Scelta
di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati
in Gennaio 2014 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:
**** (una piccola ma significativa rivoluzione metodologica: non solo gli
esoni! Ndr)Enhancer mutations and phenotype modularity. News & Views. Nature Genetics 2014;46:3. Sottotitolo: “Only a few mutations in regulatory elements that cause human disease have been identified thus far. A new report identifies cis-regulatory mutations that abolish the activity of a developmental enhancer, thereby causing pancreatic agenesis”. La ricerca di mutazioni malattia riguarda classicamente gli esoni mentre sono raramente analizzati gli elementi funzionali del genoma non codificanti e spesso non trascritti. Nell’articolo (Recessive mutations in a distal PTF1A enhancer cause isolated pancreatic agenesis. Pg. 61) il sequenziamento dell’intero genoma e applicando una sofisticata analisi mutazionale ha identificato in 10 famiglie con agenesia isolata pancreatica mutazioni in una regione non codificante di 400 pb con proprietà regolatorie localizzata 25 kb a monte del promotore del gene PTF1A. Questo suggerisce che nella ricerca di mutazione-malattia si debbano includere nell’analisi anche le regioni regolatorie.
Del gene PTF1A, che codifica una proteina del complesso pancreatico del fattore di trascrizione 1, erano già note mutazioni esoniche recessive causa di agenesia pancreatica. In 10 famiglie con questa malformazione, ricorrendo a una sofisticata analisi mutazionale, sono state trovate mutazioni della regione su specificata che ne aboliscono l’attività di intensificatore (enhancer), che è quella di aumentare il livello della trascrizione, e che costituiscono le mutazioni-malattia più comuni dell’agenesia pancreatica isolata.
Il commento riporta poi riporta esempi dei geni con mutazioni-malattie delle regioni regolatorie ed esoniche paragonandone le differenze fenotipiche: SHH (Oloprosencefalia), SOX9 (Displasia camp(t)omelica, TBX5 (s. Holt-Oram) e PTF1A (Agenesia pancreatica con agenesia cerebellare con mutazioni codificanti, Agenesia pancreatica isolata con mutazioni dell’enhancer). L’ottimo commento finisce sottolineando che buona parte delle varianti genetiche associate a malattie complesse identificate con GWAS sono fuori dalle aree codificanti e quindi alcune potrebbero interessare regioni che regolano finemente l’espressione di geni causali.
***
Human genome
editing as a tool to establish causality. Science 2014;111:1233. Questo commento
inizia così: “Gentle reader, are you able to drink whole milk? If yes, you have
a single base pair in your genome to thank”. Chi
beve latte da adulto lo fa perché l’enhancer del gene della lattasi che dista
14.000 pb dal gene e che regola la sua espressione nel tempo ha acquisito per
selezione indotta dalla pratica alimentare in agricultura uno SNP che fa sì che
il gene sia espresso anche in età adulta. Questo tema, cioè una variante in una
regione regolatrice in cis non
codificante, è presentato dalla pubblicazione TALEN-mediated single-base-pair editing identification of an intergenic
mutation upstream of BUB1B as causative of PCS (MVA) syndrome. Pg. 1461. In
questo lavoro si trova, adottando una tecnica complessa che include studi in
vitro, che la sostituzione di un solo nucleotide in una regione intergenica a
monte del gene BUB1B codificante BUBR1, proteina del checkpoint mitotico, è la
causa di una rarissima malattia da separazione prematura cromatidica con
aneuploidia variegata in mosaico, associata allo sviluppo di tumori, che può
risultare da una mutazione monoallelica (mutazione troncante)(sindrome PCS o
MVA)(MIM #176430) o una biallelica (una troncante e una missenso)(MIM #257300)
di BUBR1. Lo studio parte dal precedente riscontro da parte degli AA di
famiglie di pz con questa malattia in cui è stata trovata negli affetti una mutazione
monoallelica di BUB1B, con lo stesso aplotipo BUB1B e con ridotto trascritto
del gene. Questo ha stimolato gli AA a cercare varianti fuori dalle sedi
codificanti. E’ stata trovata una sostituzione G>A a 44kb a monte
dell’inizio della trascrizione che è segregante con la malattia. L’introduzione
bialleica di questa sostituzione nelle cellule umane in cultura causa riduzione
di BUBR1 e il fenotipo cellulare classico di PCS e MVA.Un bambino affetto da aneuploidia variegata in mosaico con deficit intellettivo e crisi convulsive e un rabdomiosarcoma vescicale è stato trovato negativo all’analisi mutazionale di BUB1B ma con un trascritto ridotto BUBR1 e un aplotipo omozigote ereditato da ciascun genitore. Il pz è risultato omozigote per una mutazione ipomorfa intergenica (i genitori sono risultati eterozigoti) con livelli di espressione di BUBR1 ridotti, ma molto più alti rispetto a un pz con una troncante del gene BUB1B e un’ipomorfa intergenica e più bassi di quelli di un pz con mutazione troncante di BUB1B. Il fenotipo PCS (gli effetti della prematura separazione cromatidica) è risultato più basso rispetto al pz con due mutazioni (troncante e intergenica) del gene BUB1B ma più alto rispetto a quello con la sola troncante in eterozigosi.
Questo prova che la mutazione biallelica ipomorfa è la causa della MVA.
Questo è stato considerato nel counseling prenatale, nella successiva gravidanza è stato accertato che il feto era eterozigote della mutazione ipomorfa di origine materna, risultato poi dopo la nascita non affetto.
Il commento prosegue sottolineando un rischio di coincidenza temporale che corriamo ogni giorno nello studiare le base delle m. mendeliane (SNP causa una malattia o è solo correlata casualmente?) citando un detto latino “post hoc, ergo propter hoc”, Dante e le parole italiane (“malaria” da mal’aria della palude, “influenza” dall’influenza delle stelle). E queste difficoltà si incontrano nel GWAS dove più del 90% delle varianti trovate sono non codificanti (leggetevi il commento, complesso ma molto efficace. Ndr).
*** un inno allo studio delle malattie rare
Progeria: A
Paradigm for Translational Medicine. Essay. Cell 2014;156:400. Aggiornamento su una rarissima malattia-modello come la
Progeria (350 bambini affetti in tutto il mondo), in cui la ricerca ha
consentito di comprendere i meccanismi fisiopatologici e le possibilità
terapeutiche dell’invecchiamento e delle patologie cardio-vascolari dimostrando
ancora una volta che “rare diseases are powerful windows into biological
processes and can serve as models for the development of therapeutic strategies”.
Per la Progeria, a differenza di molte altre malattie genetiche, sono passati
solo 5 anni dalla scoperta del gene alla prima sperimentazione terapeutica
nell’uomo e tutte le sperimentazioni per questa malattia sono sotto attenta
osservazione per molte altre malattie genetiche. C‘è
infatti un capitolo su quello che la Progeria ci può o non ci può insegnare sui
processi di invecchiamento (è evidente che il precoce invecchiamento della
Progeria sia differente da quello fisiologico, quindi una parziale sua
rappresentazione ma che potrebbe far capire ambedue) e malattie cardiache. Un
altro insegnamento, non indifferente per le malattie rare dato il ridottissimo
numero di pz che possono essere reclutati nella sperimentazione, è stato quello
di coinvolgere prima delle sperimentazioni i medici e le famiglie con la
formazione di un registro di patologia internazionale (per conoscere la storia
naturale della malattia) e la continua collaborazione con le associazioni
laiche dedicate a questa patologia e con un’informazione molto frequente alla
comunità dei pz. Non sono ancora ben noti per la Progeria i risultati a lungo termine (anche se ci sono risultati positivi come diminuzione della velocità dell’onda di polso (stima della rigidità arteriosa) e ecodensità carotidea, aumento della rigidità scheletrica e dell’udito neurosensoriale) sulla morbilità e mortalità della sperimentazione con Lonafarnib (inibitore della farnesiltransferasi)(Clinical trial of a farnesyltransferase inhibitor in children with Hutchinson–Gilford progeria syndrome. PNAS early Edition Sept 2012)(vedi Articoli Settembre 2012). Ma ci si pone anche la questione se sia etico e statisticamente efficace nella sperimentazione avere come controlli pz solo con Lonafarnib e pz che oltre a tale inibitore assumano altri nuovi prodotti.
***
Prenatal Whole-Genome Sequencing —
Is the Quest to Know a Fetus’s Future Ethical? NEJM 2014;370:195. Già, è etico conoscere applicando NGS il futuro
del feto? “In a nutshell”: NGS fetale è
una scelta che dovrebbe essere lasciata ai genitori. Ma se le richieste saranno
numerose (come c’è da attendersi, ndr), sorgeranno problemi nel trovare
personale preparato per una consulenza genetica così complessa (questo è il
problema principale da affrontare subito prima della diffusione, soprattutto
nel settore privato, del NGS nella diagnosi prenatale non invasiva, ndr).Nell’articolo su Nature nel 2012 (2012;487) è stato fatto sul DNA libero nel sangue materno (la cosiddetta diagnosi prenatale non invasiva). La diagnosi genetica prenatale, come è praticata ora su villi coriali o amniociti, riguarda specifiche condizioni genetiche. Con il NGS possiamo non solo riscontare nel feto quello che sinora non era consentito cercare (es. eterozigosi per m. AR) ma soprattutto si confonde la diagnosi con lo screening di malattie anche a comparsa tardiva, si aumenta considerevolmente il rischio di test di significato incerto e, soprattutto, il rischio di risultati inattesi che potrebbero comportare malattie che non si svilupperanno mai o forse in età adulta. La necessità di limitarsi nello screening genetico solo se c’è un interesse diretto del minore è stato ribadita nel 2013 dall’American College of Medical Genetics and Genomics e dall’American Academy of Pediatrics, mentre rimane controverso lo screening dei minori per l’interesse della famiglia (aspetto che viene però preso in considerazione, anche se ha suscitato feroci critiche da parte di alcuni, l’altra raccomandazione, sempre dell’ACMG, del 2012 sugli incidentalomi da NGS, che non viene menzionata in questa Perspective, ndr). Il parere degli AA è che ai genitori non possa essere negato il diritto di avere informazioni genetiche del feto, a patto che questo avvenga con una consulenza genetica. Il sapere di un rischio, anche se incerto, o la possibilità di una malattia dell’età adulta, magari multifattoriale, potrebbe essere visto positivamente come una conoscenza utile per prevenire o ridurre gli effetti negativi magari, modificando lo stile di vita. E’ comunque utile per i familiari e per la società. Spesso in passato abbiamo sovrastimato il rischio di danno psicologico nel conoscere in epoca presintomatica risultati genetici e poi l’incertezza o la possibilità di errori non è una prerogativa solo della genetica. Piuttosto dobbiamo imparare tutti a comunicare e conoscere meglio quanto la genetica può offrirci, con la sua complessità e le sue limitazioni.
Lipid Kinase
and Phosphatase Reaction Pathways. Cell 2014;156:376. Eccellente SnapShot (molto sintetico) sui pathway che
fosforilano e defosforilano i lipidi.
AUTISMO - M. PSICHIATRICHE
***CNVs conferring risk of autism or schizophrenia affect cognition in controls. Nature 2014;505:361. In una bassa proporzione di pz con Schizofrenia o Autismo si osservano rare varianti del numero di copie (CNV) che sono ritenute un importante fattore patogenetico della patologia neurocomportamentale (sono chiamate CNV neuropsichiatriche). Ma non si sa se e come queste CNV abbiano anche un certo effetto sulle funzioni fisiologiche del SNC normale. Sono state individuate 26 di queste CNV, la cui frequenza cumulativa in un ampio campione della popolazione islandese è dell’1.16%. Tre di queste sono significativamente correlate con la fecondità (numero medio di figli di ogni persona a 45 anni): del 16p11.2 e dup 22q11.21 ridotta fecondità con maggior effetto nel maschio; del 16p12.1 aumento della fecondità rispetto ai controlli; del 15q11.2 (BP1-BP2) ancora una riduzione della fecondità. Da notare che pz con Schizofrenia hanno una fertilità ridotta.
Sono stati sottoposti a test neuropsichiatrici, tra cui MINI e GAF, controlli con CNV neuropsichiatriche, controlli con altre CNV non correlate con m. neuropsichiatriche, controlli senza grosse CNV e pz schizofrenici. Questo per verificare se i controlli con CNV neuropsichiatriche hanno le stesse caratteristiche cognitive dei pz con Schizofrenia. Risultati: le loro capacità cognitive sono tra i controlli normali e i pz con Schizofrenia, con effetti differenti però in base alla CNV. L‘ipotesi è che la differenza dei controlli con CNV dai pz con Schizofrenia sia dovuta a variazione di espressività della CNV e che le anomalie cognitive nei pz con Schizofrenia non siano secondarie.
Sappiamo anche che alcune CNV neuropsichiatriche hanno un effetto tipo-controtipo per le dimensioni craniche e BMI (delezione: obesità con iperfagia e macrocefalia; duplicazione corrispondente: deficit importante di peso/anoressia e microcefalia)(vedi Dosage-dependent phenotypes in models of 16p11.2 lesions found in autism. PNAS 2011;108:17076)(Articoli interesse Gen 2012). In questo studio due regioni cerebrali mostrano alterazioni strutturali e funzionali nella fase inziale della Schizofrenia e un effetto dose nei controlli con delezione e con duplicazione in CNV 15q11.2 (BP1-BP2).
In sintesi le anomalie cognitive e strutturali cerebrali della Schizofrenia sono osservabili anche se in minor misura nei controlli con CNV neuropsichiatriche. Le anomalie cognitive sono quindi una caratteristica fondamentale della Schizofrenia.
Scan
statistic-based analysis of exome sequencing data identifies FAN1 at 15q13.3 as
a susceptibility
gene for
schizophrenia and autism. PNAS 2014;111:343.
Sia l’autismo (ASD) che la schizofrenia (SCZ) sono due patologie neurologiche
frequenti le cui cause sono molteplici e complesse, spesso associate a varianti
del numero di copie (CNV) de novo, ma
i cui geni causali sono in gran parte sconosciuti. Questo studio riguarda l’analisi
dell’intero esoma in 488 soggetti con ASD e 231 con SCZ di origine europea. E’
stato applicato un nuovo metodo statistico per individuare geni con rare varianti
di singolo nucleotide (SNV) causali in 49 regioni interessate dalle CNV de novo. E’ stato identificato un nuovo gene in 15q13.3, FAN1 (Fanconi-associated nucleasi 1), nucleasi coinvolta nella riparazione di legami covalenti tra due filamenti complementari di DNA (interstrand cross links) che sono altamente citotossici, con varianti rare che aumentano il rischio di ASD e SCZ, anche se per la loro rarità non è possibile precisarne il rischio relativo (verosimilmente modesto).
Mutazioni di FAN1 sono causa (in eterozigosi o omozigosi) di anomalie di sviluppo, come la Nefrite interstiziale cariomegalica (FAN1 mutations cause karyomegalic interstitial nephritis, linking chronic kidney failure to defective DNA damage repair. Nature Genetics 2012;44:910)(selezione articoli Agosto 2012).
Il fenotipo del topo KO per Fan1 è microcefalico. Questo è un ulteriore elemento che porta a ritenere che mutazioni di questo gene aumentino il rischio di patologie psichiatriche e del neurosviluppo interferendo nel precoce sviluppo neuronale.
Ohnologs are
overrepresented in pathogenic copy number mutations PNAS2014;111:361. Come sappiamo le CNV (microdel o microdup da poche centinaia
a parecchi milioni di pb) possono essere comuni varianti polimorfe segreganti
nella popolazione o rare sia ereditate che de
novo, alcune causa di patologie del neurosviluppo con deficit cognitivo,
DHD o psichiatriche come ASD, SCZ e sono sotto forte pressione genetica
negativa. Il meccanismo patogenetico deriva dall’effetto dose di uno o più geni
contenuti nel segmento interessato dall’anomalia genomica, ma l’identificazione
di questi geni causa della malattia è complessa (da non dimenticare che ci si
riesce di solito grazie all’”alert
clinician”, ndr). Nel lavoro (volendo aiutare l’alert clinican, ndr) si cerca di identificare questi geni
utilizzando un approccio di genetica evoluzionistica mappando i geni conservati
dopo eventi ancestrali di duplicazione dell’intero genoma (ohnolog),
frequentemente sensibili alla dose, per verificare se sono in eccesso nelle CNV
note come causa di malattia.
Questi
geni sono significativamente (>90%) più presenti nelle CNV potenziamente patogene
rispetto alle CNV di >100kb non patogene (30%). Questi geni sono elementi
ancestrali sensibili alla dose e potrebbero essere responsabili del fenotipo
anomalo di alcune CNV patologiche.
MALATTIE
NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE
A Unified Process for Neurological Disease.
Science 2014;343:497. Sottotitolo della
Perspective: “The discovery of mutations associated with disease pathogenesis does
not have to rest solely on genetic evidence” che commenta un articolo sullo
stesso fascicolo (Exome Sequencing Links
Corticospinal Motor Neuron Disease to Common Neurodegenerative Disorders. Pg. 506) e che inizia scrivendo che la l’aspettativa della genetica
medica è di una terapia eziologica che parte dall’identificazione della causa e
passa per la conoscenza del network molecolare coinvolto nel processo
fisiopatologico. Il lavoro, che costituisce la più completa analisi genetica
della paraplegia spastica ereditaria (HSP)(vedi alla fine), realizza proprio
questo identificando il “HSPoma” cioè il network di proteine coinvolte in
questo gruppo di malattie, che colma il gap, ancora oscuro per moltissime
malattie genetiche tra genetica e funzione. Le HSP sono malattie ereditarie con
progressiva neurodegenerazione da disfunzione cortico-spinale. La strategia di
ricerca è stata in questo lavoro di studiare le forme AR ricorrendo a famiglie
con incroci di consanguinei applicando l’analisi esomica e studi funzionali.E’ stato così possibile identificare in un terzo delle famiglie mutazioni di geni AR-HSP noti, ma anche 18 nuovi geni candidanti in più della metà delle restanti famiglie. In un terzo di questi nuovi geni sono state trovate diverse mutazioni, fatto questo che parla a favore del loro ruolo nella malattia. L’analisi funzionale delle mutazioni dei geni candidati utilizzando il modello animale (zebrafish) conferma il loro ruolo patogeno. Infine gli AA hanno proposto il network proteico HSPoma dei geni noti, di quelli candidati e di possibili altri geni, tre dei quali sono stati poi verificati identificando nel campione in esame mutazioni-malattia. Il HSPoma comprende geni del trasporto cellulare, del metabolismo nucleotidico e dello sviluppo sinaptico e assonico.
C’è il rischio, dice la Perspective, se si punta tutto sulla genetica di vedere una parte del problema, mentre l’apporto dello studio di funzione e il considerevole supporto informatico consentono di allargare l’orizzonte di ricerca. Alcuni geni HSP sono implicati in altre malattie neurodegenerative come l’Alzheimer e il Parkinson. Allora la domanda ovvia è: se tutte queste malattie condividono pathway comuni perché il fenotipo cellulare è diverso? Forse l’identificazione dei network proteici legati a patologie costituisce un primo passo per la comprensione di questo fenomeno, che non riguarda solo le m. neurodegenerative.
(Vedi Articoli interesse Marzo 2013. HSP: frequenza 1:20.000 nella popolazione europea. 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).
State
of play in amyotrophic lateral sclerosis genetics. Nature
Neuroscience 2014;17:17.
Review sullo stato dell’arte della genetica della ALS, malattia
neurodegenerativa dell’adulto relativamente comune, letale che porta a morte
nel giro di 2-3 anni e per la quale non c’è praticamente cura, se non il
ricorso a un farmaco (Rutizolo che ha azione antiglutamergica) che
ne rallenta però molto leggermente il decorso. Circa il 10% dei casi sono
familiari, noti 9 geni (il primo gene SOD1 nel 1993, il secondo gene nel 2008 e
dal 2010 gli altri geni), con mutazioni identificabili nel 68% nei casi familiari e nell’11%
dei casi sporadici (bella la Fig. 1, da lezione, ndr). Oltre a questi geni ne
sono elencati altri 13 responsabili di forme ALS-like (con fenotipi in
sovrapposozione con altri fenotipi, come la paraplegia spastica ereditaria
giovanile, l’atrofia muscolare progressiva e altre) o probabilmente ma non
sicuramente associati con questa malattia. E poi ce ne sono altri identificati
con l’analisi GWAS il cui ruolo nel causare questa malattia deve ancora essere
verificato. Speriamo nell’analisi esomica e, soprattutto, nel sequenziamento
dell’intero genoma, quando costerà di meno.
Direct
conversion of patient fibroblasts demonstrates non-cell autonomous toxicity of
astrocytes to motor neurons in familial and sporadic ALS. PNAS
2014;111:829. Vi è la necessità di avere modelli
per studiare la fisiopatologia di malattie come la ALS, in cui buona parte dei
casi sono sporadici e la causa non è nota. E’ stato applicata una nuova
tecnica, chiamata conversione diretta, che consente di ottenere rapidamente e
semplicemente cellule progenitrici neurali da fibroblasti di pz con ASL
sporadica. In questo caso sono stati differenziati astrociti, cellule bersaglio
di questa patologia, e il risultato ottenuto è di una tossicità degli astrociti
simile a quella rilevabile come al riscontro autoptico di pz. Questa nuova
tecnica potrebbe consentire di studiare l’ALS quando il pz è ancora in vita per
testare l’efficacia di potenziali terapie.
Potentiated
Hsp104 Variants Antagonize Diverse Proteotoxic Misfolding Events. Cell 2014;156:170. Nel modello animale (C. Elegans) del Parkinson, in cui vi sono,
come in altre malattie neurodegenerative, aggregati di amiloide ed altre
proteine malripiegate, l’introduzione di
una molecola chaperone riprogrammato Hsp104 ha portato alla dissoluzione degli
aggregati, al reintegro della giusta localizzazione delle proteine e
all’attenuazione della neurodegenerazione dopaminergica. Questo suggerisce che
gli aggregati proteici possono essere trattati e che può essere mitigata la
neurodegenerazione utilizzando molecole, strutturalmente leggermente
modificate, di chaperoni già noti.
Parkinson-related
LRRK2 mutation R1441C/G/H impairs PKA phosphorylation of LRRK2 and disrupts its
interaction with 14-3-3. PNAS 2014;111:E34.
Il gene codificante LRRK2 (Leucine-rich repeat kinase 2), di cui è stato recentemente
studiato il pathway di degradazione (Interplay of LRRK2 with chaperone-mediated autophagy. Nature Neuroscience
2013;16:394)(Articoli inteersse Aprile 2013) è il gene più frequentemente
coinvolto nel Parkinson familiare
(MIM #607060, Parkinson 8). Quando mutato, la proteina blocca una forma specifica di degradazione lisosomiale
(CMA)(chaperone-mediated autophagy), importante meccanismo di autofagia che
libera nei lisosomi il 30% delle proteine citosoliche per la loro degradazione. PKA (chinasi
cAMP dipendente) agisce come chinasi di fosforilazione a monte di LRRK2. Uno
dei siti di fosforilazione interessa la seconda più comune mutazione di LRRK2.
Questo risultato costituisce uno dei primi modelli meccanicistici di una
sregolazione dell’attività chinasica causa di malattia.
Tau pathology
involves protein phosphatase 2A in Parkinsonism-dementia of Guam. PNAS
2014;111:1144. Gli indigeni residenti Chamorro e gli
immigranti dell’isola di Guam nel Pacifico (Marianne) hanno un’alta frequenza
di una taupatia con
neurodegenerazione (ALS/Parkinsonismo con demenza precoce) ritenuta su base ambientale
(cianobatteri presenti negli alimenti, radici delle
cicadee, con assunzione della neurotossima β-metilammino-L-alanina (BMAA)(vedi selezione di Articoli Nov 2013: A Long Shot? Could
neurodegenerative disease be caused by a cyanobacterial toxin? Lancet Neurology
2013;12:1043). E’ ignoto è il meccanismo patogenetico dell’anomala
iperfosforilazione di tau. In questo
studio utilizzando la neurotossina BMAA su tessuti animali in vitro si
dimostra che l’asse mGlu-PP2A (protein-fosfatasi 2A) ha un ruolo centrale nella
degenerazione neurofibrillare nel Parkinsonismo di Guam e potrebbe costituire
un bersaglio terapeutico per questa e per altre malattie con neurodegenerazione.
Neurofibrillary
tangle-bearing neurons are functionally integrated in cortical circuits in
vivo. PNAS
2014:11:510. Il segno tipico dell’Alzheimer,
ritenuto il meccanismo patogenetico tipico della malattia e che ha portato a
sperimentazioni cliniche per prevenirlo o per controllarlo, è costituito
dall’accumulo all’interno dei neuroni di aggregati
neurofibrillari di proteina tau. Gli
AA hanno analizzato le immagini
del calcio con la tecnica due-fotoni nel topo che sovraesprime una proteina tau umana mutata per verificare se gli
aggregati neurofibrilari contribuscono alla disfunzione del singolo neurone o
del network neuronale. In questi topi hanno osservato la formazione di aggregati
neurofibrillari a livello della corteccia cerebrale e deficit comportamentali a
7-8 mesi di vita. Con un risultato inatteso costituito da una normale funzione
del network neuronale visivo. Questo e altri risultati indicano che anche i
neuroni con grovigli
neurofibrillari rimangono funzionalmente integrati nei circuiti cerebrali e che
l’accumulo non ne altera la funzione di network.
Rare coding variants in the phospholipase D3 gene confer
risk for Alzheimer’s disease. Nature 2014;505:550. Gli studi di
associazione genome-wide (GWAS) hanno identificato parecchie varianti con
rischio di Alzheimer a inizio tardivo (LOAD). Sono state studiate con l’analisi
dell’intero esoma (WES) 14 famiglie LOAD per identificare varianti codificanti
a bassa frequenza. E’ stata trovata una rara variante missenso del gene PLD3
(fosfolipasi D3) segregante con la malattia in due famiglie (29 pz e 11 non
affetti); tale variante raddoppia il rischio di malattia nei casi sporadici rispetto
ai controlli in un grosso campione indipendente di persone di provenienza
europea. E’ stato poi sequenziato il gene PLD3 in un altro grosso campione di
soggetti e controlli americani di origine europea e afro-americani e sono state
trovate atre varianti che comportano un incremento di rischio di Alzheimer. Questo
gene è un membro poco conosciuto della superfamiglia delle fosfolipasi PLD, con
PLP1 e PLP2 già note come implicate nel traffico proteico del precursore
dell’amiloide β e nell’Alzheimer. Le varianti di PLD3 associate all’Alzheimer,
per la loro rarità avranno uno scarso impatto diagnostico ma consentiranno di
conoscere meglio la patogenesi di questa frequente e grave malattia
neurodegenerativa.
NGS/GENETICA UMANA/CLINICA
Next –generation sequencing may
reduce cost and wait time for some genetic diagnoses.
Testing update. AJMG December 2013;161A: ix. Non è
nell’elenco delle riviste recensite ma val la pena sottolineare che, a
differenza di quanto alcuni possano pensare, tutti i test genetici “including
next-generation sequencing, is only as good as the clinician ordering and
interpreting it”. Altra considerazione
dell’aggiornamento: dopo adeguata selezione clinica ed ev. test genetico
specifico se non c’è diagnosi l’analisi esomica diventa economicamente
conveniente oltre che rapida (in base ai risultati di uno studio pubblicato su
Genetics in Medicine (Sashi V et al. The utility of
the traditional medical genetics diagnostic evaluation in the context of
next-generation sequencing for undiagnosed genetic disorders. Gen Med Aug
8 2013)(di cui non ho il pdf) con un successo
diagnostico intorno al 50% (ma i numeri dei pz studiati sono limitati per cui
tale percentuale può variare). E, come sappiamo “Many
genetics clinics are now considering how to best “integrate whole-exome
sequencing into diagnostic pipelines” (la SIGU ha fatto una commissione con i
vari GdL per preparare un documento su questo, ndr).
Altro update (Screening updtate):Who should control genomic data? AJMG
January 2014;x che ha come sottotitolo “Researchers advocate putting
patients in charge of their own results” e riassume un altro studio, sempre su
Genetics in Medicine (Selfguided
management of exome and wholegenome sequencing results: Changing the results
return model. Gen Med 2013;15:684)(di
cui non ho il pdf). Questo update riporta vari commenti sull’opportunità e sul
come rendere disponibili ai pz/consultandi i risultati del NGS in modo che
possano verificare da soli i risultati e scegliere cosa sapere. Viene
presentato e discusso un sito “my46.org” (per ora solo ricerca, ma l’intenzione
è renderlo disponibile a chi interessato) da interrogare per avere informazioni
genetiche e cliniche sui propri risultati del NGS, per non caricare troppo il
consulente genetista con tutte le info genetiche disponibili. Leslie Biesecker,
uno degli autori più autorevoli delle ben note raccomandazioni di ACMG del 2012
sulla comunicazione degli incidentalomi, dice che il sito non è in contrasto
con le raccomandazioni ACMG che riguardano solo una piccola proporzione di
risultati del test genetico, risultati che per la loro rilevanza medica
richiedono di essere discussi direttamente con il medico inviante. Per gli
altri risultati, che sono il 99.9%, potrebbe andare bene uno strumento
informatico come “my46.org”.
10,000
rare-disease genomes sequenced. Nature Biotechnology 2014;32:7. In Ottobre 2013 è stato annunciato un programma triennale
con finanziamento di 164 milioni D USA da parte di compagnie americane e UK per
migliorare la diagnosi e il trattamento e per introdurre NGS nella pratica
clinica con reclutamento di pz da parte dei centri specializzati degli ospedali
universitari UK. Questo è un progetto pilota di analisi di 2.000 genomi che
apre la strada ad un progetto ben più ambizioso di sequenza di 100.000 genomi.
Long non-coding RNAs: new players in cell
differentiation and development. Nature Review Genetics January 2014;15.
Nei mammiferi circa due terzi del DNA genomico è trascritto mentre quello che è
tradotto in proteine è solo il 2%. E il grado di complessità dell’organismo tra
le varie specie correla con la proporzione del genoma trascritto in RNA non
codificante (ncRNA), piuttosto che con il numero di geni codificanti proteine,
anche tenendo conto dello splicing alternativo e della regolazione
post-traduzionale. Come continua l’introduzione, questo suggerisce il ruolo che
hanno avuto i meccanismi regolatori basati sul RNA nell’evoluzione della
complessità dello sviluppo degli eucarioti. I ncRNC, che sono molto più numerosi dei geni
codificanti proteine, sono costituiti dalla famiglia dei piccoli ncRNA e dai lunghi
(>200 nucleotidi) ncRNA (lncRNA); questi ultimi rappresentano una buona
proporzione del trascrittoma, sono spesso sono poliadenilati e senza un
evidente ORF. I lncRNA svolgono un ruolo fondamentale nel controllo
dell’espressione genica nel corso dello sviluppo e della differenziazione
soprattutto negli organismi complessi. A differenza dei piccoli ncRNA i lncRNA
possono ripiegarsi e formare complesse strutture secondarie acquisendo una
maggiore potenzialità e versatilità funzionale. Nella Review ne vengono
descritte le funzioni relative al compenso di dose, all’imprinting genomico,
alla differenziazione cellulare e all’organogenesi nei mammiferi.
A second layer of
information in RNA. News and Views. Nature 2014;505:621. Commento di 3 studi pubblicati sullo stesso
fascicolo (In vivo genome-wide
profiling of RNA secondary structure reveals novel regulatory features. Pg. 696)(Genome-wide probing of RNA structure reveals active
unfolding of mRNA structures in vivo. Pg. 701)( Landscape and variation
of RNA secondary structure across the human transcriptome. Pg. 706) sulla struttura secondaria dell’RNA, di cui si sa poco sia
per la sua prevalenza nel mRNA sia per il ruolo svolto nella sua regolazione.
The role of replicates for error mitigation in
next-generation sequencing. Applications
of NGS-Opinion. Nature Reviews Genetics
2014;15:56. Le
innovazioni tecniche del NGS ha portato ad un miglioramento della fedeltà di
sequenziamento e a una drastica riduzione degli errori di sequenza. Ma dato il
numero di nucleotidi del genoma umana anche piccoli errori di lettura possono
portare a prendere in considerazione la possibilità di mosaicismo somatico o di
varianti rare che richiedono tempo e alti costi per i controlli. In questa nota
viene discusso come si producono gli errori e come sia possibile ridurli
ulteriormente.
EIF2AK4 mutations cause
pulmonary veno-occlusive disease, a recessive form of pulmonary hypertension. Nature Genetics 2014;46:65.
La malattia veno-occlusiva polmonare (PVOD) è caratterizzata da bassa capacità
di diffusione di CO2, emorragia occulta alveolare e, alla TC ad alta
definizione, ispessimento dei setti a livello subpleurico, opacità
centrolobulari a vetro smerigliato e linfoadenopatie mediastiniche (questo
esame ha una specificità del 100% e una sensibilità del 66%) (http://www.giornaledicardiologia.it/allegati/00663_2010_10/fulltext/02%2046-93_def.pdf).
Non se ne conosce la vera frequenza
anche perché alcuni casi sono classificati come ipertensione arteriosa
polmonare idiopatica (PAH), si calcola che per circa il 10% dei casi PAH ci
siano i criteri diagnostici di PVOD. Mutazioni di BMPR2 (recettore della proteina morfogenetica dell’osso 2) sono
presenti nel 75% dei casi familiari di PAH e nel 20% degli sporadici (MIM
#178600) con trasmissione AD con penetranza non completa. Mutazioni di ACVRL1 (recettore dell’Activina A, tipo
II-like chinasi 1), gene malattia della Teleangectasia emorragica ereditaria
tipo 2, MIM #600376), sono meno frequentemente responsabili anche della PAH.Vi sono casi di PVOD sia sporadici che familiari, con trasmissione compatibile con quella autosomica recessive. L’analisi dell’esoma in tutte le 13 famiglie con membri affetti da PVOD è stata trovata negli affetti una mutazione biallelica (eterozigote composto o omozigosi) del gene EIF2AK4 (GCN2)(della famiglia delle chinasi che catalizzano la fosforilazione dell’ subunità alfa del fattore 2 di inizio della traduzione degli eucarioti). Anche in 5 su 20 casi sporadici di PVOD è stata trovata una mutazione biallelica di questo gene. Questo è quindi il gene maggiore di questa patologia, risultato che offre quindi un contributo alla complessa architettura genetica per l’ipertensione polmonare.
Gain-of-function
mutations in the phosphatidylserine synthase 1 (PTDSS1) gene cause
Lenz-Majewski syndrome. Nature Genetics 2014;46:70. La sindrome Lenz-Majewski (MIM 151050)(nanismo
iperostotico di LM) è caratterizzata da anomalie congenite (ritardo di chiusura
delle fontanelle, sinfalangismo, atresia delle coane, anomalie dello smalto dei
denti, lassità legamentosa, cute lassa), iperostosi progressiva generalizzata
(cranio, vertebre, diafisi ossa lunghe), considerevole bassa statura e deficit cognitivo.
Molto rara (descritti sinora solo pz). Tutti i casi sono sporadici, non
consanguineità dei genitori, sospettata, per l’età paterna avanzata, una
trasmissione AD (OMIM). Il sequenziamento dell’esoma, puntando sulle de novo in eterozigosi, ha identificato
in 5 pz mutazioni missenso, uguale in 3 e diversa negli altri due, del gene PTDSS1, che codifica fosfatidilserina sintetasi 1
(PSS1), che è uno degli enzimi della produzione della fosfatidilserina
(fosfolipide presente in gran quantità nelle membrane cellulari). Nei
fibroblasti dei pz si è rilevato un incremento della sintesi della
fosfatidilserina con alterato feedback negativo sulla regolazione dell’attività
di PSS1. Quindi un raro esempio di una malattia da mutazione in eterozigosi attivante
di un enzima. Ma che c’entra la fosfatidilserina con il metabolismo osseo?
Phenotype–genotype
complexities: opening DOORS. Lancet
Neurology 2014;13:24. Commento di un articolo (The genetic basis of DOORS syndrome: an
exome-sequencing study. Pg. 44) sull’identificazione del gene di una rara malattia AR caratterizzata,
ma senza segni patognomonici, da numerosi segni clinici quali grave sordità NS,
onicodistrofia (talora anomalie falangee come ipoplasia delle falangi terminali
o pollice trifalangeo), microcefalia con dismorfsmo facciale (naso bulboso),
epilessia, anomalie del SNC e deficit intellettivo (MIM #220500). Nel lavoro si
sottolinea la frequente sintomatologia epilettica tanto che hanno adottato
l’acronimo a cui è stata aggiunta ls “S”.
Dopo
accurata selezione clinica con fenotipo ben specificato di 26 famiglie con uno
o più affetti l’analisi dell’intero esoma ha identificato nella metà dei casi
con il fenotipo classico mutazioni (missenso in omozigosi o come eterozigote
composto) del gene TBC1D24, codificante una proteina con dominio TBC che ha la funzione di
attivazione GTP-asica coinvolta nella regolazione del traffico di membrana.
Mutazioni di questo gene sono associate all’Epilessia mioclonica infantile
familiare (MIM #605021) e all’Encefalopatia epilettica infantile precoce 16
(MIM #615338).Delle 17 famiglie DOORS negative per mutazioni di TBC1D24, in 8 il probando non aveva avuto convulsioni e in 3 non aveva la sordità NS.
Non sono per ora noti i meccanismi che comportano un quadro clinico diverso per mutazioni di questo gene (pleiotropia).
Mistargeting of Peroxisomal EHHADH and Inherited Renal
Fanconi’s Syndrome. NEJM 2014; 370:129. Dice l’introduzione
che il rene svolge un ruolo essenziale nel mantenere l’omeostasi dei liquidi e
degli elettroliti. Nell’adulto la filtrazione selettiva dei glomeruli renali
produce oltre 150 litri di ultrafiltrato al giorno di cui il 99% è riassorbito
da elementi specializzati del tubulo prossimale, sito immediatamente dopo i
glomeruli, la cui disfunzione causa la perdita di acqua, elettroliti e
nutrienti di basso peso molecolare: la s. renale Fanconi è in genere parte di
una sindrome metabolica multisistemica eterogenea come la Cistinosi, la m.
Dent, la s. Fanconi-Bickel, la s. Lowe, la Tirosinemia 1, la m. Wilson,
l’intolleranza al fruttosio, la Galattosemia, la s. ARC (Artrogriposi,
disfunzione renale, colestasi), le malattie mitocondriali.
C’è anche una s. renale
Fanconi acquisita da farmaci come antibiotici, suramina, metalli pesanti, ac.
valproico, inalazione di colla, ac. fumarico o ifosfamide. Infine vi sono casi rari di s. renale Fanconi isolata da causa non nota. Un possibile meccanismo potrebbe essere quello mitocondriale perché il tubulo prossimale ha un’intensa attività metabolica, estremamente sensibile alla mancanza di energia. E’ stata studiata una famiglia di origine africana con 7 membri di 5 generazioni affetti da s. renale Fanconi “idiopatica”.
La metodologia applicata è complessa. Il linkage ha identificato il gene, EHHADH, enzima espresso nel tubulo prossimale coinvolto nell’ossidazione perossisomica degli acidi grassi, di cui è stata trovata una mutazione in eterozigosi missenso segregante con la malattia che determina un nuovo motivo target per il mitocondrio nella porzione N-terminale del gene. L’immunofluorescenza conferma l’alterato targeting, le cellule del tubulo prossimale un deficit di fosforilazione ossidativa e deficit di trasporto di fluidi e glucosio attraverso l’epitelio e la spettroscopia elevati livelli di metaboliti mitocondriali nelle urine. Il topo KO per Ehhadh è normale, fatto questo che fa pensare a un effetto dominante negativo della mutazione piuttosto di un’aploinsufficienza. Tra le varie conclusioni la più ovvia, una conferma: i mitocondri svolgono un ruolo centrale nella funzione del tubulo prossimale renale.
A Dominant-Negative GFI1B Mutation in the Gray
Platelet Syndrome. NEJM 2014;370:245. Le piastrine si
formano per frammentazione dei megacariociti del midollo osseo. I granuli alfa
delle piastrine, gli organelli piastrinici più comuni, contengono proteine che
stimolano l’adesività piastrinica, l’emostasi e la guarigione delle ferite. La
sindrome delle piastrine grigie è caratterizzata da macrotrombocitopenia, mielofibrosi, splenomegalia e piastrine
grandi con un colorito grigiastro per mancanza dei granuli (belle immagini nel
lavoro). La diagnosi di conferma della clinica si raggiunge con l’esame al
microscopio elettronico. La malattia è ereditaria in genere a AR (MIM #139090),
con rare famiglie in cui si trasmette come AD. Studiata una famiglia con 11
affetti di 3 generazioni; trovata con il linkage e poi con il sequenziamento
della regione una mutazione del gene codificante il fattore di trascrizione
GFI1B, mutazione che ha le caratteristiche, mediante l’analisi in vitro,
di una mutazione dominante negativa. Il gene è necessario per il normale
sviluppo dei megacariociti e delle piastrine.
A heterozygous
mutation of GALNTL5 affects male infertility with impairment of sperm motility.
PNAS
2014;111:1120. Il polipeptide
N-acetilgalactosaminiltransferasi-like 5 (GALNTL5) fa parte della famiglia pp-GalNAc-T
transferasi di cui non è mai stata individuata l’attività in vivo. Gli AA hanno
voluto quindi, per identificarne la funzione, produrre un topo carente di
questo enzima e hanno osservato che l’eterozigote è infertile per l’immobilità
degli spermatozoi (astenozoospermia nell’uomo). In questi topi sono diminuiti
gli enzimi glicolitici necessari per la motilità spermatica, è alterato
l’accumulo proteico negli acrosomi e vi è un’alterata localizzazione del
sistema ubiquitino-proteasoma. In un pz con astenozoospermia con ridotta
mobilità spermatica è stata trovata una mutazione in eterozigosi di GALNTL5,
suggerendo che mutazioni di tale gene possano causare sterilità.
Reversal of
Female Infertility by Chk2 Ablation Reveals the Oocyte DNA Damage Checkpoint
Pathway. Science 2014;343:533.
La fertilità e lo stato di salute della prole dipendono dal normalità del genoma
gametico. Una fase particolarmente importante per la formazione di un normale
gamete è l’appropriata sinapsi e segregazione dei due cromosomi omologhi alla
prima divisione meiotica che richiede una riparazione ad alta fedeltà del
doppio filamento (DSB). Quando uno di questi due processi è anomalo la cellula al
checkpoint non prosegue nella divisione e viene eliminata. Nella femmina questo
avviene da pochi gg a 2 mesi dopo il parto, molto più precocemente che nel
maschio e il checkpoint da danno del DNA
opera prima del normale arresto meiotico e probabilmente persiste perché le
cellule primordiali bloccate nella loro divisione sono molto sensibili alle
radiazioni ionizzanti.
Si
è voluto studiare un componente di questo checkpoint, il checkpoint chinasi 2
(CHK2) che è un effettore a valle delle chinasi che regolano il completamento
del checkpoint: ATM (le sue mutazione causano l’Atassia Teleangectasia)(MIM
#208900) e ATR (Rad3-related)(le sue mutazione causano la s. Seckel 1)(MIM
#210600). Ma a differenze di queste due chinasi CHK2 è necessaria per la
fertilità e per la vitalità.Nel lavoro su modelli murini gli AA dimostrano che Chk2 svolge un ruolo chiave per ambedue i checkpoint meiotici dell’oocita e che la sua delezione restituisce la fertilità alle femmine rese sterili da mutazione del processo di ricombinazione meiotica o da esposizione a radiazioni.
Da qui l’interesse per la fertilità nella nostra specie per donne con deplezione della riserva follicolare ovarica
o per insufficienza ovarica prematura da chemio- o radio-terapia per la cura del cancro.
GENETICA CLINICA
A novel claudin-16
mutation, severe bone disease, and nephrocalcinosis. Case report. Lancet
2014;383:98. Pachistano di 26 anni giunto in PS per due crisi
convulsive a risoluzione spontanea. Da 3 mesi lamentava letargia, perdita di
peso, polidipsia e poliuria. Genitori sani primi cugini, e fratelli morti in
età pediatrica e una sorella sui 30 anni per una imprecisata patologia renale. All’ingresso
grave acidosi metabolica (pH 6.58 con bassissimi livelli di bicarbonato,
insufficienza renale con creatinina di 1611 μmol/L (vn. 80–115). Alto PTH (50
pmol/L- vn. 1.67) e fosfatasi alcalina (215 mmol/L- vn. 30-130) e Ph urinario
6.3. Sottoposto a emofiltrazione. La TC ha identificato reni piccoli con
nefrocalcinosi midollare. Aveva doppia frattura del collo femorale che ha
richiesto la protesizzazione bilaterale, con qualche ulteriore problema per la
fragilità ossea. L’ipomagnesemia e l’ipocalcemia, refrattarie alla terapia
calcica, hanno risposto invece alla terapia con calcitriolo e magnesio.Buona la DD partendo dal segno primario: nefrocalcinosi con insufficienza renale terminale. Tre malattie genetiche: Iperossaluria, m. Dent, Ipomagnesiemia con ipercalciuria e nefrocalcinosi (da mutazione dei geni claudina-16 o claudina-19). Il primo gene della terza possibile malattia è quello giusto per l’assenza di coinvolgimento oculare, il cui le mutazioni del gene-malattia in omozigosi o eterozigote composto comportano un difetto del trasporto tubulare del magnesio (diagnosi molecolare quindi clinicamente guidata, non alla cieca, ndr). Al Sanger trovata una nuova mutazione in omozigosi del sito di splicing dell’introne 1 del gene Claudina-16, con alterata funzione della proteina. La perdita di calcio e magnesio con le urine provoca la nefrocalciosi, che causa il diabete insipido; l’ipocalcemia e l’acidosi metabolica la demineralizzazione ossea. In presenza di ipocalcemia refrattaria alla terapia dosare sempre la magnesiemia che altera la risposta del PTH alla bassa calcemia peggiorando la calcemia stessa (una bella lezione metodologica, ndr).
Osteopoikilosis. Clinical
Picture. Lancet 2014;383:e4. Maschio di 17 anni con infezione di
ferita chirurgica urologica. Alla TC per controllarne la profondità “incidental
finding” (non solo nel NGS, quindi, ndr): lesioni ovoidali radiodense nella
pelvi e nel femore che ha portato a suggerire la diagnosi di Osteopoichilosi
(macchie ossee), malattia rara, benigna a trasmissione AD con lesioni
sclerotiche alle mani, piedi, pelvi e parti distali delle ossa lunghe. Utile
saperlo per evitare DD, come forme tumorali, che porterebbero ad accertamenti
anche invasivi (colleghi guardatevi le immagini, non ve le scorderete più, ndr).
GENI
E CANCRO
In genere non prendo in considerazioni articoli
sulla genetica del cancro, ma credo che chi si occupa di genetica clinica
farebbe bene a leggere la Review per avere un aggiornamento sui geni che
predispongono al cancro:Realizing the promise of cancer predisposition genes. Nature 2014;505;302. Noti più di 100 geni le cui mutazioni germinali predispongono al cancro (CPG)(3% del cancro) e la cui conoscenza ha un considerevole impatto sulla diagnosi, sulla prevenzione e sull’ottimizzazione delle cure (bella figura, da lezione, dei loci di 114 geni predisponenti divisi per geni con mutazione con acquisizione di funzione e con perdita di funzione).
In alcuni CPG ci sono mutazioni predisponenti al cancro e altre ad anomalie di sviluppo (mutazioni attivanti di TERT, che codifica una telomerasi, causano il melanoma e mutazioni mono-bialleliche missenso la Discheratosi congenita; mutazioni germinali di HRAS causano cancro e altre la s. Costello). Le nuove promettenti tecniche genetiche aumenteranno di molto il numero di questi geni predisponenti accentuando le nostre capacità preventive e curative del cancro, massimizzando quindi la nostra capacità di identificare le persone a rischio. Ma con la dovuta attenzione nel “navigare” in questo nuovo campo che si è aperto per evitare applicazioni cliniche non appropriate, soprattutto applicando screening genetici.
TERATOLOGIA
Ma
come agisce il farmaco Talidomide e i suoi analoghi Lenalidomide e Pomalidomide
nella cura di varie forme di cancro ematologico? Una Perspective (How
Thalidomide Works Against Cancer. Science 2014;343;256) e due articoli (Lenalidomide Causes Selective Degradation of IKZF1 and IKZF3 in Multiple
Myeloma Cells. Pg. 301 e The Myeloma Drug Lenalidomide Promotes the
Cereblon-Dependent Destruction of Ikaros Proteins. Pg. 305) spiegano come nella terapia del mieloma: tramite la
perdita di due fattori di trascrizione. Bellissima fig. della Perspective (da
lezione, ndr). Queste piccole molecole legano la proteina Cereblon e questo
legame (alla base di dati sperimentali nello zebrafish e nei pulcini
dell’effetto teratogeno sullo sviluppo rispettivaemntye delle pinne e degli
arti, ndr) attiva l’attività enzimatica del complesso ubiquitina ligasi CRBN E3
che modifica i fattori di trascrizione Ikaros (IKZF1) e Aiolos (IKZF3) che
vengono degradati con un processo proteolitico. Questo altera la funzione delle
cellule T e B producendo un effetto tossico delle cellule del mieloma (questo
non spiega perché queste molecole siano così teratogene in un limitato periodo
della gravidanza, solo per alcune specie e quale ruolo svolga Cereblon nella
morfogenesi di alcuni organi come arti, cuore e altri, ma forse lo sapremo
presto, ndr).
SPERIMENTAZIONI
CLINICHE-TERAPIA
Emerging Principles for the
Therapeutic Exploitation of Glycosylation. Science 2014;343:37. Le glicoproteine e i glicolipidi sono un insieme
di varianti glicosilate (glicoforme) che hanno un ruolo chiave in un ampio
spettro di processi sia fisiologici che patologici. Sono interessate da
patogeni esogeni o associate a specifici stadi di malattie o la loro alterata
espressione caratterizza alcune di queste malattie. La comprensione della
fisiopatologia di specifiche glioforme pone le premesse per lo sviluppo di
nuove terapie, come quelle volte a ridurre i sintomi di malattie congenite del
metabolismo. L’esempio classico di tali patologie è costituito dai Disordini
congeniti di glicosilazione (CFG), gruppo di malattie ereditarie di enzimi del
processamento dei glicani o del sistema del traffico proteico oppure dalle
Distrofie muscolari congenite in cui è presente una disfunzione degli enzimi
della biosintesi dei glicani.Altre patologie in cui vi è coinvolgimento delle glicoforme sono alcune infezioni, l’autoimmunità e il cancro.
La conoscenza della loro fisiopatologia fornisce gli strumenti per nuove terapie come ad es. la preparazione di vaccini antivirali o di anticorpi monoclonali di ultima generazione.
Targeted Therapy with Eculizumab for
Inherited CD59 Deficiency. NEJM
2014;370:90. Lettera
sulla terapia del deficit ereditario di CD59, malattia genetica a trasmissione
AR (MIM #612300) caratterizzata da anemia emolitica e crisi di polineuropatia
immuno-mediata esacerbate da infezioni con segni clinici di ipotonia, debolezza
muscolare e iporeflessia, in cui è possibile un miglioramento clinico con
terapia immunosopressiva. Viene riportata la risposta clinica alla terapia con
anticorpi monoclonali anti C5 (Eculizumab) in un b. di 7 mesi: la risposta
osservata dopo 6 mesi e a 5.5 anni (39 mesi dopo l’inizio della terapia con Eculizumab)
le condizioni del bambino sono nettamente migliorate. Il farmaco risulta
efficace per numerose altre malattie come l’emoglobinuria parossistica
notturna, la s. uremico-emolitica atipica, la malattia da depositi densi, la
glomerulonefrite membranoproliferativa primaria, la neuromileite ottica.
Variant GADL1 and Response to Lithium Therapy
in Bipolar I Disorder. NEJM 2014;370:119. Il Litio è usato nel
Disturbo bipolare I (alternanza di episodi conclamati di tipo maniacale e depressivo maggiore) per prevenire le
ricadute di crisi di mania e depressione. L’80% dei pz di origine europea rispondono
parzialmente mentre il 30% vanno in remissione completa e la buona risposta è
correlata con la precocità dei sintomi e è un carattere familiare. Per cui se
ne è programmata la ricerca dei geni responsabili.
Lo studio di associazione dell’intero
genoma (GWAS) aveva indicato in precedenza, ma con risultati non così
significativi, un’associazione con il gene GADL1 (recettore del glutammato) nella
popolazione europea. Sono stati studiati pz con disturbo bipolare 1 di origine
cinese Han (la maggioranza della popolazione cinese) inizialmente con GWAS e
poi con il sequenziamento esonico di 94 pz rispondenti e 94 pz non rispondenti
al litio. Sono stati identificate due SNP negli introni di GADL1 altamente
correlati con la risposta con una sensibilità del 93%: E’ stata poi trovata una
variante nell’introne 8, in completo linkage disequilibrium con uno dei due SNP,
che altera il sito di splicing. In conclusione sono state individuate
variazioni genetiche di GADL1 associate alla risposta della terapia con litio.
MALATTIE COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE
Common and low-frequency variants associated with
genome-wide recombination rate. Nature
Genetics 2014;46:11. La ricombinazione meiotica, che contribuisce
alla diversità genetica della popolazione con nuove combinazioni di alleli,
varia da persona a persona. Sono note 3 varianti comuni di sequenza associate a
questo evento: due SNP nel gene RNF212 associati al tasso di ricombinazione una
del maschio e l’altro della femmina, una è un inversione del cr. 17 associata
al tasso di ricombinazione nella femmina. Lo studio di un’ampia popolazione
islandese vuole trovare altre varianti, anche rare con grosso effetto, che
influenzano la ricombinazione genomica. Identificate 13 varianti in 8 diverse
regioni, 8 di queste nuove. Tre varianti associate alla ricombinazione
maschile, 7 alla femminile e 3 sia maschile che femminile. Due varianti sono di
bassa frequenza e alto effetto localizzate in un introne.
A large-scale screen for coding variants predisposing
to psoriasis. Nature
Genetics 2014;46:45. Sequenziamento dell’intero esoma di
781 casi di Psoriasi e 676 controlli e successivamente con sequenziamento
targeted (1.326 geni candidati) di 9.946 pz e 9.906 controlli cinesi. Risultati
modesti con l’individuazione di solo 2 SNV (single-nucleotide variant) di bassa
frequenza con modesto effetto sul rischio di malattia. Gli AA si chiedono se la
mancata individuazione di SNV possa valere anche per le altre malattie comuni
(possibile risposta: vedi articolo sugli enhancer , il primo citato in questa
selezione, ndr).
A genome-wide association study identifies CDHR3 as
a susceptibility locus for early childhood asthma with severe exacerbations. Nature Genetics 2014;46:51.
Interessante il reclutamento dei casi (cartelle ospedaliere) e del relativo
materiale biologico (banca DNA dello screening neonatale) in Danimarca. I casi
riguardano 1.173 bambini con gravi e ricorrenti crisi di asma e 2.522 controlli
dai 2-6 anni, studiati con GWAS. Confermata l’associazione con 4 geni (GSDMB, IL33,
RAD50, IL1RL1) ma con un associazione
più stringente rispetto agli studi precedenti e identificato un nuove gene
associato all’asma grave, CDHR3 (codificante una proteina transmembrana con
diversi domini extracellulari caderinici) altamente espresso nell’epitelio
delle vie aeree. Il lavoro suggerisce l’utilità negli studi di associazione
dell’asma di una precisa caratterizzazione fenotipica, come in questo caso.
Searching for
missing heritability: Designing rare variant association studies. PNAS on
line 17 January:e455. Secondo lavoro degli AA sul “mistero
della missing heritability” (la ridotta proporzione
di variazioni fenotipiche ereditabili che può essere spiegata dai loci sinora
identificati. Vedi Selezione Articoli Aprile 2013 e precedenti Spigolature).
Vengono descritte le somiglianze (es. le dimensioni del campione in studio) e
le differenze degli studi di associazione delle varianti comune (CVAS) e di associazione
delle varianti rare (RVAS) e le caratteristiche per impostare uno studio RVAS.
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