Spigolature di Genetica Clinica/Umana e altro Marzo 2014. R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e Umana e di interesse generale del mese di Marzo 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

Cancer Risk among Children Born after Assisted Conception. NEJM 2014; 370:974. Lettera che contesta le conclusioni dell’articolo delle Spigolature del Nov 2013 (Cancer Risk among Children Born after Assisted Conception. NEJM 2013;369:1819) che concludeva che non c’era rischio per i vari tipi di cancro, ma solo una significatività, ma con basso rischio assoluto, per epatoblastoma e rabdomiosarcoma.

La lettera contesta la metodologia e le conclusioni del lavoro e fa presente che, in base ai loro dati e a quelli di una recente meta-analisi, per i b. nati da fecondazione assistita c’è un rischio di 2.5 volte rispetto ai concepiti naturalmente di una leucemia linfoblastica acuta precoce.

Mutant Prolactin Receptor and Familial Hyperprolactinemia. NEJM 2014;370:976. Lettera che commenta un articolo segnalato con le Spigolature del Nov 2013 (Mutant Prolactin Receptor and Familial Hyperprolactinemia. NEJM 2013;369:2012) in cui viene ipotizzato che le anomalie riproduttive nella famiglia con mutazione del recettore prolattinico era dovuta all’iperprolattinemia e all’aumento del segnale del recettore. La lettera fa presente che in realtà la mutazione è di tipo di perdita di funzione per cui non dovrebbe esserci aumento di segnale. Propongono spiegazioni e suggerimenti. C’è una seconda lettera sempre su questo articolo in cui si dubita che l’iperprolattinemia sia la causa dell’insuccesso riproduttivo dei pz primo perché la prolattina non ha un ruolo nella riproduzione umana e poi perché la mutazione è inattivante. Infine c’è una terza lettera che si chiede perché mai la mutazione trovata dovrebbe causare iperprolattinemia e poi quali prove ci sono che la mutazione sia causa di infertilità in quanto chi porta la mutazione ha avuto figli. Conclude dicendo: “further explanation is needed before we can accept that this mutation is a cause of familial hyperprolactinemia” (che bastonate! Ndr). Nella risposta gli AA concludono con argomenti che secondo loro “this PRLR mutation plays a role in familial hyperprolactinemia”.

EPIGENETICA

Transgenerational Epigenetic Inheritance: Myths and Mechanisms. Cell 2014;157:95. Sintesi molto bella su una material così interessante e relativamente nuova: “Since the human genome was sequenced, the term ‘‘epigenetics’’ is increasingly being associated with the hope that we are more than just the sum of our genes. Might what we eat, the air we breathe, or even the emotions we feel influence not only our genes but those of descendants? Certamente l’ambiente influenza l’espressione dei nostri geni ma ha conseguenze anche nelle generazioni successive a chi ne è stato esposto?  E’ provata la trasmissione di caratteri epigenetici in alcuni vegetali e nei nematodi, ma nell’uomo non è ancora ben chiaro il se e il quanto.

The Sins of the father. Nature 2014;507:22. Sottotitolo: “The roots of inheritance may extend beyond the genome, but the mechanisms remain a puzzle”. Un racconto romanzato dell’epigenetica vista dal ricercatore che studia l’effetto della paura sullo sviluppo cerebrale nei topi e nei loro figli (viene ampiamente citato l’articolo Parental olfactory experience influences behavior and neural structure in subsequent generations. Nature Neuroscience 2014;17:89)(vedi Spigolature Gennaio 2014) e che trasferisce poi quello che ha appreso sui propri antenati e sulla propria discendenza. Pauroso. E’ appunto un racconto giornalistico sulla storia dell’epigenetica con una bella domanda: “why hasn’t this been obvious to all the brilliant researchers in the past hundred years of Genetics?”

The Secret Garden—Epigenetic Alleles Underlie Complex Traits. Science 2014;343:1082 e Mapping the Epigenetic Basis of Complex Traits. Science 2014;343:1145. Nella Arabidopsis l’ereditabilità di alcuni caratteri complessi come il periodo della fioritura e della lunghezza della radici è determinata da variazioni epigenetiche (vedi Spigolature Settembre 2013)(Evolution Heresy? Epigenetics Underlies Heritable Plant Traits. Science 2013;341 1055).

A mother’s influence on metabolic disorders. Community Corner. Nature Medicine 2014;20:244. Sappiamo da studi epidemiologici che i figli di donne obese sono predisposti a malattie metaboliche e ci sono evidenze che i topi le cui madri durante l’allattamento (ma non durante la gravidanza, in cui nel topo sembra svolgere addirittura un effetto protettivo) erano in dieta ad alto contenuto in grassi hanno alterazione del numero di proiezioni di alcuni neuroni POMC (quelli che producono proopiomelanocortina) nell’ipotalamo e nel pancreas ed hanno predisposizione all’obesità e al diabete (vedi Spigolature Gennaio 2014)(Neonatal Insulin Action Impairs Hypothalamic Neurocircuit Formation in Response to Maternal High-Fat Feeding. Cell 2014;156:495). Questi neuroni, che proteggono dall’obesità, sviluppano le loro proiezioni nel corso dell’allattamento tramite un processo influenzato da segnali umorali come l’ormone adipocitico leptina. Il parere di 3 esperti sulle implicazioni di quanto sopra esposto per l’uomo, che sottolineano il fatto che lo sviluppo delle proiezioni dei POMC nell’uomo avviene non durante l’allattamento ma nell’ultima parte della vita fetale (come riportato nel lavoro su Cell), e quindi l’iperinsulismo in gravidanza potrebbe alterare lo sviluppo ipotalamico con conseguente rischio di obesità e diabete. “The discoveries made by the authors are intriguing and call for a number of additional studies”. Sono infatti in corso da parte degli stessi AA studi nell’uomo su questo argomento utilizzando le nuove tecniche di neuroimmagini.

PER I PEDIATRI E PER ALTRI SPECIALISTI (Neurologi, Ostetrici, Cardiologi, Psichiatri, ORL, Medici della riproduzione, Patologi ecc.).

Cardiomyopathy in children: importance of aetiology in prognosis. Lancet 2014;383:781. Lettera di commento all’articolo recensito nelle Spigolature del Dic 2013 (Risk stratification at diagnosis for children with hypertrophic cardiomyopathy: an analysis of data from the Pediatric Cardiomyopathy Registry. Lancet 2013;382:1889) che riporta i fattori di rischio e l’esito per 1.085 b. con miocardiopatia ipertrofica da varie cause in un periodo di 19 anni (North American Pediatric Cardiomyopathy Registry Study Group). La lettera, pur apprezzando i risultati ottenuti, sottolinea la necessità per il futuro, per stabilire la prognosi, di conoscere la diagnosi eziologica piuttosto che basarsi su una categorizzazione fenotipica, trattandosi di una patologia altamente eterogenea. Gli AA rispondono che in base ai dati del loro registro nel caso della m. ipertrofica la diagnosi genetica viene fatta dopo anni dall’inizio dei segni e comunque il 75% dei bambini rimane senza una causa identificata. La classificazione non causale (presentazione nell’infanzia, insufficienza cardiaca alla diagnosi, anomalie specifiche ecocardiografiche) è per ora il meglio che ora si può fare.

Sapete cos’è il Frank’s Sign. NEJM 370:e15?. Vedetevi l’immagine: solco che dal trago con un angolo di 45 gradi attraversa il lobulo del padiglione sino a raggiungere il bordo auricolare. Comporta il rischio di malattia coronarica, con bassa sensibilità ma particolarmente utile per le persone che hanno meno di 60 anni. E’ indice di invecchiamento precoce ed è dovuto alla perdita di fibre elastiche del derma e dei vasi.

e il Gorlin’s sign che è? BMJ 2014; 348:g1786. Toccarsi con la lingua la punta del naso (vedi foto), segno presente in metà dei pz con sindrome Ehlers-Danlos o con iperlassità legamentosa generalizzata (vs <10% della popolazione “normale”).

Coeliac disease. BMJ 2014; BMJ 2014;348:g1561. Clinical Review sulla celiachia, malattia autoimmunitaria comune (prevalenza 1%), che interessa tutti i gruppi etnici, con a rischio soprattutto i parenti di primo grado di affetti, con anemia, perdita di peso, diarrea e sintomi gastrointestinali. La review prende in considerazione le modalità diagnostiche e i limiti, con la necessità per l’adulto di ricorrere alla biopsia intestinale. La terapia dura tutta la vita con controlli  periodici da parte di esperti di dieta.

Spurious syndromes: we create disease by giving every illness a name. BMJ 2014;348:g1828. Chiamare con “sindrome” uno o più sintomi di cui non conosciamo la causa e fisiopatologia può essere attraente per il medico ma in realtà questo copre solo la nostra ignoranza e alla lunga non serve, anzi può dare al pz una falsa percezione della condizione da cui è affetto, che può essere percepita anche come qualcosa di permanente. Un saggio antropologo e medico di famiglia ha scritto: “Illness is what the patient feels when he goes to the doctor and disease is what he has on the way home from the doctor’s office.” Già, perchè “not every illness needs a name”.

Common variable immunodeficiency syndrome in an adult. Lancet 2014;383:926. L’immunodeficienza comune variabile è la più frequente immunodeficienza primitiva (1:25.000 persone) con sintomatologia caratterizzata da ipogammaglobulinemia, infezioni virali ripetute, linfoadenopatia, splenomegalia e manifestazioni gastrointestinali come diarrea e malassorbimento. Viene presentato il casi di una donna di 25 anni sottolineando che tale patologia non è limitata all’età pediatrica.

Management of sickle cell disease in the community. Clinical Review. BMJ 2014; 348:g1765. La Falcemia è una malattia caratterizzata da imprevedibili episodi acuti con danni progressivi di vari organi senza un’efficace terapia. Interessa tutte le specialità perché coinvolge tutti gli organi. E’ una delle più comuni malattie ereditarie con prevalenza che varia moltissimo da etnia a etnia. La vita media è di 40-60 anni. La Review è un aggiornamento evidence based del trattamento nella comunità di questa malattia progressiva.

Tre curiose note sull’arte della comunicazione (utili considerazioni per la consulenza genetica):

Consultations in primary care should be held standing up. BMJ 2014;348:g1558. Personal view che dice “Sitting for prolonged periods contributes to disease and premature death” e allora l’A, che opera in una Primary Care Unit, suggerisce che “doctors as well as patients may benefit from standing up in some general practice consultations”.

E i commenti (contrari) in due successive lettere: The art of communication during consultations. BMJ 2014; 348:g2303 e Sitting during consultations encourages higher order Thinking. BMJ 2014;348:g2305 in cui si sottolinea la necessità in ogni colloquio, incluso quello tra medico di medicina generale, che vi sia tempo sufficiente e disponibilità completa da parte del medico, che non deve dare l’impressione di avere fretta e sia disponibile ad ascoltare. E che se camminiamo o stiamo in piedi magari possiamo migliorare il nostro profilo cardiovascolare ma dimostriamo di non essere disponibili al colloquio.

“Advances in medicine have limited value if not provided within an ongoing trusting relationship with a professional, such as a GP, medical specialist, or practice nurse, who genuinely cares for the patient. Let’s sit down for this” (e come diceva S. Kessler a chi gli chiedeva come si fa ad imparare a comunicare – si parlava di consulenza genetica- rispondeva che alcuni hanno innato il talento ma tutti possiamo imparare, ndr).

Statistica: Clinical significance versus statistical significance. BMJ 2014;348:g2130. Un esempio di come si programma una ricerca a doppio cieco placebo: pomata al cloramfenicolo prima della sutura chirurgica di una ferita. Viene calcolato quanti casi occorrono ponendo come il più piccolo effetto clinico di interesse una riduzione assoluta dell’incidenza di infezione del 5%. Sono stati reclutati 972 pz e così randomizzati: 488 esposti al cloramfenicolo e 484 al placebo. Risultati: meno infezioni negli esposti al cloramfenicolo (6.6% v 11.0%; differenza −4.4%, 95% IC −7.9% a −0.8%; P=0.010).

Poi le domande con le relative risposte.

NGS

The art of medicine. Life writing in the genomic age. Lancet 2014;383:776. Va di moda oggi farsi il proprio genoma, ma la domanda è: il genoma è il “book of life” di ciascuno di noi? Evidentemente no perché “A

person’s genome is not a script or a blueprint or an oracle, and there is a profound difference between genetic data and a story that seeks to define a life’s meaning”. Sappiamo così poco del nostro genoma che ”rather than turning inward and focusing only on the codes in our cells, we need to invent new ways to

compose the story of the self in connection with the whole entangled bank of earth in which we live”.

The impact of whole-genome sequencing on the reconstruction of human population history. Nature Reviews Genetics 2014;15:149. Gli strumenti genetici per studiare la storia delle nostre popolazioni sono partiti dal gruppo sanguigno ABO e dalle proteine allomorfe (Cavalli Sforza e il gruppo di Torino). E hanno avuto un particolare sviluppo quando sono state applicate le tecniche di analisi del DNA iniziando con l’analisi del mtDNA (che ci ha insegnato l’origine africana della popolazione umana nel 1987) seguita dall’analisi STR, dagli SNP e dal sequenziamento di seconda e terza generazione (bella la tabella con i pregi e i difetti delle varie metodiche, ndr) favorendo enormemente il lavoro di interpretazione ma anche le complessità analitiche, come sottolineato da questa review, che devono essere superate per comprendere la nostra storia come specie che è scritta nel nostro genoma.

TERATOLOGIA

FDA Approval of Doxylamine–Pyridoxine Therapy for Use in Pregnancy. NEJM 2014;370:1081. C’era un farmaco, il Benedectin (doxilamina e piridossina), che veniva ampiamente (25% delle gravide) usato per il controllo della nausea e del vomito in gravidanza (presente nell’80% delle gravide tra le 6 e le 12 sg), ma non 1983 è stato tolto da commercio dalla ditta produttrice per evitare azioni legali con richiesta di risarcimenti a causa di una sospetta, ma da alcuni negata, teratogenicità del prodotto con malformazioni degli arti (difetti di riduzione), cardiache, schisi orali e genitali. Ma poi due meta-analisi hanno smentito tale effetto teratogeno. E non ci sono rimasti più farmaci sintomatici per questi fastidiosi sintomi gravidici. Ora la FDA, dopo 30 anni, ha approvato la commercializzazione dello stesso prodotto con un altro nome (Declegis). Questa storia ci ricorda che il miglior modo per valutare un farmaco è la pratica basata sull’evidenza con l’uso di più dati stratificati (e non il case report che serve come sentinella e che non costituisce una prova, ndr.

Drinking in first trimester is linked to premature birth and babies small for gestational age. BMJ 2014;348:g2058. Research News di un articolo su J Epidemiol Comm Health 11 Mar 2014 doi:10.1136/jech-2013-202934 (Maternal alcohol intake prior to and during pregnancy and risk of adverse birth outcomes: evidence from a British cohort) in cui si conclude che l’assunzione di alcool da parte della madre nei primi 3 mesi di gravidanza può aumentare il rischio di prematurità o di scarsa crescita fetale. Poco più della metà delle gravide dello studio hanno bevuto più delle due unità di alcool/settimana che è il massimo della quantità raccomandata (in realtà la quantità raccomandata è zero) e il 40% più di 10 volte nel periodo concezionale e quelle che hanno bevuto più di 2 unità/settimana erano più anziane, laureate e benestanti.

L’OR per basso peso neonatale per età gestazionale è stato di 1.7 (IC 95% 0.9 - 3.1) per assunzione di ≤2 unità/settimana e di 2.0 (1.2 - 3.4) per >2 unità/settimana rispetto a coloro che non hanno bevuto. Questa associazione è risultata meno rilevante per assunzione nel 2° e nel 3° trimestre. Per la prematurità OR di 4.6 (1.4 - 14.7) per assunzione di ≤2 unità/sett. e 3.5 (1.1 - 11.2) per assunzione di >2 unità/sett. Lo stesso minor effetto vi è per assunzione in epoche successive.

Quindi ulteriore evidenza che anche moderate assunzioni di alcool in gravidanza sono da considerarsi tossiche per il feto. Tenendo poi conto che una buona parte delle gravidanze non sono programmate, va raccomandata l’astinenza da alcool quando si hanno rapporti non protetti.

(NB: la prematurità e il basso peso neonatale sono causa crescente di mortalità e morbilità neonatali e con possibili conseguenze permanenti, ndr).

ZIBALDONE

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Shorter telomeres with high telomerase activity are associated with raised allostatic load and impoverished psychosocial resources. PNAS 2014;111:4519. I telomeri sono composti da strutture nucleoproteiche con ripetizioni in tandem di sequenze esanucleotidiche che coprono come un coperchio le parti terminali dei cromosomi degli eucarioti proteggendoli dalla fusione termino-terminale e dalla degradazione nelle divisioni cellulari. I telomeri si accorciano con l’età per le divisioni delle cellule somatiche o per stress ossidativo. Quando sono troppo corti causano instabilità cromosomica, apoptosi e la senescenza cellulare, talora alterando la trascrizione e causando la  disfunzione dei mitocondri. La lunghezza dei telomeri dipende dalla telomerasi che aggiunge sequenze TTAGGG al 3’ del DNA telomerico.

Uno dei fattori che influenza la dinamica telomerica è costituito da stress psico-sociale sia nell’età infantile che nell’età adulta e che l’ottimismo, il supporto sociale e il successo scolastico sono correlati con telomeri più lunghi. Risulta che lo stress mentale acuto aumenti transitoriamente l’attività telomerasica e riduca la lunghezza telomerica.

Nel lavoro si vuole verificare se i telomeri corti e l’alta attività telomerasica siano associati con marcatori del carico allostatico (modificazione funzionali di organi/apparati per adeguamento a cambiamenti indesiderati o situazioni vissute) in un gruppo di volontari di 63 anni sottoposti a stress mentale acuto e valutandone le risposte fisiologiche come i parametri cardiovascolari e i tempi di ricupero. Si dimostra che telomeri leucocitari corti e alta attività telomerasica sono associati ad anomalie funzionali sia biologiche che psicologiche.

Conclusione importante dal lavoro: viene documentato che carico allostatico elevato predice maggior mortalità e declino funzionale a età avanzate (lo sapevamo, ndr). Questi processi potrebbero essere mediati da un invecchiamento cellulare accelerato.

On the other hand: including left-handers in cognitive neuroscience and neurogenetics. Nature Reviews Neuroscience 2014;15:193. Il 10% della nostra popolazione usa preferibilmente la sinistra per fare lavori manuali come scrivere, lavarsi i denti o usare la forbice. Il fatto che questo riguardi una minoranza ha favorito lo stigma di questo carattere ma anche, come spesso succede, dicerie non provate sulle eccezionali capacità dei mancini. Questa Opinion non riguarda la ricerca della sua causa ma piuttosto sottolinea che i mancini sono un’importante e facilmente disponibile risorsa per studi di neuroscienza e neurogenetica.

Ne viene presentata la definizione e sottolineati alcuni punti riguardo la sua evoluzione e sviluppo. La diversità che questo carattere così comune comporta può farci capire i processi di lateralizzazione e la base genetica dello sviluppo cerebrale asimmetrico. Un invito quindi a includere i mancini negli studi di neuroscienze e neurogenetica. Dal punto di vista genetico l’ereditabilità di questo carattere non è trascurabile (25%) e gli studi di associazione genome-wide hanno individuato alcuni geni associati come leucine-rich repeat transmembrane neuronal 1 (LRRTM1) con associazione però di varianti solo se di origine paterna (effetto imprinting?); è un gene che fa parte del pathway della neuressina, le cui mutazioni sono causa di autismo e schizofrenia, patologie in cui spesso vi è mancinismo. Un altro gene PCSK6 (proprotein convertase subtilisin/kexin type 6), non imprinted, è associato più al grado che alla direzione dell’uso delle mani, la cui proteina agisce su Nodal, una proteina che regola l’asse viscerale destra-sinistra nelle fasi iniziali dell’embriogenesi. Sono stati chiamati in causa alcuni fattori ambientali come il peso neonatale, i livelli di androgeni materni in gravidanza e ovviamente la casualità.

Swiss science set to stay international. Nature 2014;507:431. L’esito del recente referendum svizzero che limita l’immigrazione comporta l’esclusione dei ricercatori svizzeri dai finanziamenti dell’European Research Council (ERC), programmi che sono la ‘Champions League’ for researchers in Europe (ben gli sta, ndr).

Selezione Articoli Genetica Clinica/Umana Marzo 2014. R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati in Marzo 2014 nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Genetics, Nature Medicine, Nature Neuroscience, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science & Cell.

New entry British Medical Journal.

ARTICOLI DA NON PERDERE:

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Safety, pharmacokinetics, and preliminary assessment of efficacy of mecasermin (recombinant human IGF-1) for the treatment of Rett syndrome. PNAS 2014;111:4596. La s. Rett (MIM #312750), la seconda più comune causa di grave deficit intellettivo nelle femmine, è dovuta nella maggior parte dei casi a mutazione del gene MECP2 che codifica una proteina  che collega la metilazione del DNA con la struttura cromatinica mediando variazioni epigenetiche che modificano la funzione genomica. Clinicamente vi è una regressione psico-motoria nella prima infanzia interessante in principal modo il linguaggio e i movimenti finalizzati delle mani, accompagnati da movimenti stereotipati delle mani, anomalie della deambulazione, deficit di crescita, anomalie respiratorie, convulsioni e anomalie comportamentali. L’attuale terapia è sintomatica. I modelli animali hanno favorito l’individuazione di una possibile terapia, il ricombinante del fattore di crescita insulino-simile 1 (IGF-1), questo fattore di crescita è un potente attivatore del pathway di segnale AKT e può potenziare la funzione del fattore neutrofico di derivazione cerebrale che è il principale target della regolazione trascrizionale di MECP2. Questo gene regola l’espressione della proteina 3 legante IGF (IGFBP3) che è aumentata nell’encefalo dei pz con Rett e nel topo Mecp2 nullo. La somministrazione di IGF-1 nel modello animale è in grado di ridurre o annullare i segni clinici nel topo carente di Mecp2.

Nel lavoro viene riportata la sperimentazione clinica in fase 1 nell’uomo: uso di un farmaco (Mecasermin, ricombinante umano di IGF-1, già approvato dalla FDA per la terapia della sindrome Larson da difetto di IGF-1) a dosi crescenti per 4 settimane seguito da un periodo open-label di 20 settimane in 12 bambine con mutazione di MECP2, 9 delle quali hanno la clinica della s. Rett. Viene studiata la sicurezza, tolleranza, farmacocinetica e le prime valutazione dell’efficacia (misure neurobiologiche, biomarcatori). La terapia è risultata sicura, il farmaco raggiunge il SNC e la sua farmacocinetica è piuttosto complessa; dopo alcune settimane si osserva che sono ridotti alcuni aspetti della sindrome, come le anomalie comportamentali (ansietà), anche con evidenze EEG, e le anomalie respiratorie. Questo è in analogia con quanto osservato in sperimentazione preclinica. I dati presentati, dicono gli AA, suggeriscono che la somministrazione di IGF-1 è una terapia promettente per la s. Rett.

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Individualized Medicine from Prewomb to Tomb. Cell 2014;157:241. Titolo curioso sulla medicina individualizzata (personalizzata) nemmeno dalla culla ma da prima del concepimento (Planning a baby) alla tomba (Molecular autopsy), con screening genetico preconcezionale, sequenziamento fetale e neonatale e, almeno per alcune patologie, all’autopsia (già in atto in un centro USA ad es. per la morte cardiaca inspiegata per potere fornire l’appropriata consulenza genetica).

I risultati delle varie “omiche” (genoma, trascrittoma, proteoma, metaboloma, microbioma, autoanticorpoma, epigenoma) hanno messo in chiara evidenza come ciascuno di noi sia un essere biologicamente unico. E questa impressionante massa di dati, se opportunamente integrati in un sistema multiscala come quello della mappa Google (che consiste di una sovrapposizione di strati di dati come strade, traffico e immagini del satellite), che includa oltre alle omiche su precisate l’esposoma e dati demografici, sociali, di biosensori per catturare il fisioma, di immagini anatomiche, offrirà l’opportunità di migliorare le terapie mediche e di sviluppare strategie per preservare lo stato di salute (vedi bellissima Fig. 1 intitolata “Geographic Information System of a Human Being”). Vedi anche The expanding scope of DNA sequencing. Nature Biotechnology 2012;30:1084 (Articoli interesse Nov 2012) e le bellissime immagini di Personal Omics Profiling Reveals Dynamic Molecular and Medical Phenotypes. Cell 2012;148:1293 (Spigolature Aprile 2012).

Per l’identificazione di una variante genetica causativa di una patologia viene presentato il caso reale di un successo diagnostico per una ragazza di 16 anni con una patologia neurologica non nota di cui è stato analizzato l’intero genoma e quello dei suoi genitori con l’identificazione (Fig. 5) di 3.5 milioni di varianti filtrate in base alla segregazione, ai dati di popolazione, funzionali con tempi di 2 gg per la preparazione dei campioni, 2 gg per il sequenziamento, 24 ore per l’analisi preliminare, 5 gg per i dati della letteratura e con costi per personale e uso del sistema cloud di 300 $ (300 dollari?, ndr).  

Uno strumento indispensabile per applicare questa strategia è costituito da un database (open online medical information (MOOM) repository) che raccolga le informazioni delle persone in precedenza analizzate per il confronto con le informazioni ottenute in una data persona.

 

Carrier screening for cystic fibrosis in the new era of medications that restore CFTR function. Lancet 2014;383:923.Viewpoint (uno dei 3 AA è un italiano di VR che si interessa di FC da molti anni) su un aspetto di salute pubblica. Lo screening per la FC sinora è stato applicato, anche se con alcune difficoltà (enorme numero di mutazioni, i fenotipi variabili, modalità di informare gli operatori sanitari e la popolazione, disponibilità di consulenza genetica e altre) alla popolazione generale per l’identificazione delle coppie a rischio di figlio affetto, dando loro la possibilità di una diagnosi prenatale. Questo ha determinato una riduzione della prevalenza neonatale di questa malattia in varie nazioni o regioni (nel Nord Est Italia del 75%). In questa Viewpoint vengono discusse le implicazioni delle promettenti terapie farmacologiche, almeno per un discreto gruppo di mutazioni che sono in sperimentazione clinica (fase 2 e 3) e che interessano una buona proporzione di pz, per lo screening dei portatori della FC.

Ora alcuni si domandano se sia ancora giustificata la prevenzione secondaria per queste mutazioni curabili, che forse dovrebbero essere escluse dal pannello di mutazioni testate nello screening dei portatori in epoca prenatale. D’altra parte però andrebbe lasciata la possibilità alle coppie di decidere cosa fare, e per quei feti affetti ci sarebbe la possibilità di applicare l’appropriata terapia alla nascita e non dopo 4 settimane quando è disponibile la riposta del test dello screening neonatale a cui vengono sottoposti tutti i nati.

Un altro motivo per favorire comunque lo screening del portatore potrebbe essere quello di verificare se la terapia molecolare possa essere effettuata già in epoca prenatale perché alcune complicazioni della FC si sviluppano in epoca fetale. E poi ci sono valutazioni di costi dei nuovi farmaci rispetto ai costi dello screening, che sono a favore di quest’ultima opzione.

A proposito della scelta del pannello di mutazioni da analizzare andrebbero escluse quelle che comportano un fenotipo lieve e molto variabile, in qualche caso anche nullo, che dovrebbero essere escluse.

Comunque il counseling per le coppie a rischio di mutazioni curabili deve includere anche l’opzione della possibile ed efficace cura.

 

Incidentalomas in Genomics and Radiology. NEJM 2014;370:988. Interessante definizioni di risultati di test medici individuali (Presidential Commission for the Study of Bioethical Issues, December 2013) (http://bioethics.gov/sites/default/files/FINALAnticipateCommunicate_PCSBI_0.pdf): Primary findings, Incidental finding anticipatable (es. non paternità), IF unanticipatable, Secondary finding (es. una delle condizioni elencate dall’ACMG nell’applicazione di WES), Discovery finding (test ad ampia capacità diagnostica, “dalla A alla Z”).

Cosa differenzia un esame radiologico da un test genomico? Che quando trovi un’anomalia inattesa o secondaria con quello radiologico esistono ulteriori e ben programmate tappe diagnostiche per avere una risposta, mentre quando trovi una variante genomica è più difficile arrivare a una rapida e soddisfacente conclusione diagnostica (è per questo che non farei mai il radiologo, ndr). In più altre differenze sono che il test genetico può identificare una variante causa di una malattia che può non essere presente ma svilupparsi in futuro, senza che vi sia la possibilità di saperlo con certezza in assenza di ogni segno clinico (e poi il coinvolgimento della famiglia, ndr).

 

Lettere e risposta relative all’articolo su NEJM 2013;369:1502 (Clinical Whole-Exome Sequencing for the Diagnosis of Mendelian Disorders. Pg. 1502)(vedi selezione articoli Ottobre 2013: Genetic Diagnosis through Whole-Exome Sequencing. NEJM 2014;370:1067. In uno, in cui vengono portati due esempi, per gli incidental findings si suggerisce che debba esserci un gruppo multidisciplinare per l’interpretazione dei dati. Il secondo, sottolineando la questione del diritto delle persone a non conoscere gli incidental findings (secondary), suggerisce un diverso approccio per filtrare i dati, in base alla frequenza delle varianti e alla trasmissione probabile. Il terzo trova strano quanto riportato dagli AA “One of the most encouraging findings of Yang et al. is that 126 of the 129 claims sent to insurance companies were paid” perché il test è molto costoso e non fornisce alla fine risultati che possano avere impatto sulla malattia stessa. La risposta alla prima è che siamo solo all’inizio delle esperienze cliniche per l’interpretazione, non ci sono ancora linee guida, e quando necessario consultano esperti nelle varie discipline. Alla seconda dice che hanno due tipi di risposte con diversi consensi informati: quella per i risultati correlati al fenotipo (Primary findings) o per Secondary findings per i quali è possibile l’intervento medico e quella per i Secondary findings. Quelli che si rifiutano di sapere comunque sono solo il 5% (di un totale di 2000 pz).

 

AUTISMO - M. PSICHIATRICHE

Autism. Lancet 2014;383:896. Seminario sull’autismo, patologia drammaticamente frequente, ecco alcuni numeri: 1–2% in età pediatrica e adulta, il 70% ha co-morbilità con malattie anche psichiatriche e di sviluppo (il 45% ha disabilità intellettiva) e il 32% ha regressione con età media di inizio poco prima dei due anni. Vengono trattati gli aspetti clinici e diagnostici. La genetica ha un ruolo importante nel suo determinismo con un’ereditabilità di oltre l’80%, ma con una considerevole eterogeneità di locus:  più di 1.000 geni implicati e una piccola proporzione di varianti rare casuali (5% sindromiche mendeliane, 5% cromosomiche, 5-10% da CNV rare, e SNV rare sia de novo che trasmesse). Questo significa che per la diagnosi vi sono specifici test genetici.

Più complessa è l’interpretazione di SNV comuni (frequenza di >5% nella popolazione generale) che possono avere effetto additivo e che spiegano la ricorrenza nelle famiglie (vedi The role of de novo mutations in the genetics of autism spectrum disorders. Nature Reviews Genetics 2014;15:133) (selezione articoli Febbraio 2014). Con il progredire delle conoscenze sarà possibile la diagnosi genetica di una sempre maggior proporzione di soggetti e una riclassificazione della condizione su base biologica che consentirà una più razionale cura.

Fondamentale comunque per la cura è la diagnosi precoce, l’approccio multidisciplinare con interventi mirati al comportamento per migliorare la socializzazione e ridurre l’ansietà e l’aggressività. I farmaci ora a disposizione migliorano i sintomi di co-morbilità, ma non quelli sociali.

Patches of Disorganization in the Neocortex of Children with Autism. NEJM 2014;370:1209. Sono stati condotti studi di ibridazione RNA in situ con un pannello di marcatori molecolari per neuroni e glia e per geni correlati con l’autismo nei tessuti neocorticali prefrontali, temporali ed occipitali ottenuti da autopsie di bambini affetti e non affetti da autismo di età tra i 2 e i 15 anni.

In 10 su 11 bambini con autismo e in 1 su 11 senza autismo sono state trovate alterazioni focali dell’architettura corticale laminare che porta a ritenere che nell’autismo vi sia, a partenza nelle prime fasi dello sviluppo prenatale, una alterata regolazione della formazione e della differenziazione neuronale degli strati corticali.

Psychiatric Disorders: Diagnosis to Therapy. Cell 2014;157:201. Review sulla malattie psichiatriche, in particolare sulla nosologia e sulle novità della genomica, neuroimmagini e terapia. L’inizio non è dei più promettenti: nonostante i grossi progressi nell’identificazione dei geni coinvolti nelle malattie psichiatriche l’industria farmaceutica si sta allontanando dalla ricerca di nuovi farmaci a causa dei numerosi insuccessi nel trovare farmaci efficaci per la complessità eziologica di queste patologie e per le difficoltà di caratterizzazione molecolare, cellulare e di circuiti cerebrali. E questo mentre i vecchi antipsicotici e antidepressivi sono tra i farmaci più venduti in assoluto. E’ tuttora dibattuta la questione se la Psichiatria possa davvero essere considerata una disciplina medica. Infine un considerevole numero di persone con patologia psichiatrica invece di essere curate dal SSN sono ospiti delle patrie galere.

Ma, prosegue la review, nonostante tutto questo il prossimo futuro della Psichiatria non è mai stato così roseo. E ora leggetevi la review per sapere perché.

What lies beneath. Nature 2014;507:273. A focus on specific biological targets rather than constellations of symptoms heralds a more scientific approach to the treatment of neuropsychiatric disorders. Infatti la nostra comprensione delle malattie psichiatriche non è sufficiente per guidare lo sviluppo di nuovi farmaci.

Time for New Schizophrenia Rx. Science 2014;343:1177. Buone notizie dello scorso Febbraio per 4 malattie comuni (Alzheimer, Diabete 2, Artrite reumatoide e Lupus): NIH e 10 delle principali case farmaceutiche si sono consorziate per trovare una terapia. E per la Schizofrenia, chiede l’Editoriale, malattia frequente e invalidante niente accordi? Forse per i passati (dal 1960) e soprattutto recenti insuccessi di trovare il farmaco? Quelli che ci sono stati messi sul mercato nei primi anni ’50 del secolo scorso, hanno importanti effetti collaterali e non funzionano sul deficit cognitivo né per la sintomatologia che peggiora la qualità di vita come la scomparsa di emozioni, la perdita di motivazione e impoverimento cognitivo e della parola. Quello che è cambiato per questa patologia è la gran massa di dati che sono emersi dagli studi genomici, dalle conoscenze dei pathway e dei circuiti cerebrali  coinvolti, dai modelli animali e dalle neuroimmagini.

La speranza è che “the scientific community, including industry, academia, patient groups, and government, must find ways of sharing financial risk while developing effective and well-governed partnerships”.

MALATTIE NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE

*** (molto utile nella pratica clinica)

Genetics of dementia. Lancet 2014;383:828. Il 25% delle persone di età ≥ 55 anni ha un parente di primo grado con demenza e quindi “a frequently asked question in the clinic is “My mother had dementia, do I have ‘the gene’ and can I test for it”? Ma avere un parente stretto con demenza non significa affatto che si è a rischio e quindi vi sia la necessità di un test perché le forme mendeliane, che in genere sono a trasmissione AD, sono rare, ad es. sono segnalate poco più di 500 famiglie con Alzheimer mendeliano.

Questa review vuole aiutare il clinico a:  1. individuare il piccolo numero di famiglie con demenza mendeliana (NB la demenza ricorrente in una famiglia non è necessariamente mendeliana) rassicurando la maggior parte delle persone del basso rischio che corrono, 2. scegliere i test genetici più appropriati nel caso di forme mendeliane. Il primo punto è distinguere le malattie mendeliane dalle complesse, con salto generazionale nelle complesse e talora con affetti in entrambi i rami familiari; in questo caso la ricerca di varianti genetiche, a differenza delle mendeliane, ha un limitato potere predittivo. Viene descritto come raccogliere le informazioni familiari, incluse le informazioni fenotipiche (nulla di nuovo, sono info ben note al genetista clinico, ma ben presentate e sinteticamente, ndr).

Viene discusso in dettaglio il rischio per Alzheimer (una bella tabella di rischio di essere portatore di mutazione genetica in base al numero di parenti affetti e all’età di insorgenza della malattia), alcuni dati fenotipici che potrebbero indicare il gene da analizzare (se associato a paraparesi spastica PSEN1) e il primo gene da cui partire se non c’è un’indicazione fenotipica (PSEN1- nel 60% dei casi familiari; seguito da APP – 23% dei casi familiari). Domanda: e in caso di Alzheimer non familiare in cui è quasi sempre negativa l’analisi mutazionale di questi geni è indicato analizzare varianti a rischio come ApoE che comportano un rischio di 3 o 8 volte quello del genotipo comune? No, non è indicato. E qual è il rischio empirico per un primo grado? Di 2.5 volte rispetto alla popolazione generale (rischio cumulativo del 18% all’età di 80 anni).

Viene poi considerata la demenza fronto-temporale in cui quasi la metà dei casi hanno una storia familiare positiva, con trasmissione mendeliana AD nel 10-30%. Tre geni (MAPT, GRN, C9ORF72) che spiegano l’80% dei casi sicuramente AD, gli altri casi dovuti a geni più rari. La correlazione genotipo-fenotipo aiuta nella scelta del gene da analizzare per primo (vedi tabella). Nel caso di non familiarità il rischio empirico per un parente di primo grado di un affetto è doppio di quello generale.

Infine, in breve, vengono descritte le condizioni con demenza familiare con altri segni neurologici, come mioclono, atassia, distonia, alterazioni della sostanza bianca, epilessia mioclonica progressiva.

La review termina con la consulenza genetica con test genetico sintomatico e predittivo, non trascurando quello che ora è possibile con l’analisi esomica clinica che, secondo gli AA, deve essere ancora clinicamente validata e che consentirà finalmente di evitare (i tempi e i costi) della prioritizzazione (guardate che è un termine ammesso dall’Accademia della Crusca! ndr) dei geni da analizzare.

Rifampicin for multiple system atrophy. Lancet Neurology 13:3237. Editoriale di un articolo sullo stesso fascicolo (Efficacy and safety of rifampicin for multiple system atrophy: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Pg. 268) sull’efficacia della terapia con (san)Rapamicina in una rara e complessa malattia chiamata Atrofia multisistema (1969), che è una patologia neurodegenerativa progressiva caratterizzata da una variabile associazione tra segni parkinsoniani, cerebellari, autonomici, e piramidali e include entità cliniche come l’atassia olivo-ponto-cerebellare, la Degenerazione striato-negrale e la s. Shy-Drager sulla base degli aspetti neuropatologici che sono aggregati citoplasmatici di α-sinucleina (vedi Mutations in COQ2 in Familial and Sporadic Multiple-System Atrophy. NEJM 2013;369:233) (Selezione Articoli Luglio 2013). Era considerata sino a poco tempo fa come non genetica, ma per la presenza di molte famiglie con più affetti si ritiene ora che forti fattori genetici siano responsabili della suscettibilità a questa patologia. Le conclusioni della sperimentazione clinica sono: “rifampicin does not slow or halt progression of multiple system atrophy”. Vengono fornite possibili spiegazioni del perchè di questo risultato, inclusa la mancanza di biomarcatori che possano prevedere l’inizio della sintomatologia e quindi consentire di applicare in tempo utile la terapia.

Parkinson disease-associated mutation R1441H in LRRK2 prolongs the “active state” of its GTPase domain. PNAS 2014;11:4055. Mutazioni di LRRK2 (leucine-rich repeat kinase 2) sono una causa frequente di Parkinson familiare e alcune almeno determinano un aumento dell’attività chinasica; la proteina LRRK2 è chiamata “swiss army knife” (coltellino svizzero) per le sue funzioni multiple per i molti domini e per l’interazione con molte proteine e complessi proteici (vedi anche Unbiased screen for interactors of leucine-rich repeat kinase 2 supports a common pathway for sporadic and familial Parkinson disease. PNAS Pg. 26262)(Selezione Articoli Febbraio 2014). Non sono note le funzioni del suo prodotto né come mutazioni del gene siano causa della malattia. In questo studio si dimostra che vi è un dominio funzionale stabilizzato di LRRK2, chiamato Roc, le cui mutazioni, note nel causare il Parkinson, interferiscono con il suo legame GTP e con la sua attività GTPasica.

Partial loss of TDP-43 function causes phenotypes of amyotrophic lateral sclerosis. PNAS 2014;111:E1121. La Sclerosi Laterale Amiotrofica è una malattia neurodegenerative per la quale non ci sono cure e che causa paralisi e morte. La base patogenetica è l’accumulo, come risultato finale, di inclusioni ubiquinate citoplasmatiche della proteina legante RNA TDP-43 localizzate in “granuli da stress”, che sono ritenuti un meccanismo protettivo durante lo stress cellulare. La prolungata attività dei granuli da stress portano a una repressione traduzionale che causa patologia (vedi Therapeutic modulation of eIF2α phosphorylation rescues TDP-43 toxicity in amyotrophic lateral sclerosis disease models. Nature Genetics 2014;46:152)(Selezione articoli Febbraio 2014). Mutazioni missenso di TDP-43 (transactive response DNA binding protein) causano aggregati TDP-43 nel 1-5% dei casi familiari di ALS (che sono il 10% delle ALS).

Nel topo si dimostra che la perdita parziale della funzione di TDP-43 causa neurodegenerazione e sintomi ALS simili. Viene suggerita, anche sulla base di esperimenti su cellule umane, una terapia mirante a reintegrare la funzione di TDP-43.

G-quadruplex poses quadruple threat. Nature 2014;507:175. Commento di un articolo (C9orf72 nucleotide repeat structures initiate molecular cascades of disease. Pg 195) sui meccanismi patogenetici di una mutazione comune nella Sclerosi Laterale Amiotrofica e nella Demenza Frontotemporale, che consiste nell’espansione di sequenze esanucleotidiche ripetute nel gene C9orf72.

ALZHEIMER

Effective strategies for translating basic research into clinical success in Alzheimer’s disease. BMJ 2014;349:g1853. Stato dell’arte della terapia dell’Alzheimer: 25.000 pubblicazioni, 2.418 con inibitori β secretasi, 2.482 con inibitori γ secretasi e 777 farmaci anti infiammatori non steroidei. Con consigli ai governi su come accelerare il risultato di arrivare a una cura efficace di questa frequente e grave malattia:

1. applicare per questa malattia quanto si fa per le malattie rare, cioè la prima compagnia che ha l’approvazione per commercializzare un farmaco ha l’esclusiva per 7-10 anni.

2. i governi finanzino le sperimentazioni cliniche di farmaci a basso costo, come l’Ibuprofene (antiinfiammatorio non steroideo) “which is available for pennies a pill”, e che sembra funzionare nell’Alzheimer in base a dati epidemiologici e a modelli animali, ma che funziona nell’Alzheimer solo se assunto almeno due anni prima della diagnosi, su indicazione quindi basata sui numerosi biomarcatori della malattia.

Targeting the β secretase BACE1 for Alzheimer’s disease therapy. Lancet Neurology 2014;13:319. Il peptide β-amiloide peptide (Aβ) è il principale componente delle caratteristiche placche cerebrali dell’Alzheimer e vi sono molti dati che fanno ritenere che svolga un ruolo importante nella patogenesi di questa malattia. La β secretasi (β-site amyloid precursor protein (APP) cleaving enzyme 1)(BACE1) è l’enzima che inizia la produzione di Aβ tramite il clivaggio del dominio extracellulare del precursore dell’amiloide β (APP)(vedi il suo ruolo in Mutant presenilin 1 expression in excitatory neurons impairs enrichment-mediated phenotypes of adult hippocampal progenitor cells. PNAS 2013;110:9148)(Spigolature Maggio 2013). Vi sono stati risultati contrastanti con l’uso di inibitori BACE1 e possibili effetti collaterali, ma ora vi sono trial clinici con nuovi inibitori BACE1, che hanno superato la fase 2 nell’Alzheimer paucisintomatico e stanno entrando in fase 3 in persone con Alzheimer presintomatico (portatrici di mutazione AD familiare). Buone speranze che il ricorso a nuovi inibitori BACE1 riesca a bloccare o quantomeno a ridurre il declino cognitivo in questa patologia.

PIWIL1 protein power targets tau therapy. Nature Neuroscience 2014;17:334. Commento sul meccanismo di neurodegenerazione delle taupatie (tau è una proteina asociata ai microtubuli) con prospettive terapeutiche (Tau promotes neurodegeneration through global chromatin relaxation. Pg. 357). Gli AA trovano una riduzione globale di eterocromatina nella Drosofila e nel topo transgenici tau e nell’encefalo analizzato dopo la morte di pz con Alzheimer (il segno tipico dell’Alzheimer, ritenuto il meccanismo patogenetico tipico della malattia e che ha portato a sperimentazioni cliniche per prevenirlo o per controllarlo, è costituito dall’accumulo all’interno dei neuroni di aggregati neurofibrillari di proteina tau). Nelle taupatie lo stress ossidativo produce danno del DNA con perdita di eterocromatina e conseguente alterata espressione genica. Infatti si dimostra che nell’encefalo di pz con Alzheimer vi è un aumento trascrizionale di geni che solitamente sono silenziati con il meccanismo eterocromatico. La struttura cromatinica come possibile target terapeutico per l’Alzheimer?

A protective factor for the ageing brain. Nature 2014;507:439. Commento di un articolo (REST and stress resistance in ageing and Alzheimer’s disease. Pg. 448) che individua una proteina, REST (repressor element 1 silencing tran­scription factor) che è un bersaglio dei pathway di segnale Wnt–β-catenina. REST sembra svolgere un ruolo essenziale nel proteggere nel tempo i neuroni dalla morte e nel mantenere le capacità cognitive degli anziani. Nel lavoro, utilizzando studi in vivo e in vitro, si osserva che nel cervello di anziani questa proteina a livello nucleare sopprime vari gene pro-apoptotici e certi geni che codificano enzimi coinvolti nella patologia dell’Alzheimer. Nel cervello di pz con Alzheimer manca questa soppressione e si ha l’induzione di geni che favoriscono probabilmente la perdita neuronale e la neurodegenerazione. Sembra che sotto stimolo ossidativo i neuroni producano un fattore REST solubile. Estratti di corteccia prefronale di anziani, ma non di giovani, inducono l’espressione di REST nelle cellule neurali in vitro, cosa che non avviene invece per estratti di corteccia prefrontale di pz con la malattia.

L’identificazione di attivatori di REST indipendenti dal pathway Wnt–β-catenina (l’attivazione di questo pathway potrebbe causare tumori) potrebbe essere una via terapeutica per l’Alzheimer.

NGS/GENETICA UMANA/CLINICA

*** (utile per il clinico)

Cognitive and neurological aspects of sex chromosome aneuploidies. Lancet Neurology 2014;13:306.

Nonostante la frequenza delle aneuploidie dei cromosomi sessuali (nei nati vivi: 47,XXY 1/660 maschi, 45,X 1/2.000 femmine, 47,XYY 1/1.000 maschi) e nonostante il quadro clinico neuro-comportamentale ben noto (livelli cognitivi, impaccio motorio, rischio di patologie neurologiche e psichiatriche che sono più frequenti rispetto alla popolazione generale) in una rilevante parte degli affetti non viene posta la diagnosi (es. per 47,XXY: 12% diagnosticato in epoca prenatale, un quarto in età pediatrica o adolescenziale, 65% non diagnosticata, ndr). Nella review sono presentati i fenotipi attesi di queste aneuploidie soprattutto gli aspetti cognitivi, motori e neurologici e i relativi approcci terapeutici. E vengono sottolineati i risultati della ricerca sul possibile effetto dei geni, i cui loci sono sui cromosomi sessuali, sullo sviluppo delle strutture neuroanatomiche e sulle capacità cognitive.

Tutto questo è utile per i clinici per l’adozione di adeguati trattamenti di queste condizioni (e anche per il counseling genetico pre- e postnatale, ndr).

*** (utile per il laboratorio)

 A general framework for estimating the relative pathogenicity of human genetic variants. Nature Genetics 2014;46:310. I sistemi sinora adottati per dare una priorità alle varianti trovate con l’analisi genomica (PolyPhen6, SIFT e GERP) hanno molte limitazioni: ampie variazioni dei metodi della loro annotazione, che non sono paragonabili l’una con l’altra, vizi di accertamento in quanto centrato sulla patogenicità, quantità di dati che è crescente. Viene presentato un metodo, Combined Annotation–Dependent Depletion (CADD), per integrare nel corso dell’analisi del genoma le annotazioni indicate da vari sistemi e per dare un punteggio di patogenicità a possibili varianti del singole nucleotide o piccole inserzioni e delezioni (indel).

Sempre per il lab. ma anche per il clinico visto che si valuta anche l’anamnesi e a proposito di difficoltà di prioritizzazione delle varianti nell’analisi genetica dell’intero genoma, che è come cercare “a needle in a haystack” (vedi foto dell’ago nel pagliaio, utile per lezione, ndr).

Tools to exploit familial data. Nature Review Genetics March 2014;15. Research hightlight di un articolo (Simultaneous identification and prioritization of variants in familial, de novo, and somatic genetic disorders with VariantMaster. Genome Research 2014;24:349)(ho solo l’abstract) che presenta una tecnica di prioritizzazione delle varianti genetiche causa di malattia (Variant Master), che integra i dati familiari con le varianti trovate in modo accurato e con sensibilità maggiore rispetto agli algoritmi noti. Considera la probabilità condizionale che una particolare variante venga individuata in un membro della famiglia, isolando le varianti uniche del probando. L’applicazione del VariantMaster in tre diverse reali condizioni patologiche dimostra una migliore capacità rispetto ad altri algoritmi di identificare variante causative e mutazioni de novo, anche in mosaico.

***

Silent Mutations Make Some Noise. Cell 2014;156:1129. Commento di un articolo (Synonymous Mutations Frequently Act as Driver Mutations in Human Cancers. Pg. 1324) in cui si sottolinea il ruolo delle mutazioni sinonime, a lungo ignorate nella genetica del cancro, che sono frequentemente (20-50%) causa di questa patologia alterando lo splicing e quindi la funzione della proteina. Viene auspicato uno studio sistematico nel cancro di queste mutazioni in modo da distinguere quelle senza effetto funzionale da quelle che invece che hanno un ruolo funzionale in modo da individuare quelle di utilità clinica.

Activating mutations in STIM1 and ORAI1 cause overlapping syndromes of tubular myopathy and congenital miosis. PNAS 2014;111:4197. La syndrome Stormorken (MIM 185070, nel catalogo ci sono poche righe di commento) è una rara malattia a trasmissione AD con miosi congenita, diatesi emorragica, tromobitopenia e debolezza muscolare prossimale, aumento del CK ematica, anomalie istologiche muscolari con aggregati tubulari, asplenia (sospettabile per la presenza negli eritrociti di sangue periferico di corpi Howell-Jolly), cefalea e dislessia. C’è una forma clinicamente più lieve con debolezza muscolare e miosi congenita senza le manifestazioni ematologiche. Applicato WES in un primo pz e Sanger in un secondo, ambedue con la forma classica, trovando la stessa mutazione attivante del gene STIMI (stromal interaction molecule 1). In un altro pz con la forma lieve (miosi e miopatia tubulare), negativo alla ricerca mutazionale di STIMI, è stato applicato WES che ha identificato una mutazione del gene che interagisce con STIMI, ORAI1 (ORAI calcium release-activated calcium modulator 1). Ambedue le mutazioni aumentano l’attività del canale CRAC (calcium release-activated calcium) con due differenti meccanismi.

Threshold for genetic testing in women with breast cancer needs to be determined. BMJ 2014;348:g1863. Lettera sulla mastectomia controlaterale nel caso di mutazioni BRCA1 e 2

Nella loro casistica hanno minori mastectomie controlaterali rispetto a quanto riportato nell’articolo dello scorso Febbraio Contralateral mastectomy and survival after breast cancer in carriers of BRCA1 and BRCA2 mutations: retrospective analysis. BMJ 2014; BMJ 2014;348:g226(Selezione articoli Febbraio 2014). La lettera puntualizza l’aspetto di quando e come proporre nel caso di cancro mammario familiare il test genetico per BRCA1 e 2 che ha i pro ma anche i contro. Va calcolato bene questo aspetto che condiziona la gestione medica e chirurgica.

Editoriale e Special Section sul cancro della mammella:

Breast Cancer—Thinking Globally. Science 2014;343:1403 e A Race Still Unfinished. Science 2014;343:1451.

News:

Breast Cancer: A World of Differences Pg.1452

Dare to Do Less Pg. 1454

The ‘Other’ Breast Cancer Genes Pg. 1457

The Advocate Pg. 1460

Perspectives:

      The Race” to Clone BRCA1 Pg. 1462

      Two Decades After BRCA: Setting Paradigms in Personalized Cancer Care and Prevention Pg. 1466

      Cancer Suppression by the Chromosome Custodians, BRCA1 and BRCA2 Pg. 1470

Citogenetica del cancro: Articolo: Whole chromosome gain does not in itself confer cancer-like chromosomal instability. PNAS 2014;110:21119; lettera relativa (Distinguishing constitutional and acquired nonclonal aneuploidy. Pg. 972) in cui curiosamente si suggerisce di cambiare il titolo dell’articolo in “Constitutional single whole chromosome gain does not in itself confer cancer-like numerical chromosomal instability” e la risposta (Inborn aneuploidy and chromosomal instability. Pg. E973). Interessante discussione sull’instabilità cromosomica e sulle anomalie costituzionali e le aneuploidie acquisite somatiche nei tumori.

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Mutation-dependent recessive inheritance of NPHS2-associated steroid-resistant nephrotic syndrome. Nature Genetics 2014;46:299. Nella classica trasmissione mendeliana AR la malattia si manifesta in presenza di una variante patogena di ambedue gli alleli. Sentite un po’ la storia di questa sindrome nefrosica. Il danno nefrosico consiste nell’alterata filtrazione glomerulare con segni clinici di grave proteinuria, ipoalbuminemia, edema e iperlipidemia. Le malattie nefrosiche steroido-resistenti (SRNS) portano in genere all’insufficienza renale. Ci sono una ventina di geni SRNS che codificano in mx parte proteine podocitiche. Il gene NPHS2, codificante la proteina glomerulare podocina, è quello più frequentemente mutato (12-18% dei casi SRNS). La malattia (sindrome nefrosica tipo 2)(MIM #600995), che inizia tra i 6m-5a con progressione all’insufficienza entro i primi 10 anni di vita, ha una trasmissione AR. Nel lavoro si rileva che, in modo del tutto inatteso, la patogenicità di un allele con mutazione missenso (p.Arg229Gln) dipende dalla mutazione in trans; infatti causa la malattia solo se è associato ad alcune mutazioni al 3’ per un’alterata eterodimerizzazione e localizzazione della proteina mutata. Le mutazioni al 3’ si comportano come dominanti negative per questa mutazione e come recessive quando sono associate alla podocina selvatica.

Quindi p.Arg229Gln è causa di malattia solo quando è associata a specifiche mutazioni e questo comporta variabili rischi di prole affetta: nessun rischio se un genitore ha la p.Arg299Gln e l’altro una mutazione in un esone dell’1 al 6 del gene NPHS2, ma nel caso di coppie con p.Arg229Gln e una specifica mutazione il rischio di malattia per la prole può essere del 50% nel caso di due genitori non affetti (ad es. se un genitore è omozigote per p.Arg299Gln e l’altro genitore è eterozigote per l’altra) e del 25% o del 75% o del 100% e con gravità diversa quando un genitore è affetto e uno non è affetto a seconda del genotipo parentale (vedi Supplementary Fig. 4).

Constitutive Activation of PKA Catalytic Subunit in Adrenal Cushing’s Syndrome. NEJM 2014;370:1019 (alcuni AA italiani). L’iperplasia surrenalica ACTH indipendente è caratterizzata da un eccesso di secrezione cortisolica e bassi livelli di ACTH circolante e causa la sindrome Cushing (ipercortisolismo endogeno) in età adulta. La patogenesi molecolare degli adenomi surrenalici non è ancora completamente nota con mutazioni somatiche una ridotta percentuale di adenomi; sono stati anche descritti soggetti con mutazione germinale (vedi anche ARMC5 Mutations in Macronodular Adrenal Hyperplasia with Cushing’s Syndrome. NEJM 2013;369:2105)(Selezione Articoli Novembre 2013).

Nello studio è stato applicato il WES in adenomi surrenalici in pz con s. Cushing (senza mutazione germinale di PRKAR1A, PDE11A o PDE8B o con mutazione somatica di GNAS) identificando mutazioni somatiche di PRKACA, che codifica la subunità catalitica (Cα) della proteina chinasi cAMP-dipendente (PKA) nel 37% degli adenomi unilaterali. Cinque di 35 pz con iperplasia surrenalica bilaterale secernente cortisolo sono portatori di una duplicazione della regione genomica contenente PRKACA.

Gli studi in vitro mostrano un’attività basale di PKA aumentata con un’alterata inibizione delle subunità catalictiche mutate e un’elevata quantità di proteina della subunità catalitica nelle cellule con duplicazione.

Quindi la mutazione somatica di PRKACA causa adenomi surrenalici cortisolo-secernenti monolaterali mentre la sua duplicazione germinale causa iperplasia surrenalica bilaterale.

PRKACB and Carney Complex, NEJM 2014;370:1065 (gli stessi AA italiani dell’articolo sopra riportato).

Il fenotipo del complesso Carney è costituito da piccole aree cutanee iperpigmentate simili a efelidi al viso, mixomi, iperattività endocrina e schwannomi. In questa lettera viene presentato il caso di una donna di 24 anni con complesso Carney con acromegalia, lentigginosi facciale, nevi blu vulvari, mixoma cutaneo mammario, ma non Cushing. Sono descritte nei pz con complesso Carney mutazioni inattivanti il gene PRKAR1A (MIM #160980), che codifica la subunità RIα regolatoria di PKA.

Nel caso presentato la ricerca genomewide di variazioni del numero di copie ha individuato una triplicazione di 1.6 Mb in 1p31.1, segmento che contiene il gene PRKACB codificante la subunità catalitica beta (Cβ) di PKA, triplicazione confermata con FISH che mostra la presenza di un marcatore cromosomico soprannumerario de novo. Nei linfociti e nei fibroblasti sono documentabili aumentati livelli di Cβ ma non di Cα, mentre l’espressione di altri due geni del segmento triplicato è normale. L’ipotesi degli AA è che l’acquisizione di funzione dovuta alla presenza di quattro copie del gene PRKACB, dato il ruolo di Cβ sulla funzione di PKA, sia responsabile del fenotipo Carney. Se confermato questo dato farebbe concludere che mutazione con acquisizione di funzione delle due principali subunità catalitiche di PKA, Cα e Cβ, sono responsabili di due diverse anomalie tessuto-specifiche.

Mutant Adenosine Deaminase 2 in a Polyarteritis Nodosa Vasculopathy. NEJM 2014;370:921. Poliarterite nodosa: vasculite sistemica che interessa le arterie e causa ischemia, usualmente a insorgenza nell’adulto, ma talora anche in età pediatrica. La diagnosi, per la varietà dei segni, può essere difficile. Di solito è primaria, talora associata a infezioni o leucemia. In genere sporadica. Negli ebrei georgiani la forma pediatrica è spesso familiare. L’analisi esomica di pz di famiglie ebree georgiane e di pz di una famiglia tedesca ha individuato un gene candidato CECR1 (cat eye syndrome chromosome region, candidate 1), che codifica l’adenosindeaminasi 2, fattore di crescita extracellulare.

E’ stato allora applicato un sequenziamento selettivo in altre famiglie ebree georgiane e di famiglie di origine turca. In tutte le famiglie sono presenti mutazioni in omozigosi o come eterozigote composto di questo gene. Nei pz testati i livelli sierici di questo enzima sono nettamente ridotti. Mutazioni di CECR1 sono quindi responsabili di questa patologia familiare con un’ampia variabilità clinica.

Early-Onset Stroke and Vasculopathy Associated with Mutations in ADA2. NEJM 2014;370:911. L’osservazione di 3 bambini con sintomatologia analoga come febbre intermittente, stroke ischemici lacunari (piccolo infarti che possono non vedersi alla TC) e altre manifestazioni neurovascolari, chiazze cutanee cianotiche, epatosplenomegalia e vasculopatia sistemica ha fatto sospettare, per l’epoca di comparsa, una causa genetica motivando l’analisi esomica, che ha individuato un gene candidato che è stato poi testato in altri 3 pz con la stessa patologia e in due fratelli con poliarterite nodosa e uno con una vasculite. Tutti 9 hanno una mutazione con perdita di funzione in omozigosi (quelli con poliarterite nodosa vasculite dei piccoli vasi che hanno la stessa mutazione dell’articolo sopra riportato) o come eterozigote composto di ADA2 (o CECR1). I livelli ematici di adenosindeaminasi 2 sono nettamente ridotti.

Il KO zebrafish ADA2 omologo causa emorragie cerebrali e neutropenia, fenotipi prevenibili con l’iniezione di CECR1 umano non mutato, ma non prevenibili con quello mutato.

Mislocalization of phosphotransferase as a cause of mucolipidosis III αβ. PNAS 2014;111:3532. Buona parte delle mutazioni malattia di geni che codificano enzimi ne alterano il folding o la funzione catalitica. Nella malattia lisosomiale Mucolipidosi III αβ (#252600) (Polidistrofia pseudo Hurler) il deficit enzimatico riguarda la subunità αβ dell’enzima lisosomiale UDP-GlcNAc localizzato nel complesso Golgi; questo comporta una ridotta capacità degradativa dei lisosomi causando appunto l’accumulo di materiale in lisosomi che aumentano considerevolmente di dimensioni in molti tessuti. In questo lavoro vengono riportati due pz con Mucolipidosi III αβ che hanno mutazioni missenso a livello del N terminale del gene, che non alterano la capacità catalitica dell’enzima ma causano la mancata permanenza dell’enzima nel complesso Golgi con successiva degradazione nei lisosomi o nei tessuti. Questo è quindi il meccanismo patogenetico di queste mutazioni.

To Be or Not to Be? How Selective Autophagy and Cell Death Govern Cell Fate. Cell 2014;157:65. Review sui progressi compiuti negli ultimi decenni nella comprensione dei meccanismi di autofagia selettiva e della morte cellulare. Ogni cellula deve decidere se si trova nella condizione di “To be” e allora deve monitorare e riparare il danno o di “Not to be” cioè morire e venire eliminata dal corpo da altre cellule.

Quando questi processi sono alterati essi sono causa di anomalie dello sviluppo, cancro, invecchiamento, infiammazione e altre malattie.

The Noncoding RNA Revolution—Trashing Old Rules to Forge New Ones. Cell 2014;157:77. Review su ncRNA che svolgono una considerevole varietà di funzioni biologiche regolando l’espressione genica ai livelli di trascrizione, il processamento dell’RNA e la traduzione.

(vedi anche Articoli Gennaio 2014: Long non-coding RNAs: new players in cell differentiation and development. Nature Review Genetics January 2014;15).

Closing the distance on obesity culprits. Nature 2014;507:309. Commento di un articolo (Genetic variation in a non-protein-coding region of the gene FTO is implicated in obesity. Pg. 371) sulla genetica dell’obesità. Gli studi con GWAS hanno identificato più di 75 loci nel genoma umano associati all’obesità e caratteri associati come il BMI. In questi studi sono state individuate SNV nel primo introne del gene FTO altamente associate a questa patologia. Nel lavoro si dimostra che vi è un’interazione fisica tra l’introne di FTO e il promotore necessario per l’espressione di un altro gene, IRX1, con locus a 500 kb, che è un fattore di trascrizione coinvolto in vari processi metabolici. L’introne FTO agisce come enhancer (intensificatore) dell’espressione di IRX1. Con vari esperimenti in animali di laboratorio si dimostra che il controllo del peso corporeo è dovuto all’attività di Irx3 nell’ipotalamo, che come noto ha un ruolo importante nell’assunzione di cibo e nel metabolismo. L’ipotesi allora è che varianti dell’introne di FTO alterino l’espressione di IRX3 influenzando così il peso corporeo.

Obesity, genetic risk, and environment. BMJ 2014; ;348:g1900. Editoriale che commenta un articolo (Fried food consumption, genetic risk, and body mass index: gene-diet interaction analysis in three US cohort studies. BMJ 2014;348:348) e che ha come sottotitolo “Genetic makeup can inflate effects of bad diet”. Gli AA hanno esaminato la relazione tra varianti genetiche (32 SNP) comuni associate al BMI e la frequenza di consumo di alimenti fritti in oltre 37.000 persone. Come atteso coloro che consumavano più cibi fritti avevano un BMI più alto e indipendentemente coloro che avevano un indice genetico più alto avevano un più alto BMI. La novità consiste nel fatto che è stata documentata una interazione tra queste due situazioni (alimentare e genetica): chi aveva maggior rischio in ambedue le situazioni aveva un BMI significativamente più alto. Mangiare cibi fritti più di 4 volte alla settimana ha comportato un maggior incremento (del doppio) del BMI per quelli che avevano un rischio genetico nel terzo superiore rispetto a coloro che con la stessa quantità di cibo fritto erano invece nel terzo inferiore di rischio genetico.

E allora? I rischi genetici sono “robusti” a livello di popolazione ma non applicabili al singolo individuo. E comunque il consiglio di non esagerare con i fritti (traducendo molto a braccio, ndr) è il classico “consiglio della nonna”. E altre considerazioni interessanti sulla questione ad es. delle forti raccomandazioni di prestare attenzione al BMI e la responsabilità personale, soprattutto per i grandi obesi che necessitano di cure farmacologiche e chirurgiche.

How to get ahead. Nature 2014;507:273. Come imparare dal programma “1.000 $ per genoma” (iniziato quando costava decine di milioni) per stimolare l’innovazione nell’analisi del genoma nell’accademia e nell’industria. Ecco i punti dell’editoriale: 1. Set a clear goal (chiari). 2. Set the bar high, but not too high (saggio consiglio). 3. Foster cooperation (collegialità). 4. Seed a broad range of ideas (ampia semina). Be flexible (piuttosto di annullare i finanziamenti dei programmi che non sono riusciti a raggiungere un obiettivo intermedio, favorire il finanziamento per le parti promettenti del progetto, altro saggio suggerimento che presuppone bravi reviewer).

23andMe and the FDA. NEJM 2014;370:985. Nuova puntata del contenzioso della compagnia che per soli “$99 you could learn hundreds of things about your health,” tra cui “you might have an increased risk of heart disease, arthritis, gallstones, [or] hemochromatosis” (www.ispot.tv/ad/7qoF/23-and-me), ricorrendo all’analisi genomica con 254 SNP. La FDA ha imposto alla compagnia di ritirare questa offerta perché la deve esserne ancora valutata l’appropriatezza e la compagnia, nonostante gli inviti, non ha risposto alle ultime richieste della FDA (la questione è iniziata nel 2009). Così 23andMe ha dovuto bloccare la vendita del test.

E’ probabile che nel prossimo futuro si arriverà a stimare il rischio genetico per alcune malattie complesse ma la capacità diagnostica e prognostica di queste tecniche deve ancora essere validata. Peraltro la FDA non ha ancora preparato uno specifico regolamento per i test genetici diretti al consumatore. Quindi questa “pausa di riflessione” è opportuna e porterà ad adeguate decisioni sul se, quando e come consentire il calcolo del rischio genetico per queste malattie.

FERTILITA’/FECONDAZIONE ARTIFICIALE/DIAGNOSI PRENATALE

Mutant Cohesin in Premature Ovarian Failure. NEJM 2014;370:943. L’insufficienza ovarica prematura (POF) interessa l’1% delle donne, con almeno 6 mesi di amenorrea e aumentati livelli di FSH e può essere dovuta a deplezione prematura follicolare, atrofia follicolare, arresto di crescita follicolare o a disgenesia ovarica. In gran parte dei casi non si riesce ad identificarne la causa, che, quando individuata, può essere infettiva, autoimmunitaria, da chemioterapici, chirurgica o genetica sindromica, come nella s. Turner o nella s. BPES (blefarofimosi, ptosi ed epicanto inverso)(MIM #110100) oppure isolata. In questo caso nel 10-15% dei casi è dovuta ad anomalie cromosomiche come delezioni o riarrangiamenti o a mutazioni XL (es. FRAX)(vedi bella review di AA italiani: Persani L & al. Genes involved in human premature ovarian failure. J Mol Endocrinol 2010;45:257). In un’ampia famiglia con incroci consanguinei con POF mediante l’analisi esomica è stata individuata una delezione di 1pb in omozigosi del gene STAG3, gene che codifica una subunità coesinica meiosi-specifica che ha la funzione di assicurare una corretta coesione dei cromatidi fratelli. Le femmine di topo senza il prodotto di questo gene sono sterili e i loro oociti fetali sono fermi nella profase precoce causando una deplezione oocitaria all’età di 1 settimana.

Mutations in HFM1 in Recessive Primary Ovarian Insufficiency. NEJM 2014;370:972 (letter). Due sorelle cinesi con insufficienza ovarica primaria al sequenziamento esomico sono risultate mutate come eterozigote composto del gene meiotico HFM1 che codifica una proteina necessaria per la ricombinazione omologa cromosomica. Il sequenziamento di questo gene in 68 donne cinesi con insufficienza ovarica primaria sporadica ha consentito di trovare in una pz diferenti mutazioni, sempre in eterozigosi composta.

Altri geni per l’insuff. ovarica primaria? Cerchiamoli tra quelli che regolano la meiosi

Mutant ZP1 in Familial Infertility. NEJM 2014;370:1220. La zona pellucida è una matrice glicoproteica con 4 glicoproteine (ZP1, ZP2, ZP3 e ZP4) che circonda gli oociti e che è vitale per la produzione di oociti nella prima parte dello sviluppo, per la fertilizzazione e per la protezione dell’embrione nelle sue prime fasi prima dell’impianto. Viene descritta una famiglia con 6 membri con omozigosi per una mutazione frameshift di ZPI. La mutazione determina il sequestro di ZP3 nel citoplasma e la mancata formazione della zona pellucida intorno all’oocita, causando infertilità.

Prenatal-screening companies expand scope of DNA tests. Nature 2014;507:19. Sottotitolo di questa IN FOCUS NEWS: “But the increasingly accurate analyses carry the ethical dilemma of uncertain outcomes” come ben sappiamo che avviene per ogni test. Le compagnie che offrono la diagnosi prenatale non invasiva stanno, come promesso, iniziando ad offrire la diagnosi anche di CNV di sindromi note (Seque­nom, Natera, Illumina), come la s. DiGeorge, con la prospettiva di estendere la diagnosi a tutte le gravidanze, non solo per quelle a rischio (vedi DNA Sequencing versus Standard Prenatal Aneuploidy Screening. Pg. 799 DNA Sequencing versus Standard Prenatal Aneuploidy Screening. NEJM 2014;370:799)(selezione Articoli Feb 2014). Ma questo pone problemi etici perché alcune CNV note non consentono di prevedere con certezza il fenotipo associato, in quanto, afferma un commentatore, ci sono molti adulti che hanno saputo di avere la “sindrome” (termine errato, avere la CNV è più preciso, ndr) solo dopo che hanno avuto un figlio con la DiGeorge. E quindi aumentando le CNV si corre il rischio di non saper precisare bene il fenotipo associato all’anomalia che è stata identificata (ma quando si fa la semplice analisi cromosomica non è ancora peggio, ad es. con le aneuplodie dei cromosomi sessuali? Qualità dei commenti non da Nature, ndr).

TERAPIA

Morquio medicine. Nature Medicine 2014;20:227. La FDA ha approvato il 14 Febbraio us un farmaco Vimizim (elosulfasi alfa)(BioMarin) per la terapia enzimatica della malattia Morquio A (Mucopolisaccaridosi tipo IVA)(MIM #253000) dopo un trial terapeutico in 176 pz, ai quali è stato infuso settimanalmente l’enzima; i trattati con il farmaco dopo 6 mesi hanno mostrato un significativo miglioramento della loro qualità di vita girando per casa e andando autonomamente in bagno.

Sirolimus Therapy in Infants with Severe Hyperinsulinemic Hypoglycemia. NEJM 2014;370:1131.

L’ipoglicemia iperinsulinemica  è la causa più comune di grave e persistente ipoglicemia neonatale, che può essere dovuta a mutazioni della regolazione della secrezione insulinica (ABCC8, KCNJ11, GLUD1, GCK, HADH, SLC16A1, HNF4A, HNF1A e UCP2). Non c’è risposta al diazzossido e il trattamento è chirurgico. Nel lavoro viene sperimentato l’effetto dell’inibitore di mTOR, Sirolimus (la “santa” Rapamicina) in 4 bambini: uno non risultato mutato ad alcuni di questi geni, due portatori di una mutazione del gene ABCC8 di origine materna e uno omozigote per una mutazione dello stesso gene. Tutti hanno avuta una netta risposta glicemica al farmaco, uno solo ha richiesto l’aggiunta di una piccola dose di octreotide (analogo della somatostatina) per mantenere lo stato normoglicemico. Nessun effetto sfavorevole della terapia nel corso dell’anno di follow up.

Una terapia cromosomica?

Chromosome correction through reprogramming. Nature Review Genetics March 2014. Commento dell’articolo Cell-autonomous correction of ring chromosomes in human induced pluripotent stem cells. Nature 2014;507:99. Il cromosoma ad anello si forma per fusione del braccio corto e lungo con perdita di quantità variabile di materiale genetico, anche così rilevante da causare un fenotipo patologico, anche perché nelle divisioni cellulari l’anello è instabile causando aneuploidia con scarsa vitalità delle cellule.

Fibroblasti di un pz con s. Miller-Dieker da anello del cromosoma 17 con delezione della banda p13.3 nel 95% delle cellule (nel 5% vi è perdita dell’anello o derivativi dell’anello) sono stati riprogrammati e trasformati in cellule staminali totipotenti (iPSC) contenenti il r(17). Queste cellule nelle divisioni perdono il cromosoma ad anello e duplicano il cromosoma omologo normale tramite il meccanismo compensatorio di disomia uniparentale e alla fine le cellule con isodisomia hanno il sopravvento e sostituiscono tutte le cellule con l’anomalia cromosomica. Lo stesso avviene per fibroblasti con anello del cromosoma 13. La riprogrammazione potrebbe considerarsi come una “terapia cromosomica”. Inoltre nel caso di r(21), come riporta la letteratura, questo meccanismo di correzione spontanea tramite UPD si verifica anche in vivo, ma nel corso degli anni, in cellule ad alto indice replicativo. Tutto questo porta a concludere che sarebbe interessante conoscere, più in generale, i meccanismi biologici che regolano il numero dei cromosomi nel corso dello sviluppo.

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IL-1 receptor blockade restores autophagy and reduces inflammation in chronic granulomatous disease in mice and in humans. PNAS 2014;111:3526. La malattia granulomatosa cronica (CGD) è una rara immunodeficienza primaria causa di infezioni, progressive insufficienza funzionale multiorgano e morte precoce. La terapia attuale è costituita dal trapianto di cellule staminali ematopoietiche (vedi selezione Artcoli interesse del Feb 2014: Reduced-intensity conditioning and HLA-matched haemopoietic stem-cell transplantation in patients with chronic granulomatous disease: a prospective multicentre study. Pg. 436). Ma oltre all’immunodeficienza vi è una componente autoinfiammatoria a cui partecipa l’autofagia e l’attivazione dell’infiammasoma riconducibile all’aumento di secrezione di IL-1β (interleuchina 1 beta). Il

blocco di IL-1 con un antagonista del recettore (anakirna) protegge in vivo il topo CGD dalla colite (nell’uomo un terzo dei pz sviluppa una colite Crohn simile) e dalla aspergillosi riducendo l’attivazione infiammasomica e reintegrando i processi autofagici. Lo studio fornisce la base su cui programmare sperimentazioni cliniche con l’uso di antagonisti di IL-1 e suggerisce anche possibili terapie per le malattie infiammatorie con deficit di autofagia.

Gene therapy arrives at the macula. Lancet 2014;383:1105. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Retinal gene therapy in patients with choroideremia: initial findings from a phase 1/2 clinical trial. Pg. 1129) della sperimentazione clinica in 6 pz (35-63 anni) con Coroideremia (malattia che causa cecità XL recessiva, MIM #303100, da mutazione del gene CHM) mediante somministrazione subretinica di un vettore virale (AAV) codificante la proteina. Tutti i pz hanno ripreso l’acuità visiva di partenza nonostante il distacco della fovea come conseguenza della procedura chirurgica. Siccome la perdita dei fotorecettori è un evento molto lento rimane ancora da accertare se la terapia abbia un effetto sulla progressione della malattia.

Gene therapy for Parkinson’s disease: a step closer? Lancet 2014;383:1107.Commento sui risultati di una sperimentazione clinica in pz con Parkinson in fase avanzata (Long-term safety and tolerability of ProSavin, a lentiviral vector-based gene therapy for Parkinson’s disease: a dose escalation, open-label, phase 1/2 trial. Pg. 1138). La terapia genica è stata ben tollerata senza effetti collaterali e con miglioramenti motori in tutti.

PROPOSTE TERAPEUTICHE USANDO MODELLI ANIMALI

Suppressing thyroid hormone signaling preserves cone photoreceptors in mouse models of retinal degeneration. PNAS 2014;111:3602. La degenerazione fotorecettoriale, per la quale non vi è attualmente terapia, avviene in diverse malattie retiniche ereditarie e nella degenerazione maculare dipendente dall’età. La patologia dei coni, responsabili della visione dei colori e dell’acuità visiva, è quella più rilevante per la visione  rispetto a quella dei bastoncelli che sono molto più numerosi. E’ noto il ruolo del segnale dell’ormone tiroideo (TH) nella regolazione della distribuzione ed espressione del pigmento dei coni e che la sua sovraespressione infatti ne determina la morte. Nel lavoro viene studiato se il segnale TH interferisca con la vitalità dei coni nel modello di topo con distrofia dei coni e bastoncelli. Si dimostra che la terapia antitiroidea in questi topi aumenta di 6 volte la densità dei coni nella retina, densità che diminuisce del 40% se si applica una terapia con triiodotironina. Possibile via terapeutica (ma chiaramente non prospettabile così semplicemente come cura nell’uomo, ndr).

Blood–spinal cord barrier disruption contributes to early motor-neuron degeneration in ALS-model mice. PNAS 2014;111:E1035. La barriera emato-encefalica e emato-spinale sono danneggiate nel topo e nell’uomo con mutazione SOD causa di Sclerosi Laterale Amiotrofica. Non è noto il ruolo del danno delle barriere nella patogenesi della malattia. Nel modello animale la precoce disfunzione dei motoneuroni è proporzionale al danno della barriera emato-spinale e la protezione della barriera con un analogo della proteina C attivata rallenta l’inizio del danno neuronale. Questi risultati potrebbero essere utili anche per i pz con questa malattia che condividono con il topo un simile meccanismo patogeno.

MALATTIE COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE

Identification of low-frequency and rare sequence variants associated with elevated or reduced risk of type 2 diabetes. Nature Genetics 2014;46:294. Tramite GWAS identificate in un ampio campione islandese, danese e iraniano 4 varianti (una intronica con alterata espressione di CCND2, due varianti missenso in AM e una rara variante frameshift in PDX1) sinora non segnalate associate al Diabete 2: la prima a ridotto rischio di DM2, le successive 2 missenso con rischio moderatamente aumentato e la quarta con alto rischio.

Genome-wide trans-ancestry meta-analysis provides insight into the genetic architecture of type 2 diabetes susceptibility. Nature Genetics 2014; 46:234. Benefici del GWAS transetnico per la caratterizzazione dei loci del Diabete mellito 2 e la comprensione dell’architettura e della patogenesi delle malattie complesse nelle diverse etnie.

A Genomic Road Map for Complex Human Disease. Science 2013;343:1087. Commento di due articoli sullo stesso fascicolo (Innate Immune Activity Conditions the Effect of Regulatory Variants upon

Monocyte Gene Expression. Pg. 1118 e Common Genetic Variants Modulate Pathogen-Sensing Responses in Human Dendritic Cells. Pg. 1119) sul network di regolazione genica nel sistema dell’immunità innata e su come queste informazioni possono risultare utili per la comprensione dei meccanismi genetici delle malattie autoimmuni.