Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e
Umana e di interesse generale del mese di Febbraio
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.
New entry British Medical Journal.
PER TUTTI . Maternità vs paternità delle
scoperte
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Can Down Syndrome Be Treated? Science 2014;343:964. Sottotitolo: “People with Down syndrome are signing up
for trials of several drugs aimed at helping their cognitive impairment, even
as researchers explore more radical ideas to “cure” the genetic disorder”. Un fratello
di una ragazza con s. Down commenta così la sua esperienza: “I learned
along the way that some of the struggles are not defined by your chromosomes,
but by the community that you live in” (ricordiamocela questa frase, ndr). E riconosce che le persone Down, come sua sorella e come centinaia
di altre con s. Down che incontra sono in genere felici della loro vita. Ora, non
da fratello ma da Genetista clinico e responsabile del Down Syndrome Program
del Massachusetts General Hospital di Boston vuole contrastare l’assunto che il
deficit intellettivo è una cosa troppo complessa per essere trattabile
farmacologicamente. Ha appena iniziato due sperimentazioni cliniche per ridurre
il deficit cognitivo con farmaci. In uno sono stati reclutati 24 soggetti
trattati con ELND005 (scyllo-inositol) farmaco pensato per l’Alzheimer (Clinica
Trial NCT01791725) che riduce l’accumulo di mio-inositolo e riduce le placche
di β amiloide cerebrali.
Nel
secondo, sono stati reclutati 180 giovani adulti con s. Down per il trattamento
con un farmaco, RG1662 (Clinical Trial NCT01920633) per curare il deficit di
memoria da eccesso dell’attività inibitoria (come risulta dal modello murino)
bloccando l’attività GABA (funziona nel topo), in particolare i recettori
cerebrali che contengono una specifica subunità chiamata GABAA α5. E ci sono
altri possibili farmaci per la memoria dal the verde, alla nicotina, a fattori
di crescita nervini, ma difficili da testare anche per l’attuale bassa
frequenza della sindrome. Come per tutte le malattie neurodegenerative l’ipotesi
del fallimento di alcune terapie, come quella della Nemantina, farmaco che
agisce sul sistema glutammatergico, potrebbe essere dovuto al fatto che la
terapia è iniziata troppo tardi quando la morfogenesi cerebrale è stata
completata e il SNC ha un peso del 20% inferiore al normale con meno neuroni e
minori connessioni neuronali. Nel modello murino una dose di un fattore di
crescita (Sonic hedgehog) alla nascita ha comportato una normale crescita
cerebellare e, quando adulto, ad un migliore apprendimento.
Alcuni
ricercatori stanno pensando di risolvere la questione alla radice, in epoca
prenatale anche ricorrendo alla tecnica dell’inattivazione del cromosoma 21
(vedi selezione Articoli Ago 2013)(Translating dosage
compensation to trisomy 21. Nature August 2013;500:296). La madre di una ragazza con s. Down commenta così questa
possibilità che forse riguarderà il futuro, non sua figlia: “I don’t feel like
I missed a boat—our life has been awesome (bellissima, ndr)—but for the first
time, it seems like they have something to work with”.
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After More Than 50 Years, a Dispute Over Down Syndrome Discovery. Science 2014;343:720. A chi il merito della scoperta della Trisomia 21? La storia della
medicina dice: Jérôme Lejeune, genetista francese (che
ha insegnato a molti di noi la citogenetica negli anni ’70, ndr) morto nel 1994
che ha pubblicato: Lejeune J., Gauthier M. & Turpin R. Study of somatic
chromosomes from 9 mongoloid children. C R Hebd Seances Acad Sci. 1959;248:1721.
Ma sentite cosa è successo il 31 Gennaio scorso in Francia: a un meeting di
genetica a Bordeaux, organizzato dalla Federazione francese di Genetica umana
(FFGH), era stata invitata un’anziana (88 a) cardiologa pediatra di Parigi,
Marthe Gautier, per consegnarle, dopo una lettura, una medaglia per il ruolo
avuto nella scoperta della causa della s. Down. Ma poche ore prima la lettura è
stata cancellata e la medaglia consegnatale in un cerimonia privata il giorno
dopo a causa della richiesta della magistratura di registrare la lettura su
denuncia da parte della Fondazione Lejeune, che si occupa di ricerca e cura
delle persone con deficit intellettivo e di organizzare campagne contro
l’aborto. La motivazione era quella di documentare eventuali danni all’immagine
di Lejeune. Gautier in questi anni ha sostenuto che lei ha fatto la maggior
parte del lavoro che ha portato alla scoperta della Trisomia 21 e,
recentemente, il presidente della Società francese di Genetica Umana ha
paragonato questo caso a quello di Rosalind Franklin, misconosciuta
contributrice della scoperta della struttura della doppia elica del DNA nei
primi anni ’50. Gautier, che aveva imparato a Boston la tecnica di coltura
cellulare e che era tornata a Parigi nel 1956 presso una unità di pediatria
diretta da Raymond Turpin, sostiene che analizzando i cromosomi di una persona
con s. Down nel Maggio del 1958, si era accorta di un cromosoma in eccesso ma
il suo microscopio era inadeguato per l’ingrandimento necessario per
identificare il cromosoma extra e per fare fotografie. Nel Giugno 1958 accettò
di dare i suoi vetrini a Lejeune, che operava in un altro laboratorio e che si
occupava di studiare con altre tecniche la s. Down e che si era offerto di fotografare
i suoi preparati. E dopo 6 mesi Gautier ha
saputo che la scoperta della causa della s. Down era stata pubblicata in
un articolo con il suo nome tra gli AA,
ma storpiato (Gauthier). La conclusione di Gautier “This is a story that must
be known, in the name of women”. Bernard
Dutrillaux, allievo di Lejeune e inventore della miglior tecnica di
bandeggiamento (RHG)(noi ex giovani ed ex citogenetisti ce lo ricordiamo bene
quando è stato invitato nel 1975 a Padova per battezzare la costituzione
dell’Associazione di Citogenetica Medica italiana, ndr) sottolinea che sia la
Fondazione Lejeune che Gautier stanno facendo una meschina battaglia di
retroguardia.
(Scusate
la lunghezza ma la storia mi ha preso, ndr).
EPIGENETICA
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Paternally
induced transgenerational inheritance of susceptibility to diabetes in mammals.
PNAS
2014;111:1873. Da tempo sappiamo che alcuni
caratteri acquisiti possono poi essere trasmessi alla prole. Vedendola dal
punto di vista evoluzionistico questo è un potenziale meccanismo di trasmissione
benefica ai figli di un’esperienza ambientale vissuta. In genere gli esempi di
trasmissione transgenerazionale avviene per via materna ed è così difficile
sapere se è germinale o è dovuta all’ambiente uterino. Non ci resta quindi che
il maschio per sapere, e qui ci sono molti esempi sia sperimentali negli
animali sia nell’uomo (la fame nei nonni paterni associata al rischio di
obesità e malattie cardio-vascolari nei nipoti), ma la base biologica di queste
effetti non è nota. In questo studio si usa un modello murino di prediabete non
genetico (dieta ricca di grassi e iniezione di streptozoticina) e si dimostra
che le alterazioni epigenetiche nello sperma vengono ereditate nella
generazione successiva e sono causa, nei cuccioli, di un’alterazione dei
profili epigenomici di molti geni del pathway insulinico associati a
un’alterata espressione di questi geni. Questo comporta in loro intolleranza al
glucosio e resistenza insulinica.
Quanto
osservato favorisce la comprensione delle basi molecolari della trasmissione di
patologie acquisite anche nell’uomo che potrebbero spiegare l’alta prevalenza nella
nostra società di obesità, del diabete 2 e di altre malattie croniche del
metabolismo.
PER I PEDIATRI E PER ALTRI SPECIALISTI
(Neurologi, Ostetrici, Cardiologi, Psichiatri, ORL, Medici della riproduzione, Patologi
ecc.).
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Allowing
patients to choose the ethnicity of attending doctors is institutional racism. BMJ
2014;348:25. E se i genitori di un
bambino (o un pz) si presentano in ospedale e chiedono che non venga visitato
da un medico di colore o di un’altra minoranza etnica voi che fareste?
Leggetevi la storia perché capiterà e val la pena di sapere cosa dire e
soprattutto cosa fare. Nella storia il responsabile inizialmente ha aderito
alla richiesta ma poi ha dovuto far accettare la realtà ai genitori.
Nell’introduzione c’è una articolatissima definizione di razzismo
istituzionale.
Attention
Deficit–Hyperactivity Disorder in Children and Adolescents, NEJM 2014;370:838. Clinical practice:
maschio di 9 anni con diagnosi di ADHD ai 7 anni. Viene in ambulatorio per
follow-up. Ha una quadro classico della sindrome, confermato non solo dai
genitori ma anche dagli insegnanti. Trattato con Metilfenidato (Ritalin).
Riferita una certa attenuazione dei segni clinici, ma permangono molte
difficoltà scolastiche e non ha amici. Cosa consiglieresti?
Intanto cos’è ADHD: in età pediatrica è
caratterizzata da scarsa attenzione, iperattività, impulsività o una
combinazione di questi segni che compromettono la vita quotidiana del bambino
come quella di imparare a leggere e a farse degli amici. La diagnosi è clinica
senza il supporto di biomarcatori. E’ la più comune patologia del neurosviluppo
con frequenza elevata ma difficile da valutare per un difetto (per la
variabilità clinica) ma anche per un eccesso (sembra aumentata del 33% la sua
frequenza dalla fine degli anni ’90) diagnostico e per i diversi criteri
diagnostici (DSM del 2033 e ICD 10). Sembra comunque interessare il 5.3% dei
bambini (IC 95% 5-5.6%), più frequente nei maschi. Ha una base genetica con un’ereditabilità
del 70%, analisi di associazione genome-wide indicano come implicati il pathway
dopaminico e serotoninico. Come fattori ambientali sono chiamati in causa il
fumo delle madri in gravidanza e l’esposizione a piombo o bifenili
policlorurati. Management: “ADHD is a long-term
condition. As such, treatment should take place within a medical home, where
the health care team collaborates and coordinates with the family, other health
and mental health clinicians, educators, and the patient to develop
comprehensive plans that address
symptoms
and function over time”. Come
farmaci non ci sono solo stimolatori come il Ritalin (Metilfenidato) ma anche altri stimolanti come le anfetamine, inibitori della
ricaptazione della noradrenalina e agonisti α2-Adrenergici )(Tab 2 con i vari
farmaci, periodo di azione e gli effetti collaterali comuni e rari).
Fondamentale è la terapia comportamentale con efficacia provata da
sperimentazioni cliniche e studi di efficacia di interventi singoli (es. solo
Ritalin) o associati (es. Ritalin e comportamentale). Una proporzione
consistente di genitori con figlio con ADHD (dal 12% al 64%) ricorre a terapie
alternative (dieta, acidi grassi essenziali, alte dosi di vitamine) per le
quali non c’è evidenza di effetto.
American Academy of Pediatrics
(Pediatrics 2011;128:1) e American Academy of Child and Adolescent Psychiatry
(J Am Acad Child Adolesc Psychiatry 2007;46:894) hanno preparato linee guida
per la diagnosi e il management.
E che fareste con il caso su
presentato? Cosa suggerireste? Leggetevelo l’articolo (per favore non
integratori alimentari! Ndr).
Pediatric requirements in
Europe stymie (ostacola) help for hemophilia. Nature
Medicine 2014;20:117. NB: due dei
4 AA di questa Opinion sono della
Fondazione Cà Granda di MI.
La
sperimentazione clinica condotta da due compagnie (USA e Svedese) riguardante
due nuovi farmaci per l’Emofilia (un fattore IX ricombinante) ha dato buoni
risultati perché riducono di molto, per la loro lunga emivita, la frequenza di
somministrazione del farmaco. La FDA ne autorizzerà la vendita in USA entro la
prima metà del 2014, l’Agenzia Europea dei Medicinali (EMA) richiede, prima di
autorizzare i farmaci negli adulti, che venga fatta la sperimentazione
pediatrica, secondo quando prescrive il cosiddetto Pediatric Investigation Plan
del 2007. Per aderire a questa richiesta per l’emofilia ci vorranno almeno due
anni. Questo ritarderà per i residenti europei di ricorrere ai nuovi farmaci,
mentre la FDA richiede la sperimentazione solo negli adulti per farmaci solo
per adulti. Per l’emofilia abbiamo bisogno di farmaci a lungo effetto e meno
immunogenici del fattore IX attuale perché questa terapia causa la sviluppo di
anticorpi neutralizzanti nel 30% dei pz.
Peso alla nascita e malattie metaboliche in età
adulta
First
trimester fetal growth restriction and cardiovascular risk factors in school
age children: population based cohort study. BMJ 2014;348:11. What is known
and what this paper adds: Low birth weight is
associated with cardiovascular disease in adulthood, but not much is known
about the specific critical periods in fetal life or infancy. First trimester
fetal development might be critical for cardiovascular health in later life.
Early fetal growth and risk factors for
cardiovascular disease. Editorial BMJ
2014;348:7.
Commenta i risultati del lavoro su riportato concludendo che lo studio è stato
ben condotto e le conclusioni appropriate, ma per la complessità della ricerca
epidemiologica alcuni risultati significativi potrebbero semplicemente essere
dovuti al caso. Il nesso tra peso nella prima parte della gravidanza e malattie
in età adulta non è chiaro, ci sono varie ipotesi anche sui modelli animali ma
nessuna provata. Ci sono peraltro studi che ci dicono che il basso peso alla
nascita rifletta in realtà una disfunzione cardio-vascolare materna, un aspetto
che andrebbe ulteriormente valutato. Tutto questo porta comunque a chiedersi se
sia possibile una prevenzione del difetto di crescita fetale soprattutto nel
primo periodo di gravidanza. L’editoriale conclude che dobbiamo prima capire la
natura e i meccanismi che legano la crescita fetale a malattie cardiovascolari
in età adulta.
***
Relative risks versus odds ratios. BMJ 2014;348: g1407. Con definizione ed esempio.
Statistical errors. Nature 2014;506:150. Sottotitolo: “P values, the
‘gold standard’ of statistical validity, are not as reliable as many scientists
assume”. Sentite l’inizio: uno studente di
psicologia analizzando i risultati di una ricerca su quasi 2.000 persone ha
riscontrato che, con un’alta significatività (p 0.01), i politicamente moderati erano in grado di distinguere
meglio di quelli di estrema destra e estrema sinistra le sfumature di grigio. Il suo tutore gli
ha consigliato di aumentare la casistica e il p è diventato non significativo (0.59).
Il problema non erano i dati
ma “the surprisingly slippery nature of the P value, which is neither
as reliable nor as objective as most scientists assume”. C’è una bellissima figura che illustra bene cosa può
dire il valore di p (se un risultato
può essere attribuito all’effetto del caso) e cosa non può dire (quello che un
ricercatore vorrebbe sempre sentirsi dire, cioè la probabilità che la sua
ipotesi sia corretta).
***
Genetic Variants in C5 and Poor Response to
Eculizumab. NEJM 2014;370:632. L’emoglobinuria
parossistica notturna (MIM
#300818)(PNH) è una rara (<10,000 persone in USA e Europa) malattia dovuta a
una espansione clonale di cellule staminali ematopoietiche che hanno acquisito
una mutazione somatica del gene codificante la proteina PIGA, necessaria per la
biosintesi del fosfatidilinositolo, un fosfolipide che lega proteine diverse
alla membrana cellulare; la sua carenza causa un difetto delle proteine
regolatrici del complemento CD55 e CD59 e clinicamente emolisi intravascolare,
principale manifestazione clinica della PNH, accompagnata spesso da trombosi
che è causa di morbilità e mortalità.
La terapia con anticorpi monoclonali umanizzati
anti C5 (Eculizumab), farmaco usato anche per altre malattie (vedi anche nella
selezione di articoli del gennaio 2014: Targeted Therapy with Eculizumab for Inherited CD59
Deficiency. NEJM 2014;370:90), lega la proteina del complemento C5 inibendo il
suo clivaggio nel mediatore infiammatorio C5a e la formazione del poro
citolitico C5b-9. Tale terapia è usualmente efficace nella PNH nel controllare
l’emolisi, riducendo o eliminando la necessità di trasfusioni ematiche, migliorandone
quindi il decorso e riducendo il rischio di trombosi in buona parte (99%) dei
pz. Eculizumab infatti specificamente si lega alla proteina C5 del complemento
inibendo la sua divisione in C5a e C5b. Nello studio che qui viene presentato
vengono riportati i risultati dell’analisi genetica di C5 in 11 pz con PNH che
non hanno risposto al farmaco di un totale di 345 pz. In tutti 11 pz
insensibili alla terapia è stata trovata una mutazione missenso in eterozigosi di
C5, presente nei pz con PNH con la stessa frequenza riscontrabile nella
popolazione generale giapponese (3.2% vs 3.5%) e nella popolazione Han cinese.
In conclusione la mancata azione di blocco da parte di Eculizumab spiega perché
in questi pz portatori della mutazione missenso non vi sia risposta al farmaco.
Un analogo meccanismo potrebbe essere responsabile della mancata risposta a
terapie farmacologiche anticorpali in altre malattie.
Il latte (materno) fa bene.
Secretory
antibodies in breast milk promote long-term intestinal homeostasis by
regulating the gut
microbiota and
host gene expression. PNAS 2014;111:3074.
Il latte materno è per il bambino la prima fonte di protezione immunitaria
anticorpale del tubo digerente tramite IgA secretorie (SIgA). Nell’intestino
del bambino modifica la composizione della flora intestinale, previene le
infezioni, protegge l’intestino dalla infiammazioni e promuove la funzione di
barriera intestinale. Si dimostra ricorrendo a un modello murino con presenza o
assenza di SIgA nel latte, che la sua assunzione con l’allattamento svolge
benefici anche di lungo termine tramite il controllo del microbiota intestinale
e la regolazione dell’espressione di geni nelle cellule epiteliali, inclusi i
geni delle malattie infiammatorie intestinali dell’uomo. Con effetti che persistono
sino all’età adulta.
Self-requested euthanasia for children in Belgium. Lancet
2014:383:671. Un aggiornamento della legge sulla richiesta di eutanasia
che ora è possibile in età pediatrica su richiesta del bambino con il consenso
dei genitori, escluse però alcune condizioni come quelle psichiatriche, bambini
piccoli non in grado di formulare in modo competente la richiesta o con
disabilità intellettiva.
Language tests for EU doctors set to start in June in UK. BMJ 2014;348:g1809. Per il principio del “patients first” il General Medical Council UK ha stabilito che dal prossimo
Giugno i medici della EU devono sottoporsi a un test di conoscenza della lingua
inglese. Verrà inoltre applicato per i medici non facenti parte della EU un
aumento della soglia minima di punteggio (7.5 su 9) dell’esame di lingua
inglese.
FERTILITA’/FECONDAZIONE ARTIFICIALE/DIAGNOSI
PRENATALE
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Maternal tract factors
contribute to paternal seminal fluid impact on metabolic phenotype in
offspring. PNAS 2014;111:2200.
Il liquido seminale, prodotto dalle vescicole seminali, favorisce la
sopravvivenza e la funzione delle cellule spermatiche, modifica la risposta immunitaria
femminile favorendo la sopravvivenza dello sperma e l’impianto dello zigote e
(incredibilmente, ndr) influenza anche alcuni processi metabolici del concepito
determinando, quando difettoso, suscettibilità a malattie metaboliche
dell’adulto.
Quest’ultimo
aspetto è l’oggetto della ricerca. A topi maschi sono state asportate le
vescicole seminali, topi che hanno una ridotta fertilità (il 37% in meno di
impianti) e concepiti con placenta meno efficiente. I cuccioli maschi, ma non
le femmine, a 14 settimane dalla nascita hanno un incremento del 72% della
massa adiposa centrale, con un profilo metabolico da sindrome metabolica
(aumento degli ormoni metabolici, resistenza insulinica, alta PA sistolica).
Esperimenti di trasferimento di embrioni in utero (embryo-transfer) indicano
che la malattia metabolica è legata all’assenza al concepimento del liquido
seminale nell’apparato riproduttivo femminile, legame rafforzato dalla
riduzione, in assenza di liquido seminale, dei fattori che promuovono la sopravvivenza
del blastomero (GM-CSF, LIF, and IL6) e dall’aumento nell’ovidotto di proteina TRAIL
(TNF-related apoptosis-inducing ligand)
che attiva l’apoptosi del blastomero.
Gli
AA suggeriscono una possibile causa della frequente sindrome metabolica nella
popolazione in cui non sono mai dimostrate, nonostante molti studi, le basi
biologiche e genetiche.
Draft UK regulations for mitochondrial donation are Published. BMJ 2014;348:g1846. Stato dell’arte: nel 2009 è stato modificato Human Fertilisation and
Embryology Act per consentire la donazione dei mitocondri con la tecnica nota
come Three-parent bay, ma questa tecnica è stata ampiamente contestata da varie
organizzazioni per i rischi connessi, non sufficientemente noti, e per
questioni etiche. Il parlamento UK ha dichiarato che la consentirà solo se sarà
dimostrata la sua efficacia e se non vi sono rischi connessi. Nel 2012 Nuffield
Council on Bioethics ha concluso che non pone problemi etici. Nel 2013 Human
Fertilisation and Embryology Authority (HEFA) si è dichiarato favorevole alla
sua introduzione per la prevenzione delle malattie mitocondriali solo se vi
saranno stretti controlli sulla sua applicazione. Il governo inglese ha chiesto
a HEFA di organizzare una riunione di esperti per aggiornare, in base alle
nuove conoscenze, i dati di efficacia e rischi prima di portare la questione in
parlamento. E la commissione ha concluso che la tecnica è efficace e può essere
applicata e ha preparato una bozza di regolamento, con l’auspicio, da parte di
associazioni laiche di patologia, che il tutto avvenga prima delle elezioni del
parlamento stesso (anche da loro si fa così? Ndr), in modo poi da partire con
le sperimentazioni cliniche.
FDA Considers Trials of ‘Three-Parent Embryos’. Science 2014;343:827. L’embrione con 3 genitori (vedi
numerose
citazioni dei mesi scorsi su Spigolature, le ultime Gen 2014, Dic e Set 2013: New IVF techniques put mitochondrial
diseases in focus. Lancet Neurology 2014;13:28. The path to prevent mitochondrial disease. Bench to bedside. Nature Medicine 2013;19:1578). Questa
procedura, chiamata più precisamente “terapia sostitutiva del DNA
mitocondriale”, consiste nell’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. E’ l’unica soluzione per le portatrici di
una mutazione mitocondriale di avere figli non affetti da malattie gravi non
suscettibili di terapia. E’ in approvazione da parte del Parlamento UK (vedi sopra)
e ora della FDA (è stata discussa nello scorso Ottobre e ora verrà ridiscussa
alla fine di Febbraio 2014, in particolare sulla sicurezza e sull’etica ). Se
ottenuta l’approvazione si potrà incominciare la sperimentazione clinica. Di
certo è andata bene a Mito and Tracker di quasi 5 anni (vedi la foto delle due
vispe scimmie rhesus) concepite in questo modo. Conclusione: “Many mtDNA disease carriers, who otherwise face a
virtual certainty of having a severely ill child, would be eager to accept a
low risk of more minor problems. But the risk-benefit ratio for society at
large is different. It’s going to be hard to find what a fair balance is”.
Transmitochondrial
mice as models for primary prevention of diseases caused by mutation in the
tRNALys gene. PNAS 2014;111:3104.
Le principali malattie mitocondriali come l’Oftalmoplegia esterna progressiva (CPEO),
l’Epilessia mioclonica con fibre rosse sfilacciate (MERRF) e la MELAS sono
dovute ad ampia delezione di mtDNA e mutazioni puntiformi del gene tRNALis
e tRNALeu (UUR) (l'RNA di trasporto della lisina o leucina). Queste malattie, caratterizzate da difetti della
“respirazione mitocondriale”, hanno fenotipi con una ampia sovrapposizione. Per distinguere
il contributo fenotipico del DNA nucleare e del mtDNA sono stati generati topi
transmitocondriali (mito-mice) che hanno gli stessi geni nucleari ma diverse
mutazioni patogene del mtDNA delle tre malattie su citate. E’ stato in
precedenza generato un topo modello della CPEO ma non di MERRF and MELAS. Viene
presentato un protocollo per generare un mito-mice-tRNALys7731 con
lo scopo di studiare la patogenesi e la trasmissione delle mutazioni di mtDNA
dei geni tRNALis. I topi con
alta proporzione di mutazione G7731A mtDNA hanno anomalie della respirazione miotocndriale e fenotipiche della
malattia e sono quindi buoni modelli per studiare questa malattia. Lo studio ha
consentito anche di osservare importanti variazioni di proporzione di mtDNA
mutato da topo a topo, fatto questo che suggerisce che la scelta dell’oocita
con alta proporzione di mtDNA normale di madri con malattia mitocondriale da tRNALis
potrebbe costituire la prevenzione primaria
per avere prodotti del concepimento sani. Un’alternativa meno pericolosa
e con minori problemi etici rispetto alla tecnica three-parent baby (vedi sopra).
Age-related
accumulation of mitochondrial DNA deletion mutants. PNAS 2014;111:2857. Commento del lavoro sullo stesso fascicolo (Transcription
could be the key to the selection advantage of mitochondrial deletion mutants
in aging. Pg.
2972) sulla nota questione della causa dell’accumulo di delezioni
del mtDNA legate all’età nei mammiferi. Una teoria è di vantaggio selettivo,
un’altra di un circolo vizioso in cui i mitocondri generano radicali liberi.
Nel lavoro se ne prospetta una terza: una connessione tra trascrizione e
replicazione nei mitocondri, con molecole di mtDNA che portano la delezione che
hanno una maggior tasso di replicazione rispetto al mtDNA selvatico. Questo
meccanismo sembra che sia compatibile nelle varie specie di mammiferi, sia per
quelli con vita breve che quelli con vita più lunga.
LA
RICERCA
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Strength in Numbers? Science 2014;343:725. Sottotitolo: some mammalian cells
are loaded with extra sets of chromosomes, a state called polyploidy. What on earth for? L’immagine di testa dell’articolo è
bellissima: una cellula con il numero doppio di cromosomi che tenta di
dividersi, con 4 centrioli (da lezione. Ndr). Anche nell’uomo sappiamo che ci
sono cellule (epatiche, megacariociti, del trofoblasto, cardiomiociti) con più
copie (da 4 a 1.000 a seconda delle cellule) del genoma. Ma sinora non c’era
risposta alla domanda del perché; ora si comincia a capire e dare invece qualche
tentativo di risposta. Sappiamo che le cellule soffrono dell’eccesso di un solo
cromosoma, come il 21, e che la poliploidia può portare al cancro o, guidata
dal “guardiano” del genoma p53, suicidarsi. Quindi per andare in poliploidia la
cellula deve disabilitare i difensori dell’integrità del genoma. Studiando la
divisione cellulare sono state identificate alcune proteine che pilotano la
cellula verso la poliploidia. Nei megacariociti la poliploidia sembra stimolare
le dimensioni della cellula e favorire la struttura e l’aderenza alle cellule
vicine. Nel trofoblasto sembra migliori l’adesione dell’embrione alla parete
uterina. Nelle cellule epatiche e cardiache, grandi lavoratrici, la poliploidia
le aiuta nello stress lavorativo. Le cellule cardiache del topo modificato
geneticamente con perdita di un gene che spinge alla poliploidia hanno un
contenuto genomico ridotto di un terzo e sotto stress cardiaco il loro cuore ha
una gittata ettamente ridotta. La metà degli epatociti è poliploide e possono
rigenerare, molte generano cellule diploidi ma con aneuploidia, fatto questo
che stranamente favorisce la rigenerazione. Ma altri esperimenti, ricorrendo a
topi privati di un gene poliploidizzante, hanno epatociti diploidi e con
normale capacità rigenerante. In conclusione, nonostante si siano fatti molti
progressi ancora non si sa quali siano esattamente i benefici ottenuti dalle varie
cellule poliploidi.
NOTE TECNICHE
Milestone
approval lifts Illumina’s NGS from research into clinic. Nature
Biotechnology 2014;32:111. La genomica,
in USA, è una disciplina clinica dal 19 Nov 2013, quando la FDA ha approvato il
sistema Illumina MiSeqDx next-generation
sequencing (NGS) per uso clinico. Questa decisione, definita storica, apre la
via per chi fa questi strumenti e per i laboratori diagnostici di sviluppare
nuovi test basati sul sequenziamento del genoma, come commenta Francis Collins dicendo
che questa approvazione “will allow any lab to test any sequence for any
purpose”. Il lab. clinico che vuole applicare NGS può sviluppare le competenze
informatiche che richiedono una struttura e che vanno mantenute efficienti o
ricorrere a consulenze informatiche in service o alla piattaforma di analisi ed
elaborazione di Illumina BaseSpace (https://basespace.illumina.com/home/index).
E siamo solo all’inizio perché ci sono
altri aspetti biologici con ancor maggiore applicazione clinica come l’analisi
del proteoma, del metaboloma e del microbioma.
Nella stessa settimana
dell’approvazione la FDA ha deciso di limitare le attività di 23andMe che offre
direttamente al consumatore il servizio di genotipizzazione SNP (Nat. Biotechnol. 2014;32:1).
Cell-array construction inspired by woodblock printing. PNAS
2014;111:3104. Nel lavoro sullo stesso fascicolo (Block-Cell-Printing for live single-cell printing. Pg. 2948) viene descritta la tecnica che prende spunto dall’antico sistema
di stampa cinese su matrici di legno (woodblock printing) per sviluppare un sistema, Block-Cell-Printing (BloC-Printing), di preparazione di singole cellule vitali mediante una rete
di microscopici canali microfluidici su vetrino. Quando la cellula aderisce al
vetrino il BloC-Printing viene tolto formando un array di singole cellule.
Questo sistema consente di caratterizzare e studiare le singole cellule.
Meta-analysis
of gene-level tests for rare variant association. Nature
Genetics 2014;46:200. Technical Report sull’approccio
pratico per la meta-analisi di varianti rare.
Innovative startups 2013. Nature
Biotechnology 2014;32:127. Le Top 10
A round start-up innovative di tutto il mondo nel 2013. Di queste iniziative,
che hanno avuto la A nel campo della biotecnologia, in gran parte riguardano le
nuove terapie genetiche sperimentali; due terzi sono USA e poi, a molta
distanza, UK, Francia, Germania, Olanda, Svizzera, Norvegia e Islanda (!) e
altri paesi (nessuna italiana, ndr).
ZIBALDONE
***
Archived gut remains reveal genomic origins of early cholera. Nature
Medicine 2014;20:110. Commento di un articolo Second-Pandemic
Strain of Vibrio cholerae from
the Philadelphia Cholera Outbreak of 1849. NEJM 2014;370:334. Nel 1849 un medico di Filadelfia
ha messo in un barattolo di vetro con alcool un frammento di 10 cm di intestino
di una persona morta nell’epidemia di colera. Dopo 160 anni il frammento è
stato analizzato con NGS trovando nei batteri molte più copie di un gene
codificante una tossina che causa diarrea rispetto a buona parte delle varianti
del vibrione di oggi; questo può avere caratterizzato la sua virulenza e la sua
trasmissibilità e può spiegare perché poi nuovi ceppi meno aggressivi hanno avuto
il sopravvento. Con le nuove tecniche genetiche possiamo quindi fare un po’ la
storia delle epidemie del passato ricorrendo alle reliquie conservate
(bellissimo, ndr).
***
Intelligent testing. Nature 2014;506:265. Sottotitolo: Science has a part to play in
ensuring protection for defendants with intellectual disabilities. Nel romanzo
di John Steinbeck Of Mice and Men Lennie Small, una persona con disabilità intellettiva, uccide una
donna mentre le stava accarezzando i capelli. In buona parte dei paesi dove c’è
ancora la pena di morte Lennie non sarebbe stato condannato a tale pena perché
incapace di intendere. In Florida si prevede, prima di applicare la pena di
morte, la determinazione del QI, ma diventa più complesso il caso se chi ha
commesso un tale crimine ha un deficit lieve (non inferiore a 70). Abbassare,
come richiesto da alcuni, tale limite vuol dire aumentare a dismisura i ricorsi
legali per far entrare il condannato nella categoria di persone non
sottoponibili alla pena capitale in quanto oltre il 20% di coloro che sono
nella death row (termine orrendo,
ndr) ha valori intorno a un QI di 70. E poi è noto che il margine di errore
testale è dell’ordine di 10 punti e non è quindi possibile distinguere ad es. 71
da 69. Con cosa rimpiazzare il QI? Il suggerimento è di adottare il test
Diagnostic Adaptive Behavior Scale, preparato soprattutto per i giovani con
basso QI, che valuta la capacità di affrontare i problemi sociali e la gullibility (la traduzione in credulità non mi piace ma non so trovare
altro, ndr). Molto
condivisibile la conclusione: “Lennie Small pays the ultimate price for both
his crime and his disability. Justice demands that we separate the two. Science
will keep trying to do so”.
**
Conflicts
mar (disturbano) studies of sweet drinks. Nature News 2014
in cui si commenta un lavoro (Financial
Conflicts of Interest and Reporting Bias Regarding the Association between
Sugar-Sweetened Beverages and Weight Gain: A Systematic Review of Systematic
Reviews. PLOS Medicine 2013;10: e1001578) sulla questione dibattuta e con pubblicazioni con
risultati contrastanti se il consumo di bevande zuccherate è associato a
obesità. In questa revisione sistematica della letteratura si nota che le
conclusioni in alcuni casi potrebbero essere influenzate da un conflitto
finanziario di interesse. I dati: in 6 delle 17 review era dichiarato un
conflitto di interesse finanziario con produttori di tali bevande. In più
dell’83% delle 12 conclusioni in cui questo conflitto non era dichiarato
risultava una relazione tra consumo di bevande zuccherata ed obesità, la stessa
proporzione ma con conclusioni diametralmente opposte per le pubblicazioni in
cui vi era conflitto di interesse (ve lo aspettavate?
Ndr).
Overweight children could become the “new norm” for Europe, WHO says. BMJ 2014;343:g1821.
Il
rapporto WHO dell’epidemia dell’obesità in Europa, con le valutazioni in tutti
i paesi europei:
http://www.euro.who.int/en/health-topics/disease-prevention/nutrition/country-work
I dati recenti per l’obesità infantile
rilevano che la più bassa prevalenza di sovrappeso a 11 anni è in Olanda (13%)
e Svizzera (11%); la più alta in Grecia (33%), Portogallo (32%), Irlanda (30%)
e Spagna (30%) (finalmente PIGS con una sola I, buon segno, ndr).
L’Italia
nel 2008: il 54.1% della popolazione adulta è in sovrappeso (M 61.8%, F 47.1%) e
il 19.8% obesa (M 21.2%, F 18.5%).
L’Italia
nel 2020 (adulti): 16% dei M e 12% delle F. E nel 2030: 20% dei M, 15% delle F.
A proposito di Olimpiadi invernali di Sochi
e di doping. Three Q’s. Science 2014;343:715. In ogni olimpiade molti atleti cercano come avvantaggiarsi anche
illegalmente nelle prestazione e gli esperti antidoping che cercano di scoprire
le nuove sostanze dopanti. Un chimico forense tedesco ha testato una sostanza (full
size MGF) dopante fornitagli da
giornalisti tedeschi che hanno scoperto uno scienziato russo che vendeva per
1.000 D USA/mg un fattore di crescita meccanico (MGF) che stimola la crescita
muscolare. NB: questa sostanza non è identificabile con gli attuali test
antidoping.
***
Stimulating memory consolidation. Nature
Neuroscience 2014;17:151. News &
Views di un articolo sull’effetto della caffeina sulla memoria a lungo termine
(Post-study caffeine administration enhances
memory consolidation in humans. Pg. 201). E’ noto
che la caffeina sia uno stimolatore della memoria, anche se si è sempre
sostenuto che ha un effetto limitato o nullo su quella a lungo termine. Inoltre
gli studi sulla caffeina e memoria sono stati condotti somministrandola prima
dell’apprendimento, quando provoca altri effetti come eccitazione, attenzione e
incremento del processamento cerebrale. Invece in questo studio a doppio cieco
è stata assunta caffeina
(in pillola, peccato, ndr) a diverse dosi (100, 200, 300 mg) o placebo dopo che il volontario ha studiato il materiale (immagini), con
controlli nelle successive 24 ore dei metaboliti salivari per verificare le
differenze individuali del metabolismo caffeinico. Dopo 24 ore sono state
proposte ai partecipanti le stesse immagini, immagini nuove e immagini simili
ma non identiche: chi ha ricevuto caffeina ha il picco dei suoi metaboliti dopo
1-3 ore e distingue in modo significativamente migliore rispetto ai controlli
le figure simili alle immagini studiate il giorno prima. L’”effetto caffeina”
lo si ottiene già a 200 mg e è correlato anche con la dose di metaboliti
salivari. L’effetto è specifico sul consolidamento (ma non sul richiamo) della
memoria a lungo termine.
Mistimed sleep disrupts
circadian regulation of the human transcriptome. PNAS
2014;111:E682. I ritmi giorno-notte sono dovuti ad
un’interazione tra cicli ambientali e oscillatori circadiani endogeni, che
nell’uomo sono presenti nel cervello e in buona parte dei tessuti periferici.
La ritmicità circadiana in questi tessuti è mantenuta da un’attività
trascrizionale e feedback post-traduzionali di “clock genes” che interagiscono
anche con gli oscillatori metabolici. Nel lavoro si vuole verificare come la
modificazione del ciclo sonno-veglia interferisce con la trascrizione genica in 22 volontari sottoposti a un giorno di 28
ore con luce bassa nel periodo in cui erano svegli e con ritardo del ciclo di 4
ore ogni giorno per 3 giorni consecutivi sino ad arrivare al sonno a metà
giornata. Gli AA hanno trovato una riduzione di espressione di 6 volte dei geni
circadiani, tra cui regolatori della trascrizione e traduzione, mentre il ritmo
circadiano centrale melatoninico non è stato modificato dal ritardo del sonno.
Questo suggerisce che i cicli sonno-veglia
modificano l’organizzazione circadiana del trascrittoma. Questi
risultati sono utili per l’interpretazione dell’effetto negativo sulla salute (depressione,
sindrome metabolica, cancro) nel caso di modificazioni del ciclo sonno-veglia.
Health effects of the London bicycle sharing system: health impact
modelling study. BMJ 2014; BMJ 2014;348:g425. Valutazione della stato di
salute e degli incidenti stradali utilizzando il sistema di condivisione delle
biciclette a Londra nel periodo 2011-2012 (578.607 utenti di età superiore ai 14
anni con il 78% del tempo da parte di persone di età inferiore ai 45 anni). Effetto
positivo soprattutto per i maschi e per le persone anziane, non per tutti
quindi.
Italian
space head. Nature 2014;506:137. La foto e la notizia che il
presidente dell’Agenzia Spaziale italiana, Enrico Saggese, è indagato per
tangenti e corruzione, anche per un “luxurious business travel, including a
3-week trip for 33 people to a rocket launch in Vandenberg, California” (lancio
che, se non ricordo male, poi non è avvenuto, ndr). L’Agenzia Spaziale italiana
ha un budget di più di 550 milioni di euro all’anno ed è il terzo maggior
contribuente dell’Agenzia Spaziale europea.
SPERIMENTAZIONE ANIMALE E ANIMALISTI
ESTREMISTI
**
Animal farm. Nature
2014;506:5. Sottotitolo: “Europe’s policy-makers must not buy (tradurrei a braccio “bersi”) animal-rights
activists’ arguments that addiction is a social, rather than a medical, problem”. Editoriale che sottolinea quindi che la dipendenza è
una malattia e come tale andrebbe studiata con tutti i mezzi a disposizione,
anche se questo aiuta con l’uso di modelli animali vicini a noi come le
scimmie. Non ci sono pareri ma fatti derivati da tutti gli studi che provano
che le droghe agiscono come neurotrasmettitori che inviano messaggi falsi e
anomali ai circuiti neurali con sovraccarico dopaminico del SNC, che reagisce
riducendo la sua risposta alla dopamina e questo causa la necessità per la
persona di assumere sempre più droga per aumentarne i livelli, quindi un
circolo vizioso da cui si esce con difficoltà. In più l’alterazione di altri
neurotrasmettitori del sistema di ricompensa, come il glutammato, influenzano
la funzione cognitiva e la stimolazione dei sistemi di memoria inconscia portando
la persona, in alcune situazioni ambientali, al condizionamento con la
sensazione di desiderio incontrollabile di droga. Tutti questi studi si basano
sulla ricerca nei modelli animali. E allora, chiede l’Editoriale, perché una
consistente parte di politici europei vuole tagliare i fondi di ricerca per la
dipendenza? Perché chi si oppone a queste ricerche sostiene, senza argomenti
scientifici, che la dipendenza non sia una malattia ma il disagio nella nostra
società (un po’ come l’autismo e la schizofrenia con la colpevolizzazione
materna, Lancet
2012;379:1292, ndr). E,
sostengono sempre gli animalisti, i problemi sociali non si risolvono con la
scienza o la ricerca con gli animali. Infine per i politici l’occuparsi di come
curare e assistere chi ha la dipendenza non porta voti.
Queste teorie stanno portando l’Italia
a proibire la ricerca sulla dipendenza usando animali di laboratorio (legge
prevista per il prossimo mese, dice l’Editoriale). In Belgio, sotto le
richieste degli animalisti, i politici stanno pensando di bandire l’uso delle
scimmie per questo scopo. Nella dipendenza il peso della predisposizione genetica
è rilevante, come lo sono fattori ambientali come lo stress in particolari
stadi critici dello sviluppo dal prenatale, infanzia e adolescenza. Senza il
ricorso agli animali, soprattutto quelli con SNC simile al nostro, non sarà possibile
capire come si instaura e si mantiene. Ovviamente la dipendenza è anche un
problema sociale e rilevante, costa in USA 190 miliardi di dollari all’anno in
atti criminali, sanità e ridotta produttività, ma “Diseases can be cured. People affected can be helped by
science and research — and yes, by the use of animals. Addiction is no
different”,
The changing face of primary research. Nature
2014;506:24. Sottotitolo: “A hard-won political victory for primate
research is at risk of unravelling in pockets (tradurrei a braccio: realizzarsi
in alcune parti) of Europe”. Inizia con
una storia di un ricercatore tedesco che da anni è vittima di minacce, anche
violente, da parte di fanatici ambientalisti. L’Italia è ancora un esempio
perché, a differenza della Germania dove la ricerca si basa sui modelli animali,
non è appoggiata dalla politica, anzi “By 2012, some populist politicians had
adopted the animal-rights cause and used it to influence the Italian
implementation of the EU directive”. Ma per una volta non siamo gli unici, in
Svizzera è fortemente ostacolato l’uso delle scimmie, ma non va dimenticato, a
proposito della sperimentazione sulle scimmie, che “you can’t go directly from
mice to humans because you can’t be sure if the neural circuits are the same. Mice are simply not a good model of
how people see”. E allora i ricercatori (fanno come i
nostri industriali, ndr) “delocalizzano” (Cina o Singapore). Ma allora con la delocalizzazione
dei vari stati europei si corre il rischio di non avere più esperti nei vari campi
della ricerca sui primati (chirurghi, anestesisti).
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