immunodeficienza più grave che si manifesta già nel primo mese di
vita con polmonite da Pneumocystis jirovecii, sepsi batteriche, infezione cronica di CMV o da
candida spesso con diarrea protratta e deficit di crescita. Il difetto
immunologico è il deficit di linfociti T, assenti o ridotti di numero. deficit
di crescita. Il difetto immunologico è il deficit di linfociti T, assenti o
ridotti di numero. Ma alcuni pz hanno normale numero di linfociti T con difetto
di attivazione immunitaria cellulare da causa non nota. Studiate 4 famiglie
canadesi (Northern Cree) con quest’ultima condizione, con normale conta delle
cellule B e T e con agamma -(ipogamma)globulinemia mediante mappatura di
omozigosità e successivo sequenziamento dei geni. Tutti avevano una
duplicazione in omozigosi nell’esone 13 del gene IKBKB che causa
perdita di espressione del prodotto che è la chinasi IκB (IKK2), componente del pathway
IKK–nuclear factor κB (NF-κB). La perdita di IKK2, che è letale nel topo,
nell’uomo altera la risposta agli stimoli attivatori di una varietà di cellule
immunitarie determinando una patologia dell’immunità innata e adattativa.
Structural
snapshots illustrate the catalytic cycle of β-galactocerebrosidase, the defective
enzyme in Krabbe disease. PNAS
2013;110:20479. La malattia Krabbe (MIM #245200) è
una malattia lisosomiale che colpisce la sostanza Bianca del SN centrale e
periferico. Buona parte dei pz hanno la forma classica e muoiono entro i primi
2 anni di vita con segni a comparsa sui 6 mesi con estrema irritabilità,
spasticità e grave ritardo psico-motorio. Il 10-15% dei pz ha forme più tardive
infantili, dell’adolescenza o dell’età adulta con variabilità clinica anche
nell’ambito della stessa famiglia. Il gene-malattia codifica l’enzima
lisosomiale β-galactocerebrosidasi (GALC) essenziale per il catabolismo dei
galattosfingolipidi, inclusi i lipidi della mielina. Nel lavoro vengono
presentati i risultati dello studio ad alta risoluzione della struttura
cristallina dell’enzima per la comprensione della sua complessa funzione
catalitica. Informazioni che potrebbero essere utili per lo sviluppo di
chaperoni farmacologici.
Tuberous
sclerosis 1 (Tsc1)-dependent metabolic checkpoint controls development of
dendritic cells. PNAS
2013;110:E4894. Mentre sono noti i pathway metabolici
che partecipano all’attivazione immunitaria con l’attivazione linfocitaria e
delle cellule dendritiche (cellule del sistema immunitario che presentano l’antigene
ai linfociti B e T; derivano dalle cellule staminali emopoietiche nel midollo
osseo e sono le più importanti dell’insieme delle APC (Antigen presenting
cell), insieme ai macrofagi e ai linfociti B)
(http://www.treccani.it/enciclopedia/cellula-dendritica_(Enciclopedia_della_Scienza_e_della_Tecnica).
Non noto
invece come il metabolismo cellulare contribuisca allo sviluppo delle cellule
immunitarie. Lo studio in vitro e in vitro identifica un cruciale checkpoint
metabolico dello sviluppo di queste cellule mediato da una cooperazione tra il
sistema di segnale Tsc1-mTOR e i programmi bioenergetici e biosintetici
dipendenti da Myc. La sregolazione di questo pathway altera la sopravvivenza,
la proliferazione e la differenziazione funzionale delle cellule dendritiche
sottolineando così l’importanza dei programmi metabolici per il loro sviluppo.
Crosstalk Between Microtubule Attachment Complexes
Ensures Accurate Chromosome Segregation. Science
2013;342:1239. Nella
divisione cellulare le regioni centromeriche dei cromosomi assemblano organelli
multiproteici chiamati cinetocori che legano i microtubuli del fuso mitotico.
Nell’embrione di C elegans viene descritto un meccanismo di controllo del
legame cinetocore-microtubuli che è fondamentale per l’accurata segregazione
cromosomica
TERATOLOGIA
Due lettere
relative a un articolo su un fascicolo precedente sull’assenza di effetti teratogeni
e antiangiogenici ma con effetto antiinfiammatorio nel pollo e nello zebrafish di
un farmaco (Pomalidomide is
nonteratogenic in chicken and zebrafish embryos and non neurotoxic in vitro.
PNAS 2013;110:12703) che viene proposto per la cura del mieloma multiplo
(vedi sotto), l’eritema nodoso della lebbra e le complicazioni infiammatorie
della lebbra e altro (un bel dibattito, ndr).
Pomalidomide is
strongly antiangiogenic and teratogenic in relevant animal models. PNAS 2013;110:E4818.
Gli AA non hanno letto la letteratura: il farmaco è fortemente antiangiogenico
e teratogeno in altri animali come il coniglio e il ratto (FDA) e causa una
angiogenesi VEGF (Fattore di crescita vascolare endoteliale) ancor più potente
rispetto al Talidomide. Questi a altri dati fanno ritenere (che bastonatura! Ndr)
che la rilevanza clinica del lavoro sia bassa e che la sua estrapolazione per
la cura dei pz sia potenzialmente a rischio.
Pomalidomide is
teratogenic in rats and rabbits and can be neurotoxic in humans. Pg E4819.
La seconda lettera conferma che la FDA riporta la teratogenicità nel ratto e
nel coniglio quando il Pomalidomide è somministrato durante l’organogenesi con
malformazioni cardiache e anomalie delle estremità, simili a quelle del
talidomide, ma anche anomalie viscerali e vertebrali nel ratto. Studi clinici
denunciano inoltre in poco meno del 10% la comparsa o un peggioramento di
neuropatia periferica (altra grossa bastonatura! Ndr).
Replay E4820. Ammettono, come peraltro dicono di aver
precisato nel testo, che occorre il controllo di altre specie superiori
rispetto a quelle testate prima di proporre il farmaco, soprattutto alle
gravide, ben consci che gli effetti potrebbero essere diversi da quelli da loro
trovati. Sottolineano che Pomalidomide in vitro agisce differentemente dal
Talidomide e dal Lenalidomide e che è opportuno verificare nelle varie specie
gli effetti che ciascuna può causare, in
vivo e in vitro.
Sono
d’accordo quindi di non proporre indiscriminatamente l’uso del farmaco e di uno
stretto controllo degli effetti collaterali. Si scusano di non essere stati
chiari e di non aver citato, per motivi di spazio, i lavori precedenti degli AA
delle due lettere su riportate.
9 August 2013 (http://www.celgene.com/pdfs/PressRelease.pdf)
Celgene International Sàrl, a wholly-owned subsidiary
of Celgene Corporation (NASDAQ: CELG) today announced that the European Commission
(EC) has granted approval for Pomalidomide Celgene, in combination with dexamethasone,
for the treatment of relapsed and refractory multiple myeloma (rrMM) in adult patients
who have received at least two prior therapies including both lenalidomide and bortezomib
and have demonstrated disease progression on the last therapy.1 Celgene intends
to launch Pomalidomide Celgene in the EU under the trade name “IMNOVID®”,
following submission of a regulatory notification to the European Medicines
Agency (EMA) to change the trade name.
Use of Selective Serotonin Reuptake Inhibitors during
Pregnancy and Risk of Autism. NEJM 2013:369:2406. Vedi Autismo, comunque non
associazione.
SPERIMENTAZIONI CLINICHE-TERAPIA
MALATTIE
COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE
Meta-analysis of 74,046 individuals
identifies 11 new susceptibility loci for Alzheimer’s disease. Nature
Genetics 2013;45:1452. Studio di associazione con GWAS con meta
analisi di studi e analisi di pz con Alzheimer, per un totale di 25.000 pz di
origine europea: oltre al locus APOE, codificante l’apolipoproteina E, hanno raggiunto la significatività altri
19 loci, tra questi 11 mai segnalati come associati a questa malattia.
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