mercoledì 1 gennaio 2014

Spigolature Genetica Clinica/Umana Dicembre 2013. R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e Umana e di interesse generale del mese di Dicembre 2013 (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 I PEDIATRI E PER ALTRI SPECIALISTI (Neurologi, Ostetrici, Cardiologi, Psichiatri, ORL, Medici della riproduzione, Patologi ecc.).
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Paediatric cardiomyopathy: getting to the heart of the matter. Lancet 2013;382:1866. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Risk stratification at diagnosis for children with hypertrophic cardiomyopathy: an analysis of data from the Pediatric Cardiomyopathy Registry. Pg. 1889) su un gruppo di malattie pediatriche, le cardiomiopatie, geneticamente eterogenee che includono malattie metaboliche, mitocondriali, mutazioni delle proteine sarcomeriche e del citoscheletro, malattie neuromuscolari e sindromi malformative. La frequenza è di 1.13-1.24/100,000 bambini, con comparsa più alta nel primo anno di vita, familiare in oltre il 9-20% dei casi. Le ipertrofiche sono il 25-42%. La prognosi è peggiore per bambini di <1 anno con diagnosi di m. ipertrofica “idiopatica”. L’insufficienza cardiaca che porta a morte o a trapianto è alta per l’intero gruppo. Lo studio (North American Pediatric Cardiomyopathy Registry Study Group) descrive i fattori di rischio e l’esito per 1085 b. con miocardiopatia ipertrofica da varie cause in un periodo di 19 anni. Vengono forniti utili dati da considerare nel management (quando trapiantare) e nel counseling relativi all’evoluzione in base alle cause e ai fattori di rischio. Per vedere le cose in positivo risulta che i b. (407) con l’ipertrofica idiopatica con diagnosi dopo l’anno hanno un’ottima sopravvivenza a 2 anni. Come fattori di rischio: basso peso, insufficienza cardiaca congestizia prima dell’anno e alcuni segni ECG. Ci sono limiti del lavoro, i classici relativi ai dati presenti in un registro multicentrico, uno per tutti la non uniformità delle informazioni inserite. Ma dati molto utili per pediatri, chirurghi e anche genetisti clinici.

Uncovering epigenetic patterns in heart disease. PNAS 2013;110:19971. Commento di un articolo con molti AA (primo e ultimo nome) italiani di MI (Genome-wide analysis of histone marks identifying an
epigenetic signature of promoters and enhancers underlying cardiac hypertrophy. Pg. 20164). L’ipertrofia cardiaca è un segno comune dell’insufficienza dell’organo come risposta allo stress in cui i miocardiociti assumono l’espressione genica fetale. Nel lavoro viene studiata la mappa delle modificazioni istoniche nei cromosomi di miocardiociti di cuore di topo sottoposto a stress per ottenere la distribuzione delle modificazioni epigenetiche che ne derivano. Gli specifici profili epigenetici ottenuti costituiranno una buona base per la comprensione dei meccanismi che portano all’ipertrofia cardiaca.

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Serie di articoli sullo stesso fascicolo di NEJM di Farmacogenetica sulla Warfarina (di interesse molto personale, ndr).
Do Pharmacogenetics Have a Role in the Dosing of Vitamin K Antagonists? NEJM 2013;369:2345. Editoriale. Pharmacogenetics and Coumarin Dosing — Recalibrating Expectations. Pg. 2273.
A Pharmacogenetic versus a Clinical Algorithm for Warfarin Dosing. Pg. 2283.
A Randomized Trial of Genotype-Guided Dosing of Warfarin. Pg. 2294.
A Randomized Trial of Genotype-Guided Dosing of Acenocoumarol and Phenprocoumon. Pg. 2304.
La terapia anticoagulante più usata, perché più vecchia (50 anni)(e anche più economica ora, ndr) è quella warfarinica che interrompe il ciclo della vitamina K determinando un difetto di questa vitamina. La ridotta funzione dei vari fattori coagulativi (IX, X, protrombina) è monitorata con tempi stretti all’inizio e poi, trovata la dose giusta, mensilmente determinando il tempo di protrombina e ricorrendo a un indice normalizzato, chiamato INR, che deve rimanere entro determinati limiti. A parità di dose di farmaco la dieta può interferire con il metabolismo e i livelli ematici di warfarina. Vi sono anche modulatori genetici del catabolismo degli antagonisti della Vit. K, come polimorfismi di uno dei membri della famiglia dei citocromi P-450 CYP2C9, CYP2C9 che ha due varianti: CYP2C9*2 (R144C) e CYP2C9*3 (I359L), comuni nella nostra popolazione (rispettivamente dell’8-18% e del 4-10%). Questi hanno una ridotta attività e una minor clearance del farmaco e richiedono quindi un dosaggio più basso. Lo stesso per polimorfismi di VKORC1 che hanno una sensibilità variabile agli antagonisti della Vit. K. Molti esperti ritengono che sia utile ricorrere alla ricerca di questi polimorfismi prima di iniziare la terapia con warfarina per usare la dose più appropriata. Nei lavori non è stato possibile valutare la frequenza di emorragie e di eventi trombotici ma solo la percentuale di tempo che un pz ha passato nel range terapeutico (INR) nella fase iniziale del trattamento anticoagulante, in pz di cui la terapia è stata guidata dalla conoscenza del genotipo “coagulativo” e dalla clinica e in pz in cui invece la terapia è stata guidata solo dalla clinica. Le conclusioni dei tre studi, diversi tra loro per vari aspetti, sono che il risultato è stato sovrapponibile nei due gruppi di pz.
Va sottolineato che gli studi hanno riguardato solo la fase di inizio della terapia e non sono a medio o lungo termine.
L’Editoriale conclude che per evitare complicazioni, più che ricorrere al test farmacogenetico, costoso e che sembra inutile almeno nella fase iniziale, deve esserci un ottimo rapporto pz-medico-paramedico-laboratorio per ridurre al minimo le variazioni di INR che possono essere pericolose sia in difetto che in eccesso (esperienza personale: condivido completamente questa raccomandazione; ho trovato infatti persone preparate e disponibili il cui aiuto è stato fondamentale a farmi stare nei limiti terapeutici non solo inizialmente ma anche a lungo termine, senza ricorrere all’analisi genetica che non mi è nemmeno mai stata proposta. Ma ora con i nuovi farmaci, come Rivaroxaban, si ridurrà considerevolmente l’uso della warfarina e quindi i rischi di sopra- o sottodosaggio del farmaco, ndr).

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Drugs that made headlines in 2013. Nature Medicine 2013;19:1562. Farmaci che hanno avuto dalla FDA nel 2013 luce verde (approvati), gialla (in buona posizione) o rossa (stop). Interessante: molti antitumorali ma anche molti dolorosi insuccessi come per la Duchenne da mutazione esone 51, l’Alzheimer con terapia immunoglobulinica, il Parkinson con un antagonista dei recettori 2A per l’adenosina e l’ALS con dexpramipexole, purtroppo.

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Intestinal HIF2α promotes tissue-iron accumulation in disorders of iron overload with anemia. PNAS 2013;110:E4922. L’accumulo di ferro nei tessuti, presente in molte anemie congenite, è la causa principale di mortalità. Nella β-talassemia major il sovraccarico è in gran parte dovuto alle ripetute (anche mensili) trasfusioni di sangue e in parte anche a un aumentato assorbimento; nella β-talassemia intermedia, che non richiede trasfusioni, è dovuto invece all’aumentato assorbimento di ferro. Nell’anemia emolitica e sideroblastica il sovraccarico di ferro è dovuto all’emolisi. Non è noto il meccanismo dell’incremento di assorbimento. Nei modelli animali (topo) di talassemia l’accumulo di ferro è dovuto all’attivazione precocissima nel piccolo intestino del fattore di trascrizione inducibile da ipossia (HIF2α) e del traportatore di metalli divalenti-1 (DMT1). L’inattivazione di HIF2α e di DMT1 nel topo talassemico e nel topo con anemia emolitica riduce i livelli tissutali di metallo. Ideali bersagli per la terapia delle diverse malattie con accumulo di Fe nei tessuti, che è una grave e letale complicazione di queste ematologie.

Aquagenic Wrinkling of the Palms in a Patient with Cystic Fibrosis. NEJM 2013;369:2362. L’avvizzimento della pelle delle mani e piedi dopo qualche minuto di immersione in acqua è un fenomeno comune, ritenuto da perdita del film idrolipidico ricoprente la pelle e da pressione osmotica. Nella Fibrosi Cistica la cute delle mani in acqua avvizzisce prima del solito e il fenomeno sembra essere dovuto a una disfunzione di CFTR. Per pz con mutazione G551D è stato approvata la terapia farmacologica con Ivacaftor, che potenzia la funzione della proteina e che migliora la funzione polmonare e il decorso clinico della malattia e che causa anche una riduzione della usualmente alta concentrazione di cloro nel sudore nei pz con FC. In un pz con tale mutazione si è analizzato il tempo necessario di immersione in acqua per determinare avvizzimento della cute delle mani prima e dopo la terapia con Ivacaftor: prima della terapia bastavano 5m’ con acqua a 37°C e dopo la terapia non si è invece osservato avvizzimento cutaneo (vedi foto) e vi è stata una riduzione a un terzo della concentrazione di cloro nel sudore.
Viene proposto che questo effetto di scomparsa di avvizzimento cutaneo da immersione in acqua tiepida possa costituire un semplice test di monitoraggio del successo della terapia farmacologica nella FC.

Faulty Brain Connections in Dyslexia? Science 2013;342:1158. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Intact But Less Accessible Phonetic Representations in Adults with Dyslexia. Pg. 1251) in cui si sostiene che il meccanismo patogenetico della dislessia (frequente-10% della popolazione, significativo e persistente difetto di lettura, scrittura e calcolo) non è dovuto, come si è sempre pensato, a un’errata rappresentazione mentale delle parole ma all’incapacità del cervello di accedere a queste informazioni. Quando si impara una nuova lingua, dice il commento, si imparano prima i fonemi (le piccole unità dei suoni che compongono le parole della lingua) e poi si mettono insieme tutti i vari modi con cui ogni fonema viene espresso (toni, accento ecc.) distinguendo bene quelli simili (es. “d” e “b”). Si è sempre ritenuto che il dislessico non ha sviluppato la precisa “rappresentazione fonetica” e quindi non è in grado di riconoscere le piccole differenze che ci sono tra un fonema e l’altro. Questo non impedisce il linguaggio comune ma rende molto difficile imparare a leggere e sillabare. L’altra ipotesi è che la rappresentazione fonetica sia normale ma per alterate connessioni cerebrali vi sono minori o maggiori difficoltà di accesso a queste. Nel lavoro sono state testate queste due ipotesi: 23 adulti con grave dislessia e 22 controlli sottoposti a fMRI cerebrale mentre sentono pronunciate varie parole. Nei dislessici la rappresentazione fonetica è risultata normale ma con tempi di risposta doppi e vi è una minor coordinazione tra 13 regioni cerebrali, che processano i fonemi di base, e una regione nota come area Broca, responsabile dell’elaborazione del linguaggio a più alto livello (Broca nel 1861 ha individuato all’autopsia l’area cerebrale interessata da ictus in un suo pz che era diventato afasico, wiki). A minor correlazione tra queste due aree corrisponde una dislessia più grave. Interessanti due considerazioni pratiche: se questo sarà confermato potrebbe essere usato come test diagnostico obiettivo e, forse, si potrebbe pensare ad interventi che specificamente stimolino le connessioni tra regioni cerebrali come stimolazioni elettriche non invasive.

APOL1 Risk Variants, Race, and Progression of Chronic Kidney Disease. NEJM 2013;369:2183.
Gli afroamericani con malattia cronica renale hanno un rischio doppio rispetto agli americani di origine europea di andare in insufficienza renale terminale. Con studi genetici sono stati individuati due geni nonmuscle myosin heavy chain 9 (MYH9) e apolipoproteina L1 (APOL1) associati a incremento di rischio negli afroamericani di nefropatia da immunodeficienza virale, glomerulosclerosi focale segmentale, nefropatia da ipertensione e insufficienza renale non diabetica. Gli AA in due differenti studi hanno valutato il ruolo delle varianti del gene APOL1 sulla progressione della malattia renale cronica nella popolazione USA. In uno studio (solo afroamericani) il gruppo a alto rischio in base al genotipo ha avuto segni di insufficienza renale in una proporzione significativamente maggiore rispetto a quelli a basso rischio. Nella seconda popolazione gli afroamericani a alto rischio genetico APOL1 hanno avuto un più rapido declino verso l’insufficienza renale rispetto ai bianchi indipendentemente dal diabete.
Negli afroamericani, indipendentemente dalla causa, le varianti APOL1 a alto rischio sono quindi un fattore di rischio di progressione della malattia renale cronica.

Eaten alive! Research Highlights. Nature Review Neuroscience December 2013;11. Commento (mangiati vivi è una sintesi efficace) dell’articolo Phagocytosis executes delayed neuronal death after focal brain ischemia. PNAS 110:E4098 in cui si rileva che dopo un’ischemia transitoria i macrofagi cerebrali possono fagocitare neuroni vivi e funzionanti e causare atrofia cerebrale. I neuroni che stanno morendo, come avviene nell’area circostante la sede infartuata, liberano fosfatidilserina che dice ai macrofagi “mangiami”. Il segnale di “mangiare” è riconosciuto dalle proteine fagocitiche MERTK (Mer receptor tyrosine kinase) e da MFGE8 (milk fat globule EGF-like factor 8). Nel lavoro si dimostra che dopo ischemia c’è un superlavoro di queste proteine che fagocitano anche neuroni vitali. Queste proteine sono quindi bersagli potenziali per ridurre il danno cerebrale successivo all’ischemia.

INSEGNAMENTO DI GENETICA UMANA
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Education Evolving: Teaching Biology Online. Cell 2013;155:1443. I MOOC (Massive Open Online Courses) sono dei corsi online aperti pensati per una formazione a distanza che coinvolga un numero elevato di utenti. I partecipanti ai corsi provengono da varie aree geografiche e accedono ai contenuti unicamente via web (wiki). L’articolo ha come sottotitolo: “The rise of massive open online courses (MOOCs) is shaking up education. For science professors, the Internet offers new opportunities and technological tools to develop new materials, rethink curricula, and teach more effectively, benefiting students both on campus and on the web”.
Un piccolo capitolo è significativamente intitolato “Beyond the Classroom” e parla dell’insegnamento della genetica, che sta diventando rilevante anche per le persone che non sono genetisti (interessante punto di vista che contrasta con quello che abbiamo sempre detto di voler fare: invece di inserire genetisti in ogni ambito medico preparare i medici a saperne di più di genetica. Buon argomento di discussione in SIGU, vero? Ndr)

L’Italia e il “TAR del Lazio”
Stem-cell fiasco must be stopped- Nature 2013;504:331. Sottotitolo: In the public interest, the Italian health minister should resolve the ongoing uncertainty over a government trial of a controversial therapy. L’ultima frase dell’Editoriale è “Lorenzin must find the courage to act” (questa non è una nota nascosta tra altre mille, ma è il primo Editorial del fascicolo del 16 Dicembre. Vergogna per tutti noi, ndr).
Italy blocks controversial stem cell therapy. Nature Biotechnology 2013;31:232. News. Tutto bene: il Governo italiano ha ritirato il proprio sostegno alla sperimentazione clinica della controversa terapia con cellule staminali della Stamina (ne viene fatta la storia e viene sottolineata l’assoluta mancanza di evidenza scientifica).
E quindi: Disputed Stem Therapy Revived. Science 2013;342:1296. Health Minister Beatrice Lorenzin told the Italian media that she will appoint a new expert panel to assess Stamina’s protocols (
Purtroppo da noi c’è il ben noto TAR del Lazio che invece di occuparsi di spese folli (o molto peggio), cavilla e diventa un comitato scientifico.
L’Italia e la ricerca
Italian biomedical research under fire. Nature Neuroscience 2013;16:1709. Editoriale sui problemi di finanziamento della ricerca in Italia: “A short-sighted bill introduced in the Italian parliament could cripple scientific research in that country. Scientists share some of the responsibility for this crisis”. Di male in peggio: nel 2012 taglio dei finanziamenti pubblici agli istituti di ricerca del 3.8% e di un altro 10% nel 2013 e 1014. Nell’Ottobre 1012 il tribunale dell’Aquila condanna i componenti della commissione grandi rischi a 6 anni di carcere per non avere previsto il terremoto (e i palazzinari e i tecnici del comune che hanno consentito di costruire edifici con la sabbia niente? Il tribunale arriverà a conclusione, forse, quando a risponderne ci saranno i loro pronipoti, ndr, forse). E ora il peggio: la sperimentazione sugli animali (già commentata ampiamente, Spigolature varie tra cui Ottobre con l’editoriale Animal research: a balancing act. Nature Medicine 2013;19:1191) con la draconiana decisione di praticamente proibirla, sulla pressione degli animalisti che continuano a sostenere che ormai gli studi in vitro possono sostituire, contro ogni prova (vedere il contributo di questi ultimi anni sulle conoscenze e sulla terapia, ndr), quelli sugli animali. E’ parere generale tra i ricercatori che questo è dovuto alla mancanza di basi scientifiche della popolazione e in particolare delle persone che fanno politica, un’ignoranza di cui gli scienziati hanno le loro colpe.
Unica magra soddisfazione: in questa situazione non siamo la sola nazione ad avere una bassa cultura scientifica.

E in USA
FDA Reins in (sotto controllo) 23andMe (http://scim.ag/_23andMe). La compagnia propone al costo di 99 $ il Personal Genome Service. Il 22 Nov scorso la FDA ha mandato a 23andMe una lettera di diffida perché promuove un prodotto senza autorizzazione e di potenziale inaccuratezza inducendo il consumatore a prendere decisioni sulla sua salute non appropriate dal punto di vista medico. La questione va avanti da tempo e la FDA aspetta che 23andMe fornisca i dati richiesti. Lo scontro sulla vendita diretta al pubblico dei test genetici ha richiesto molto tempo e ora le altre compagnie aspettano di vedere come 23andMe
“is navigating this uncertain world”.

FECONDAZIONE ARTIFICIALE/DIAGNOSI PRENATALE
Genome Analyses of Single Human Oocytes. Cell 2013;155:1492. L’analisi del genoma del singolo oocita potrebbe essere utile per conoscere meglio il complesso meccanismo meiotico ma anche per la diagnosi preimpianto di malattie. Nel lavoro analizzando il genoma con la tecnica di amplificazione MALBAC (Multiple Annealing and Looping Based Amplification Cycles) di due corpi polari di oociti fertilizzati in vitro gli AA (cinesi) hanno potuto inferire lo “stato di salute” dell’oocita. Sono state reclutate 8 femmine donatrici di 25-35 anni e è stato effettuata una fecondazione in vitro con ICSI ottenendo un totale di 70 oociti fertilizzati. I due corpi polari sono stati rimossi con successo in oltre il 90% degli oociti con una micropipetta senza danneggiare l’oocita e il genoma dei due corpi polari e del pronucleo femminile sono stati amplificati con la tecnica MALBAC e sequenziati. I risultati confermano che le informazioni genomiche del pronucleo oocitario (aneuploidia e SNP in alleli associati a malattie) possono essere dedotte dai genomi dei due corpi polari. La tecnica impiegata consente quindi lo screening genetico preimpianto in modo accurato e economicamente conveniente (sentiremo in futuro gli eticisti che ne pensano di questo lavoro, ndr).

The path to prevent mitochondrial disease. Bench to bedside. Nature Medicine 2013;19:1578. Ancora sul Three-parent baby che è la sostituzione mitocondriale dell’oocita della portatrice di mutazioni mtDNA: la tecnica consiste nell’inserimento del nucleo fertilizzato dell’oocita liberato dai relativi mitocondri in una cellula uovo di donatrice denucleata che ha mitocondri normali (vedi precedenti Spigolature e l’articolo Mitochondrial diseases. Lancet 2013:382 19 October)(Spigolature Ottobre e Settembre e precedent del 2013 e 2012). Ne vengono sottolineati i rischi che vanno valutati prima di procedere con la sperimentazione: frequenza di anomalie cromosomiche (si manipola la cellula in divisione meiotica), possibile incompatibilità tra DNA nucleare e mitocondriale (se non ricordo male però l’esperimento in primati sarebbe riuscito, ndr), la mescolanza di mtDNA della donatrice e quello trascinato nel trasferimento del genoma potrebbe causare, come nel topo, malattie neurologiche; ma nel topo le due popolazioni di mtDNA erano del 50% mentre qui quella con la mutazione <0.5% (obiezione ovvia, ndr), ma potrebbero però avere effetti nelle generazioni successive (obiezione più plausibile, ndr). In UK, dove la tecnica è partita e dove c’è stata un’ampia discussione anche etica, è ritenuta utile e applicabile nella prevenzione delle malattie mitocondriali (Nuffield Council on Bioethics e Fertilisation and Embryology Authority), anche se andrà adottato un ben preciso regolamento con laboratori certificati e con follow-up dei nati. Siamo tutti in attesa della decisione del Parlamento UK, ma anche la FDA Americana sta considerando questa tecnica.

AAAS Office of Publishing and Member Services

Ten Critical Topics in Reproductive Medicine. Science 2013;342:1393. La tecnologia di riproduzione assistita (ART) è ora una procedura terapeutica standard per la sterilità. Ma ha ancora degli aspetti da definire e delle difficoltà da superare; infatti vi sono stati sia insuccessi che difficoltà, che sono state discusse apertamente in una conferenza tenutasi a Firenze nel Settembre 2013. Si è scelto di far presentare dagli AA 10 lavori (5 di ricerca di base e 5 clinici) già pubblicati e di discuterli alla presenza di un pannello di esperti del settore. Sia gli argomenti che gli aggiornamenti e i commenti degli esperti sono ora presentati in un fascicolo reperibile in forma condensata o completa in web:


Cells Go Solo. Science 2013;3421187. Le tecniche consentono ora di analizzare non solo il genoma ma anche gli altri-omi della singola cellula. Questa Special Section di Science contiene oltre all’introduzione all’argomento (vedi sopra) anche 3 articoli:
Genetic Determinants and Cellular Constraints in Noisy Gene Expression. Pg. 1188.
Functional Roles of Pulsing in Genetic Circuits. Pg. 1193
Single-Cell Metabolomics: Analytical and Biological Perspectives. Pg. 1201

CONTRACCEZIONE MASCHILE
I contraccettivi maschili proposti hanno inaccettabili effetti sulla sessualità e causano infertilità permanente.
Nel lavoro (Male contraception via simultaneous knockout of α1A-adrenoceptors and P2X1-purinoceptors in mice. PNAS 2013;110:20825) la doppia delezione (doppio KO) nel maschi di topo dei geni di due proteine (α1A-adrenoceptor and P2X1-purinoceptor) che mediano la contrattilità dei vasi deferenti e il trasporto dello sperma dall’epididimo all’uretra ha consentito un normale accoppiamento e l’eiaculazione nel coito senza che si sia formato il tappo mucoso dopo il coito (questo fa ritenere che l’eiaculato non abbia cellule spermatiche), né ha portato a gravidanze. Lo sperma estratto dall’epididimo è normale e in grado di essere usato per la fecondazione in vitro e di generare figli normali. I topi doppi KO stanno bene e non hanno anomalie fisiche o comportamentali. Possibile per l’uomo il ricorso a un farmaco per os che blocchi le due proteine e che verosimilmente ha effetti reversibili.

Restoration of testis function in hypogonadotropic hypogonadal mice harboring a misfolded GnRHR mutant by pharmacoperone drug therapy. PNAS 2013;110:21030. Le proteine da mutazioni di recettori, canali ionici ed enzimi spesso sono intercettati dai sistemi di controllo di qualità cellulare come malripiegate e sono segregate nel reticolo endoplasmico (ER) o in altre sedi causando una mancata funzione nei normali siti biologici e causando patologie. I farmacoperoni sono piccole molecole target specifiche che entrano nelle cellule e servono come modelli che aiutano la proteina mutante a superare i criteri di qualità e quindi a raggiungere i siti di azione biologici. I farmacoperoni di GnRHR (recettore dell'ormone di rilascio delle gonadotropine) sono efficaci in vitro. Nel lavoro se ne dimostra l’efficacia nel modello murino knock-in che esprime un GnRHR mutante. La mutazione recessiva causa nell’uomo e nel topo ipogonadismo ipogonadotropo (mancata pubertà con basso o nullo ormone luteinizzante secreto in modo pulsatile). Nel topo knock-in maschio il trattamento con specifici farmacoperoni ha portato alla normalità la spermatogenesi, le proteine associate al trasporto steroideo, la steroidogenesi e i livelli di androgeni.
Ma ancor più importante il lavoro viene definito dagli AA come “proof of principle” della possibilità di curare con un farmacoperone malattie da proteine recettoriali di superficie malripiegate.

ZIBALDONE
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Sleep: not such a waste. Nature Review Neuroscience December 2013:14. Research Highlights di un articolo (Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science 2013;342:373) in cui si dimostra che quello che ci dicevano da piccoli sul sonno (dormendo si perde tempo) è proprio sciocca (lo sapevamo; il piacere di dormire ce lo dice, sin da piccoli, il nostro corpo, ndr). Sappiamo che i prodotti di scarto sono eliminati dal cervello via scambio convettivo (differenza tra densità) tra fluidi che circondano i neuroni e il liquor che alla fine li trasporta al sangue. Nel topo si dimostra che questo scambio è molto maggiore nel sonno rispetto a quando l’animale cammina, suggerendo quindi un importante ruolo di rimozione dei prodotti di scarto. Usando il sistema di immagini a due fotoni gli AA hanno osservato che il topo sveglio ha un flusso dei traccianti periarterioso e periparenchimale ridotto del 90% rispetto a quando dorme o è anestetizzato, probabilmente per riduzione dello spazio interstiziale. Siccome il risveglio attiva il sistema noradrenergico gli AA hanno iniettato un antagonista adrenergico nell’encefalo di topi svegli e hanno visto che gli spazi interstiziali hanno assunto le caratteristiche dell’animale che dorme (uno stimolo per l’uomo ad usare questo sistema per ridurre le ore di sonno per lavorare di più? Ndr)(Se questo vale per l’uomo sarebbe interessante confrontare il volume degli spazi interstiziali nel sonno tra “dormiglioni” -10 ore/notte- e quelli che dormono solo 2-3 ore, poveretti. Variabilità individuale su base genetica? Ndr).

How sexual harassment changed the way I work. Nature 2013;504:9. A proposito di molestie sessuali dei colleghi e soprattutto dei capi verso le giovani donne lavoratrici e la paura di reagire e di rendere pubbliche le avance. E il coraggio di una giornalista scientifica (che ha denunciato il suo blogs editor di Scientific American (leggetevi la storia; sorelline saprete, come già sapete; come difendervi; maschietti: quando è no, è no e rassegnatevi, ndr)(però, la giornalista è bellina in fotografia, ndr).

Baboons know when to be noisy. Nature 12 December 2013. Riassunto di una articolo (che non ho letto)(Anim. Behav. http://doi.org/qcb (2013) sul comportamento animale. I ricercatori hanno voluto verificare se i babbuini adattano il loro modo di comunicare al livello di attenzione della persona che hanno davanti: quanto questa ha gli occhi aperti fanno più gesti con le mani rispetto a quando invece la persona ha gli occhi chiusi o la testa girata dall’altra parte, in questo caso tendono a batterle facendo rumore.
Queste gesti che tendono a attirare l’attenzione, secondo gli autori, potrebbe essere stato il primo passo dell’evoluzione della comunicazione vocale nelle scimmie e nell’uomo.

Targeting a Dual Detector of Skin and CO2 to Modify Mosquito Host Seeking. Cell 2013;155:1365. Come ben sappiamo le zanzare trasmettono malattie letali come il parassita malarico, il virus Dengue e il parassita della filaria a centinaia di milioni di persone ogni anno. Le femmine delle zanzare utilizzano due segnali volatili per selezionare e identificare la vittima da pungere: la CO2 espirata e gli odori della pelle. Questa capacità è dovuta a una classe di neuroni olfattivi. Usando uno screening chimico in silico (di circa 0.5 milioni di composti) che hanno come bersaglio questi neuroni è stato identificato un inibitore che maschera l’odore della cute (etilpiruvato, buon profumo) e un attivatore (ciclopentanone) che inganna le zanzare simulando la CO2 che può essere usato come una trappola per zanzare (almeno così ho capito, ndr). Ambedue hanno un buon profumo, sono ben noti, sono economici, ecologici e possono essere usati su larga scala nelle aree a rischio.

Environmental reprogramming and molecular profiling in reconstitution of human hair follicles. PNAS 2013;110:19658. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Microenvironmental reprogramming by threedimensional culture enables dermal papilla cells to induce de novo human hair-follicle growth. PNAS Pg. 19679) sulla possibilità di fare crescere capelli sulla cute priva di capelli di soggetti adulti (neogenesi). Sinora possibile solo da cellule del derma e epidermide fetali del 2° trimestre di gravidanza anche da cute senza capelli come la fronte. Senza successo sono stati i tentativi di usare papille dermiche di follicoli piliferi coltivate in vitro inserendole in sottocute nel tentativo di stimolare la formazione di cellule follicolari, perché le cellule coltivate perdono la loro capacità di formare capelli. Nello studio, l’analisi di espressione genica di cellule papillari umane in coltura ha mostrato che il passaggio da un ambiente 3D e 2D fa cambiare rapidamente i profili di espressione genica associati all’incapacità da parte delle cellule di formare follicoli. Fatte crescere in un ambiente 3D le cellule papillari umane sono in grado di indurre la formazione di follicoli piliferi nella cute della fronte.
Vengono presentati nel lavoro i meccanismi molecolari responsabili del processo rigenerativo.
Tralasciando le facili ironie (anche se il tentativo è forte, ndr) il commento fa presente che tappa dopo tappa ci si sta muovendo verso la possibilità di trattamento per pz ustionati o che hanno subito un trauma e anche di aprire la strada al futuro delle nuove terapie, come la organogesi.

Come facevano i cinesi a muovere nel 1500 a.C. pesi dal peso di tonnellate? Probabilmente come lo hanno fatto nel 1557 d.C. secondo documenti di 500 anni fa tradotti ora (Ice lubrication for moving heavy stones to the Forbidden City in 15th- and 16th-century China. PNAS 2013;110:20023): trascinando una pietra di 120 tonnellate su una pista artificiale di ghiaccio in inverno dalla cava alla Città Proibita in Beijing, lontana 70 km, con il lavoro di meno di 50 uomini e una velocità di 8 cm al secondo. (il ghiaccio come lubrificante, geniale! Ndr).

An Unknowingly Swallowed Inedible Toy. NEJM 2013;369:2535. Attenzione quando mangiate il panettone di Natale, masticate bene. Vi risparmia l’intervento chirurgico.

Results in Analgesia — Darwin 1, Pharma 0. NEJM 2013;369:2558. Bellissimo titolo (non l’ho capito subito, ho dovuto leggere, ndr) ed esempio istruttivo di selezione evolutiva che ci aiuta a capire i meccanismi della percezione del dolore. Il topo cavalletta è insensibile al veleno dello scorpione bark (Centruroides sculpturatus) dell’Arizona la cui puntura è dolorosissima e talora letale. In questi topi il gene codificante un canale del sodio regolato dal voltaggio (Nav1.8), che tramite i neuroni nocicettivi fa avvertire il dolore, nei topi cavalletta è mutato e è inibito da peptidi della tossina dello scorpione. In tale modo il pathway periferico del dolore è silenziato, la puntura dello scorpione è inefficace e il topo può tranquillamente mangiarselo. Questo potrebbe portare allo sviluppo di nuovi farmaci analgesici.

Reading the Bones. Science 2013;342:1291. A proposito di paleopatologia, che svelando come hanno potuto le infezioni del passato diffondersi e causare epidemie con altissima letalità. E questo potrebbe essere utile per le epidemie ora. Cita i risultati di un’analisi microbiologica e genetica pubblicati sullo stesso fascicolo (The Thousand-year graveyard. Science pg 1306) dei resti di un cimitero medievale in provincia di Lucca (Abbazia camaldolese di San Pietro) sulla via Franchigena dove sono sepolte persone morte di “morte nera” (peste emorragica) nell’epidemia a metà del 1300 (1348) causata dalla Yersinia pestis con mortalità quasi del 100% (40% della popolazione europea). Si riteneva, data la mortalità, che fosse una variante del bacillo, ma ora sembra che il bacillo sia simile a quello d’oggi riscontrabile in piccoli roditori in USA e Africa (leggetevi l’articolo a pg. 1306, è molto interessante). L’articolo a pg. 1291 prosegue sottolineando la differenza tra Europa, Italia inclusa, dove questi studi sono consentiti, e USA dove a causa del Native American Graves Protection and Repatriation Act (NAGPRA) del 1990 sono resi molto più complicati perché i corpi trovati dei nativi americani sono affidati alle tribù locali. L’A lamenta queste difficoltà perché gli studi di paleopatologia potrebbero contarci la storia medica delle varie epidemie di queste popolazioni come la varicella, morbillo, tifo che hanno falcidiato queste popolazioni, informazioni utili per farci capire come sono avvenute, come si sono diffuse e come la popolazione ne è comunque uscita.

Selezione articoli Genetica Clinica/Umana Dicembre 2013. R. Tenconi



Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati in Dicembre 2013 nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Genetics, Nature Medicine, Nature Neuroscience, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science & Cell.

ARTICOLI DA NON PERDERE:
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A Common Pathway for a Rare Disease? Science 2013;342:1453. Perspective di un articolo (mTOR Inhibition Alleviates Mitochondrial Disease in a Mouse Model of Leigh Syndrome. Pg. 1524) sulla terapia della s. Leigh nel modello animale (topo): la rapamicina ritarda la comparsa della malattia e la progressione dei sintomi neurologici. La s. Leigh è una malattia letale che inizia nei primi mesi di vita con regressione e episodi intermittenti di encefalopatia e acidosi metabolica e porta a morte entro il primo anno di vita. La diagnosi è sospettata sulla base della RM cerebrale con lesioni bilaterali simmetriche del tronco encefalico e dei gangli basali da necrosi, gliosi e ipervascolarizzazione con iniziale relativo risparmio neuronale (vedi immagini didattiche della RM, ndr). Non c’è terapia se non di supporto. E’ il prototipo delle malattie mitocondriali da mutazione di più di 40 geni. Il lievito mutante che manca della funzione mitocondriale, tra cui 4 mutazioni causa della malattia nell’uomo, se tenuto in restrizione glucidica, che agisce in parte sul pathway TOR, ha una vita più lunga. L’idea quindi di provare con la rapamicina nel modello murino che ricapitola bene la patologia umana e in particolare manca di NADH deidrogenasi (ubiquinone) Fe-S protein 4 (NDUFS4), che è un componente del complesso I del sistema di fosforilazione ossidativa mitocondriale. La terapia (iniezione intraperitoneale giornaliera di rapamicina) non solo riduce la mortalità raddoppiando la vita di questi topi, ma anche riduce la formazione delle lesioni cerebrali e l’aumento della concentrazione di lattato cerebrale.
Non è ben chiaro come questo avvenga. Note di cautela: gli esperimenti vanno replicati e verificati in altri modelli con altre malattie mitocondriali, i livelli di rapamicina raggiunti nei topi sono superiori a quelli accettati per la terapia nell’uomo, la rapamicina è un vecchio farmaco che inibisce ma non completamente l’attività catalitica di mTOR, andrebbero quindi cercati altri principi inibitori che potrebbero essere ancor più efficaci (ma la rapamicina è un farmaco usato per altre patologie genetiche e tumorali. Quindi già disponibile. Ndr).

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ABCC6 prevents ectopic mineralization seen in pseudoxanthoma elasticum by inducing cellular nucleotide release. PNAS 2013;110:20206. Lo Pseudoxantoma elastico (PXE) è una malattia connettivale metabolica AR (MIM #264800) rara (1:50.000 persone) a insorgenza nella seconda infanzia con progressiva mineralizzazione ectopica e frammentazione delle fibre elastiche della cute (patognomoniche lesioni cutanee collo e ascelle), degli occhi (molto caratteristiche lesioni chiamate strie angioidi) con perdita della visione e delle arterie con complicazioni cardiovascolari. La gravità è variabile da pz a pz. PXE è dovuta a mutazioni inattivanti il gene (ABCC6)(ATP-binding cassette sub-family C member 6), che fa parte della superfamiglia trasportatori ABC che utilizzano l'energia dell'idroli dell'ATP per trasportare varie sostanze attraverso le membrane cellulari. Il gene è altamente espresso nel fegato, meno nei reni e praticamente non espresso nella cute, occhi e arterie. Il topo Abcc6/ha un fenotipo molto simile a quello dell’uomo e ha consentito di concludere che PXE è una malattia metabolica causata dall’assenza di un fattore circolante sconosciuto, la cui presenza dipende dalla presenza del prodotto genico di ABCC6. Lo studio di metabolomica in vitro e in vivo indica che le cellule che esprimono ABCC6 secernono (senza trasportarli) grandi quantità di nucleoside trifosfati, fondamentali per il metabolismo cellulare, che viene idrolizzato fuori dalle cellule dalle ectonucleotidasi a nucleoside monofosfato e pirofosfato inorganico, che è un forte inibitore della mineralizzazione, che è la tipica patologia della PXE. Questo potrebbe essere una via terapeutica per una malattia come la PXE per ora non curabile.

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High-resolution network biology: connecting sequence with function. Nature Review Genetics 2013;14:865. Come ora sappiamo non solo i ribosomi (Mysterious Ribosomopathies. Science 2013;341:849) ma anche le proteine non sono entità monolitiche ma contengono alcuni (molti) domini che mediano specifiche interazioni che funzionalmente possono essere regolate da modificazioni successive alla traduzione della proteina stessa in molte sedi diverse. Varianti di sequenza possono avere effetti diversi su specifici domini. Sinora la biologia che studia le interazioni tra proteine (network biology) sono rappresentate da nodi, proteine, e archi che sono le interazioni fisiche delle intere proteine o le conseguenze della rimozione dei relativi geni.
Nella review sono presentati i metodi sperimentali e computazione per costruire network con alta risoluzione a livello di domini proteici e aminoacidi, prendendo in considerazioni interazioni tra geni e relative malattie e interazioni tra geni e farmaci e relative malattie.

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Exomes in the clinic. Nature Review Genetics December 2013;14. Brevissimo commento di un articolo che ho segnalato tra i migliori articoli nella raccolta dell’Ottobre 2013 (Clinical Whole-Exome Sequencing for the Diagnosis of Mendelian Disorders. NEJM 2013;369:1502): sottolinea il successo diagnostico (25%) e, interessante e da ricordare in consulenza, che i risultati accidentali da trasmettere con cautela ai pz e ai curanti sono stati trovati in una proporzione non trascurabile (12%) dei casi.
Incidental disclosure. Lancet 21 28 Dec 2013 (http://bioethics.gov/taxonomy/term/137). La Commissione di Bioetica USA suggerisce che per la comunicazione dei risultati secondari (incidental findings) di test medici i medici prima di fare il test devono informare i pz sulla probabilità di questi risultati e che insieme medico-pz decidano quali eventualmente saranno da comunicare (mi pare un suggerimento equilibrato, ndr).

Gene regulation by antisense transcription. Nature Review Genetics 2013;14:880. L’RNA da semplice intermediario dell’informazione genetica a molecola con anche ruoli non codificanti indipendenti come il ben noto XIST (X-inactive specific transcript) che svolge la funzione molto importante di inattivazione del cromosoma X nei mammiferi. Conosciamo ncRNA brevi (<200 nucleotidi) per la regolazione genica, che comprendono small interfering RNA (siRNA), microRNA (miRNA) and PIWI-interacting RNA (piRNA). Poco sappiamo dei lunghi ncRNA (>200 nucleotidi). La Review riguarda proprio ncRNA lunghi rappresentati da trascritto antisenso. Vi sono elementi per ritenere che questi trascritti svolgano una funzione regolatoria dell’espressione dei geni.

High-resolution Xist binding maps reveal two-step spreading during X-chromosome inactivation. Nature 2013;504:465. Dicono gli AA: We have illuminated the mechanism by which Xist spreads on a 150-Mb scale.

EPIGENETICA
Tre articoli sullo stesso fascicolo relativi all’epigenetica:
Epigenome editing. Nature Biotechnology 2013;31:1097. News and Views.
Locus-specific editing of histone modifications at endogenous enhancers. Pg. 1133.
Targeted DNA demethylation and activation of endogenous genes using programmable TALE-TET1
fusion proteins. Pg. 1137. Questi studi introducono nuove tecniche che consentono di attivare o reprimere specifici geni e, ancor più importante, di analizzare direttamente come singole modificazioni cromatiniche possono controllare lo stato della cromatina e l’espressione genica.

Role of Tet1 in erasure of genomic imprinting. Nature 2013;504:460. Nel topo “our study establishes a critical function of Tet1 in the erasure of genomic imprinting”.

AUTISMO - M. PSICHIATRICHE
AUTISMO: molto frequente (1/88 persone), altamente ereditabile, ritenuto congenito e che dura tutta la vita.
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Toward Effective Probiotics for Autism and Other Neurodevelopmental Disorders. Cell 2013;155:1446. Commento di una articolo sullo stesso fascicolo (Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders. Pg. 1451) sui risultati di un lavoro sperimentale che parte dalla considerazione che alcuni bambini autistici hanno anomalie gastrointestinali (spesso malattie infiammatorie o altre)(altre malattie neurologiche sono associate a patologie intestinali come le s. Rett, la paralisi cerebrale e la depressione maggiore). Nel modello animale l’alterazione della composizione del microbiota intestinale non altera solo la funzione gastrointestinale ma provoca anche comportamenti anomali di comunicazione, ansia e del gating sensomotorio (sistema di filtro nell'elaborazione di stimoli esterni), che spiega l’impossibilità dei pz con autismo di inibire pensieri e azioni ripetitive. Brain 2002;125:1594). Vediamo meglio: vi sono vari studi che legano l’autismo a malattie autoimmunitarie materne e a fattori infiammatori nel sangue materno, nella placenta e nel liquido amniotico. Nel lavoro si è voluto inizialmente verificare se provocando nel topo l’autismo (vi sono vari modelli di autismo del topo) si trovano anomalie gastrointestinali. E’ stato usato il modello di attivazione immunitaria materna (MIA) nelle gravide iniettando un ummunostimolante che simula un’infezione virale (Polyinosinic:polycytidylic acid)(poly I:C), che ha comportato nei figli anomalie comportamentali e neuropatologiche nelle cellule cerebellari di Purkinje. Lo stesso è stato osservato nelle scimmie. Nei topi con il fenotipo autistico da MIA sono presenti anomalie dell’integrità intestinale e della composizione del microbiota, come nell’uomo. Il trattamento orale dei topi MIA con il batterio intestinale Bacteroides fragilis corregge la permeabilità e la composizione del microbiota intestinale e migliora la sintomatologia autistica. La somministrazione nei topi di controllo di un metabolita aumentato nei topi MIA e che viene normalizzato dal B. fragilis, causa anche in questi anomalie comportamentali suggerendo che il metaboloma ha effetto anche sul comportamento.
E’ proponibile una terapia probiotica per i disturbi gastrointestinali e per malattie del neurosviluppo?

Oxytocin enhances brain function in children with autism. PNAS 2013;110:20953. L’ossitocina (ormone peptidico prodotto dai nuclei ipotalamici e secreto dalla neuroipofisi), somministrata per via nasale aumenta i contatti sociali nei pz con autismo, senza che se conoscano i meccanismi cerebrali. Per verificarne gli effetti sono state studiate le immagini alla RM cerebrale funzionale in pz con autismo. Sotto terapia ormonale le aree che hanno mostrato un significativo aumento di attività durante compiti sociali sono quelle della ricompensa, della percezione sociale ed emozionale; invece altre regioni cerebrali hanno mostrato una ridotta attività durante compiti non sociali, suggerendo che l’ossitocina è in grado di accordare l’attività cerebrale alle diverse circostanze.
L’ipotesi suggerita è che l’ossitocina renda le interazioni sociali più gratificanti attivando regioni che nell’autismo sono di solito poco attive.

Attention to eyes is present but in decline in 2–6-month-old infants later diagnosed with autism. Nature 2013;504:427. Un segno tipico diagnostico dell’autismo è il mancato contatto visivo. Metodologia: analizzati a 2, 3, 4, 5, 6, 9, 12, 15, 18 e 24 mesi 110 bambini, di cui 59 ad alto rischio di autismo (fratelli di b. con spettro autistico – ASD) e 51 a basso rischio (senza parenti affetti) con diagnosi accertata sino ai 36 mesi. In questo studio longitudinale si è osservato che nei b. a cui viene fatta poi diagnosi di autismo vi è una diminuzione della fissazione dai 2 ai 6 mesi di vita (è un aspetto che non è presente in nessuna altra condizione). Ma la fissazione prima è presente. Allora se questo è il segno più precoce e significativo (patognomonico) si può intervenire in tempo per ridurne gli effetti clinici.

Use of Selective Serotonin Reuptake Inhibitors during Pregnancy and Risk of Autism. NEJM 2013:369:2406. Studio di coorte in Danimarca di 626,875 nati vivi singoli nel periodo 1996-2005 con FU nel 2009 conoscendo le madri che avevano fatto uso prima e durante la gravidanza di inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina (SSRI)(antidepressivi non triciclici). Non associazione significativa tra assunzione materna di SSRI prima o durante la gravidanza e figli con autismo.

MODELLI ANIMALI
The mouse C9ORF72 ortholog is enriched in neurons known to degenerate in ALS and FTD. Nature Neuroscience 2013;16:1725. Una spiegazione della degenerazione cellulare specifica neuronale da espansione esanucleotidica non codificante del gene C9ORF72, responsabile del 5-14% delle Sclerosi Laterali Amiotrofiche e della Demenza Fronto-temporale (vedi Articoli interesse del Novembre, Ottobre e Maggio 2013). Nel topo transgenico che porta un’inserzione LacZ nel gene ortologo, si dimostra che a differenza degli altri geni mutati nella ALS, ubiquitariamente espressi, l’ortologo G9ORF72 è quasi esclusivamente trascritto nella popolazione neuronale che nell’uomo degenera nella ALS e nella FTD da mutazione C0ORF72, che non è espresso invece nella microglia e negli astrociti (nel lavoro non è stato possibile escludere la presenza di bassi livelli nelle cellule non neuronali).

RAN proteins and RNA foci from antisense transcripts in C9ORF72 ALS and frontotemporal dementia. PNAS 2013;110:E4968. Nei neuroni dei pz con ALS/FTD da mutazione di C9ORF72 si accumulano due diversi foci nucleari, alcuni con RNA senso e altri con RNA antisenso. Tali foci di RNA non sono presenti nella ALS sporadica, nella ALS/FTD da altre mutazioni o nel Parkinson (vedi anche Targeted degradation of sense and antisense C9orf72 RNA foci as therapy for ALS and frontotemporal degeneration. PNAS 2013;110:E45309)(Articoli di interesse Novembre 2013). Inoltre la struttura di RNA di ripetizioni GGGGCC rende il trascritto suscettibile di un meccanismo non convenzionale di traduzione, chiamato Repeat Associated Non-ATG Translation (RAN-translation), che consente la traduzione di altre proteine (Unconventional Translation of C9ORF72 GGGGCC Expansion Generates Insoluble Polypeptides Specific to c9FTD/ALS. Neuron 2013;77:639)(Articoli di interesse Aprile 2013). Mentre l’RNA si accumula in foci nucleari le proteine RAN formano invece aggregati citoplasmatici in cluster di neuroni nelle regioni cerebrali affette. Il meccanismo patologico della ALS/FTD è quindi complesso e costituito dalla trascrizione bidirezionale e dalla RAN-translation.

EZH2-mediated H3K27 trimethylation mediates neurodegeneration in ataxia-telangiectasia. Nature Neuroscience 2013;16:1745. L’ Atassia-teleangectasia è una malattia AR (MIM #208900) il cui gene, ATM, assicura l’integrità del genoma controllando il checkpoint del ciclo cellulare e promuovendo l’arresto del ciclo, il riparo del DNA e la morte cellulare da apoptosi in risposta a agenti genotossici. Clinicamente vi è una neurodegenerazione del SNC con coinvolgimento delle cellule di Purkinje e delle cellule granulari del cervelletto. Gli AA hanno già dimostrato che l’istone deacetilasi 4 (HDAC4) contribuisce a questa degenerazione. Ora dimostrano che nel cervelletto di pz con A-T e del modello animale (topo) vi è un incremento della tri-metilazione della sua lisina 4 (H3K4me3) mediata dal complesso PRC2 (Polycomb-Repressor Complex-2), che rende la cromatina inaccessibile ai complessi trascrizionali, e ipotizzano che tale incremento sia un altro importante meccanismo alla base della neurodegenerazione.

Loss of caspase-2 augments lymphomagenesis and enhances genomic instability in Atm-deficient mice. PNAS 2013;110:19920. Le caspasi (cistein-aspartasi) sono delle proteasi specifiche. La caspasi-2 ha una probabile funzione di soppressione di tumori oltre a protezione dallo stress cellulare. Il topo caspasi-2 KO ha segni di un precoce invecchiamento. Nel lavoro si vuole verificare la sua funzione antitumorale. Topi Atm KO (Atm è il gene della Atassia Teleangectasia dell’uomo), che sviluppano spontaneamente un linfoma timico sono stati usati per generare Atm-/-Casp2-/- e si è osservato che il difetto caspasico incrementa il deficit di crescita, causa mortalità perinatale e aumenta considerevolmente l’incidenza di tumori con cellule tumorali che hanno una considerevole capacità proliferativa, un’alta frequenza di aneuploidie con associati segni di danno ossidativo. Tutti elementi che suggeriscono che la caspasi-2 coopera con la proteina ATM (una fosfatidilinositolo 3-chinasi) per sopprimere l’instabilità genomica, lo stress ossidativo e la progressione tumorale.

OBESITA’
EHMT1 controls brown adipose cell fate and thermogenesis through the PRDM16 complex. Nature 2013;504:363. EHMT1 è il gene della sindrome Kleefstra (MIM #610253) da aploinsufficienza (delezione o da mutazione puntiforme). Nel lavoro si dimostra che il gene è una metiltransferasi essenziale del tessuto adiposo bruno (BAT) che controlla il destino delle cellule adipose, la termogenesi adattiva indotta dal freddo e l’omeostasi glucidica in vivo. La comprensione della connessione mutazioni EHMT1 e termogenesi di BAT è il primo passo per capire il controllo dell’omeostasi energetica tramite pathway epigenetici che potrebbe portare a una terapia delle malattie metaboliche e dell’obesità (ma è anche di interesse sapere per la gestione medica di pz con la sindrome Kleefstra che vi sono prove sperimentali che deficit di EHMT1 nel tessuto adiposo bruno porta all’obesità (presente nel 28% dei deleti e nel 42% dei mutati), resistenza insulinica sistemica e steatosi epatica in dieta ad alto contenuto di grassi (non descritte nei pz con delezione o mutazione EHMT1. Ndr).

CILIO PRIMARIO E CILIOPATIE
Primary cilia are specialized calcium signalling organelles. Nature 2013;504:311 e Direct recording and molecular identification of the calcium channel of primary cilia. Nature 2013;504:315. Due articoli sulle cilia primarie, organelli lunghi e sottili che escono dalla superficie di tutte le cellule polarizzate (cellule con, ad es., una superficie esterna e una interna come le epiteliali) che hanno funzione di segnale cellulare e di motilit. Mutazioni delle proteine del cilio primario sono causa di numerose malattie dello sviluppo. Le cilia, in base ai risultati dei due complessi lavori, possono essere considerate come compartimenti specializzati dei pathway di segnale del calcio e di Hedgehog (che include il trasduttore di segnale SMO–Smoothened- e fattori di trascrizione Gli 1-3 che regolano la trascrizione di geni sotto controllo Hh) che contengono un recettore-canale TRP (Transient Receptor Potential) PKD1L1-PKD2L1. Tale recettore-canale controlla la concentrazione di calcio ciliare (non quello citoplasmatico) e regola geni della divisione cellulare e della crescita.

MALATTIE NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE
Characterisation of Aicardi-Goutières syndrome. Lancet Neurology 2013;12:1131. Commento di un articolo sulla stesso fascicolo (Assessment of interferon-related biomarkers in Aicardi-Goutières syndrome associated with mutations in TREX1, RNASEH2A, RNASEH2B, RNASEH2C, SAMHD1, and ADAR: a case-control study. Pg.1159) su una malattia neurologica grave a inizio nei primi mesi di vita con distonia, calcificazione dei gangli basali, microcefalia postnatale e rapida progressione con decesso in età infantile. Anche se nella prima descrizione si prospettava una base genetica la presenza di linfocitosi liquorale e poi alti livelli di interferone α facevano pensare a una patogenesi infiammatoria. Poi sono stati individuati più geni malattia (MIM #225750)(AGS) il gene della DNA esochinasi TREX1, AGS2, 3 e 4 i geni del complesso endonucleasico RNasi H2 (RNASEH2B, RNASEH2C, RNASEH2A) e AGS5 il gene deossinucleoside trifosfato trifosfoidrolasi SAMHD1 (AGS5)(Vedi anche Mutations in ADAR1 cause Aicardi-Goutières syndrome associated with a type I interferon signature. Nature Genetics 2012;44:1243)(Articoli Interesse Nov 2012). La sindrome Aicardi-Goutières (AGS) è quindi una malattia su base autoimmunitaria a trasmissione AR con rari casi de novo da mutazione TREX1. Nel lavoro si osserva un’inappropriate risposta dell’interferone tramite l’analisi di espressione dei geni stimolati dall’interferone stesso (IGS) in 82 pz e in una serie storica di altri 147, tutti con mutazione identificata. Un primo buon risultato è costituito dal fatto che l’interferone potrebbe essere un buon biomarcatore per verificare l’efficacia della terapia. L’interferone nella AGS, come la linfocitosi liquorale, dopo un aumento nelle prime fasi della malattia tende poi a diminuire sino a non essere più dosabile sia nel liquor CR che nel sangue. Mentre questo non si verifica con i geni stimolati (IGS) anche in età successive sino all’età adulta. Questo per tutti i geni (RNASEH2A, RNASEH2C, SAMHD1 e ADAR)(90% pz), fuorché per mutazioni del gene RNASEH2B (7 degli 8 pz con punteggio basso hanno mutazione di questo gene), che è causa di un fenotipo più lieve. Quindi il punteggio interferonico può servire per stimare la gravità, per verificare il decorso della malattia e l’efficacia di trattamenti elle sperimentazioni cliniche.

Enzyme activity and brain anatomy: lessons from HPRT deficiency. Lancet Neurology 2013;12:1129. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Regional brain volume abnormalities in Lesch-Nyhan disease and its variants: a cross-sectional study. Pg. 1151) sulle dimensioni di alcune aree cerebrali correlandole con la concentrazione ematica dell’enzima carente in una rara sindrome metabolica XL (MIM #300322), da deficit di ipoxantina-guanina fosforibosil transferasi (HGPRT). La sindrome è caratterizzata da iperuricemia e clinicamente da deficit motori e cognitivi associati a disturbi comportamentali ossessivi-compulsivi (autolesionismo che si manifesta dai 18 mesi ai 13 anni con gravi danni delle labbra, lingua, dita), sintomatologia presente solo nella forma grave e di cui non si conosce la causa. Nella forma classica i livelli di enzima sono molto bassi (<1.5% del normale) mentre nella forma parziale (s. Kelley-Seegmiller, MIM #300323) sono ben più alti (>8%). Esiste una forma intermedia (1.5-8%) con fenotipo variabile caratterizzata da movimenti grossolani a disfunzione motoria debilitante extrapiramidale e piramidale. Nel lavoro sono stati studiati con MRI 21 pz con la forma classica, 17 con la variante e 33 controlli. Trovata nella forma classica una riduzione del 20% del volume intracranico (17% della materia grigia, 26% della materia bianca) soprattutto nei gangli basali, nelle regioni limbiche e frontotemporali con risparmio delle regioni parieto-occipitali. Le immagini della variante sono risultate intermedie tra forma grave e controlli.

Isogenic Human iPSC Parkinson’s Model Shows Nitrosative Stress-Induced Dysfunction in MEF2-PGC1a Transcription. Cell 2013;155:1351. I segni motori iniziali del Parkinson (PD) sono dovuti a perdita dei motoneuroni dopaminergici del mesencefalo. Utilizzando cellule staminali umane si dimostra che la mutazione A53T dell’α-sinucleina, causa di PD familiare, aumenta l’azoto reattivo a livello neuronale che causa un’alterata S-nitrosilazione (modificazione post-traduzionale che regola la funzionalità della proteina) del fattore di trascrizione MEF2C. L’alterazione del relativo pathway impedisce le risposte dei neuroni allo stress mitocondriale contribuendo alla morte apoptotica. In sintesi i neuroni con la mutazione sono più sensibili allo stress mitocondriale.

Hyperactive: The Controversial History of ADHD. Matthew Smith. Reaktion Books, 2012 248 pp. (hardcover, $38.00 ISBN: 1780230311). Un libro e la sua recensione su Nature Medicine 2013;19:1526. L’A, padre di un b. con iperattività, insegnante e consulente oltre che un lettore della letteratura sull’argomento, presenta la storia e lo stato dell’arte (diagnosi e terapia, 50 anni dopo la sintesi del Ritalin) di ADHD, portando anche la sua esperienza personale. Esperienza che gli fa scrivere che considerare l’ADHD una malattia neurologica da trattare con stimolanti sia dovuta a psychiatric ambitions,corporate avarice and biomedical ideologies”, perché anche se il Ritalin ha qualche effetto cambia però la personalità del bambino (anche se, aggiunge chi ha scritto il commento, questo non sembra risultare dagli studi sull’argomento). La copertina del libro è un insieme di pillole (farmaci) e dolci (dieta) molto colorate, che sottolinea i due aspetti terapeutici, il primo, i farmaci, soprattutto in USA, , il secondo la dieta, soprattutto in UK dove c’è una campagna di opinione sul possibile ruolo dei coloranti artificiali come contributo alla patologia e dove sulle confezioni di alimenti colorati c’è scritto: “may have effects on activity and attention in children”. E la dieta (Feingold diet che esclude certi cibi e additivi) viene considerata dall’A. efficace, ma, come ancora nota il commentatore poco provata, a differenza dei farmaci. Nel libro viene trascurata la terapia di supporto comportamentale che negli anni 2000 è stata messa a punto insieme a quella farmacologica. Come in ogni proposta proveniente da genitori, spunta sempre il sospetto da parte degli interessati dell’incombente interesse economico dei produttori di farmaci invece di vedere il problema nel suo aspetto più generale, anche scolastico, più centrato sul bambino. Il commento finale: insomma interessanti proposte e suggerimenti ma “it provides an incomplete review for the patient, parent or practitioner who is interested in the scientific basis of the diagnosis of ADHD and its comprehensive, multimodal treatment”.

Science 2013;342:1529. AAAS Office of Publishing and Member Services. Presentazione di un libretto sullo stato dell’arte della ricerca sulle malattie neurodegenerative in Cina.


NGS
High-throughput DNA sequencing errors are reduced by orders of magnitude using circle sequencing. PNAS 2013;110:19872. Sono frequenti gli errori di identificazione delle basi che si producono casualmente mettono in dubbio se varianti genetiche rare. Nel lavoro si presenta quello che gli AA definiscono circle sequencing. E dichiarano: “This paper presents a library preparation method that dramatically improves the error rate associated with high-throughput DNA sequencing and is substantially more cost-effective than existing error-correction methods”.

First FDA Authorization for Next-Generation Sequencer. NEJM 2013;369:2369. Perspective di Francis Collins che inizia celebrando: “This year marks 60 years since James Watson and Francis Crick described the structure of DNA and 10 years since the complete sequencing of the human genome”. L’annuncio: la FDA ha consentito la commercializzazione del sequenziatore Illumina MiSeqDx per il NGs, che consente con un costo di meno di 5.000 $ di sequenziare il genoma di una persona in 24 ore (ai suoi tempi, Francios Collins, ci sono voluti 10 anni con un costo di centinaia di milioni di $). Ne fa la storia con esempi di applicazione per il cancro e la farmacogenomica, anche se è ancora da verificarne l’utilità per la farmacogenomica.
Ma per la medicina personalizzata siamo ancora lontani dalla sua vera applicazione nella pratica medica.
Siamo ancora agli inizi e “We need to work together to ensure that research progresses, that regulatory policies are developed, that patients’ rights and needs are addressed, and that clinical use of genomic information is based on rigorous evidence”.

GENETICA UMANA
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Genomic instability and repair mediated by common repeated sequences. PNAS 2013;110:19664. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Genome rearrangements caused by interstitial
telomeric sequences in yeast. Pg. 19866). I telomeri, strutture importanti per la stabilità genomica e la protezione dalla riparazione DNA inappropriata, sono costituiti da proteine e da centinaia di sequenze esanucleotidiche ripetute di DNA e sono in genere localizzati alle estremità dei cromosomi. Ma possono anche essere interstiziali e co-localizzate con siti “fragili” cromosomici, sedi preferenziali di rotture in alcuni tumori e in alcune malattie umane. Sono poco conosciuti i meccanismi responsabili dell’instabilità genomica dovuta a queste sequenze ripetute interstiziali. Nel lavoro si vuole chiarire questo aspetto usando come organismo modello il lievito. Si dimostra che esse promuovono delezioni, duplicazioni, inversioni e traslocazioni. La frequenza di alterazioni spontanee è di oltre 10-3 per generazione e è una grossa sottostima perché si riferisce solo a quelle visibili. Considerando la loro distribuzione in tutto il genoma si arriva a numeri tali di effetti di instabilità che ci fanno capire l’alta efficienza del sistema di riparazione a disposizione.

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Contributions of intrinsic mutation rate and selfish selection to levels of de novo HRAS mutations in the paternal germline. PNAS 2013;110:20152. L’identificazione dei fattori che influenzano il tasso di mutazioni de novo è centrale per la Genetica umana e la Genetica medica. Nell’uomo il tasso di mutazione germinale varia ampiamente con tassi di 4–160 x 10-9 per nucleotide per le differenti mutazioni puntiformi. Le mutazioni possono originare prevalentemente da un genitore per la diversa gamatogenesi nei due sessi, con la maggioranza delle mutazioni puntiformi, piccole indel e CNV non ricorrenti, prevalentemente di origine paterna che si producono durante la replicazione mitotica degli spermatogoni, replicazione che continua per l’intera vita riproduttiva. Con il sequenziamento dell’intero genoma si è osservato che delle 30-100 nuove mutazioni puntiformi acquisite in ogni generazione l’80% si formano nel corso della gametogenesi paterna. E con l’età paterna crescono di una o due unità le nuove mutazioni. Ma sec. gli AA c’è un altro meccanismo che favorisce l’accumulo con l’età di nuove mutazioni patogenetiche nei testicoli dell’uomo: la selezione spermatogoniale “egoistica” (selfish), responsabile dell’effetto dell’età paterna (PAE) cioè l’incremento con l’età pat di rischio di malattia genetiche, come l’acondroplasia, la s. Apert, MEN2B, s. Costello e la s. Noonan. Queste malattie hanno una frequenza neonatale doppia o tripla del tasso di mutazione di base (1:30.000 acondroplasia e 1:390.000 Costello in UK), un rapporto di origine mutazionale padre/madre di >10:1 e un aumento medio dell’età paterna rispetto alla popolazione generale di 2.5-8.7 anni. L’ipotesi di lavoro (vedi anche Upsetting the Dogma: Germline Selection in Human Males. PLoS Genetics 2012;8:e1002535)(Spigolature Marzo 2012) è che le mutazioni attivanti di HRAS (responsabili della s. Costello: MIM #218040) e descritte non solo come causa di questa sindrome congenita ma anche in molti tumori (HRAS è l’acronimo di RAS proto-oncogene Harvey rat sarcoma viral oncogene homolog, che codifica una piccola GTPasi che trasduce segnali dai recettori della superficie cellulare agli effettori intracellulari che controllano la divisone cellulare) si accumulano nello sperma con un processo simile a quello della genesi tumorale. Per questo sono state contate le mutazioni di HRAS nello sperma (89 maschi di età 22-74 anni) e nel sangue (7 maschi di età 36-71 anni) di volontari distinguendo quelle attivanti e non attivanti. I risultati depongono per una selezione positiva dei livelli di mutazione HRAS nello sperma con alcune differenze però rispetto al pattern mutazionale della genesi tumorale, come ad es. il fatto che alcune mutazioni (GC>TT/AA) sono più frequenti nelle varianti patogenetiche costituzionali.

Deficiency of Innate and Acquired Immunity Caused by an IKBKB Mutation, NEJM 2013;369:2504. L’immunodeficienza combinata severa (SCID) è l’immunodeficienza più grave che si manifesta già nel primo mese di vita con polmonite da Pneumocystis jirovecii, sepsi batteriche, infezione cronica di CMV o da candida spesso con diarrea protratta e deficit di crescita. Il difetto immunologico è il deficit di linfociti T, assenti o ridotti di numero. deficit di crescita. Il difetto immunologico è il deficit di linfociti T, assenti o ridotti di numero. Ma alcuni pz hanno normale numero di linfociti T con difetto di attivazione immunitaria cellulare da causa non nota. Studiate 4 famiglie canadesi (Northern Cree) con quest’ultima condizione, con normale conta delle cellule B e T e con agamma -(ipogamma)globulinemia mediante mappatura di omozigosità e successivo sequenziamento dei geni. Tutti avevano una duplicazione in omozigosi nell’esone 13 del gene IKBKB che causa perdita di espressione del prodotto che è la chinasi IκB (IKK2), componente del pathway IKK–nuclear factor κB (NF-κB). La perdita di IKK2, che è letale nel topo, nell’uomo altera la risposta agli stimoli attivatori di una varietà di cellule immunitarie determinando una patologia dell’immunità innata e adattativa.

Structural snapshots illustrate the catalytic cycle of β-galactocerebrosidase, the defective enzyme in Krabbe disease. PNAS 2013;110:20479. La malattia Krabbe (MIM #245200) è una malattia lisosomiale che colpisce la sostanza Bianca del SN centrale e periferico. Buona parte dei pz hanno la forma classica e muoiono entro i primi 2 anni di vita con segni a comparsa sui 6 mesi con estrema irritabilità, spasticità e grave ritardo psico-motorio. Il 10-15% dei pz ha forme più tardive infantili, dell’adolescenza o dell’età adulta con variabilità clinica anche nell’ambito della stessa famiglia. Il gene-malattia codifica l’enzima lisosomiale β-galactocerebrosidasi (GALC) essenziale per il catabolismo dei galattosfingolipidi, inclusi i lipidi della mielina. Nel lavoro vengono presentati i risultati dello studio ad alta risoluzione della struttura cristallina dell’enzima per la comprensione della sua complessa funzione catalitica. Informazioni che potrebbero essere utili per lo sviluppo di chaperoni farmacologici.

Tuberous sclerosis 1 (Tsc1)-dependent metabolic checkpoint controls development of dendritic cells. PNAS 2013;110:E4894. Mentre sono noti i pathway metabolici che partecipano all’attivazione immunitaria con l’attivazione linfocitaria e delle cellule dendritiche (cellule del sistema immunitario che presentano l’antigene ai linfociti B e T; derivano dalle cellule staminali emopoietiche nel midollo osseo e sono le più importanti dell’insieme delle APC (Antigen presenting cell), insieme ai macrofagi e ai linfociti B)
(http://www.treccani.it/enciclopedia/cellula-dendritica_(Enciclopedia_della_Scienza_e_della_Tecnica).
Non noto invece come il metabolismo cellulare contribuisca allo sviluppo delle cellule immunitarie. Lo studio in vitro e in vitro identifica un cruciale checkpoint metabolico dello sviluppo di queste cellule mediato da una cooperazione tra il sistema di segnale Tsc1-mTOR e i programmi bioenergetici e biosintetici dipendenti da Myc. La sregolazione di questo pathway altera la sopravvivenza, la proliferazione e la differenziazione funzionale delle cellule dendritiche sottolineando così l’importanza dei programmi metabolici per il loro sviluppo.

Crosstalk Between Microtubule Attachment Complexes Ensures Accurate Chromosome Segregation. Science 2013;342:1239. Nella divisione cellulare le regioni centromeriche dei cromosomi assemblano organelli multiproteici chiamati cinetocori che legano i microtubuli del fuso mitotico. Nell’embrione di C elegans viene descritto un meccanismo di controllo del legame cinetocore-microtubuli che è fondamentale per l’accurata segregazione cromosomica

TERATOLOGIA
Due lettere relative a un articolo su un fascicolo precedente sull’assenza di effetti teratogeni e antiangiogenici ma con effetto antiinfiammatorio nel pollo e nello zebrafish di un farmaco (Pomalidomide is nonteratogenic in chicken and zebrafish embryos and non neurotoxic in vitro. PNAS 2013;110:12703) che viene proposto per la cura del mieloma multiplo (vedi sotto), l’eritema nodoso della lebbra e le complicazioni infiammatorie della lebbra e altro (un bel dibattito, ndr).
Pomalidomide is strongly antiangiogenic and teratogenic in relevant animal models. PNAS 2013;110:E4818. Gli AA non hanno letto la letteratura: il farmaco è fortemente antiangiogenico e teratogeno in altri animali come il coniglio e il ratto (FDA) e causa una angiogenesi VEGF (Fattore di crescita vascolare endoteliale) ancor più potente rispetto al Talidomide. Questi a altri dati fanno ritenere (che bastonatura! Ndr) che la rilevanza clinica del lavoro sia bassa e che la sua estrapolazione per la cura dei pz sia potenzialmente a rischio.
Pomalidomide is teratogenic in rats and rabbits and can be neurotoxic in humans. Pg E4819. La seconda lettera conferma che la FDA riporta la teratogenicità nel ratto e nel coniglio quando il Pomalidomide è somministrato durante l’organogenesi con malformazioni cardiache e anomalie delle estremità, simili a quelle del talidomide, ma anche anomalie viscerali e vertebrali nel ratto. Studi clinici denunciano inoltre in poco meno del 10% la comparsa o un peggioramento di neuropatia periferica (altra grossa bastonatura! Ndr).
Replay E4820. Ammettono, come peraltro dicono di aver precisato nel testo, che occorre il controllo di altre specie superiori rispetto a quelle testate prima di proporre il farmaco, soprattutto alle gravide, ben consci che gli effetti potrebbero essere diversi da quelli da loro trovati. Sottolineano che Pomalidomide in vitro agisce differentemente dal Talidomide e dal Lenalidomide e che è opportuno verificare nelle varie specie gli effetti che ciascuna può causare, in vivo e in vitro.
Sono d’accordo quindi di non proporre indiscriminatamente l’uso del farmaco e di uno stretto controllo degli effetti collaterali. Si scusano di non essere stati chiari e di non aver citato, per motivi di spazio, i lavori precedenti degli AA delle due lettere su riportate.

9 August 2013 (http://www.celgene.com/pdfs/PressRelease.pdf)
Celgene International Sàrl, a wholly-owned subsidiary of Celgene Corporation (NASDAQ: CELG) today announced that the European Commission (EC) has granted approval for Pomalidomide Celgene, in combination with dexamethasone, for the treatment of relapsed and refractory multiple myeloma (rrMM) in adult patients who have received at least two prior therapies including both lenalidomide and bortezomib and have demonstrated disease progression on the last therapy.1 Celgene intends to launch Pomalidomide Celgene in the EU under the trade name “IMNOVID®”, following submission of a regulatory notification to the European Medicines Agency (EMA) to change the trade name.

Use of Selective Serotonin Reuptake Inhibitors during Pregnancy and Risk of Autism. NEJM 2013:369:2406. Vedi Autismo, comunque non associazione.

SPERIMENTAZIONI CLINICHE-TERAPIA
MALATTIE COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE
Meta-analysis of 74,046 individuals identifies 11 new susceptibility loci for Alzheimer’s disease. Nature Genetics 2013;45:1452. Studio di associazione con GWAS con meta analisi di studi e analisi di pz con Alzheimer, per un totale di 25.000 pz di origine europea: oltre al locus APOE, codificante l’apolipoproteina E, hanno raggiunto la significatività altri 19 loci, tra questi 11 mai segnalati come associati a questa malattia.