Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana
pubblicati in Luglio 2016 nelle
seguenti riviste: British Medical Journal, Lancet, Lancet Neurology, Nature,
Nature Biotechnology, Nature Genetics, Nature Medicine, Nature Neuroscience,
Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science &
Cell.
MALATTIE NEUROLOGICHE/NEUROMUSCOLARI/NEURODEGENERATIVE/ PSICHIATRICHE
Identification
of TMEM230 mutations in familial Parkinson’s disease. Nature Genetics
2016;48:333. Questa malattia neurodegenerativa,
che interessa l’1% della popolazione di età >60 anni con un’incidenza nel
corso della vita oltre il 2%, è dovuta a perdita di neuroni dopaminergici nella
parte compatta della sostanza nera e presenza di corpi Lewy nei neuroni rimasti,
la cui patogenesi è ancora non definita. E’ in genere sporadica, con rari casi
familiari da mutazione di alcuni geni tra cui SNCA (sinucleina alfa) e LRRK2 o
CNV di SNCA. In questo studio in una famiglia di 81 membri con 15 affetti da tipico
Parkinson con corpi Lewy mediante analisi di linkage genome-wide e poi di WES è
stata identificata una mutazione missenso del gene TMEM230, che codifica una
proteina transmembana delle vescicole secretorie e di riciclo, incluse le
vescicole sinaptiche neuronali. Aver individuato un’alterazione del traffico delle
vescicole sinaptiche potrebbe favorire una specifica terapia per il Parkinson.
Parkinson’s Disease-Related Proteins PINK1 and Parkin Repress
Mitochondrial Antigen Presentation. Cell 2016;166:314. Ipotesi
autoimmunitaria della neurodegenerazione causata da mutazioni di PRKN (PARK2,
MIM #600116) e PINK1 (éARK6, MIM #605909).
Hyperkinetic disorders and loss of synaptic
downscaling. Nature Neuroscience 2016;19:868
(AA italiani). Discussi i meccanismi patogenetici dei disordini ipercinetici
come Huntington, Distonia e la discinesia Parkinson e le possibilità di correzione
farmacologica.
Risk of psychiatric illness from advanced paternal age is not
predominantly from de novo mutations. Nature Genetics 2016;48:718. C’è
un rischio aumentato di prole con malattia psichiatrica (autismo, schizofrenia)
positivamente correlato con l’età paterna al concepimento, con figli di padre
di 35-39 che hanno una maggiore probabilità (di 1.2 volte) rispetto a quelli di
padre di 25-29 anni. Tale incremento è stato attribuito all’accumulo di
mutazioni germinali con l’aumento dell’età paterna, basandosi sul fatto che il
75% delle mutazioni puntiformi de novo (non
per le CNV che a differenza delle puntiformi sono invece d’origine meiotica) sono
d’origine paterna e che il numero di mutazioni cresce con l’età paterna di 1-2
mutazioni per anno. E come ultimo dato risulta che mutazioni con perdita di
funzione del gene sono associate ad un aumentato rischio di malattie
psichiatriche. Ma altri dati epidemiologici sono contrastanti rispetto a quanto
rilevato sopra, con incremento di rischio di patologie comportamentale per
figli di coppie giovani (disturbo della personalità dei genitori?) e con il
fatto che l’associazione con l’età paterna scompare se si considera l’età del
padre quando ha il primo figlio. Potrebbe anche esserci una tendenza dei padri
con malattie psichiatriche a posticipare l’età al primo figlio e altri dati che
pongono in dubbio l’ipotesi inziale.
In questo studio sono stati utilizzati modelli (4 basati sul
contributo di mutazione de novo
legate all’età ed uno sul ruolo di varianti genetiche ereditate) di genetica di
popolazione per verificare se vi sia un incremento di rischio di patologie
psichiatriche nei figli di padri di età superiore di 10 anni all’età media. I
risultati ottenuti non suggeriscono un importante contributo delle mutazioni
legate all’età per il rischio di tali patologie nei figli di padri di età
avanzata, ma piuttosto che vi sia una debole correlazione tra età al primo
figlio e malattia psichiatrica e quindi che vi siano fattori di rischio
genetico in comune tra padre di età superiore alla media e i loro figli,
spiegando così quanto risulta dall’osservazione iniziale di incremento di
rischio con l’aumentare dell’età paterna.
Schizophrenia. Lancet 2016;388:86. Patologia
psichiatrica che incide considerevolmente sulla vita dei pz e sulla società. Per
più del 50% dei pz la sintomatologia è ricorrente e a lungo termine, per il 20%
è una patologia cronica e disabilitante tanto che interferisce nell’80% dei
casi con l’attività lavorativa e comporta una riduzione di 10-20 anni di attesa
di vita e un rischio di suicidio del 6.5%. Anche per la società ha un rilevante
peso economico (in UK si calcola che comporta costi annuali di 11.8 miliardi di sterline). Nonostante
i notevoli progressi della ricerca fatti negli ultimi 10 anni poco si sa della patogenesi
ed i farmaci in uso sono poco efficaci nel 50-80% dei pz. In questo Seminario
ne vengono presentate le modalità di esordio (adolescenza) e gli aspetti
diagnostici e clinici, la prevalenza puntiforme (4.6/1.000) con un rischio di
patologia nel corso della vita dello 0·7%, anche se probabilmente è molto più
frequente. La schizofrenia è stata sinora considerata una patologia del
neurosviluppo con possibili fattori di rischio genetici (se un genitore è
schizofrenico la probabilità di tale patologia per il figlio è del 13%, che
aumenta sino al 46% se sono affetti ambedue) (http://www.lescienze.it/news/2014/07/25/news/cento_loci_genetici_rischio_schizofrenia-2224047/)
ed ambientali in epoca prenatale e/o postnatale (tra cui viene citata l’immigrazione
anche di seconda e terza generazione)(come abbiamo visto in questi ultimi mesi,
ndr) che possono interferire con lo sviluppo cerebrale. Dal punto di vista
fisiopatologico si sospetta una disfunzione della trasmissione glutamatergica
come causa della sintomatologia psicotica e dopaminergica per i sintomi
negativi e cognitivi. L’attuale terapia si basa in massima parte su farmaci che
bloccano il recettore del neurotrasmettitore dopamina (DRD2) e serotonina
(5HT-2R), da adattare alle esigenze dei pz che necessitano anche di un
intervento multidisciplinare che includa anche gli aspetti psicologici. Questioni
aperte: in futuro dovremo identificare varianti genetiche comuni e rare,
costituzionali o in mosaico (NGS di tessuto cerebrale), che modificano il
rischio di tale patologia e che consentano, anche tenendo conto del fenotipo,
di formulare una nuova classificazione patogenetica per una sperimentazione
clinica in sottogruppi omogenei di pz e quindi un approccio terapeutico
specifico. Nel Seminario si prospetta poi la possibilità di studiarne la
patogenesi ricorrendo a studi di cellule staminali di pz e il ricorso
all’editing genomico introducendo in
vitro alleli a rischio in diversi tipi di neuroni nelle linee cellulari
umane e in animali di laboratorio. La parte finale di questo seminario riguarda
le non poche “Controversies and
uncertainties”.
***
Genetic
variations underlying Alzheimer’s disease: evidence from genome-wide
association studies and beyond. Lancet Neurology 2016;15:857. Con l’applicazione dello screening genomico (GWAS
e NGS) sono stati individuati più di 20 “loci di rischio” per l’Alzheimer, che
spiegano il 28% dell’ereditabilità, il 30% di rischio familiare e più del 50%
di rischio per i fratelli. Studi osservazionali infatti ci dicono che il 30-48%
dei pz ha un parente di primo grado con Alzheimer (nei controlli 13-19%), con
rischio relativo per i primi grado di 3.5 (IC 95%=2.6-4.6) che cresce al 7.5
(3.3-16.7) se è affetto più di un parente di primo grado. Per buona parte dei
casi l’Alzheimer è una patologia che si manifesta dopo i 65 anni, anche se nel
2-10% dei pz inizia nella terza decade di vita. Vi sono forme autosomiche
dominanti (1%), in genere più precoci dell’Alzheimer multifattoriale, ma questa
non è la regola perché alcune forme AD si manifestano in età avanzata. In
questa Review vengono presentati i recenti risultati nell’identificazione di
geni a rischio di Alzheimer complesso (bella la Tab. 1 con 27 geni e varianti),
con l’identificazione di loro varianti funzionali comuni e relativo contributo
alla malattia, e di varianti rare (Tab. 2 con 6 geni e Tab. 3 con 4 geni
dell’Alzheimer familiare) con rischio di malattia. E sono anche discusse le
ricadute cliniche per l’Alzheimer ed i progressi nell’ambito genetico sinora
fatti che contribuiscono a migliorare le nostre capacità diagnostiche e a
sviluppare nuove terapie.
Alzheimer’s disease. Lancet
2016;388:505. Seminario sui meccanismi patogenetici
dell’Alzheimer che sembrano più complessi rispetto a quanto ritenuto. E’ una
patologia legata all’accumulo tra i neuroni di peptide beta amiloide
(Aβ) con distruzione delle sinapsi e accumulo nei neuroni di proteina tau con
l’intervento di altri fattori favorenti o contrastanti l’evoluzione. I
progressi di questi ultimi anni hanno riguardato l’individuazione di
biomarcatori in grado di identificare le fasi inziali della malattia,
biomarcatori che insieme alla PET amiloide e PET tau consentono di suddividere
i pz in gruppi omogenei per il loro reclutamento in sperimentazioni cliniche. Vengono
presentati i più recenti risultati della ricerca; interessante la Fig. 1 in cui
sono rappresentati i geni che mutati comportano maggior, medio e ridotto
rischio di Alzheimer e i pathway in cui sono coinvolti, in massima parte geni
del processamento APP o del traffico proteico. In Table le attuali (n. 6)
sperimentazioni cliniche programmate o in corso con anticorpi monoclonali
anti-amiloide.
Cortical
atrophy in patients with cerebral amyloid angiopathy: a case-control study.
Lancet Neurology 2016;15:811. In
molte malattie neurodegenerative vi è perdita della sostanza grigia corticale.
Si è voluto verificare se nell’angiopatia cerebrale amiloide (CAA) i tipici
depositi vascolari amiloidi associati a perdita di tessuto corticale seguono lo
stesso meccanismo patogenetico della patologia cerebrale dell’Alzheimer. Sono
stati studiati con RMI e fMRI pz con CAA da una forma monogenica di emorragia
cerebrale ereditaria con amiloidosi–Dutch
type (HCHWA-D)(MIM#605714) senza Alzheimer, pz con CAA sporadica, pz Alzheimer
e controlli. L’atrofia corticale in HCHWA e CAA sporadica è almeno parzialmente
correlata alla disfunzione vascolare e la patologia dei piccoli vasi è causa di
atrofia corticale anche in assenza di Alzheimer. Informazione utile per
l’interpretazione dei dati di neuroimmagini e per la diagnosi.
The landscape of DNA methylation amid a perfect
storm of autism aetiologies. Nature Reviews Neuroscience 2016;17:411.
Gli studi epidemiologici suggeriscono per questa frequente patologia un
contributo sia genetico che ambientale. Sappiamo che ha un’alta ereditabilità e
una complessa architettura genetica con mutazioni di geni con perdita di
funzione nel 7% dei casi ed ampie CNV nel 4% dei casi (ben riportati nel Box 1),
con interessamento di centinaia di geni di vari pathway (modificazione
cromatinica, TGF β, WNT, Notch, della trasmissione sinaptica, regolazione
trascrizionale, risposta infiammatoria). In ogni modo nessun singolo gene
coinvolto interessa più dell’1% dei pz e con le tecniche attuali (CNV e NGS)
siamo in grado di individuare una causa genetica in non più del 25% dei casi.
Da una
recente indagine su un ampio campione di pz si stima che i fattori genetici
contribuiscano alla patologia nella metà dei casi, i restanti dovuti a cause
genetiche per le quali non abbiamo ancora la tecnica adatta, ambientali difficilmente
identificabili come tali nel singolo caso (carenza vitaminica materna,
infezioni o esposizione a pesticidi o inquinanti in epoca prenatale) e/o
stocastici. Ognuno di questi fattori isolatamente ha un modesto effetto, ma combinati
insieme formano una “tempesta perfetta” che altera il normale neurosviluppo
(bella definizione, ndr). Ed i meccanismi epigenetici con la loro regolazione
dell’espressione genica e la loro interazione geni-ambiente sono nella
posizione intermedia ottimale per poter svolgere un ruolo patogenetico. In
questa review dell’epigenome landscape viene considerata la metilazione della
citosina, la più importante e stabile forma di regolazione del genoma. Sono
stati pubblicati studi comparativi di alterata metilazione cerebrale
nell’autismo ma questi risultati non sono di immediata interpretazione (causa o
conseguenza?). Occorrono ulteriori studi ma i risultati potrebbero essere
interessanti sia per la diagnosi che per la terapia e la prevenzione perché
l’assunzione di integratori che contengono donatori metilici (es Betaina? Ndr) assunti
prima del concepimento potrebbero fornire una certa protezione per la patologia
autistica mitigando i fattori di rischio che tutti insieme formano nei soggetti
geneticamente predisposti il “perfect storm”.
RIPK1 mediates axonal degeneration by promoting inflammation and
necroptosis in ALS. Science 2016;353:603. Mutazioni di Optineurina (OPTN) sono
causa di Sclerosi Laterale Amiotrofica sia familiare che sporadica (ALS 12, MIM
#613435)(e anche di Glaucoma primario ad angolo aperto dell’adulto, MIM
#136760). Il gene, di cui non si conosce il meccanismo patogenetico nella ALS,
codifica una proteina legante l’ubiquitina coinvolta nel pathway di segnale
TNFα e non è indispensabile per l’attivazione del fattore nucleare NF-kB. In
questo lavoro si dimostra in vitro e in vivo nel topo che OPTN sopprime la funzione del
segnale dipendente dalla chinasi (RIPK1) regolandone il turnover. La mancanza
di OPTN comporta una progressiva demielinizzazione e una degenerazione assonale
tramite l’attivazione nel SNC della necroptosi, che è un meccanismo causa di
morte cellulare non dipendente dalla caspasi, che comprende oltre a RIPK1 anche i
suoi target RIPK3 e MLKL. Inoltre RIPK1 e RIPK3 mediano la patologia assonale come
si osserva nel topo transgenico SOD1 (gene che quanto mutato è causa della ALS
1)(MIM #105400) e in campioni patologici dei pz con ALS dove si rilevano segni
biochimici di necroptosi ed aumentati livelli di RIPK1 RIPK3 e MLKL; quest’ultima
è prevalentemente localizzata a livello della sostanza bianca dove in effetti nei
pz ALS si osservano segni di demielinizzazione. L’inibizione di RIPK1 potrebbe
costituire quindi una possibile strategia terapeutica per questa ed altre degenerazioni
assonali.
GENETICA
UMANA/CLINICA
The Genome Project–Write. Science 2016;353:126. Policy forum con sottotitolo: We need technology and an ethical framework for genome-scale
engineering. Il progetto genoma umano, terminato nel 2004, che intendeva
sequenziare il nostro genoma e migliorare la tecnologia, i costi e la qualità
del sequenziamento del DNA e considerato da alcuni controverso, si è rivelato invece
come un’impresa straordinaria che ha rivoluzionato la scienza e la medicina.
Ora si vuole celebrare il 25° anniversario del HGP-read e lanciare un nuovo
progetto, HGP-write, che includa la sintesi di tutti i grandi genomi, animali e
vegetali, per sviluppare metodi e strumenti che facilitino lo sviluppo e la
sintesi e l’editing su larga scala del genoma.
Still a geneticist’s nightmare. Nature 2016;536:37. News & Views con sottotitolo “The
largest DNA-sequencing study of type 2 diabetes conducted so far concludes
that, contrary to expectation, low-frequency and rare genetic variants do not
contribute significantly to disease risk” di un articolo sullo stesso fascicolo
(The genetic architecture of type 2 diabetes. Pg. 41). Lo screening
genomico con GWAS ha individuato alcune varianti comuni associate al diabete 2,
ma insieme spiegano solo una piccola parte dell’ereditabilità di questa
frequente condizione. In questo studio per verificare il ruolo di varianti di
sequenza rare che possano spiegare la restante ereditabilità è stato applicato
il sequenziamento dell’intero genoma o dell’esoma in ampie popolazioni di
diversa etnia di diabetici e non diabetici. Sono state osservate varianti in
sedi già segnalate da GWAS, ma non risulta che varianti di bassa frequenza
svolgano un ruolo maggiore nella predisposizione al Diabete 2.
SAMD9
mutations
cause a novel multisystem disorder, MIRAGE syndrome, and are associated with
loss of chromosome 7. Nature Genetics 2016;48:792.
Le ipoplasie surrenaliche sono classificate in forme non sindromiche e in
sindromiche, i geni responsabili delle prime sono MC2R, del recettore
corticotropinico o la sua proteina accessoria (MRAP), un fattore di
trascrizione NR0B1, una transidrogenasi (NNT) e una reduttasi TXNRD2. Sono note
3 forme sindromiche: la AAA da mutazione di AAAS, IMAGe da mutazione di CDKN1C
e la NKGCD da mutazione di MCM4. Nel 30% dei pz non è nota la causa genetica.
In questo lavoro sono stati reclutati 15 pz con ipoplasia surrenalica senza
mutazione di uno dei geni noti come causa di questa patologia ed è stato
applicato WES in 6, trovando in 4 una variante in eterozigosi del gene SAMD9. L’estensione dell’analisi
genetica agli altri 9 ed ad ancora altri 9 pz ha consentito di individuare mutazioni
missenso del gene SAMD9 in 7. Tutte le varianti sono state considerate
mutazioni patogene. Buona parte delle mutazioni sono de novo, ma è stata sospettato un
mosaicismo germinale nel genitore di 2 fratelli. In due pz sospettata la
perdita di eterozigosità postzigotica della mutazione, confermata poi con l’analisi
con CGH che ha mostrato una monosomia del cromosoma 7. Sei dei 7 pz con
cariotipo 46,XY avevano un iposviluppo genitale con ipospadia ed un pz il fenotipo
femminile. Tutti i pz in età infantile hanno avuto trombocitopenia ed anemia e gravi
infezioni che hanno causato il decesso in 6. Frequente anche la diarrea cronica
con dilatazione colica. I test immunologici hanno rilevato solo linfopenia. In
2 pz, deceduti per sindrome mielodisplasica, avevano monosomia 7. All’autopsia
di 2 femmine riscontrata ipoplasia corticosurrenale con anomalie istologiche ed
ipoplasia ovarica e timica. Quindi nuova sindrome genetica
che gli AA chiamano MIRAGE (myelodysplasia, infection, restriction of growth,
adrenal hypoplasia, genital phenotypes, and enteropathy).
Loss of function mutation in LOX causes thoracic aortic aneurysm and
dissection in humans. PNAS 2016;113:8759. L’integrità meccanica della
parete arteriosa dipende dalla normale costituzione della matrice
extracellulare, i cui principali componenti sono il collagene e l’elastina, che
contribuiscono a dare stabilità ed elasticità alle arterie. Una patologia della
parete arteriosa è costituita dall’aneurisma e dissezione dell’aorta toracica
(TAAD), importante causa di morbilità e mortalità. Nelle forme ereditarie la patologia
fa parte di una sindrome (es. s. Marfan, s. L oeys–Dietz syndrome, s. Ehlers–Danlos tipo IV, vasculopatia
TGF-β) o essere isolata (FTAAD). Quest’ultima, in cui possono essere coinvolte
le arterie in vari distretti, è dovuta al coinvolgimento di molti geni, ma in
una certa proporzione di famiglie non se ne conosce la causa. In questo lavoro
mediante WGS in una famiglia con due primi cugini affetti da TAAD è stata
trovata una mutazione missenso del gene LOX (lisil ossidasi) che co-segrega con
la malattia. Il probando, di 35a, era stato operato di petto scavato a 2 anni e
a 19a gli è stata diagnosticato aneurisma dell’aorta ascendete; è risultato
negativo alla ricerca di mutazioni di FBN1, TGFBR1 e TGFBR2. Sua madre a 52
anni che aveva miopia ha avuto dissezione dell’aorta ascendente con necrosi
cistica della media e disorganizzazione del collagene ed elastina, ed era stata
operata a 34a di ernia addominale; negativa l’analisi dei geni TGFBR1, TGFBR2, ACTA2 e COL3A1 (vedi Table S1, Supporting information
da cui risulta che due primi cugini avevano avuto uno a 41a dissezione
dell’arco aortico ed aneurisma dell’arteria epatica e l’altro, alto 196 cm a 41a
ha avuto un aneurisma addominale infrarenale). Questa ossidoreduttasi
determina la formazione di legami cross-link (crociati) tra le molecole di
collagene ed elastina consentendo la stabilità delle fibrille di collagene e
assicurando l’integrità e l’elasticità dell’elastina. Il topo eterozigote per tale mutazione (CRISPR) ha
una disorganizzazione ultrastrutturale della parete aortica con lamelle
elastiche disorganizzate, mentre l’omozigote muore poco dopo la nascita per
aneurisma dell’aorta ascendente ed emorragie spontanee. I portatori di
mutazioni di LOX in condizioni di stress sono quindi a rischio di patologia
vascolare a causa della ridotta elasticità della parete arteriosa. Gene quindi
da considerare in questi casi.
Hormone-Replacement
Therapy for Melanocyte-Stimulating Hormone Deficiency. NEJM 2016;375:278. Secondo
la prima legge della terapia delle malattie endocrine dice che “an absent hormone should be replaced”. Così è stato
fatto (Proopiomelanocortin Deficiency
Treated with a Melanocortin-4 Receptor Agonist. Pg. 240) con successo in due pz con difetto
genetico di pro-opiomelanocortina (MIM #609734, da mutazioni recessive del gene
POMC) facendo loro diminuire il senso patologico di fame, riducendo così il
peso, e migliorando anche la sensibilità insulinica. La pro-opiomelanocortina è
un pro-ormone clivato in diverse cellule per produrre diversi ligandi che
agiscono su 5 recettori melacortinici. L’ACTH, il prodotto corticotropo
ipofisario, stimola il corticosurrene agendo sul recettore melacortinico 2
(MC2R). Clinicamente il difetto pro-opiomelanocritico è caratterizzato da
deficit di ACTH e quindi insufficienza surrenalica che, se non viene
riconosciuta e trattata con cortisone, porta a morte. La clinica è
caratterizzata anche da cute ipopigmentata e capelli rossi per la mancata
attivazione dell’ormone stimolante i melanociti di un altro recettore
melanocortinico (MC1R) a livello cutaneo e dei follicoli piliferi e, segno
ancor più rilevante, obesità da difetto di attivazione di altri recettori (MC4R
e MC3R). In questo lavoro i pz sono stati trattati con setmelanotide, un
octapeptide ciclizzato agonista di MC4R, che ovvia all’assenza dell’ormone
stimolante i melanociti legandosi ed attivando il recettore melacortinico 4. Il
suo effetto non è solo di ridurre il senso di fame ma anche la spesa
energetica. Non sono stati osservati effetti collaterali, ma occorrerebbero per
saperlo più pz in trattamento anche se in tutto il mondo di pz noti con questa
malattia sono 3 (inclusi i due trattati). Potrebbero giovare della terapia
anche pz con altre malattie rarissime come quelli con mutazioni del recettore
della leptina.
Commentato
su Science 5 August 2016;353 un lavoro (non ho il testo)(Kahle et al. Sci. Signal.
2016;9:ra77) in cui si segnala un bambino
con neuropatia motoria progressiva ad insorgenza precoce con mutazione del gene
KCC3 (SLC12A6)(MIM #218000?) nel SN periferico del pz. Il suo prodotto, un
cotrasportatore potassio/cloro, mutato è insensibile alla fosforilazione e rimane
costituzionalmente attivo. Il topo con la stessa mutazione ha come atteso
un’aumentata attività del trasportatore e alterata funzione locomotoria.
Genome variation in precision medicine. Nature
Genetics 2016;408:701. Precision
medicine is a sufficiently imprecise term to cover cohort research in
epidemiology as well as evidence-based improvements in clinical delivery and
informatics. We think it should continue to build and improve upon the rigorous
standards for measurement of genome sequence variation.
Inherited
DNA-Repair Gene Mutations in Men with Metastatic Prostate Cancer. NEJM
2016;357:443. Mutazioni
germinali di uno dei geni della riparazione del DNA (es. BRCA2) comportano un
incremento di rischio di cancro prostatico letale, ma non sappiamo quale sia la
loro frequenza in pz con cancro prostatico metastatico. Sono stati per questo
sottoposti 692 pz con cancro prostatico metastatizzato a test molecolare di 20
geni della riparazione DNA. Identificate 84 mutazioni germinali considerate
patogeniche in 82 maschi (11.8%) interessanti 16 geni (BRCA2 nel 5.3%, CHEK2
nel 1.9%, ATM nel 1.6%, BRCA1 nello 0.9%, RAD51D e PALP2 rispettivamente nello
0.4%). Si è inoltre osservata in questi pz una maggior incidenza di mutazione germinale
di uno di questi geni rispetto a pz con cancro prostatico localizzato, mentre
non è stata riscontrata alcuna differenza di frequenza di mutazioni germinali correlata
all’età alla diagnosi e all’anamnesi familiare positiva per tale tumore.
AIRE-Deficient Patients Harbor Unique High-Affinity Disease-Ameliorating
Autoantibodies. Cell 2016;166:582. Pazienti con mutazioni di APS1/APECED (Sindrome poliendocrina
autoimmune tipo 1 con o senza displasia metafisaria reversibile, MIM#240300) hanno
un’anomalia del gene regolatore autoimmune AIRE che media la tolleranza
centrale dei linfociti T a molti autoantigeni. Nonostante
questi pz abbiano una poliendocrinopatia e siano portatori di autoanticorpi
GD65 reattivi, marker clinico del rischio di Diabete 1, solo il 10-20% ha il
diabete, che peraltro se presente si manifesta in loro in genere solo nell’età
adulta. In questo studio si dimostra che in tale malattia autoimmune
specifici anticorpi self-reactive per l’interferone tipo 1 sono associati ad
una certa protezione di questi pz per il diabete tipo 1. Questi autoanticorpi
naturali possono attivamente limitare l’insorgenza di tale patologia ed essere
di utilità terapeutica.
Pragmatic
Trials. NEJM 2016;357:454. Review
article: The Changing Face of Clinical Trials. Nelle
sperimentazioni cliniche il pragmatismo si riferisce alla preoccupazione che
molte di queste sperimentazioni non riguardano tanto la pratica in quanto sono
ottimizzati per determinare l’efficacia di un trattamento, questo per il numero
relativamente ristretto di partecipanti che sono altamente selezionati
rischiando così di sovrastimarne i benefici e sottostimarne i rischi. Vi è
quindi la necessità di sperimentazioni pragmatiche, concrete, che possano
rispondere al quesito dell’efficacia nel mondo reale di vari di pz non così
altamente selezionati, in modo da poter precisare le caratteristiche
(efficacia, sicurezza, economicità) e per quali sottogruppi di pz la nuova
sperimentazione comporta i migliori benefici ed i minori rischi. Sono stati
proposte due tipi di sperimentazioni: quelle esplicative che confermano
un’ipotesi e quelle pragmatiche che condizionano la decisione clinica o la
politica sanitaria fornendo l’evidenza dell’opportunità di interventi nella
pratica clinica. La Review prosegue con le caratteristiche che dovrebbe avere
una sperimentazione pragmatica e alcuni esempi. Avvertendo che “pragmatism should not be synonymous with a
laissez-faire approach to trial conduct”, ma che per condizionare la pratica
clinica deve essere applicato in sperimentazioni di alta qualità.
Genotypic Context and Epistasis in Individuals and Populations. Cell
2016;166:279. L’effetto del genotipo sul fenotipo dipende dal contesto genotipico
tramite l’interazione genica nota con il termine di epistasi, la cui conoscenza
consente di prevedere in base al genotipo il relativo fenotipo di una persona.
Analogamente con studi di popolazione l’epistasi potrebbe aiutare ad
individuare i fattori di rischio di caratteri/malattie complesse a di prevedere
l’evoluzione sotto selezione. Ma d‘altra parte in genetica umana è difficile
prevedere per una persona il genotipo dal fenotipo in base ai risultati degli
studi di popolazione, probabilmente per la sottostima del contesto genotipico.
Non c’è dubbio che sia e lo sarà sempre di più importante capire il contesto
genetico ed i due tipi di epistasi, l’epistasi fisiologica che riguarda
l’espressione di un dato genotipo nelle persone e l’epistasi statistica che
descrive la variazione genetica nelle popolazioni. E’ importante e lo sarà
sempre di più comunque capire i meccanismi epistatici quando si vorrà applicare
la medicina personalizzata per prevedere il fenotipo di una persona in base ai
suoi dati genotipici. La conclusione (opportunamente conservativa, ndr) “probably
the best that one can do under the circumstances, using present methods, is to
make predictions based on the main, additive effects of alleles, recognize the
uncertainty of such predictions, and hope for the best”.
Strengthening
Research through Data Sharing. NEJM 2016;375:401. Perspective sulla necessità di condizione dei dati in vari campi e
seguenti:
The Yale Open
Data Access (YODA) Project — A Mechanism for Data Sharing. Pg. 403.
Toward Fairness
in Data Sharing. Pg. 405.
Sharing Data
from Cardiovascular Clinical Trials — A Proposal. Pg. 407.
Ricordo che ci sono più di
270.000 cinesi in Italia, il 23% a MI. E’ utile tenere presente le mutazioni
più comuni di alcune patologie in questa etnia che potrebbero differire da
quanto siamo abituati (sarebbe utile avere tali dati per il management clinico
relative alle principali nazioni di origine). Poster abstr. su Lancet
online 30 October:
Predominant mutations in a
hotspot of SERPINC1 associated with venous thromboembolism in the
Chinese population: a case-control study. Pg. 39. Si
ritiene che la prevalenza di deficit di antitrombina sia molto bassa nei pz con
tromboembolia anche se sappiamo che potrebbe esserci una sottostima di tale
deficit. Si è voluto determinare la frequenza delle principali mutazioni del
relativo gene, SERPINC1, nella popolazione cinese vs quella spagnola (pz e
controlli) ricorrendo alla tecnica PCR-RFLP. Nella sola popolazione cinese sono
state trovate alcune mutazioni (p.Val295Met,
p.Arg294Leu, p.Arg294Cys) che aumentano in modo significativo il rischio di
tromboembolia. I portatori avevano un normale antigene antitrombinico e
attività funzionale ma un incremento considerevole del potenziale endogeno di
trombina.
Deafness genes in families with
non-syndromic hearing loss in Shandong, China: a genetic study. Pg. 80. Il
più frequente deficit sensoriale che interessa 1:500 neonati con più di 90 geni
causativi della forma non sindromica. Lo studio genetico di 223 pz sporadici con la forma non sindromica della
popolazione di Shandong ricorrendo a varie tecnica, NGS inclusa. Escludendo i
pz con mutazione dei classici geni (GJB2, SLC26A4 e MT-RNR1) i
rimanenti 173 sono stati indagati con NGS di 173 geni noti dell’ipo- anacusia.
Trovate varanti causative della forma non sindromica nel 62% dei pz, i geni mutati
sono GJB2 (58/138), SLC26A4
(51/138), MT-RNR1 (9/138),
MYO15A (3/138), WFS1 (3/138), POU4F3 (2/138), TMC1 (2/138).
Homozygous familial
hypercholesterolaemia in China: a genotype–phenotype analysis of
cross-sectional data. Pg. 83. Studio sulla correlazione genotipo-fenotipo in 64
probandi con sospetta omozigosi per l’ipercolesterolemia familiare di età media
di 13 anni (2-37 anni) analizzando i loro dati clinici e sequenziando i geni LDLR, APOB e PCSK9. Rilevate
mutazioni, solo di LDLR, in omozigosi in 15 pz, eterozigosi composta in 34,
eterozigosi in 9 e 6 sono risultati negativi. Il fenotipo (livelli di
colesterolo e LDL) è risultato uguale in tutti i gruppi su riportati.
Vedi tra gli abstr. anche uno sulla
supplementazione materna con ac. folico (Folic acid supplementation, birth defects, and adverse pregnancy outcomes
in Chinese women: a population-based mega-cohort study. Pg. 91)(Spigolature
Giugno 2016).
TERAPIA
GENICA E GENE EDITING
***
Duchenne muscular dystrophy:
meeting the therapeutic Challenge. Lancet Neurology 2016;15:785.
Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Stakeholder cooperation to
overcome challenges in orphan medicine development: the example of Duchenne
muscular dystrophy. Pg. 882)(alcuni AA italiani) che è un Policy View di un
gruppo multidisciplinare per lo sviluppo e l’applicazione delle nuove terapie
per il Duchenne e una panoramica dei farmaci che hanno ricevuto la
denominazione di farmaci orfani da parte dell’EMA per questa malattia.
Bellissimo come inizia il commento, applicabile a tutte le malattie genetiche e
a tutti noi quando comunichiamo la diagnosi ai genitori di un bambino con
Duchenne ma credo si possa dire anche per molte altre malattia genetiche: “20
years ago I could not look parents in their eyes when delivering a diagnosis of
Duchenne muscular dystrophy and say I knew of potential therapies in or
entering clinical trials that had a reasonable prospect of changing the course
of their son’s illness”. Ecco siamo nella stimolante situazione in cui le cose
stanno cambiando anche per la Duchenne. Grazie alla collaborazione
internazionale tra vari gruppi che a vario titolo si occupano di Duchenne un
farmaco ha ricevuto l’autorizzazione sotto condizione per ragazzi con Duchenne
che ancora camminano di età ≥ 5 anni con mutazione nonsenso causa di malattia
nel 13% dei casi. Il farmaco (ataluren), approvato sotto condizione dalla EMA, è una piccola molecola che
promuove il superamento in fase di traduzione (read-through) delle mutazioni
nonsenso con codone di stop, mutazioni responsabili del 10% di tutte le
malattie genetiche, incluso il Duchenne. Approvato il 19 Settembre 2016 dalla
FDA il più recente farmaco (Exondys 51, eteplirsen) (http://www.fda.gov/newsevents/newsroom/pressannouncements/ucm521263.htm)
che tramite uno skipping esonico 51 con un oligonucleotide antisenso corregge
il trascritto mutato consentendo nel 13% dei paz Duchenne la produzione di una
proteina meno efficace ma comunque funzionante (come quella della D. Beker). In
questa review si sottolinea la necessità di collaborazione tra tutti gli
stakeholder che si occupano a vario titolo di Duchenne (dalle causa
farmaceutiche, ai gruppi di interesse-famiglie, agenzie per la ricerca,
accademia e ricercatori) per promuovere la ricerca e l’applicazione di
possibilità terapeutiche per questa malattia, in modo da costituire così un modello
per la terapia per altre malattie.
Gene
Therapy for “Bubble Boy” Disease. Cell 2016;166:263. Bench to bedside sintetico di una nuova terapia,
approvata da EMA, per quei pz con immunodeficienza combinata da difetto di
adenosina deaminasi (ADA-SCID) che per mancanza di donatori di midollo osseo
compatibile non possono essere trapiantati (75%!). Frequenza della condizione
1-9/100.000 nati vivi In questi pz è possibile la terapia genica con cellule
autologhe CD34+ trasdotte con vettore virale che codifica la sequenza cDNA di
ADA.
Duchenne muscular dystrophy drugs at the
crossroads, as newer agents advance. Nature Biotechnlogy 2016;34:675.
Ancora sulle incertezze dell’efficacia delle terapie molecolari (eteplirsen e
ataluren) che attendevano l’autorizzazione al loro uso per la terapia del
Duchenne. In Tab 1 le terapie che modificano il decorso della malattia, la fase
della sperimentazione clinica e la loro posizione nei confronti di EMA e FDA.
Con conclusione analoga alle conclusioni dell’articolo di Lancet Neurology
sopra indicato: “Curative therapy for DMD remains
some way off, but children born with the condition now have better prospects
than any who have preceded them”.
Therapies
of lysosomal storage disorders targeting the brain. Lancet 2016;388:440.
Commento dei risultati della sperimentazione clinica (Lentiviral
haemopoietic stem-cell gene therapy in early-onset metachromatic
leukodystrophy: an ad-hoc analysis of a non-randomised, open-label, phase 1/2
trial. Pg 476)(articolo interamente di AA italiani) per la terapia genica
della Leucodistrofia metacromatica da deficit di arilsolfatasi A (ARSA),
malattia lisosomiale demielinizzante e neurodegenerativa da accumulo di solfatidi
nelle cellule neurali e gliali del SNC e periferico. Le forme ad inizio precoce
sono la tarda infantile
con
segni prima dei 30 mesi di vita, più grave, e la precoce giovanile con segni
dai 30 mesi ai primi 6 anni. La terapia applicabile è il trapianto di cellule
staminali ematopoietiche da donatori HLA compatibili prima che compaiano i
segni più gravi, terapia che nella forma più tardiva attenua i segni da
compromissione del SNC ma non quelli del SNP, mentre risulta poco efficace per
la forma più precoce. In questa sperimentazione non randomizzata aperta di
lungo termine sono stati sottoposti 9 pz con la forma precoce (6 tarda
infantile, 2 precoce giovanile e 2 non definibile tra le due) per verificare la
sicurezza e l’efficacia del trapianto di cellule
staminali ematopoietiche autologhe geneticamente modificate mediante vettore
lentivirale per esprimere livelli sovrafisiologici di ARSA. Il reclutamento dei
pz è avvenuto tra l’Aprile
2010 e il Febbraio 2013 con un follow-up di 36 mesi (range 18-54). I
miglioramenti osservati sono legati all’intervallo tra la terapia genica e
l’età di comparsa dei segni clinici con effetti significativi in 8 sulla
demielinizzazione del SNC e almeno in 3 anche sulle anomalie del SNP. I
risultati definitivi di questa sperimentazione
saranno disponibili quanto sarà completato il
follow-up di 3 anni di tutti i 20 pz in studio (ClinicalTrials.gov, number
NCT01560182).
Safer conditioning for blood stem cell
transplants. Nature Biotchnology 2016;34:721. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Non-genotoxic conditioning for
hematopoietic stem cell transplantation using a hematopoietic-cell-specific
internalizing immunotoxin. Pg. 738) che propone un nuovo sistema per
ridurre gli effetti genotossici preparatori (regime condizionante) per il
trapianto di cellule staminali ematopoietiche (HSCT) per varie malattie tra cui le emoglobinopatie, le
manifestazione ematologiche di malattie come l’A. Fanconi, la s.
Wiskott-Aldrich, le malattie neurodegenerative come la Leucodistrofia
metacromatica, le immunodeficienze congenite ed altro, come il Diabete 1 e forse
anche per l’AIDS. Il metodo di condizionamento non genotossico può costituire
un’alternativa al regime del trapianto HSCT ora adottato per la terapia delle
malattie non maligne del sangue.
The FDA is prohibited from going germline. Science 2016;353:545. Full stop: U.S. Congress precludes
human germline modification.
MODELLI ANIMALI
ALS gene linked to autoimmunity.
Nature 2016;535:327.
Commento di un lavoro (di cui ho solo l’abstract)(Sci. Transl. Med. 2016 Jul 13;8(347):347ra93). Una mutazione del
gene C9ORF72 (eterozigosi con perdita di funzione per espansione esanucleotidica, ndr) è responsabile di una certa
proporzione di casi sporadici o familiare con Sclerosi Laterale Amiotrofica
(ALS) o con Demenza Fronto-Temporale. Il topo con mutazione con perdita di
funzione dell’ortologo di questo gene ha splenomegalia, neutrofilia, trombocitopenia,
aumentata espressione delle citochine infiammatorie e grave patologia
autoimmunitaria che ne causa la morte prematura. Il trapianto di sue cellule
midollari in topi normali produce lo stesso risultato, mentre il trapianto di
cellule midollari di topo normale nel topo mutato ne attenua il fenotipo. Si
conclude quindi che C9ORF72 svolge un’importante funzione nel sistema
ematopoietico di controllo dell’infiammazione e dell’insorgere dell’autoimmunità.
PAM helps solve VTA’s SHANKless
problem. Nature Neuroscience 2016;19:864. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (SHANK3 controls
maturation of social reward circuits in the VTA. Pg. 926) in cui si è
studiato nel topo l’effetto di KO di Shank 3 a livello dell’area tegmentale
ventrale (VTA: gruppo di neuroni dopaminergici sulla linea mediana del
pavimento del mesencefalo, area importante per la cognizione,
motivazione, assuefazione e dipendenza da droghe, nelle emozioni legate
all'amore ed interessata in varie anomalie del neurosviluppo) per studiare la
relazione tra questo gene e lo sviluppo della trasmissione glutaminergica nella
VTA). La proteina Shank3 (localizzata nelle giunzioni sinaptiche per la
comunicazione interneuronale, è una proteina “scaffold” necessaria per
raggruppare molte altre proteine sulla membrana cellulare postsinaptica e per
coordinare la risposta della cellula ai segnali della cellula presinaptica) se
mutata è causa di spettro autistico monogenico e se deleta della s.
Phelan-McDermid (MIM #606232). Nel topo il KO giovane o adulto con KO genico
tramite vettore AAV con iniezione perinatale provoca disinteresse sociale
duraturo interessando oltre alla trasmissione delle sinapsi eccitatorie anche
l’attività dei neuroni dopaminici del mesencefalo ed il comportamento dell’animale
(poca socializzazione). Il rilascio dopaminico ottenuto con tecniche di
optogenetica (manipolazione genetica delle cellule per renderle sensibili alla
luce, ndr) o lo stimolo dei recettori metabotropici glutammatergici ne corregge
gli effetti. In conclusione SHANK3 è importante per la maturazione sinaptica in
VTA durante lo sviluppo in epoca postnatale precoce, il deficit di
neurotrasmissione dopaminico da difetto della proteina SHANK3 induce i segni di
autismo e infine viene suggerito il meccanismo alla base della perdita di
interesse sociale nella s. Phelan-McDermid.
Ever decreasing ripples. Nature Reviews
Neuroscience July 2016. Commento del
lavoro Apolipoprotein
E4 Causes Age-Dependent Disruption of Slow Gamma Oscillations during
Hippocampal
Sharp-Wave Ripples. Neuron 2016;90:740 in cui si dimostra che nel topo APOE4
knockin (con l’isoforma ε4 della apolipoproteina E, che è il principale fattore
di rischio genetico dell’Alzheimer soprattutto per le donne), negli
interneuroni GABAergici ippocampali si producono alterazioni dell’attività del
network ippocampale associati a deficit di memoria e di apprendimento (“sharp-wave
ripples” sono onde acute con frequenza di 150-250 Hz che sono un correlato
elettrofunzionale del processo di consolidamento della memoria esplicita
Peripheral Mechanosensory Neuron Dysfunction Underlies Tactile and
Behavioral Deficits in Mouse Models of ASDs. Cell 2016;166:299 e commento (The Troubled Touch of AutismThe Troubled
Touch of AutismThe Troubled Touch of Autism. Pg 273). Studi nel topo suggeriscono che deficit a livello dei neuroni
sensitivi periferici possono contribuire al fenotipo comportamentale autistico.
L’osservazione proviene dall’osservazione che il topo con mutazione dei geni
dell’autismo nell’uomo (Mecp2, Gabrb3, Fmr1) ha un’alterata discriminazione
tattile e un’ipersensibilità quando toccato anche solo lievemente. La delezione
di Mecp2 o di Gabrb3 nei neuroni somato-sensoriali determina una disfunzione
meccano-sensoriale da perdita di inibizione presinaptica di GABAA mediata
da recettori degli impulsi al SNC. Questa disfunzione tattile, che si produce
solo se la delezione avviene nel corso dello sviluppo non in età adulta,
determina difetto di interazione sociale e sindrome ansiosa. La normalizzazione
dell’espressione di Mecp2 unicamente nei neuroni somato-sensoriali in topi
Mecp2 nulli normalizza la sensibilità tattile, elimina i sintomi ansiosi e il
deficit di interazione sociale ma non i difetti motori, di memoria e la
letalità. Questo contributo al fenotipo autistico fornito dall’alterata funzione
del sistema nervoso periferico durante le fasi critiche dello sviluppo potrebbe
favorire l’adozione nei pz di nuovi approcci terapeutici.
Severe muscle wasting and denervation in mice lacking the RNA-binding
protein ZFP106. PNAS 2016;113:E4494. Forse un nuovo gene delle malattie neurodegenerative (ALS, CMT HSP),
malattie geneticamente molto eterogenee da danno del motoneurone da danno della
giunzione neuromuscolare. Il topo a cui manca una proteina zinc finger
(ZFP106)(non riportata in OMIM) ha un’atrofia muscolare e dei motoneuroni e muore
prematuramente. ZFP106 interagisce direttamente con il fattore di splicing RNA
binding protein 39 nei granuli intercromatinici. Il suo KO nei tessuti produce
alterazioni di espressione genica e di splicing alternativo simili a quelli che
si osservano in patologia umana. Quindi un buon gene candidato per le malattie
neurodegenerative autosomiche recessive (ne sentiremo parlare, ndr).
Chromatin controls behavior. Science
2016;353:218. Commento di un articolo sullo stesso
fascicolo (Chromatin
remodeling inactivates activity genes and regulates neural coding. Pg. 300) che spiega
come il rimodellamento cromatinico può controllare l’apprendimento e la
memoria. Era noto da tempo che la cromatina regola la funzione genica cellulare
dopo che ne è stato stabilito il destino per consentire di mantenere il suo
fenotipo. Ma poco si conosce della regolazione dinamica della struttura
cromatinica né il suo ruolo biologico. In questo lavoro si descrive nel topo
come la regolazione dinamica della cromatina controlla lo sviluppo e la
funzione del circuito cerebellare, l’apprendimento e la memoria dipendenti dal
cervelletto definendo un meccanismo epigenetico che inattiva l’espressione
genica a livello cerebrale dopo l’attività neuronale.
CARATTERI-MALATTIE
COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE
A plethora of pleiotropy across
complex traits. Nature Genetics 2016;48:707. Commento di un lavoro
sullo stesso fascicolo (Detection and
interpretation of shared genetic influences on 42 human traits.
Pg. 709) in cui
si sottolinea il fatto che sono state individuate varianti associate a più
fenotipi (pleiotropia, ma gli AA dicono subito che non useranno questo termine)
questo potrebbe aiutarci a capire non solo la funzione a livello molecolare di
quel gene (es. i maschi con fibrosi cistica, in cui c’è prevalentemente una
patologia polmonare, sono spesso sterili per assenza congenita di vasi
deferenti per cui la proteina SFTR agisce sia a livello di funzione polmonate
che di sviluppo degli organi riproduttivi) ma anche le interazioni tra diversi
caratteri (es. rischio di malattia cardiaca con ipercolesterolemia congenita,
facendo concludere che la prima influenzi la seconda). Nel primo caso i due
fenotipi sono indipendenti (P1↤ G ↣ P2), nel secondo caso uno è la conseguenza
dell’altro (G ↣ P1 ↣ P2). Sono molte le associazioni trovate
tra varianti genetiche e fenotipi variabili in buona parte interpretate come
dovute a più effetti indipendenti della variante. In questo studio si è voluto
applicare una ricerca sull’intero genoma di varianti che influenzano coppie di
caratteri e successivamente verificarne il rapporto causale o non causale
secondo il modello descritto. Ne vengono riportati i risultati ricorrendo a
GWAS di 42 caratteri o malattie. Identificati 341 loci associati a più
caratteri multipli; molti sono associati a più fenotipi (es. una variante non
sinonima influenza 7 diversi caratteri tra cui la schizofrenia e il Parkinson).
Sono stati studiati questi loci per identificare caratteri che hanno cause
genetiche in comune (es. varianti che comportano un rischio aumentato di
schizofrenia tendono ad essere associate ad un aumentato rischio di malattia
infiammatoria intestinale). Viene proposta una metodica per identificare coppie
di caratteri con una relazione causale, come BMI ed aumentati livelli di
trigliceridi.
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