lunedì 3 febbraio 2014

Spigolature Genetica Clinica/Umana Gennaio 2014. R. Tenconi


Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e Umana e di interesse generale del mese di Gennaio 2014 (Spigolature) che hanno attirato la mia attenzione o curiosità, pubblicati 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.

PER TUTTI (avrei voluto tradurre tutto l’articolo, e quasi l’ho fatto, ndr)
EPIGENETICA
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The accidental epigeneticist. Nature 2014;505:15. Sottotitolo: By studying disadvantaged children, Richard Tremblay has traced the roots of chronic aggressive behaviour back as far as infancy. Now he hopes to go back further. Hochelaga (lago dei castori), nome irochese del villaggio poi diventato Montreal, è anche il nome di un  quartiere malfamato lontano dal centro città dove per l’altissimo numero di bambini della scuola materna con problemi comportamentali e di aggressività negli anni ’80 è stata chiesta consulenza di un giovane psicologo della locale università. Lo psicologo e i suoi collaboratori hanno seguito più di 1000 bambini di 53 scuole e hanno iniziato ad aiutare e a offrire counseling alle famiglie in particolare difficoltà, giungendo alla conclusione che se l’intervento è precoce si riesce a prevenire la criminalità dell’adulto (se si vuole si può, ma i nostri indegni politicanti/governanti da noi cosa hanno fatto per Scampìa se non aprire commissariati di polizia? Ndr).
L’ambiente condiziona il comportamento quindi, come sappiamo. Da qui il progetto di verificare con la McGill University di Montreal e NIH di Bethesda, questo effetto a livello molecolare verificando se e come l’ambiente modifica l’espressione genica, quello che noi chiamiamo epigenetica appunto. Il lavoro di tutta l’equipe, dice il premio Nobel per l’economia James Heckman che ha un progetto in comune con Tremblay di interventi precoci con donne gravide a rischio ambientale a Dublino, “has established a firmer biological basis for how early-life experiences affect these processes”. L’intervento economico della municipalità di Montreal è stato deciso negli anni in cui i criminologi confessavano che “nothing works” e che i criminali adolescenti o adulti erano irrecuperabili per la società. Nessun risultato immediato ma solo a distanza (il che è letale per i nostri politici, ndr) con prove sperimentali inoppugnabili: coloro che avevano avuto la fortuna di essere stati seguiti non solo avevano un ridotto comportamento delinquenziale rispetto ai controlli ma anche una miglior performance scolastica, minor consumo di droghe e alcool e migliori capacità di relazionarsi con gli altri. Anche dopo 15 anni dall’intervento. Ma il gruppo di lavoro di Tremblay non si è fermato all’osservazione e ha voluto capire i meccanismi alla base del comportamento antisociale e criminale che inizia nelle persone molto precocemente, prima dei 5-6 anni (è rilevabile a 17 mesi e il picco lo raggiunge a 3.5 anni), nelle condizioni difficili. E la conclusione è che la ”violence, and physical aggression, is a part of us as a species, so the issue is not how we learn it, but rather how we learn to control it”. Da qui l’interesse per la genetica ma presto sono arrivati alla conclusione che “Genetics did not tell the whole story”. Passati alla sperimentazione animale con risultati che chiaramente deponevano per l’aggressività legata alla deprivazione materna, in modo molto simile all’uomo. Su questi animali è stato possibile sperimentalmente verificare il pattern di metilazione con l’individuazione di più di 4000 geni correlati con avverse esperienze postnatali con cluster in specifiche regioni del genoma. Tra questi è stata osservata una alterazione epigenetica nel sangue e nel SNC durevole (oltre 8 anni, equivalenti a 30 anni dell’uomo) di geni importanti per la funzione del neurotrasmettitore serotonina, i cui bassi livelli nell’uomo sono associati a stress e aggressività. Nei soggetti con aggressione cronica a partire dagli anni dell’infanzia sono stati trovati bassi livelli ematici di citochine (interleuchina 6), come si osserva nei casi sotto stress, e un pattern specifico di metilazione dei geni delle citochine. Non si può ancora arrivare a conclusioni biologiche certe per i piccoli numeri del campionamento e per la bassa significatività dei dati, ma, come commenta Tremblay, i benefici dell’intervento, magari già durante la gravidanza nelle condizioni a rischio, sono comunque efficaci, indipendentemente dal supporto biologico che ancora completamente manca. Bellissima la conclusione: “If you ameliorate the quality of life of women, it will transfer to the next generation”.

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Lamarck revisited: epigenetic inheritance of ancestral odor fear conditioning. Nature Neuroscience 2014;17:2. News & Views su un articolo con il titolo chiaro (Parental olfactory experience influences behavior and neural structure in subsequent generations. Pg. 89). La sensibilità agli odori ha esercitato una considerevole forza trainante nell’evoluzione perché l’individuazione di specifici odori è importante per la sopravvivenza della specie e consente all’animale di sfuggire ai predatori (l’urina delle volpi per i roditori), di individuare fonti di cibo e anche per mantenere i legami sociali e scegliere il partner. La selettività dell’odore del predatore si ritiene quindi generata nell’evoluzione per selezione naturale di variazioni di sequenza dei recettori olfattivi che consentono di sentire meglio o nuovi odori. Nel lavoro viene proposto un nuovo meccanismo non genetico. I neuroni olfattivi trasducono i segnali olfattivi in elettrici e i recettori olfattivi, che insieme sono in grado di rilevare migliaia di odori diversi,  esprimono ciascuno un solo membro della famiglia dei geni olfattivi e  i neuroni olfattivi che rispondono a un dato odore possono essere mappati e identificati. Nell’esperimento hanno fatto associare a topi maschi l’esposizione a un odore (acetofenone) con una piccola scarica elettrica e hanno verificato poi la risposta motoria a esposizioni allo stesso odore nelle successive generazioni. Con un meccanismo non ancora noto questo stimolerebbe la liberazione di MicroRNA o glucocorticoidi che agendo sugli spermatogoni provocano alterazioni della metilazione di recettori olfattivi specifici come Ojfr151 e altri geni non noti del circuito cerebrale del condizionamento della paura. Tale fenomeno motorio di reazione all’esposizione all’acetofenone, ma non a un altro odore (propanolo), è riscontrabile sia nella prima che nella seconda generazione, sempre per via maschile. Lo stesso avviene se il primo maschio è esposto al propanolo piuttosto che all’acetofenone. A riprova del contributo dell’epigenetica gli AA hanno osservato nelle cellule spermatiche una demetilazione differenziale di Olf151 rispetto a Olfr6 nei topi esposti all’acetofenone, presente anche in F1 e F2, demetilazione che sfugge evidentemente alla consueta cancellazione germinale e nei primi stadi dello sviluppo embrionale. Inoltre la fertilizzazione in vitro con spermatociti di maschio condizionato dall’odore determina un aumento di volume dei glomeruli odore-specifici nel bulbo olfattivo dell’embrione.
Allora come la mettiamo con il lamarckismo, in cui si prospetta la possibilità che modificazioni ambientali possano guidare o dirigere nelle varie generazioni l’adattamento fenotipico in assenza di selezione genetica?
Sta crescendo il numero di situazioni in cui sembra esserci una trasmissione non genetica nelle successive generazioni degli effetti di una condizione ambientale come deprivazione metabolica, eccesso di grassi nella dieta, depressione, esposizione a pesticidi,  cocaina e paura, con studi epidemiologici nell’uomo e con studi nell’animale di laboratorio. Ma il commento, pur riconoscendo la validità dell’ipotesi proposta dagli AA, muove alcune critiche metodologiche, tra cui una importante: gli AA non hanno trovato una marcatura epigenetica specifica dei geni dei recettori olfattivi nei neuroni olfattivi, dove ci si aspetta che debba esprimersi la memoria epigenetica, come si trasmette e come si mantiene la marcatura epigenetica nelle varie tappe della differenziazione dallo spermatozoo al neurone olfattivo e non alle altre cellule e infine, non ultimo, come si mantengono insieme il segnale olfattivo e la reazione da paura?

The Epigenetics Heretic. Science 2014;343:361. Qual è l’eresia di questa NEWSFOCUS su Michael Skinner? Sostiene che senza alterare la sequenza del DNA alcune sostanze chimiche possono causare effetti dannosi trasmissibili alle successive generazioni. Questa eredità transgenerazionale epigenetica ha scandilzzato i tossicologi, è stata respinta dai genetisti forti dei loro studi decennali sull’eredità,  ma sono i biologi evoluzionisti quelli che hanno avuto “the biggest knee-jerk reaction” (a braccio: il maggior sobbalzo, ndr) di tutti. E poi ne viene fatta la storia di questo eretico della scienza (visonario? Ndr), che si autodefinisce una biologo sistematico e definisce i genetisti come riduzionisti.

Epigenome-wide differences in pathology-free regions of multiple sclerosis–affected brains. Nature Neuroscience 2014;17:121. MS malattia infiammatoria del SNC relativamente frequente (0.1% della popolazione) con patogenesi complessa ancora poco nota. Deludente l’analisi GWAS per il basso OR degli SNP trovati. Questo unitamente alla bassa concordanza dei gemelli MZ, l’alto bias di genere (M:F 3:1) e la bassa associazione, la distribuzione geografica e l’influenza della migrazione fa pensare al contributo di alterazioni epigenetiche nel modularne la suscettibilità e il decorso. La domanda che si sono fatti è se nei pz con MS vi siano alterazioni di metilazione del DNA nelle regioni cerebrali non interessate da processi patologici, perché l’analisi di metilazione sul sangue di gemelli discordanti non ha portato alcun risultato significativo. L’analisi genome-wide per identificare differenze di metilazione ha consentito di osservare sottili ma significative differenze di metilazione tra aree cerebrali di pz con MS rispetto ai controlli (senza malattia neurologica) con ipermetilazione e bassa espressione di geni regolatori della sopravvivenza degli oligodendrociti (come BCL2L2 and NDRG1) e ipometilazione e maggior espressione di geni dell’attività proteolitica (come LGMN e CTSZ).

Reversing DNA Methylation: Mechanisms, Genomics, and Biological Functions. Cell 2014;156:45. Nella Review vengo presentati e discussi i meccanismi e la funzione della metilazione del DNA nel genoma dei mammiferi, con particolare attenzione a come si combina nei vari processi biologici la modulazione dinamica nel corso dello sviluppo del pathway modificante la citosina con la demetilazione attiva del DNA.

The Architecture of Parent-of-Origin Effects in Mice. Cell 2014;156:332. Gli effetti dell’origine parentale (genitoriale), in cui l’effetto fenotipico di un allele nei figli dipende da quale genitore è stato trasmesso, sono conosciuti coinvolgere in varie specie sia la crescita che il comportamento. Meno chiaro è se e come questo effetto agisca anche sulla ereditabilità e sull’architettura genetica dei caratteri complessi. In questo lavoro si rileva nel topo un considerevole numero, molto più dell’atteso, di caratteri con effetto dell’origine genitoriale. Viene individuata una rete di interazioni tra geni con effetto imprinting e geni senza tale effetto. Questa potrebbe spiegare il fenomeno della “missing heritability” (vedi sotto) quando si paragonano i risultati ottenuti da studi di fratelli e studi di popolazione sull’effetto fenotipico di varianti genetiche.
Missing heritability” è la ridotta proporzione di variazioni fenotipiche ereditabili che può essere spiegata dai loci sinora identificati (vedi Selezione Articoli Aprile 2013 e precedenti Spigolature)(Missing heritability. Missing in action. Nature Reviews Genetics 14 April 2013; Finding the sources of missing heritability in a yeast cross. Nature 2013;494:234; Epistasis dominates the genetic architecture of Drosophila quantitative traits. PNAS 2012;109:15553; The mystery of missing heritability: Genetic interactions create phantom heritability. PNAS 2012;109:1193).

PER I PEDIATRI E PER ALTRI SPECIALISTI (Neurologi, Ostetrici, Cardiologi, Psichiatri, ORL, Medici della riproduzione, Patologi ecc.).
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Mom at Bedside, Appears Calm. NEJM 2014;370:104. After her 5-y.o. son’s second seizure in 2 days, a physician mother asks the neurologist “What do we do if he does it again” (domanda sensata e scontata vero? Sentite la risposta, ndr). The neurologist’s raised eyebrows silently ask “Aren’t you both doctors?” Rifilando loro un opuscolo sull’argomento. Già ma being a doctor makes it no easier to have a sick child, commenta la madre. E come genitore, non come medico (classica sensazione dei genitori di un b. in convulsioni, ndr) chiede al medico d’urgenza se suo figlio morirà. E il b. ne avrà altre con ricoveri e dimissioni, ricoveri e dimissione finchè non gli trovano quello che potrebbe essere un piccolo tumore del lobo temporale ds e la madre scrive “Never have parents been so happy to learn their child might have a brain tumor”. L’intervento NCH va bene ma la madre non vuol sapere il risultato istologico ma solo sperare che suo figlio non avrà più convulsioni. In realtà….
Bellissima la conclusione: alla domanda è più facile o più difficile, essendo ambedue medici, avere un figlio ammalato la risposta è memorabile: “There is no hard, no easy. Only fear and love, panic and relief, shaking and not shaking”. OGNI medico si legga la Perspective, in modo da sapere cosa si prova come genitore con un figlio in convulsione e come genitore che passa ripetutamente ore in sala di aspetto del PS con una comunità di persone in attesa e quindi comportarsi da medici di conseguenza (l’inglese è difficile per i molti termini gergali, ndr).

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The Road toward Fully Transparent Medical Records, NEJM 2014;370:6. In USA si stanno rendendo disponibili non solo le cartelle cliniche elettroniche che uno può consultare se e quando vuole, ma anche gli appunti e le note che i medici scrivono sulle loro schede, anche quelli ambulatoriali. La trasparenza (elettronica, non su “carta bollata”, ndr) anche degli appunti/note ha trovato ottima accoglienza da parte dei pz e un’accoglienza abbastanza favorevole anche da parte dei medici. La Perspective prende in considerazione i vari aspetti e abitudini dei medici, che talora scrivono appunti che non vorrebbero che i loro pz leggano, ad es. per sospetti diagnostici o pareri sulla salute mentale. Ma sembra che questa iniziativa, che sembra utile per il rapporto medico-pz e per rendere i pz autonomi e completamente informati, verrà adottata in tutti gli stati.  

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Mother’s milk programs offspring’s cognition. Nature Neuroscience 2014;17:8 dal sottotitolo:A study finds that immune factors transmitted through breast milk regulate the cognitive function of offspring. Changes in milk composition alter hippocampal development and have effects on memory that last into adulthood” dell’articolo sullo stesso fascicolo Maternal hematopoietic TNF, via milk chemokines, programs hippocampal development and memory. Pg. 97. Il latte materno non è solo una fonte di nutrienti per la sopravvivenza e la crescita del bambino ma anche di sostanze immunitarie che lo proteggono da patogeni ambientali fino a quando le sue difese immunitarie non sono pienamente attive. Nell’animale adulto gli stessi fattori immunologici sono presenti nell’encefalo adulto e da qui l’ipotesi che questi fattori presenti nel latte materno influenzino in qualche modo lo sviluppo o la funzione anche del SNC. Nel lavoro si suggerisce che le citochine (proteine secrete da varie cellule come risposta a stimolo immunologico importanti per l’immunità naturale e innata) modificano lo sviluppo dell’ippocampo (dove la neurogenesi continua per tutta la vita) e hanno un effetto a distanza sulla funzione cognitiva dei bambini quando saranno adulti. Il fattore di necrosi tumorale-α (TNFα), è una citochina necessaria per la risposta immunitaria, presente anche nel SNC (quando è cronicamente elevata è associata a una malattia neurodegenerativa). Partendo da osservazioni della letteratura contrastanti sull’effetto del KO di TNFα sullo funzione cognitiva del topo gli AA hanno verificato che differenti genotipi (Tnf+/− and Tnf−/− ) dei genitori  migliorano lo sviluppo cognitivo (memoria spaziale e contestuale) dei figli (indipendentemente dal loro genotipo TNFα) rispetto a quelli di genitori wild-type. Non solo, ma dimostrano che la sola mancanza di TNFα nella madre e in particolare del TNFα del sistema immunitario (e non del SN) è in grado di facilitare la memoria dei figli wild-type. E che in questi topi vi è un’aumentata proliferazione di progenitori neurali nel giro dentato che è temporanea e che avviene nei primi giorni di vita postnatale. Gli AA hanno voluto poi verificare la componente prenatale e quella postnatale sul miglioramento della memoria spaziale e dimostrano, con diversi e complessi metodi sperimentali anche con scambio di madri nutrici, che è l’ambiente postnatale, in particolare il basso contenuto di chemochine nel latte materno, come lo è nel latte delle madri con deficit di TNFα, che svolge questo effetto in età adulta. In altre parole il TNF materno non interagisce direttamente con i precursori neuronali ma agisce invece attraverso la regolazione di un gruppo di citochine del latte. Ma allora il latte materno fa bene? La protezione immunitaria del latte materno, dice sempre il commento, potrebbe quindi avere anche un costo sulla funzione cognitiva adulta. E poi, vedendola dal punto di vista evoluzionistico, potrebbe avere un effetto di stimolo per i cuccioli di femmine costrette a percorrere grandi distanze per procurarsi il cibo.
La produzione di TNF è soppressa dai glucorticoidi a dosi simili a quelle che si producono con moderata attività fisica; questo potrebbe essere una buona indicazione per le gravide praticarla (lo sviluppo cerebrale nell’uomo è anticipato rispetto al topo)(prendiamoci almeno questo insegnamento, come peraltro già sapevamo da studi sempre sulle femmine di topo gravide stimolate a correre sulla ruota, ndr).

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Genetic signature of bacterial pathogen adaptation during chronic pulmonary infections. News & Views. Nature Genetics 2014:46:5. Avete mai pensato come si cronicizzino le infezioni polmonari nella Fibrosi cistica e come si sviluppi l’antibioticoresistenza?  Così: “To establish and maintain chronic infections, many pathogens adapt in response to selective pressures within the host, leaving unique genetic signatures. A new study uses whole-genome and population sequencing approaches to identify evidence of adaptive evolution in Burkholderia dolosa genomes isolated from chronic infections in patients with cystic fibrosis”. Ma, ancora meglio, leggetevi almeno il bel commento dell’articolo sullo stesso fascicolo Genetic variation of a bacterial pathogen within individuals with cystic fibrosis provides a record of selective pressures. Pg. 82.
Le basse vie aeree nella CF sono colonizzate da comunità di vari germi, in genere dominate da patogeni opportunistici (microbo che normalmente non è patogeno, ma in particolari condizioni è in grado di generare malattia) come lo Pseudomonas aeruginosa e il Burkholderia cepacia che provengono dall’ambiente o trasmessi da altre persone infette (come succede nei centri dove vengono curati pz con la stessa patologia, ndr). Sono poco noti i meccanismi di trasmissione, colonizzazione a adattamento dei germi. L’applicazione del NGS di B. dolosa da vari secreti bronchiali di pz chiaramente mostra come vi sia un adattamento genetico del patogeno: tramite una semplice diversificazione genetica (com’era facile ipotizzare, ma ora è provato, ndr). Questo adattamento genetico probabilmente si verifica per molte altre infezioni croniche non necessariamente associate alla CF (bellissima Figura che illustra tutto questo, utile per l’insegnamento, ndr).

Bad medicine. Nature 2014;505:616. A proposito di storia della medicina:  viene commentata l’esibizione Praxiswelten (Museo della Storia della Medicina, aperta sino al 21 Settembre 2014) dedicata alla pratica medica dal 17° al 19° secolo. As medicine became more scien­tific, barber-surgeons gradually gave way to university-trained phy­sicians”. Ma il commento sottolinea anche il ritardo nell’applicazione delle conoscenze scientifiche nella pratica medica con medici che annotano dei loro pz accuratamente i sintomi e la storia ma che, nonostante un adeguato training accademico, guardano anche alle combinazioni stellari o a rimedi basati su teorie antiche (gli “umori”). E pz che si fidano di più dei guaritori. Il commento termina così: The exhibition makes one wonder anew that ‘alternative therapies’ remain so popular today” (già, perchè ancora oggi? Ndr).

Obesità
Who Becomes Obese during Childhood — Clues to Prevention. NEJM 2014;370:475. Editoriale che commenta i dati di un articolo sullo stesso fascicolo (Incidence of Childhood Obesity in the United States. Pg. 403) sull’obesità in USA (a 5.6 anni quasi il 15% dei bambini sono soprappeso e più del 12% obesi, con l’obesità che cresce a quasi il 21% a 14 anni). Lo studio riguarda i bambini USA nella scuola materna nel 1998 e seguiti sino al 2007. Il maggior predittore di rischio è costituito dal soprappeso alla scuola materna, senza significative differenze per lo stato socio-economico, gruppo etnico o peso alla nascita (ma vedi articolo sotto, ndr).  Obesi non si nasce, lo si diventa. La prevenzione, come sappiamo, passa per il miglioramento dell’alimentazione e l’attività fisica. Il che non è facile per la famiglia e per un bambino di età inferiore a 6 anni.

Increasing socioeconomic disparities in adolescent obesity. PNAS 2014;111:138. Sino al 2002 la frequenza di obesità cresceva per gli adolescenti a tassi simili per tutte le classi socioeconomiche, ma da allora si è registrato un declino per quelli della classe socioeconomica alta mentre per gli adolescenti della classe bassa ha continuato a crescere.
 
Neonatal Insulin Action Impairs Hypothalamic Neurocircuit Formation in Response to Maternal High-Fat Feeding. Cell 2014;156:495. Topi a dieta ricca di grassi durante l’allattamento causa nei figli alti livelli insulinici e una ridotta sensibilità insulinica predisponendoli all’obesità e al diabete. L’alterata omeostasi metabolica nei figli causa la diminuzione delle proiezioni neuronali nell’ipotalamo, che regola il metabolismo energetico. Nel topo questo circuito cerebrale si forma subito dopo la nascita, mentre nell’uomo nell’ultimo trimestre di gravidanza.

Serie di articoli di 2013 ROUND-UP Lancet Neurology del Gennaio 2014; 13.
Epilepsy: new genes, new technologies, new insights. Pg. 7. Commenta il lavoro “De novo mutations in epileptic encephalopathies. Nature 2013;501:217” (vedi selezione degli articoli del Settembre 2013) con lo screening esomico in 149 pz con spasmi infantili e 115 con sindrome Lennox–Gastaut. Trovate 329 mutazioni de novo (72% missenso e 7.5% con perdita di funzione), con un significativo eccesso dei 4.000 geni sensibili all’effetto dose, tra cui GABRB3 (4 pz) e ALG13 (2 pz), associati alla encefalopatia epilettica. E altri geni molti regolati dalla proteina FMRP (s. Fragile X). Inoltre è stato fornita la variabilità fenotipica di mutazioni di alcuni geni, importante per indirizzare allo specifico test molecolare.
In un altro lavoro è stato documentato nell’uomo la prima prova di associazione mediante PET tra sovraespressione di glicoproteina P (trasportatore di vari farmaci) nel SNC e farmacoresistenza in pz con epilessia del lobo temporale.
In un altro lavoro (Everolinus treatment of refractory epilepsy in tuberous sclerosis complex. Annals of Neurology 2013;74:679) viene riportato l’effetto antiepilettico della rapamicina in pz con epilessia e Sclerosi Tuberosa: la sperimentazione clinica di fase 2/3, prospettica, multicentrica, open-label in 20 pz con epilessia refrattaria alla terapia ha dato ottimi risultati clinici (12 dei 20 pz hanno avuto una riduzione di frequenza di oltre il 50% delle crisi convulsive e 4 pz nel periodo di osservazione non hanno avuto crisi) e EEGrafici.
Viene infine commentato citato il lavoro (Premature mortality in epilepsy and the role of psychiatric comorbidity: a total population study. Lancet 2013;382:1646) sulla co-morbilità e mortalità prematura in un ampio campione di pz svedesi (Vedi Spigolature del Novembre 2013).

Paediatric neurology: a year of DNA technology. Pg. 16. Buona presentazione delle tecniche attuali per la diagnosi genetica, che include l’array-CGH e l’analisi esomica portando i risultati dell’analisi dell’esoma di 250 pz con deficit intellettivo, citato più volte (NEJM 2013;369:1502)(vedi selezione articoli Ottobre 2013), ma sottolineando anche l’opportunità del ricorso all’analisi con NGS di un numero limitato di geni specifici per un gruppo di malattie con fenotipo in comune, come le malattie neuromuscolari, le malattie motorie del SNC, alcune sindromi epilettiche come quelle con encefalopatia (Nature Genetics 2013;45:825)(selezione Luglio 2013). Questa analisi è economicamente equivalente (o anche meno) all’analisi di un singolo gene (in più con risposta in un tempo molto limitato, molto più di test di singoli geni in serie, ndr). Una nota interessante: come molti bambini arrivano dal neuropediatra con RMI già fatta così arriveranno con già eseguita l’analisi di sequenza di un pannello di geni. E quindi il neuropediatra (ma mi sembra più indicato il genetista clinico) interpreterà il dato genetico sulla base della precisa definizione del fenotipo del pz. E ancora dobbiamo chiarire il ruolo dell’epigenetica nelle patologie neurologiche pediatriche.

Movement disorders: new insights into disease mechanisms and treatment. Pg. 9. Commentato il lavoro Neurodegenerative disease status and post-mortem pathology in idiopathic rapid-eye-movement sleep behaviour disorder: an observational cohort study. Lancet Neurology 2013;12:443)(Spigolature Maggio 2013) che riguarda il disordine del “movimento rapido degli occhi" (IRBD) che avviene durante una fase del sonno, accompagnato da altri segni fisiologici come irregolarità cardiaca, respiratoria e variazioni della pressione arteriosa. E’ la fase iniziale di quattro diverse malattie neurologiche, tra cui la malattia dei corpi Lewy caratterizzata, come nel Parkinson, dalla presenza di aggregati di proteina fibrillare nelle cellule nervose prevalentemente nei nuclei del tronco encefalico (Parkinson) e della corteccia (demenza a corpi di Lewy). Il lungo studio di FU di 44 pz con IRBD ha rilevato che dopo 6 anni dalla diagnosi e dopo 12 anni dalla comparsa dei primi sintomi che nell’82% compaiono i segni di una delle quattro specifiche condizioni, tra cui il 36% il Parkinson e 32 la demenza con corpi Lewy. In conclusione questa parasonnia è la fase prodromica della malattia dei corpi Lewy.
Altre novità sul Parkinson, con trattamento con stimolazione deep-brain con elettrodi nelle prime fasi della malattia che in base a sperimentazione clinica del 2013 sembra dare migliore effetto come qualità di vita e motricità rispetto alla Levodopa.
Sempre nel Parkinson è stato sperimentato in fase 3 con successo un farmaco, Pimavanserin, per il controllo della psicosi correlata alla malattia.
Insuccesso invece della sperimentazione farmacologica nelle malattie Parkinsoniane atipiche (Atrofia sistemica multipla, Paralisi sopranucleare progressiva, Degenerazione corticobasale)
Infine vengono citati i risultati importanti (anche per il counseling) di due lavori, riportati nella selezione di Articoli del Luglio 2013, sui fattori predittivi della progressione nella m. Huntington (Predictors of phenotypic progression and disease onset in premanifest and early-stage Huntington’s disease in the TRACK-HD study: analysis of 36-month observational data. Lancet Neurology 2013;12:637) e sugli aspetti, clinici e biologici, in epoca presintomatica di alcune atassie spino-cerebellari (Biological and clinical characteristics of individuals at risk for spinocerebellar ataxia types 1, 2, 3, and 6 in the longitudinal RISCA study: analysis of baseline data. Pg. 650)

Sleep disorders matter in neurology. Pg. 18. Cita il lavoro commentato nell’articolo sopra sulla parasonnia.  Considerevoli progressi anche nella patogenesi delle narcolessia (malattie neurologiche del sonno) su base immunologica correlata alla vaccinazione contro l’influenza A(H1N1)pdm09 in 6 paesi europei, tra cui l’Italia, con OR di 6.5 in pz >18 anni e 4.7 oltre i 18 anni di età. Altri studi sulla ipersonnia con il coinvolgimento nella patogenesi di alcuni neurotrasmettitori.
Nella sindrome delle gambe senza riposo (Restless Legs), con sonno interrotto e movimenti degli arti, soprattutto delle gambe, che interessa prevalentemente il sesso femminile tra i 35 e i 50 anni, considerata sinora una disfunzione del sistema dopaminergico, l’indagine con la PET del talamo rileva un disturbo del sistema glutammatergico è responsabile del disturbo del sonno mentre la disfunzione dopaminergica è correlata con i movimenti degli arti inferiori. La comprensione dell’interazione tra questi due sistemi potrebbe portare a una terapia di questa patologia invalidante.

MS and related disorders: groundbreaking news. Lancet Neurology Pg. 11. Grosse novità nel 2013 per le malattie neuroinfiammatorie del SNC, in particolare per la Sclerosi Multipla e la Neuromielite ottica autoimmune. Erano noti fattori ambientali patogeni come il fumo di tabacco, infezioni virali EBV (la mononucleosi sintomatica), bassi valori di Vit. D. Ora a questo elenco si aggiunge, come risulta da studi in vivo nei modelli animali e in vitro anche l’assunzione eccessiva di sodio. Ma ci sono novità anche per la predisposizione genetica: Analysis of immune-related loci identifies 48 new susceptibility variants for multiple sclerosis. Nature Genetics 2013;45:1353 (vedi selezione Articoli Novembre 2013). Ora sono più di 100, molti del network di risposta immunitaria, ma ciascuno con un contributo minimo e con polimorfismi che in gran parte dei casi non modificano l’espressione genica. Sono in corso sperimentazioni cliniche con 11 diversi farmaci, sinora solo promettenti.
Per la Neuromielite ottica associata alla presenza di autoanticorpi IgG contro la aquaporina 4 è in corso una sperimentazione clinica (open-label) con un anticorpo monoclonale contro la proteina C5 del complemento (Eculizumab), sembra con buoni risultati resi noti nel 2013 con una netta riduzione delle riacutizzazioni.

ALS and neuromuscular disease: in search of the Holy Grail. Pg. 13. Per queste patologie “after a prolonged winter, spring is here, bringing the promise of a fruitful summer, particularly in terms of new treatments and therapeutic approaches” (mi viene in mente un altro commento sul Sacro Graal: “It wasn't two years ago that everybody was talking about - we've found the Holy Grail of biology”, e poi.. scherzo ovviamente, ndr). I risultati dello studio longitudinale di 4 anni sulla terapia intermittente vs quella continuativa con glucocorticosteroidi nella m. Duchenne ha benefici clinici con effetti collaterali sfavorevoli (Long-term benefi ts and adverse effects of intermittent versus daily glucocorticoids in boys with Duchenne muscular dystrophy. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2013;84:698).
Ben nota associazione attività fisica prolungata e Sclerosi Laterale Amiotrofica. Ma anche se risulta nei pz un BMI mediamente basso (prima della malattia) e se si conferma la relazione con intenso sforzo fisico nel tempo libero, non vi è invece una relazione dose-risposta tra attività fisica professionale e frequenza di ASL. Invece la suscettibilità alla ASL potrebbe essere dovuta al profilo genetico (anche suggerito dal fatto che nel 10% è familiare e in questo caso la mutazione più frequente è l’espansione esanucleotidica non codificante del gene C9ORF72 con aggregati di RNA e proteici nei neuroni) con coinvolgimento di geni del processamento di RNA. Date le difficoltà di ottenere modelli animali con l’espansione di C9ORF72 si sta ricorrendo allo studio in vitro delle cellule staminali pluripotenti di pz con ASL; forse in questo modello potrebbe essere verificata la possiblità di usare oligonucleotidi antisenso che blocchino l’espansione senza ridurre i livelli di RNA di C9ORF72.
Anche l’ipotesi di una patologia mitocondriale non sembra sostenuta del trial clinico in fase 3 con dexpramipexole, piccola molecola che modula la bioenergetica mitocondriale (vedi articoli di interesse Novembre 2013).

Alzheimer’s disease and other dementias: advances in 2013. Pg. 3. Vi sono stati nel 2013 risultati sui biomarcatori nell’Alzheimer che rilevano più di 20 anni prima della clinica la presenza di depositi di β-amiloide fibrillare nel SNC, anomalie strutturali alla MRI cerebrale nei bambini portatori dell’allele a rischio Apoe4 suggerendo un ruolo patogenetico dei fattori di neurosviluppo nell’Alzheimer.
La raccomandazione della Amyloid Imaging Task Force (Society of Nuclear Medicine, Molecular Imaging, l’Alzheimer Association) dell’uso clinico della PET β-amiloide è controversa e si ritiene spossa essere applicata solo se vi sia una stretta indicazione clinica. Sono stati anche presentati alcuni ligandi PET per studiare il meccanismo patogenetico tau, i cui aggregati extracellulari sono presenti in altre condizioni (Tauopatie), e la possibilità che possano essere analizzati per studiare l’evoluzione della malattia e valutare l’effetto di terapie. A questo proposito nel round up si relaziona sugli effetti delle arie terapie proposte (pochi) e soprattutto si sottolinea che l’insuccesso probabilmente dipende dal fatto che il tempo tra comparsa di segni clinici e danno cerebrale è di decenni e che quindi la terapia nelle sperimentazioni cliniche è iniziata troppo tardi.
Nel 2013 sono stati condotti studi per identificare geni predisponenti l’Alzheimer, tra cui il gene TREM2 (NEJM 2013;368: 107 e 117. vedi selezione Articoli interesse del Gennaio 2013)

Ancora sull’Alzheimer, novità sulla terapia:
Antiamyloid Therapy for Alzheimer’s Disease —Are We on the Right Road? NEJM 2014;370:377. Editoriale sui risultati di alcune sperimentazioni cliniche nell’Alzheimer (Phase 3 Trials of Solanezumab for Mild-to-Moderate Alzheimer’s Disease. Pg. 311 e Two Phase 3 Trials of Bapineuzumab in Mild-to-Moderate Alzheimer’s Disease. Pg. 322). Non ne è ancora ben chiara la fisiopatologia, ma molte industrie farmaceutiche (stimulate dalla frequenza di questa patologie, ndr) puntano sull’ipotesi patogentica dei depositi di Aβ (beta amiloide) come causa di perdita neuronale e demenza progressiva. I due lavori riportano i risultati di sperimentazioni che usano due anticorpi anti Aβ, Bapineuzumab e Solanezumab. Non è stato raggiunto lo scopo primario (migliorare le capacità cognitive), ma ambedue offrono utili dati sull’accuratezza diagnostica e sui biomarcatori, come i livelli nel liquido cefalo-rachidiano di proteina tau iperfosforilata (fosfo-tau)(P-tau), usata come un marcatore della iperfosforilazione di tau e possibilmente della formazione degli aggregativi neurofibrillari.

Ancora a proposito dei disordini dei movimenti: Sensory aspects of movement disorders. Lancet Neurology 2014;13:100. Sono la m. Parkinson, la Distonia, la s. Tourette, la Sindrome delle gambe senza riposo (Restless Legs) e la Acatisia (irrequietezza motoria) e tradizionalmente ritenute dovute al mancato controllo motorio da disfunzione dei gangli della base, anche se poi ci si è resi conto che sono presenti altri segni clinici come quelli comportamentali e psichiatrici, autonomici e altri non motori.
Si sta facendo ora strada l’ipotesi che in realtà è compromessa la connettività dei gangli basali, del cervelletto e del talamo insieme a una patologia dell’input sensoriale. Urgono studi in proposito.

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Childhood arterial ischaemic stroke incidence, presenting features, and risk factors: a prospective population-based study. Lancet Neurology 2013;13:35. Ictus ischemico in 96 bambini di età 1m-<16 anni nel periodo Luglio 2008-Giugno 2009 su 5.99 milioni di bambini nel sud dell’Inghilterra. Il tasso di incidenza grezzo è stato di 1.60 per 100.000 per anno (95% CI 1.30-1.96), più frequente per età >1anno, più comune negli asiatici e negli africani. Nell’85% dei casi i sintomi sono stati focali (in genere emiparesi), con convulsioni sotto l’anno e cefalea >5 anni. Nell’83% dei casi è stato identificato almeno 1 fattore di rischio e nella metà dei casi erano presenti più fattori di rischio: infezione (28%), malattia sistemica cronica (prevalente negli asiatici), arteriopatia (29% prevalente negli africani, con casi di falcemia), stato protrombotico (5%), anemia sideropenica (prevalente negli asiatici).

Intracranial aneurysms: individualising the risk of rupture. Lancet Neurology 2014;13:25. Il 3% della popolazione generale ha un aneurisma intracranico (ICA) asintomatico e in gran parte dei casi rimane tale, solo infrequentemente infatti di manifesta clinicamente con rottura e conseguente emorragia subaracnoidea. Che fare quando si trova casualmente un aneurisma asintomatico?
La sua correzione (approccio extra vascolare con craniotomia o endovascolare) non è “neither prudent” per le complicazioni iatrogene, né “parsimonious” per i costi. Il commento riguarda i risultati di uno studio multicentrico per il calcolo del rischio (Development of the PHASES score for prediction of risk of rupture of intracranial aneurysms: a pooled analysis of six prospective cohort studies. Pg. 59) con una tabella finale di rischio in base a fattori di rischio (etnia, ipertensione, stili di vita, dimensioni, storia personale, sede dell’aneurisma). Un limite a questa analisi è il fatto che è impossibile quantificare con certezza il rischio anche perché in una buona parte dei campioni la terapia è stata preferita rispetto all’osservazione. Comunque alla fine, come dice il commento, la quantizzazione del rischio è personale e la decisione di che fare è su base clinica (ricordo che ci sono malattie genetiche con aneurismi anche cerebrali come quelle del tessuto connettivo, come la Displasia fibromuscolare, la s. Ehlers-Danlos tipo II e IV, la sindrome di Marfan e altre come la neurofibromatosi 1 e il Rene policistico AD, MEN tipo 1, Teleangectasia emorragica ereditaria, ndr).

Body fluid biomarkers in multiple sclerosis. Lancet Neurology 2014;13:113. Review sui biomarcatori nella MS, che parte con un’ottima definizione di biomarker: “a characteristic that is objectively measured and evaluated as an indicator of normal biological processes, pathogenic processes or pharmacological responses to a therapeutic intervention”. Di questa patologia vengono presentati i biomarcatori bioumorali, la potenza della loro associazione con la possibilità di prevederla, di diagnosticarla, di verificare la sua attività, la risposta alla terapia con particolare riguardo a situazioni che interessano la decisione clinica (es. la presenza di anticorpi anti Natalizumab –ac. monoclonale umanizzato, anti interferone beta, anticorpi anti acquaporina 4, anti varicella zoster e anti poliomavirus JC). E anche i test appropriati per misurarli.

Type 1 diabetes—progress and prospects. Lancet 2014;383:2. Editoriale sul rapporto del Royal College of
Paediatrics and Child Health del 10 Dicembre 2013 in cui si sottolinea che tuttora la proporzione di pz in cura per questa malattia, che è la più comune malattia cronica dell’età pediatrica in cui si sono fatti considerevoli progressi nella conoscenza dei meccanismi patogenetici e nella cura, rimane tuttora bassa: solo il 17% dei 25.000 bambini o adolescenti con DM1 o 2 riescono a mantenere controllata la loro Hb glicata (<7.5%)(http://www.rcpch.ac.uk/system/files/protected/page/NPDA%20report%202011-12%20high%20res%20FINAL.pdf)

Type 1 diabetes. Seminar. Lancet 2014;388:69) che presenta i risultati di nuovi studi epidemiologici del DM1, i progressi nelle conoscenze sulla patogenesi, nella diagnosi e soprattutto nel trattamento, con le prospettive di miglioramenti anche terapeutici (trapianto di isole pancreatiche) per i bambini e gli adolescenti con questa frequente malattia cronica. Cito solo alcuni interessanti dati epidemiologici e alcuni dati genetici, ma il Seminario va letto per bene soprattutto da parte dei pediatri. Vi sono considerevoli variazioni di incidenza tra paese e paese, anche per paesi molto vicini (>60 casi:100.000/anno in Finlandia, meno di 1/3 in Estonia che dista 120 km; 40 casi:100.000/anno in Sardegna; 0.1 casi:100.000/anno in Cina, India e Venezuela) con la previsione di raddoppiare nella prossima decade (vedi la bella Fig. 1). Dal punto di vista genetico è certamente una malattia poligenica con 40 loci di suscettibilità e con la regione HLA che da sola costituisce metà della suscettibilità genetica. Buona parte dei loci riguardano la risposta immunitaria facendo quindi ritenere che la suscettibilità genetica sia dovuta a un’alterata risposta a fattori ambientali e specifici pathway come quelli della Vit. D e del gene IFIH1 (interferon induced with helicase).

Progressive cerebellar ataxia and new-onset diabetes. Lancet 2014;383:186. Uomo d’affari ruandese di 37 anni con una storia di qualche settimane di atassia cerebellare subacuta, tetraparesi, poi problemi di equilibrio, dolore alla schiena, disartria, disfagia senza deficit cognitivi. Trasferito in UK oltre ai segni su indicati anche deficit di convergenza e riduzione dei movimenti saccadici specie nello sguardo verso l’alto facendo pensare a un coinvolgimento del tronco encefalico. MRI e EMG normali, iperglicemia a digiuno (non familiarità né storia di diabete o malattie autoimmuni) con elevati livelli di IgG con presenza di IgG oligoclonali nel liquor. FDG-PET: ridotto metabolismo del glucosio cerebellare e nel talamo ds. La presenza di autoanticorpi specifici (GAD e ICA) ha fatto suggerire la diagnosi di atassia autoimmune cerebellare confermata dalla presenza di autoanticorpi GAD nel liquor. La terapia non ha dato molti risultati dal punto di vista clinico, il diabete è sotto controllo con Metformina. L’atassia cerebellare autoimmune tipicamente colpisce le donne con Diabete 2 o altre malattie autoimmunitarie. Il pz descritto probabilmente aveva il DM2 in fase di latenza

Clinical Images
Halo Phenomenon. Clinical Images. NEJM 2014;370:262. Immagini di un nevo melanocitico congenito con alone biancastro (distruzione dei melanociti).
Chorioretinal Toxoplasmosis. Clinical Images. NEJM 2014;370:361. Maschio di 30 anni, con ridotta acuità visiva a ds e nistagmo, a cui è stata individuata inaspettatamente all’esame del fundus una lesione coroideale a livello maculare, interpretabile come cicatrice di toxoplasmosi corioretinica. Il nistagmo e la bilateralità delle lesione fa pensare a una forma congenita (immagini chiare, utili da conoscere, ndr).
Occult Spinal Dysraphism. NEJM 2014;370:466. Un ciuffo di peli a livello sacrale può essere un segno cutaneo di disrafismo spinale e richiedere indagini per identificare anomalie spinali che vanno trattate per evitare sequele neurologiche, come nel caso di questa bambina (siringomielia, diastematomelia, stiramento midollare) operata a 4gg di vita e a 7m, con successo.
Mandibular Tori. NEJM 2014;370:e8. Toro (esostosi) mandibolare: diagnosi a 79 anni.

MALATTIE RARE
Rare insights. Nature 2014;505:443. Sottotitolo:  Scientists who specialize in uncommon diseases can find a research focus with a purpose. Le malattie rare in quanto tali spingono i ricercatori a lavorare fianco a fianco con i pz e le loro famiglie e questo ha portato a un fiorire di ricerche e di risultati, anche per i fondi privati e pubblici che sono stati messi a disposizione, altrimenti impensabili, anche nel campo della terapia e dei nuovi farmaci, in cui le industrie farmaceutiche hanno investito moltissimo.

LA RICERCA
Global gender disparities in science. Nature 504:211. Analisi bibliometrica che conferma la persistenza di disparità di genere nelle pubblicazioni in tutto il mondo. Analizzate nel periodo 2008-2012 quasi 5.5 milioni (5.483.841) di pubblicazioni di ricerca o review con più di 27 milioni di autori (27.329.915). Com’era da attendersi gli articoli in cui le donne sono in posizione “dominante” hanno meno citazioni di quelli in cui nella stessa posizione sono i maschi. E dato che sono alla base per l’attribuzione di fondi questa disparità non può no avere un effetto. Il rapporto M:F come primo autore è quasi 2:1. In tutto il mondo predominano come AA i maschi con differenze da nazione a nazione. Guardando la figura balzano agli occhi alcuni dati, tra cui la parità di raggiunge in modo inatteso in alcuni paesi tra cui quelli post-comunisti (l’unica cosa buona, ndr) o altri inattesi come la Macedonia, Sri Lanka, Latvia, Ucraina, Turkmenistan e Bosnia e Herzegovina, ma con un numero molto limitato di pubblicazioni.
Nei paesi con >1000 pubblicazioni e un’alto grado di dominanza maschile sono in ordine l’Arabia Saudita, Iran, Giappone, Giordania, Emirati Arabi Uniti, Cameroon, Qatar e l’Ubzekistan. In US, sempre in stati con >1000 articoli, la parità si raggiunge solo in alcuni stati. E in Europa? Prevalgono i maschi, anche se in Italia va meglio (verso la parità) rispetto a altre nazioni, come la Germania (tanto per finalmente un confronto positivo per noi, ndr).

TERAPIA CON CELLULE STAMINALI. L’Italia
Leaked files slam stem-cell therapy. Nature 2014;505:139. Sottotitolo: “Disclosures and resignations reveal scientific concerns over methods of Italy’s Stamina Foundation”. Nature elenca le aspre critiche della commissione di esperti, ampiamente riportate dai giornali, tra cui problemi di sicurezza (non ci sono controlli di inquinamento del prodotto da prioni o virus) e di efficacia. Nature riporta anche la posizione di scienziati italiani sul metodo e termina con l’accusa dell’unico uomo di scienza (altro italiano) in USA di essere vittima della famigerata “macchina del fango” che è stata orchestrata contro di lui dai vari ricercatori perché si permette di sostenere che “Testing (il metodo Stamina, ndr) is the only way to bring clarity”.

FECONDAZIONE ARTIFICIALE/DIAGNOSI PRENATALE
New IVF techniques put mitochondrial diseases in focus. Lancet Neurology 2014;13:28. Ancora sul Three-parent baby (vedi numerose note/articoli precedenti, tra cui The path to prevent mitochondrial disease. Bench to bedside. Nature Medicine 2013;19:1578. Spigolature del Dic 2013), che è l’inserimento del nucleo fertilizzato dell’oocita liberato dai relativi mitocondri della donna portatrice di una mutazione mtDNA in una cellula uovo di donatrice denucleata che ha mitocondri normali. Sintetica ma completa introduzione su cosa sono le malattie mitocondriali (da testo). Tale tecnica non è ancora stata approvata per la nostre specie e si sta attendendo la decisione del Parlamento inglese, probabilmente per questa primavera. Ma non nasconde che la tecnica ponga problemi etici; qualcuno suggerisce che è come modificare la linea germinale (non consentita nell’uomo), altri ribattono che se non produce danni (da verificare) è etico per quelle famiglie per le quali questa è l’unica soluzione per avere figli non affetti.
Per ora infatti non c’è possibilità di terapia per le malattie mitocondriali, ma sono in corso ricerche per trovare farmaci di nuova generazione che possano curarle.

A proposito di mitocondri:
Organ roles for mitochondrial mutations? Nature Review Genetics January 2014;15. Highlight di un articolo (Recurrent tissue-specific mtDNA mutations are common in humans. PLoS Genet.2013; 9:e1003929) sulle mutazione mitocondriali organo-specifiche che potrebbero svolgere un ruolo nella normale fisiologia tissutale. Variazioni del genoma mitocondriale sono ereditate dalla madre o per mutazione somatica associate a malattie e all’invecchiamento.  Gli AA per verificare le differenze intra-individuali di variazioni di mtDNA (eteroplasmia) hanno applicato il sequenziamento high-throughput di 10 tessuti diversi di 2 persone normali e analizzato i dati di altri 2 soggetti della letteratura. Risultato: le mutazioni somatiche del mtDNA non sono distribuite casualmente nei vari tessuti, nessuna mutazione nel polmone e nel grosso intestino, mutazioni di oltre il 13% delle copie di mtDNA nel fegato, rene e muscolo scheletrico, organi che hanno il più alto numero di mitocondri di tutti quelli studiati e che sono di derivazione embriologica diversa. Le mutazioni trovate sono ricorrenti e del singolo nucleotide (SNV) e localizzate nel punto di replicazione del mtDNA. Gli AA ipotizzano che queste mutazioni somatiche abbiano un effetto regolatorio sulla replicazione del mtDNA e sono positivamente selezionate nei tessuti che richiedono per le loro funzioni fisiologiche un più alto numero di mitocondri.
Siccome questi sono gli organi comunemente coinvolti (manca il SNC, ndr) nelle malattie mitocondriali il commentatore suggerisce che sarebbe utile studiare ulteriormente questo aspetto perché potrebbe avere anche conseguenze potenzialmente patologiche.

The Minimalist Y. Science 2014;343:32. Perspective di un articolo (Two Y Genes Can Replace the Entire Y Chromosome for Assisted Reproduction in the Mouse. Pg 69) che ha una figura curiosa (da lezione agli studenti ma anche agli specializzandi) e un ancor più curiosa didascalia: “Only two. Only two genes from the mouse Y chromosome, Sry and Eif2s3y, are required to produce functional male gametes that can give rise to live offspring through assisted reproductive technology”.  La Perspective la prende alla lontana sulla funzione e sul futuro destino del cromosoma Y: una teoria prevede che degenererà e scomparirà (ahinoi, ndr) perché non ha ricambio in quanto non ricombina, un’altra invece precede che resisterà perché la struttura palindromica (successione di basi ripetute e invertite) facilita l’appaiamento interno delle basi nucleotidiche favorendo la riparazione tramite conversione genica. Nel lavoro si dimostra che nel topo solo due geni compresi in 2Mb sul braccio corto del cromosoma Y sono sufficienti per la fecondazione in vitro: Y-encoded subunit 3 of the eukaryotic translation initiation factor 2, gene della proliferazione spermatogoniale, e il sex-determining region Y, che è il gene determinante il sesso maschile  Gli AA concludono dicendo che i loro risultati sono “relevant, but not directly translatable, to human male infertility cases”.
Nel commento vengono fatte alcune considerazioni interessanti per la nostra specie: possiamo farne a meno del cromosoma Y? Per Sry si potrebbe sovraesprimere Sox9 (nell’uomo, in 17q24, mutazioni di questo gene causano la Displasia Camptomelica e alcune forme isolate di Seq. Robin). Noi non abbiamo una copia di Eif2s3y, ma abbiamo un gene della famiglia EIF1AY, localizzato nella regione AZFb del cr. Y, regione che quando mutata causa azoospermia e forse allora questo gene ha un ruolo in questo fenotipo.
Si sottolinea anche che in realtà c’è almeno una altro gene del braccio lungo del cr. Y (Sly), che dereprime altri geni dei cromosomi X e Y normalmente silenziati nella spermatogenesi, e la cui delezione, nel topo, è causa di anomalie morfologiche della testa dello spermatocita.
llora, conclude la Perspective: “Unless we are all planning to abandon natural fertilization and depend on ROSI (round spermatid injection, la nuova tecnica usata nel lavoro per ottenere topi dai due geni su citati,) to generate future generations, more of the mammalian Y will be required.

E a proposito di mitosi:
A Cascade of Histone Modifications Induces Chromatin Condensation in Mitosis. Science 2014:343:77. I cromosomi in metafasi costituiscono l’immagine visibile (e più bella, ndr) della mitosi, ma ancora poco sappiamo della loro struttura e delle forze che li formano. Nel lavoro studiando il lievito viene chiarita la cascata di eventi che porta alla ipercondensazione cromatinica nella mitosi.

ZIBALDONE
Science 2014;343:124, BY THE NUMBERS
42% Decrease in cigarette smoking prevalence in women worldwide between 1980 and 2012, according to a new report (versus a 25% decrease for men).

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Per coloro che apprezzano (e non solo lo bevono) il vino
Microbial terroir for wine grapes. PNAS 2014;111:5. Commento dell’articolo sullo stesso fascicolo (Microbial biogeography of wine grapes is conditioned by cultivar, vintage, and climate. E139). Cosa fa speciale il gusto del vino? Perchè quel vino di quell’area con specifiche condizioni naturali, fisiche e chimiche ha un gusto tipico? Si dice sempre che sia merito della viticultura e dei fattori geologici (terreno, sali ecc.). Nel lavoro il NGS della comunità microbica di 273 tipi di uva nella valle californiana durante la maturazione dell’uva ci dice che i microbi e i funghi cambiano da zona a zona, clima e tipo di uva. Gli AA ritengono che le proprietà sensoriali del vino prodotto (terroir, cioè l'insieme delle sensazioni visive, odorose, gustative e tattili che potenzialmente si percepiscono quando lo si assapora) sono ambiente specifiche. E quindi chi produce vino potrebbe sviluppare strategie per indirizzare o modificare la fermentazione del mosto per modificare o meglio migliorarne la qualità.
Questo potrebbe non essere limitato solo al vino ma ad altri alimenti (ricordate i vecchi sapori? Ndr).

Basi biologiche del comportamento aggressivo
Tachykinin-Expressing Neurons Control Male-Specific Aggressive Arousal in Drosophila. Cell 2014;156:221. L’aggressività è un comportamento sociale innato (come tutti i peccati, ndr) diffuso nella evoluzione animale, che comunemente si osserva nei conflitto tra maschi per la fecondazione delle femmine, per accaparrarsi il cibo, occupare il territorio o altre risorse. In molte specie animali non solo è più frequente nei maschi, come nell’uomo, ma è anche qualitativamente differente rispetto a quella delle femmine. Poco si sa di questo dimorfismo sessuale. Nella Drosofila melanogaster è sotto il controllo di un gene regolatore della differenziazione cerebrale chiamato Fruitless (fru)( non c’è un omologo nei mammiferi) . Nel lavoro viene osservato che i maschi, ma non le femmine, della Drosofila hanno un cluster di neuroni FruM+ che esprimono un neuropeptide, Tachichinina (dal greco veloce movimento, wiki). L’attivazione o il silenziamento di questi neuroni rispettivamente aumenta o diminuisce l’aggressione tra maschi senza interferire con il corteggiamento del maschio verso la femmina. La maggior aggressività dei maschi di Drosofila riflette l’espressione sessuale dimorfica di un neuropeptide, il cui omologo nei mammiferi è la Sostanza P.

Conservation genomics. PNAS 2014;111:569. Il Diavolo della Tasmania, il condor della California, la pantera della Florida e il Ciprinodonte (pesce) del Devil’s Hole del Nevada, sono tutte specie che hanno beneficiato dell’applicazione della genomica per la loro sopravvivenza come specie (conservation genomics). Dall’identificazione della base genetica della suscettibilità a patogeni, alla facilitazione di incrocio con lontani parenti, alla manipolazione genetica con trasferimento allelico (vedi Spigolature Set 2013)(Gene tweaking for conservation. Science 2013;501:485). Quando una popolazione tende a scomparire lascia marcatori genetici identificabili con la genomica e questo consente l’applicazione di interventi “conservativi”, anche se si corre il rischio che questi interventi impediscano l’applicazione delle usuali misure conservative come la protezione delle specie native, il ripristino dell’habitat naturale e gli interventi climatici, che sono i migliori strumenti che abbiamo per preservare la biodiversità. Ma per molte specie la conservation genomics probabilmente è l’unico modo per preservarle (inclusi i pedoni a Roma, la cui unica speranza è la conservation genomics introducendo alleli adattativi dello scatto, ndr).
 
What to expect in 2014. Nature 2014;505:13. What is in store for science in the new year.
TRANSGENIC MONKEYS: AA giapponesi si propongono di produrre primati transgenici (inserzione nel loro genoma di geni umani) con deficit del sistema immunitario o con patologie del SNC con la metodica CRISPR (nuova tecnologia di genome editing). Il topo transgenico non è un buon modello per l’uomo. Qualche problema etico e con gli animalisti, verosimilmente, ma anche la speranza di nuove vie terapeutiche.
NEURAL FEATS (novità)
Nel Nord Carolina stanno sviluppando un nuovo esoscheletro (apparecchio cibernetico) controllato dal SNC che consentirà a una persona con lesione spinale di calciare il primo pallone alla coppa del mondo in Brasile nel 2014. Nello stesso tempo si sta cercando di riconnettere il SNC direttamente alle aree paralizzate senza ricorrere a arti robotici o all’esoscheletro.
STEM-CELL REGENERATION. AA giapponesi hanno in programma la prima sperimentazione clinica con cellule staminali totipotenti indotte, ma con risultati attesi non nel 2014, mentre in California invece hanno in programma di iniziare due sperimentazioni cliniche con cellule staminali embrionali umane. Ambedue le iniziative per la terapia di patologie degenerative della retina per ora non curabili.

Alcuni problemi etici sollevati da compagnie che chiedono di brevettare alcuni test genetici.
23andMe’s designer baby patent. Nature Biotechnology 2014;32:8. Riprende gli aspetti etici di quanto già segnalato sul “Gamete donor selection based on genetic calculations” (Spigolature Ottobre 2013) e del test offerto per il Parkinson sulla base dell’anamnesi personale e familiare e una particolare combinazione di SNP per fornire un rischio di suscettibilità per la malattia, commercializzato dalla compagnia californiana.
Il parere di un genetista USA: sono già disponibili le tecniche genetiche preimpianto per evitare di avere bambini con “horrible diseases”. Ma “what is a horrible disease? Is a horrible disease a child dying a year after birth? Is a horrible disease deafness? O provocatoriamente anche “not being a basketball player?”. Abbiamo una linea da non sorpassare, che è quella dei caratteri (normali) relativi all’aspetto e all’intelligenza. Ma, un altro genetista prevede, con la quantità di dati clinici elettronici e genetici disponibili e che lo saranno ancor di più nel prossimo futuro questo limite, che verrà presto superato e ci troveremo a breve a confrontarci con problemi ancor più grandi e difficili da risolvere. La compagnia obietta che comunque indica che nel consenso informato è precisato l’intento di commercializzare le informazioni che raccoglie. Già, il secondo genetista obietta (con profonda verità, ndr): “The fact is that informed consent is different from checking a box that is linked to something nobody will ever read”.

Divergent mouse substrains exhibit different behaviors. Nature 2014;20:6. News in Brief. Commenta una ricerca (C57BL/6N mutation in Cytoplasmic FMRP interacting protein 2 regulates cocaine response. Science 2013;342:1508) in cui si rileva che dei topi del ceppo di topi inbred (topi geneticamente identici tramite incroci tra fratelli per oltre 20 generazioni)
(http://www.gv-solas.de/assets/files/PDFs/pdf_PUBLIKATION/gen_Substaemme_e-2013.pdf) più comunemente usati per la ricerca biomedica, C57BL/6, o ‘black 6’, il sottoceppo “N” ha più di 100 differenze di sequenza di DNA di geni codificanti proteine rispetto al ceppo fondatore “J”. Una di queste mutazioni interessa il gene Cyfip2 che aumenta la risposta alla cocaine e alla metamfetamina. Questo significa che è stato individuato un gene di risposta alla cocaina e ad almeno un analogo dell’amfetamina e anche che quando si analizzano i dati comportamentali va tenuto conto delle differenze tra il sottoceppo C57BL/6N con i dati esistenti per il ceppo C57BL/6J.

The complete genome sequence of a Neanderthal from the Altai Mountains. 2014;505:73 e il commento
Four makes a party. Pg. 32. Sequenziato con alta processività il genoma di una donna Neanderthal trovata in Siberia, figlia di stretti consanguinei, e di un altro Neanderthal con bassa processività con evidenza di una certa frequenza di incroci nel tardo pleistocene tra diversi gruppi di ominidi (gruppi arcaici umani più vicini all’uomo rispetto agli scimpanzé). Rispetto a quanto si sapeva con gli studi sul mtDNA le informazioni ora derivate dall’analisi del genoma sono molto più precise. L’uomo di Neanderthal è sopravvissuto sino a 30.000 anni fa in Europa e quindi ci si è sempre chiesti se ci sono stati incroci con l’uomo moderno. Sì, con un contributo del Neanderthal al nostro genoma stimato del 2%. Di interesse anche le differenze di sequenza che interessanti sia sedi codificanti che, soprattutto, non codificanti alcune coinvolte nella regolazione genica.
Come sempre, dice il commento, i risultati delle nuove tecniche più che dare risposte pongono domande a cui non è possibile per ora rispondere, come il numero di ominidi nel tardo Pleistocene o il contributo del loro genoma in quello dell’uomo moderno.

Sharing enhancers for a different outcome. Nature Review Genetics January 2014;15. Highlight che commenta un lavoro (A common set of DNA regulatory elements shapes Drosophila appendages. Dev. Cell 2013;27:306) sulla condivisione degli enhancer nella formazione delle appendici della Drosofila. E’ in  gran parte sconosciuto come viene regolato il genoma per specificare differenti tipi di cellule nelle diverse parti del corpo. Nello studio citato si osserva che in ogni fase dello sviluppo nei tessuti analoghi delle differenti appendici, che sono costituite di simili tipi cellulari ma che sono strutturalmente differenti come l’ala, il bilanciere e gli arti, sono attivi gli stessi enhancer regolatori ma la scelta di attività dipende da regolatori principali che specificano il quando e il livello di attività degli enhancer. Questi “master regulators” sono quindi responsabili delle differenze morfologiche e funzionali delle appendici.

Environmental enrichment extends ocular dominance plasticity into adulthood and protects from stroke-induced impairments of plasticity. PNAS 2014;111:1150. Il titolo del commento che viene fatto di questo articolo (Stimulating environments help keep the brain young) è ancor più chiaro: in due parole sappiamo che l’arricchimento ambientale (fisico, sociale e cognitivo) aumenta le funzioni dei pathway neurali anche nell’animale adulto con un SNC meno plastico o adattabile rispetto all’animale giovane.
Nel lavoro sul topo si dimostra che l’ambiente idoneo preserva e restituisce plasticità anche in età adulta e la protegge anche nelle condizioni sperimentali di lesioni fototrombotiche (per info vedi  http://etd.adm.unipi.it/t/etd-06252012-160502/ ndr)  provocate nella corteccia somatosensoriale primaria in cui tale plasticità viene compromessa.

SPERIMENTAZIONE ANIMALE E ANIMALISTI ESTREMISTI
Italian Animal Rights Fliers Get Personal, Science 2014;343:234. A Milano le fotografie di ricercatori che utilizzano animali sono state messe su manifesti esposti nelle strade con scritto nome cognome, abitazione e la definizione di “vivisettore, è un tuo vicino”. Il parlamento sta approvando una legge che limita fortemente la ricerca usando animali.

E in Cina hanno prodotto scimmie transgeniche utilizzando una tecnica, chiamata CRISPR, con minor efficacia rispetto ad altri animali (topo e ratto), ma con buone speranze che la tecnica possa migliorare (Editing of Targeted Genes Proved Possible in Monkeys. Science 2014;343:476) citando un lavoro su Cell. Anche molto interessante, come commenta un ricercatore, il fatto che la tecnica potrebbe essere utilizzata in un domani per correggere i geni mutati negli embrioni umani. Altri commentano che non c’é da aspettarsi una rapida proliferazione dei modelli animali usando le scimmie per i costi e per problemi etici che conosciamo, ma se ne potrebbe avvantaggiare la conoscenza di patologie come l’Alzheimer o l’autismo per le quali non ci sono validi modelli per aiutare a comprenderne la fisiopatologia e per testare farmaci.
 
Smells Like Queen Since the Cretaceous. Science 2014;343:254.
Conserved Class of Queen Pheromones Stops Social Insect Workers from Reproducing. Science 2014;343:287. Come dice il sottotitolo, sostanze chimiche simile ai ferormoni prodotte dalla regina inibiscono la riproduzione delle formiche, vespe e api operaie suggerendo che questi ferormoni sono un segnale della fertilità da 150 milioni di anni. Ma il segnale è bidirezionale, in quanto le operaie che non si riproducono producono specifici esteri che le proteggono dall’aggressione della regina.

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