Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana
pubblicati in Settembre 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, Nature Reviews Neurology
(new entry), NEJM, PNAS, Science & Cell.
ARTICOLI DI
INTERESSE
A curated gene
list for reporting results of newborn genomic sequencing. Genetics in Medicine 12 January 2017. doi:10.1038/gim.2016.193. Si parla da qualche anno
dell’opportunità di applicare il NGS per la diagnosi rapida (<5 giorni) ed
un’eventuale terapia precoce più efficace nei neonati con una patologia grave
da causa non nota (Fast sequencing saves newborns. Nature 2014;514:13)(selezione articoli Settembre 2014), Genetics in Medicine 25 Sept 2014
e statement di EJHG 28
January 2015). BabySeq Project è uno studio randomizzato e controllato che vuole
verificare gli esiti clinici e genetici, economici e sociali dell’applicazione
di NGS nei neonati. Ci si è ormai resi conto che in clinica è tempo di
accelerare il processo diagnostico in questi nati (per terapia, prevenzione,
evitare l’odissea diagnostica e management inappropriati). In questo progetto per
favorire l’interpretazione di NGS ed accelerare il processo diagnostico si è
voluto preparare un elenco di 1.514 geni malattia, di cui 954 che secondo la
metodologia adottata è opportuno che vengano riportati in consulenza e in modo
appropriato. Una prima applicazione di questo elenco in 15 nati ha consentito
di evitare il controllo manuale del 41% delle varianti rare.
Meta-analysis of 2,104 trios provides support for
10 new genes for intellectual disability. Nature Neuroscience 2016;19:1194. Analisi
mutazionale mediante WES di un insieme di pz con disabilità intellettiva (ID)
con una coorte di nuovi 820 pz e loro genitori e dati di famiglie già
pubblicate, per un totale di 2.104 trio pz-genitori in cui sono state
individuate 2.637 mutazioni de novo di 1.990 geni. Dopo l’esclusione dei casi
con geni della ID il campione rimasto è di 1.471 soggetti con 1.400 mutazioni de novo di 1.235 geni. Tramite
meta-analisi dei dati combinati è stato possibile individuare 10 nuovi geni
candidati della disabilità intellettiva: DLG4 (target dei FMRP e gene della plasticità
sinaptica), PPM1D e RAC1 (geni espressi nell’embrione), TLK2 e TRIP12 (modificatori della cromatina), SMAD6 (co-repressore
trascrizionale), SON (processamento
co-trascrizionale RNA), SOX5
(fattore di trascrizione che regola lo sviluppo embrionale con un ruolo nello
sviluppo dei progenitori neurali) , SYNCRIP (stabilizzazione RNA , TCF20 (attivatore trascrizionale). L’analisi fenotipica comparativa di 18 pz del gruppo iniziale con
mutazione de novo di questi 10 geni mostra che vi è una forte
sovrapposizione clinica per mutazione di alcuni di questi geni, con presenza
anche di dismorfismi, deficit di crescita ed altro (Supplementary Table 7). I
pathway molecolari in cui sono inseriti questi geni riguardano quelli tipici
delle patologie del neurosviluppo come l’autismo, la schizofrenia
l’encefalopatia epilettica e la disabilità intellettiva. Molto interessante: elencati in Supplementary
Table 4 l’elenco aggiornato dei 1.538 geni noti con mutazione mono-biallelica o
in emizigosi causa di ID.
MALATTIE NEUROLOGICHE/NEUROMUSCOLARI/NEURODEGENERATIVE/ PSICHIATRICHE
Alzheimer’s disease risk: amyloid versus
neurodegeneration. Lancet Neurology 2016;15:1000. Ancora sui meccanismi
patogenetici (ma l’argomento è rilevane per i risvolti terapeutici, ndr).
Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Clinical and cognitive
trajectories in cognitively healthy elderly individuals with suspected
non-Alzheimer’s disease pathophysiology (SNAP) or Alzheimer’s disease
pathology: a longitudinal study. Pg. 1044). The National Institute on Ageing–Alzheimer’s
Association‘s (NIA-AA) ha proposto di considerare i depositi di β-amiloide (Aβ)
cerebrali e la neurodegenerazione come biomarcatori utili per individuare
persone a rischio di tale patologia. I depositi cerebrali di Aβ (PET) e la
neurodegenerazione (MRI, volume dell’ippocampo) sono presenti nel 50-60% delle
persone >60 anni e in questo lavoro si è voluto studiarne l’evoluzione
clinica e cognitiva in 573 australiani (58% donne) sani di età di 73.1 anni
(DS 6.2). L’amiloidosi cerebrale è un fattore di rischio di declino cognitivo e
di progressione verso lo stadio sintomatico e la neurodegenerazione ne è un
cofattore. Ma la neurodegenerazione da sola non è un fattore di rischio di
declino cognitivo.
Amyloid-β transmission
or unexamined bias? Nature 2016;537:E7. Sono state riportate persone con bassa
statura trattate con GH di origine umana (estratto da cadaveri) che hanno poi
sviluppato la m. iatrogena Creutzfeldt–Jakob. All’autopsia rilevati depositi di parenchimali e vascolari
di β amiloide nonostante la loro giovane età (36-51 anni)(vedi selezione
articoli Settembre 2015: Alzheimer’s fear in hormone patients. Nature 2015;525:165 news su
Evidence
for human transmission of amyloid-β pathology and cerebral amyloid
angiopathy. Pg. 247 e Amyloid-β pathology induced in
humans. Pg 193). Da qui l’ipotesi di una contaminazione ipofisaria
da prioni e della trasmissibilità degli aggregati di Aβ. In questa breve comunicazione,
piuttosto critica delle conclusioni a cui sono arrivati gli AA, si sostiene che
la sequenza degli eventi non è provata e che ci sono ipotesi alternative che
spiegano la comparsa della malattia da prioni e l’accumulo amiloideo.
Phase III trial of anti-tau drug generates mixed
messages. Nature Rewies Neurology. Online 12 August 2016. Un
aggiornamento sui risultati di una sperimentazione clinica con un inibitore
dell’aggregazione tau (LMTM), meccanismo patogenetico in alcune malattie
neurodegenerative, in casi con Alzheimer lieve: non si è raggiunto l’obiettivo
primario cioè un effetto sul declino cognitivo. Si stanno ancora studiando
comunque gli effetti in una sottopopolazione di pz trattati.
Alzheimer risk variants affect children’s brains.
Nature Reviews Neurology. September 2016. Commento dell’articolo Gray
matter maturation and cognition in children with different APOE ε genotypes. Neurology
2016;87:585 il cui obiettivo era di verificare se bambini con 6 differenti genotipi
Apolipoproteina E (APOE)
ε abbiano differenze
di maturazione di sostanza grigia, in particolar modo coloro con alleli ε4 e ε2 che sappiamo associati ad
esito peggiore in molte malattie neurologiche.
In questo
studio di più di 1.000 soggetti sani di 3-20 anni sono stati valutati per gli
effetti dei 6 genotipi sulla maturazione cerebrale (macroscopica e microscopica
corticale e strutture sottocorticali della materia grigia mediante MRI 3-tesla e morfometria automatica
con il software FreeSufer) e sulle
relative capacità cognitive. Si osserva un alterato sviluppo cerebrale nei
portatori di APOE ε4 e si conclude che i genotipi
ε4ε4 e ε2ε4 sembrano influenzare lo sviluppo cerebrale e l’invecchiamento
cerebrale nelle età più avanzate. Da qui il suggerimento di determinare nei
bambini il polimorfismo APOE per intervenire con interventi o misure preventive
precoci per la prevenzione della demenza (giusto suggerimento, che va discusso
dal punto di vista etico ed organizzativo, ndr).
Lithium promotes accumulation of
brain iron via tau suppression. Nature Reviews Neurology September 2016. Commento di un articolo (Lithium suppression of tau induces brain iron
accumulation and neurodegeneration. Mol Psychiatry 2016; Jul 12. doi: 10.1038/mp.2016.96)
sulle cause di un effetto collaterale della terapia con litio, il farmaco di
prima scelta per il disturbo bipolare, costituito dalla comparsa di tremori
delle mani simili a quelli del Parkinson e che portano alla sospensione della
terapia. Il farmaco, proposto anche per altre taupatie come l’Alzheimer e la Sclerosi Laterale Amiotrofica,
sembra ridurre l’espressione di tau a
livello cerebrale. In questo lavoro si vogliono chiarire le basi
neurobiologiche di tali effetti. Nella degenerazione parkinsoniana alcuni studi
preliminari portano a ritenere che la riduzione di espressione di tau solubile comporti un accumulo di
ferro nella sostanza nigra. In questo lavoro si dimostra che nel topo normale
il litio a basse dosi riduce nel tessuto cerebrale i livelli di tau solubile e che vi è accumulo di
ferro nella corteccia e nella sostanza nigra con fenotipo di degenerazione dei
neuroni dopaminergici e deficit motori simile a quelli riscontrati nel topo KO tau. In colture di cellule neuronali si
dimostra che vi è accumulo di ferro modulando l’espressione della proteina tau. A riprova di quanto osservato
l’analisi delle immagini alla RM cerebrale di partecipanti a precedenti
sperimentazioni con litio si è osservato un tempo di rilassamento T2 ridotto
nella sostanza nigra, verosimilmente un segno dell’accumulo di ferro. Tale
accumulo ha indubbiamente un effetto neurotossico che spiega la sintomatologia
talora presente nei pz trattati con litio. D’altra parte, conclude il commento,
il ferro è essenziale per il neurometabolismo ed è necessario per la produzione
dell’eme, la funzione mitocondriale e la sintesi dei neurotrasmettitori e forse
proprio per questo l’aumento del contenuto di ferro svolge l’azione benefica
della terapia con litio.
An immune
protein facilitates neuronal uptake of a Parkinson’s disease–associated protein
NEK1 variants confer susceptibility
to amyotrophic lateral sclerosis. Nature Genetics 2016;48:1037. Applicato WES in 1.022 casi di ALS familiare (FALS) e 7.315
controlli per identificare nuovi fattori di rischio. Trovata un’associazione
tra varianti con perdita di funzione del gene (NEK1) e rischio di FALS. In
un’altra analisi WGS in 4 pz di una comunità isolata olandese (di <25.000
persone) identificati 4 pz sporadici (SALS) con fenotipo simile con alto indice
di consanguineità; la mappatura di autozigosità ha consentito di individuare 4
varianti candidate, che includono una variante di NEK1 (p.Arg261His), due dei 4
pz erano omozigoti per questa variante mentre due erano eterozigoti, facendo
ritenere tale variante come un fattore di rischio di ALS. In una successiva
analisi di un ampio campione di pz con SALS e controlli si è confermata una
significativa associazione tra la variante su specificata o varianti con Lof di
NEK1. In totale si stima che il 3% dei pz ALS siano portatori di varianti a
rischio di questo gene, che è coinvolto in varie funzioni cellulari come la
formazione delle cilia, la risposta a danni del DNA, la stabilità dei
microtubuli, la morfologia neuronale e la polarità degli assoni.
ALS
disrupts spinal motor neuron maturation and aging pathways within gene
co-expression networks. Nature Neuroscience 2016;19:1256. Il ricorso a modelli in vitro ottenuti da cellule staminali totipotenti indotte da
cellule neuronali spinali embrionali fetali ed adulte umane unitamente al
trascrittoma ha consentito in questo lavoro di migliorare le tecniche che
consentono di ottenere modelli di iPSC più idonei per lo studio della
patogenesi della ALS.
GENETICA
UMANA/CLINICA
High-throughput
discovery of novel developmental phenotypes. Nature 2016;537:508. Nei mammiferi un terzo dei geni sono considerati essenziali per la
vita. Il KO di questi geni nel topo ha consentito di conoscerne meglio la
funzione ed il loro ruolo nelle malattie congenite dell’uomo. Nell’ambito di
uno studio del International Mouse Phenotyping Consortium, che vuole generare e
caratterizzare fenotipicamente 5.000 linee KO di topo, producendo i primi 1.751
KO sono stati individuati e caratterizzati i fenotipi di 410 geni letali in
epoca embrionale, fenotipi analizzati con diverse metodiche, come la tomografia
a proiezioni ottiche (OPT), tomografia microcomputerizzata (micro-CT) e la
microscopia episcopica ad alta risoluzione (HREM). Questi risultati
contribuiscono a conoscerne la funzione ed il ruolo non solo nelle malattie
monogeniche ma anche in quelle complesse. Il catalogo delle linee KO con i
relativi fenotipi è consultabile tramite il portale IMPC (http://www.mousephenotype.org). Da
sottolineare che è comune la presenza di variabilità sia dell’espressività che
della penetranza anche con lo stesso background genetico. Da questi risultati
risulta anche che, come atteso, i geni malattia dell’uomo sono in genere geni
essenziali, che costituiscono quindi una fonte di informazioni utile per la
prioritizzazione e la validazione delle varianti trovate nello screening
mutazionale applicato in diagnostica clinica.
***
Distinct
genetic architectures for syndromic and nonsyndromic congenital heart defects
identified by exome sequencing. Nature Genetics 2016;48:1060. Le malformazioni cardiache
congenite (CHD) sono i difetti congeniti più frequenti (incidenza neonatale
0.8-1%). Nonostante la loro frequenza e le numerose forme monogeniche sia
nell’uomo che nel topo il rischio di ricorrenza nei consanguinei di primo grado
è basso (2.7%), indicando così un’alta proporzione di mutazioni causative de novo (DNM) e/o una loro penetranza
incompleta o un effetto poligenico/mutlifattoriale. Tra le mutazioni de novo una rilevante particolare
frequenza è stata attribuita a quelle troncanti (PTV), soprattutto presenti nei
bambini sindromici con manifestazioni cliniche extra cardiache (10%), come
peraltro presenti nei bambini con deficit cognitivo grave senza CHD e
significativamente più frequenti rispetto ai pz con autismo. Questa
considerevole differenza di DNM tra casi sindromici o non sindromici mima
quanto osservato nell’autismo tra casi con o senza deficit intellettivo.
In questo studio è stato applicato
WES in 1.891 probandi, sia sindromici (S-CHD, n° 610) che non sindromici
(NS-CHD, n° 1.281) trovando, come già noto da altri studi, solo nei sindromici
un arricchimento di troncanti nei geni noti delle CHD de novo ma non ereditate, mentre nei non sindromici vi è un
significativo arricchimento di troncanti di un gene CHD ereditate da un
genitore non affetto. Sono state trovate 3 patologie significative interessanti
il gene CDK13, CHD4 e PRKD1. In 7 con S-CHM identificate 6 de novo (di una non è noto) missenso in un dominio altamente
conservato di CDK13, in 4 la stessa; il quadro clinico è di difetti settali con
gestalt facciale caratteristica, deficit cognitivo, lieve microcefalia e, in 2,
agenesia del corpo calloso; il topo KO per il paralogo ha una letalità
embrionale. In 5 con S-CHD trovate 4 missenso ed una delezione in frame, tutte
de novo di CHD4, tre con Tetralogia Fallot, una coartazione aortica e uno con
difetto settale associate a deficit cognitivo, in 2 malformazione Chiari e in ¾
maschi con anomalie genitali; quadro clinico che richiama la s. CHARGE da
mutazione del gene paralogo CHD7. E infine in 3 con S-CHD trovata una mutazione
missenso de novo di PRKD1, in
due la stessa mutazione, con un probabile effetto di acquisizione di funzione;
due pz avevano difetto settale AV, il terzo stenosi polmonare, sempre associati
a grave deficit cognitivo e difetti ectodermici (cute asciutta e anomalie delle
unghie). Da notare che è stato recentemente segnalata in un pz con tronco
arterioso autozigosità di una mutazione troncante di PRKD1. Nei NS-CHD messo in
evidenza un significativo arricchimento di mutazioni troncanti ereditate da un
genitore.
Quindi
in conclusione dimostrato il contributo delle mutazioni de novo e l’incompleta penetranza sono diversi nei due gruppi di pz
(S-CHD vs NS-CHD) con un ruolo maggiore delle de novo nelle prime e la trasmissione di varianti ad alto rischio
nelle seconde. Individuati 3 nuovi geni delle CHD sindromiche (PRKD1,
CHD4 e CDK13), il cui sequenziamento consente di far crescere dal 23 al
26% la probabilità di identificare una mutazione de novo da considerarsi probabilmente diagnostica nei casi con
S-CHD.
Germline NLRP1 Mutations Cause Skin Inflammatory and Cancer
Susceptibility Syndromes via Inflammasome Activation. Cell 2016;167:187. Il complesso proteico
dell’inflammasoma, importante componente dell’immunità innata con funzione di
eliminare i patogeni, è costituito dalle proteine NLR (nucleotide-binding domain,
leucine-rich repeat), dalla proteine adattatrice ASC e dalla Caspasi-1. Se il
complesso inflammasomico viene attivato in modo anomalo è causa di malattia, in
particolare di un gruppo di malattie autoinfiammatorie da mutazione germinali
attivanti delle proteine sensore dell’inflammasoma come CAPS (cryopyrin-associated
periodic syndromes),
FMF delle sindromi della Febbre mediterranea (FMF) e certe forme di sindrome da
attivazione macrofagica. In questo lavoro in 4 famiglie con più affetti con
febbre periodica, segni infiammatori senza infezione da attivazione spontanea
dei macrofagi e rilascio delle citochine pirogeniche si dimostra che due
malattie cutanee mendeliane con sovrapposizione di segni clinici, MSPC con
cheratocantomi palmo-plantari cutanei congiuntivali e corneali con alto rischio
di trasformazione in carcinoma a cellule squamose e FKLC, chiamata cheratosi
lichenoide cronica familiare, sono forme alleliche (MIM #615225), dovute a
differenti mutazioni germinali con acquisizione di funzione del sensore
inflammasomico NLRP1 (NLR family, pyrin domain containing protein 1). Ne vengono suggeriti i
meccanismi patogenetici, incluse le cause della caratteristica ricorrenza delle
lesioni focali, documentando quindi la presenza di un gruppo di malattie
inflammasomiche senza febbre ed indicando il ruolo sinora non conosciuto di
NLRP1 nelle malattie infiammatorie cutanee e nella predisposizione al cancro.
Dysregulated exocytosis of
angiopoietin-2 drives cerebral cavernous malformation. Nature Medicine
2016;22:971. News & Views di uno studio per chiarire il
meccanismo patogenetico della malformazione cavernosa cerebrale (CCM)(Endothelial exocytosis of
angiopoietin-2 resulting from CCM3 deficiency contributes to cerebral cavernous
malformation. Pg. 1033), anomalie venose causa di emorragie
cerebrali, convulsioni e paralisi non identificabili con l’arteriografia
cerebrale (vedi selezione articoli Luglio 2015 Sulindac
metabolites decrease cerebrovascular malformations in CCM3-knockout mice. PNAS 2015;112:8421),
patologia che può essere sporadica o familiare. Quando familiare nel 90% dei
casi è da mutazione dominante con perdita di funzione di KRIT1 (CCM1), CCM2,
o PDCD10 (CCM3) con un meccanismo two-hit (una mutazione germinale
ed una somatica). I prodotti dei tre geni formano un complesso proteico
adattatore coinvolto nel controllo della stabilità endoteliale e mutazioni di
un gene del complesso sono causa di destabilizzazione dell’endotelio. In questo
lavoro nel modello murino e in vitro in
tessuto cerebrale di pz con la delezione di CCM3 si osserva aumento di esocitosi
e di secrezione di ANGPT2 (angiopoietina 2, antagonista di angiopoietina 1) mediata
da UNC13B (proteina presinaptica
che promuove la fusione delle vescicole sinaptiche) intorno ai
microvasi sanguigni cerebrali dilatati, secrezione osservata solo a livello
cerebrale e retinico, non in altri organi (in accordo
quindi con la localizzazione delle lesioni nell’uomo). La
delezione di UNC13B che blocca la secrezione di ANGPT2 dalle cellule
endoteliali o il trattamento con anticorpo neutralizzante ANGPT2 normalizza le
lesioni cerebrali e retiniche da difetto di CCM3 limitato alle cellule
endoteliali, in particolare normalizza l’alterazione delle giunzioni delle
cellule endoteliali, la dilatazione dei vasi e la dissociazione pericitica dai
vasi. In conclusione l’aumento di
secrezione di ANGPT2 è il meccanismo patogenetico per il solo difetto di CCM3
(non per gli altri due), che contribuisce alla progressione della CCM e che
potrebbe essere correggibile farmacologicamente. Questo potrebbe spiegare il
fatto che le mutazioni di CCM3 comportano un fenotipo più grave rispetto a
quello da mutazione di CCM1 o CCM2.
Type 2 diabetes: genetic data sharing to advance
complex disease research. Nature Rewiews Genetics 2016;17:535.
Interessante storia di quanto sappiamo dei geni predisponenti dagli studi GWAS
(Fig. 1). Ma è necessario “an integrated T2D knowledgebase, designed for a
worldwide community to access aggregated large-scale genetic data sets, as one
paradigm to catalyse convergence of these efforts”.
Towards precision medicine. Nature Reviews Genetics
2016;17:507. Discorso generale sulla medicina di precisione: l’applicazione
del sequenziamento genomico e l’ottimizzazione delle analisi dei risultati
ottenuti con l’uso di appropriati algoritmi di allineamento, con una copertura
di qualità, con soluzioni per i problemi posti dei geni paraloghi e con l’adozione
di standard per la chiamata e l’interpretazione delle varianti consentendo, se
vi sarà una condivisione mondiale ed accurata dei dati genotipici e fenotipici,
di accelerare l’identificazione di nuovi geni causativi e una miglior
comprensione dei meccanismi patogenetici delle malattie per poter così applicare
una terapia di precisione. In Tab. 1 esempi di patologie mendeliane
suscettibili di provvedimenti terapeutici o preventivi, di oncologia di
precisione e di farmacogenomica.
Nature
Outlook
Precision Medicine. Nature 2016;537:S49.
Outlook sponsorizzato da Illumina. Presentazione dei vari articoli su un
argomento di cui si parla da tempo.
Medical
histories. S52. Individualized treatments are not new. Infatti la
donazione di sangue da più di un secolo (1907) viene fatta tenendo presente la
compatibilità. Ma ora siamo un po’ più precisi. Storia della medicina partendo
dal 4.000 aC con la medicina indiana ayurvedica e trattamenti personalizzati
alla costituzione individuale (prakriti).
Arrivando alla decisione di D. Cameron del 2012 del 100,000 Genomes Project per persone con cancro o malattie rare in
famiglia e di Barak Obama nel 2015 con la Precision Medicine Initiative da
applicare nella clinica con un finanziamento di 215 milioni $.
Technology.
Read the instructions. S54. The rise of fast, cheap DNA sequencing. Sequenziamento
di tutti i geni in 1 giorno al costo di soli di 1.000 $ e l’introduzione
nella pratica clinica soprattutto per la diagnosi di malattie rare quando le
tecniche convenzionali non hanno funzionato.
Diagnosis. A clear answer. S64. Bella la sintesi del nostro lavoro: Baffling (± incomprensibili) symptoms can be resolved.
Perché è difficile vivere con una malattia rara senza diagnosi e il NGS può
favorirla. Donna di 36 anni che dai 6 anni ha incominciato a camminare sulla
punta delle dita e poi ad avere dolori, debolezza periodica degli arti, che si
sono deformati, difficoltà a camminare ed avere una voce strozzata. Ha avuto la
fortuna di entrare in un progetto di ricerca nel 2012 che ha consentito la
diagnosi di Distonia dopa sensibile e quindi suscettibile di una cura risultata
efficace. Questo rappresenta un’eccezione ma in ogni modo ci si può
accontentare della diagnosi, per interrompere un’odissea diagnostica (viene
fatto l’esempio di una b. con mutazione di con microcefalia e deficit cognitivo e dopo anni e vari test trovata
con WES mutazione di DYRK1A). Il successo diagnostico del NGS, più alto
ricorrendo al trio, è del 40-75% per i deficit visivi, ritardo di sviluppo,
malattie acute infantili. La diagnosi consente di prevedere l’evoluzione della
malattia e adottare un adeguato management medico sia terapeutico specifico che
preventivo e la valutazione della ricorrenza nella famiglia. Ma perché tanti
casi negativi per malattie che sospettiamo genetiche? Per difficoltà
interpretative del gran numero di varianti che risultano dall’esame che possono
essere almeno in parte superate con il confronto dei risultati con altri
laboratori o ricorrendo a database (http://www.matchmakerexchange.org/). Anche
quando una mutazione spiega la malattia è necessaria un’ampia analisi
statistica e accertamenti clinici che la confermano. E sono stati implementati sistemi per introdurre
addirittura WGS entra nella pratica clinica senza l’assistenza del medico
genetista (https://cser-consortium.org/projects/28)(la voce dello sponsor, ndr).
Gene Therapy. Industrial strength. Nature
2016;537:S57. Biotech companies seek approval. Dopo molte battute di
arresto finalmente la terapia genica sta passando dalla fase di limitate
sperimentazioni accademiche all’approvazione. Interessante la figura con il
numero di pubblicazioni sull’argomento dalla fine degli anni ’80 ad oggi con
>3.000/anno nel 2015, anche se sono poche per ora quelle approvate: Gendicine in Cina (adenovirus ricombinante p53, trattamento per
cancro del collo-cranio), Glybera (approvata EMA per l’iperchilomicronemia familiare, farmaco costosissimo, insuccesso economico),
Strimvelis (approvazione EMA per ADA-SCID) e altri
prodotti in corso di approvazione FDA per patologie oculari (retiniche) ed
ematologiche (emofilia) anche maligne. Il principale problema della terapia
genica è costituito dal fornire sufficiente quantità di prodotto del gene
difettoso nella cellula bersaglio e quindi il suo compito sinteticamente è
“delivery, delivery and delivery” mediante l’uso di vettori virale e ora con il
ricorso a tecnologie di ingegneria genetica (CRISPR–Cas9). Per alcuni tipi di
cancro sono in fase avanzata di realizzazione terapie che usano cellule T
trasformate reintrodotte nel pz. E poi le terapie, anche queste in fase
avanzata, con anticorpi monoclonali. Il problema molto dibattuto è quello dei
costi, ma per alcune patologie come l’emofilia la terapia consiste in una sola
somministrazione i cui costi vanno bilanciati con i costi sociali e soprattutto
medici della terapia sostitutiva attuale. La terapia genica avrà sicuramente un
impatto sulla pratica medica, con successi ed insuccessi. “It’s still science,
we’re still learning, this is not routine. We’re at the very beginning”.
Pharmacogenetics. The right drug for you. S60. Can our genetics improve
prescribing? Sappiamo abbastanza per introdurre nella pratica clinica una
prescrizione personalizzata? Sono pochi i centri di farmacogenomica che stanno
promuovendo la sua applicazione clinica per prescrivere il farmaco più efficace
e con minori effetti avversi.
Perspective. The precision-oncology illusion S63. But some researchers argue that more evidence of benefit is
required first.
Participation.
Power to the patients. S66. Per la Medicina di precisione è fondamentale avere i dati
clinici e genetici dei pz e della popolazione sana. Le
ricerche condotte centrate sul paziente hanno infatti dimostrato che sono
produttive per i ricercatori, le compagnie farmaceutiche e soprattutto per i pz
stessi, che sono stimolati a collaborare attivamente anche con fondazioni
laiche che aiutano nel reclutamento, forniscono dati, suggerimenti procedurali
e fondi. Con interviste e storie vissute.
Ma c’è la questione della privacy
e della importanza di ottenere la fiducia di chi offre i propri dati.
Privacy. The
myth of anonymity. S70. I tuoi dati genomici
possono non essere protetti in quanto anche la loro anonimizzazione può essere
inefficace perché “with some knowledge
and some dedicated effort, you can identify people from genomic data” e la
partecipazione ad alcuni progetti addirittura è impossibile per gli
scopi che si propongono (Personal Genome Project). Ma
talora anche chi è d’accordo nel rendere noti i propri dati poi potrebbe
ripensarci: curiosa la nota storia di James Watson, quello della doppia elica,
che avendo partecipato al progetto genoma e visto tra le varianti trovata in
lui varianti a rischio di Alzheimer aveva chiesto di eliminare almeno quella
dell’Apolipoproteina E, ma questo non avrebbe modificato il rischio ed
eliminarle tutte avrebbe reso il suo sequenziamento inutile (“more they protect
privacy, the less useful they make the data”). Ma cosa comporta la possibilità
di riconoscere l’identità di una persona? Fare conoscere ad altri la
partecipazione ad un dato progetto, legame genetico o meno, malattie o
dipendenze se i dati genetici sono legati alla storia medica, rischio
assicurativo. Ma sappiamo che oggi con i vari sistemi di comunicazione la
privacy sta diventando una parola astratta, basta vedere i “likes” su Facebook
e si ha con buona precisione l’orientamento sessuale, l’affiliazione politica e
l’etnia.
Allora a chi dona il
proprio DNA è necessario offrire chiarezza ed onestà nel proporre una ricerca
genomica con un consenso informato adeguato che precisi anche che i dati
genetici potranno in futuro essere riusati per altri scopi scientifici. Due
commenti molto condivisibili come medico (ndr): “We can’t do research on human
beings and look people in the eye and promise them that nothing bad will ever
happen” e “If you talk to people who have children with undiagnosed diseases,
they would tell you: ‘We would gladly forgo privacy in the interest of
accelerated research”.
Q&A. Precision medicine goes megascale. S69. How the US Precision Medicine Initiative (PMI)(NIH) works, vedi Planning for US Precision Medicine Initiative underway. Lancet 2015;385:2448)(articoli Giugno
2016)(grazie Presidente Obama, ndr). Intervista a chi ha ideato
il progetto NIH. 1. What does the Precision Medicine Initiative
need with one million volunteers? Lo scopo della PMI è di raccogliere la maggior quantità di dati
possibili per sapere e capire quali infrastrutture e quale cultura sono
necessarie per le terapie mirate e per la prevenzione in modo da preservare la
salute delle persone.
2. What have you learned from the huge cohort programmes in recent years,
such as the Million Veteran Program and the UK Biobank? Il progetto raccogliere dati secondo criteri
prestabiliti, mirati, non ogni informazione disponibile come negli studi
precedenti. E con dati rapidamente disponibili a tutti i partecipanti al
progetto, non solo ai ricercatori.
Will participants play an active part in the PMI? Sì, in questo progetto i partecipanti sono stati
coinvolti non solo nella stesura e nella gestione del programma ma anche
decidono quali loro dati ed a chi renderli disponibili.
Recruiting volunteers for
clinical studies is difficult. How do you plan to do it? Reclutamento tramite i medici di famiglia e la
loro collaborazione per la raccolta dati e poi per chi “alza la mano“, senza
selezione e non solo i “tech-savvy, fitness-conscious middle-aged or young
folk”.
What new issues does that
raise for trials? Molte domande tra cui
come si fa il reclutamento, come raggiungere chi è in difficoltà economica o
sta poco bene, come si mantengono i contatti anche con chi non usa internet.
Are you also grappling
with questions raised by incorporating data gathered by patients? Certo, l’integrazione dei vari dati raccolti con
diversi sistemi (es. dispositivi mobili) consente di raccogliere dati diversi.
How will you maintain
trust between all players, especially the volunteers? L’imperativo è essere super-trasparenti in modo
che ogni partecipante in qualsiasi momento possa sapere cosa stiamo facendo,
essere collaborativi e proteggendone la privacy e la sicurezza.
What do you worry about
late at night? La privacy e la
sicurezza ponendo attenzione di essere rapidi ma nello stesso tempo fare le
cose giuste.
Nature
Outlook
Lysosomal Storage disorders. Nature 2016;537:S145.
Outlook sponsorizzata da alcune case farmaceutiche (Alexion, Ultragenyx, Shire
plc e Biomarin). Una cinquantina di malattie rare o rarissime (la più frequente
1:50.000 nati vivi) a comparsa pediatrica o in età adulta con vari segni
clinici tra cui convulsioni, demenza, epato e splenomegalia e anomalie
scheletriche, accomunate da un unico meccanismo patogenetico costituito dal
coinvolgimento dei lisosomi.
Cell
Biology: Myriad (= miriadi, non
c’entra la compagnia Myriad Genetics, ndr) maladies.
Pg. S146. What goes wrong to cause an LSD? Bellissima sintesi della
biologia, epidemiologia (in totale frequenza di 180:1 milione di nati vivi),
storia della loro individuazione e delle terapie praticate o in
sperimentazione.
Biomedicine:
A rare opportunity. Pg. S148. The lysosome has a role in many diseases.
Infatti patologie di questi organelli non causano solo una loro disfunzione da
accumulo di materiale (LSD) ma anche disfunzioni di varie funzioni cellulari
che determinano malattie comuni e complesse. Nella m. Niemann-Pick C, nel 95%
dei casi è da mutazione di NPC1, l’accumulo è costituito da colesterolo con
gravi conseguenze prevalentemente neurologiche progressive e si è ora scoperto
che le cellule di pz con tale malattia sono insensibili al virus Ebola perché
il suo recettore non è sulla superficie della cellula ma all’interno del
lisosoma. E questo potrà aiutare i ricercatori a trovare una terapia per questa
letale infezione. I lisosomi quindi non sono semplici contenitori di rifiuti
della cellula (ricercatori italiani hanno condotto studi fondamentali per
chiarire la funzione lisosomiale e il ruolo d mTORC1 e il fattore di
trascrizione TFEB che stanno portando ad
ipotizzare terapie mirate non solo per le LSD ma anche per altre più comuni. Mutazioni
di Glucocerebrosidasi β se bialleliche sono causa di m.
Gaucher e in eterozigosi sono un fattore di rischio di Parkinson con corpi Lewy
(MIM #127750). Mutazioni in eterozigosi di
Progranulina, regolata da TFEB, sono causa di una Demenza Fronto-Temporale
lobare ad origine tardiva (MIM #607485) e in omozigosi ad una forma di
Lipofuscinosi ceroide (MIM #614706). Mutazioni di presinilina, che agisce in un
complesso molecolare (vATPase) essenziale per la funzione di degradazione e
digestione del contenuto lisosomiale e che forma la componente catalitica della
gamma-secretasi responsabile del clivaggio proteolitico della proteina
precursore amiloide β, causano in eterozigosi una forma di Alzheimer precoce e di
altre malattie neurologiche. Questo fa pensare che LSD sia il meccanismo
patogenetico di alcune malattie neurodegenerative. Qualche utilizzo immediato?
Un suggerimento di ricercatori americani (che mi sembra un po' azzardato, ndr):
inibire con farmaci temporaneamente NPC1 per evitare l’infezione da Ebola.
Perspective.
The rare must become common. Pg. S151. More screening to aid diagnosis. Cosa comporta il ritardo
diagnostico (in media 5 anni per la Niemann-Pick; anche decine di anni per
altre): stress e impegno economico per la famiglia e lavoro, odissea
diagnostica, rischio di ricorrenza. Attenzione ed informazione dei sanitari
possono non essere sufficienti. Come fare allora? Inserimento delle malattie
LSD nello screening neonatale, ma con possibili risultati positivi che
potrebbero rimanere asintomatici per anni, anche dopo l’età infantile, con
stress dei genitori e, includendo le procedure di controllo e counseling,
potrebbero essere più costose del singolo test sui bambini sintomatici. Una
soluzione migliore potrebbe essere lo screening genetico della popolazione per
l’identificazione dei portatori sani (come adottato per la sua frequenza per la
m. Tay-Sachs negli ebrei ashkenaziti)(vedi bellissimo articolo nella selezione
Articoli dell’Agosto 2016: Expanded carrier screening: A
review of early implementation and literature. Seminars in Perinatology
2016;40:29).
Screening:
Baby’s first test: Pg. 162. It
is time for a rethink on screening newborns. Infatti è possibile per una buona
parte delle LSD, ma questo andrebbe contro i principi stabiliti per lo
screening neonatale 50 anni fa (WHO, m. gravi e curabili ed economicamente
conveniente), anche se ora alcune esigenze etiche spingono per rivederli. Le
obiezioni riguardano soprattutto il fatto che alcune patologie si possono
presentare a varie età e potrebbero addirittura rimanere asintomatiche ed
eventuali trattamenti dannosi e che in alcuni la diagnosi potrebbe dubbia. Ma
altri sostengono che oltre ai benefici a ogni età per che ne è affetto ci sono
vantaggi per le conoscenze che in prospettiva porteranno migliori cure per
queste malattie. Segue la storia degli screening neonatali con esempi (m.
Krabbe). Il problema del consenso informato e un commento (che mi pare
azzeccato anche per altri screening come le vaccinazioni, ndr) “To give parents the option of opting
in for something they don’t really know anything about, I think it’s
dangerous”. In ogni modo sembra da indagini informative di piccoli gruppi di
genitori, che non costituiscono certo la realtà per la scarsa numerosità e per
come sono state condotte, sembra che la maggior parte di loro acconsentirebbe.
Drug
development: Through the barrier. 154. Treatments need to get to the
brain. In molte di queste malattie con una sintomatologia neurologica
devastante dobbiamo potere superare con farmaci la barriera emato-encefalica. 1.
Terapia sostitutiva enzimatica è disponibile per le m. Gaucher 1, Fabry,
Pompe, quattro mucopolisaccaridosi e deficit di lipasi acida, mentre sono in preparazione
terapie per la MPS VII e una forma di Niemann-Pick. Ma non passa la barriera ed
è costosa con somministrazione e.v. per tutta la vita. 2. Riduzione del
substrato, le molecole che per la mutazione non possono essere
metabolizzate; tecnica usata per la m. Gaucher e per la m. Niemann-Pick con il
miglustat o, meglio, eliglustat per os e, ancora in sperimentazione fase 2, farmaci
che inibiscono la sintesi dei glicosfingolipidi per m. Gaucher 1, M. Fabry,
Tay-Sachs. 3. Terapia con chaperonine farmacologiche (proteine che guidano il corretto ripiegamento
tridimensionale di altre proteine impedendo che si stabilizzano in
conformazione inattiva), come migalastat (simile al miglustat),
chaperonina inbitoria, che in quanto piccola molecola ha il vantaggio di
superare la barriera ma come gli altri ha lo svantaggio di essere mutazione
specifico, approvato per una buona proporzione di mutazioni (35-50%) dei pz con
m. Fabry. Vi sono però promettenti chaperoni che stimolano chaperonine naturali
come le proteine da shock termico, come l’arimoclomol nei confronti di HSP70,
in sperimentazione nella ALS e nella Niemann-Pick C in cui nel 95% la mutazione
è causa del malripiegamento della proteina importante per il trasporto
intracellulare del colesterolo (ora in fase III, 46 pz in Europa e USA, 2
anni). Ed altre possibili terapie complementari. Buone prospettive farmacologiche
quindi per alcune LSD.
Gene
therapy: A new chapter. Pg S158. Delivering a second treatment
revolution. Il primo trapianto di MO è stato applicato nel 1980 a un bambino di
11m con s. Hurler (MPS 1), morto a 33 anni per insufficienza cardiaca, che grazie
al trapianto ha potuto avere una vita serena con molti amici e andare al lavoro
da McDonalds su una sedia a rotelle. Ora in fase preclinica per questa malattia
si sta verificando se sia possibile la terapia genica con vettore virale la cui
sperimentazione inizierà nel 2017 condotta dagli stessi ricercatori italiani
che hanno messo a punto nel 2010 la terapia genica per la Leucodistrofia
metacromatica (che diventerà clinicamente disponibile per tutti i pz nel 2018).
Ma sono in sperimentazione in modelli animali di MPS anche altri vettori come i
trasposoni. Il problema di questa terapia è che le cellule bersaglio non sono
quelle cerebrali, spesso compromesse nelle LSD, anche se per motivi non
chiariti vi è comunque con questa terapia un certo miglioramento cognitivo. Ma
l’ostacolo potrebbe essere evitato iniettando con un vettore adenovirale
particolare che se iniettato nel liquido cefalorachidiano nell’animale si
diffonde anche ai neuroni. Sono anche programmate nel 2017 sperimentazioni
cliniche in fase I-III per altre LSD come la MPS 3A. E in fase I/II è in corso
in USA una sperimentazione per la MPS 1 con l’editing genico CRISPR–Cas9. Un ricercatore commenta: “I hate to use the word
‘cure’ until the data are in, but what we have is the closest I’ve ever seen”.
Advocay.
Strong foundations. Pg. S152. How parent power can aid the development
of drugs for rare diseases. La maggior parte delle LSD non hanno una terapia
specifica che sia stata approvata dalla FDA/EMA. Le fondazioni dei pz e dei
loro familiari spingono fortemente per sviluppare la ricerca su queste malattie
orfane e premono perché le regolamentazioni per lo sviluppo dei farmaci siano
semplificate eliminando la complessa burocrazia presente stimolando così le
case farmaceutiche a provare nuovi farmaci da mettere sul mercato. E in qualche
caso anche intervenendo economicamente. Ne vengono portati esempi e sottolineato
il fatto che conoscendo poco la storia naturale di malattie così rare sia
difficile valutare gli effetti di un farmaco in sperimentazione; una soluzione
possibile è quella di non porsi come obiettivo principale della ricerca un dato
clinico ma un biomarcatore.
Perspective:
Finding common ground. S160. Due
malattie: la m. Gaucher e il Parkinson. Il malripiegamento della
glucocerebrosidasi, enzima carente nella prima, sembra contribuire al Parkinson
facendo aumentare l’aggreazione della α-sinucleina o interferendo con la
sua eliminazione.
Reserach:
4 big questions. Pg. S165. Cosa
è importante, perché e le attuali strategie adottate:
1.
How can the
neurological deficits associated with LSDs be treated?
2.
What
is the relationship between LSDs and other neurodegenerative diseases?
3.
What is the
lysosome’s role as a mediator of cellular signalling?
4.
How
can the design of clinical trials be improved to accelerate drug development
for ultra-rare LSDs? Importanza: difficile porre degli obiettivi terapeutici
data la bassa frequenza delle malattie (e quindi il ridotto numero di pz
reclutabili) e le scarse conoscenze del fenotipo e della sua storia naturale.
Perché: molte LSD potenzialmente fatali si osservano
in< 1:100.000 nati. Strategie: in assenza di biomarcatori ci si è basati,
con il consenso della FDA, sulla clinica come la riduzione di volume del fegato
e milza per la sperimentazione con un ricombinante della glucocerebosidasi (taliglucerasi
alfa).
Lentiviral vectors, two decades later.
Science 2016;353:1101 (primo A italiano). A deadly virus
became an effective gene delivery tool. Storia di lunghe ricerche che in 20
anni hanno portato a trasformare un virus ad alta morbilità e mortalità in uno
strumento di cura per persone con gravi malattie debilitanti.
Off the grid. Nature
Biotechnology 2016;34:891.
Traduzione a braccio: terapie non connesse, come quelle delle cellule staminali
che millantando effetti spettacolosi sono cresciute nel privato molto rapidamente
(in USA ci sono 351 “stem cell businesses” in 570 sedi diverse vs le 100
cliniche di un paio di anni fa)(Cell
Stem Cell 2016;19:154), ma che richiedono serrati controlli della loro
applicazione e del loro esito anche a distanza.
CREBRF variant
increases obesity risk and protects against diabetes in Samoans. Nature Genetics 2016;48:976. Commento di un articolo (A thrifty –
che fa risparmiare- variant in CREBRF
strongly influences body mass index in Samoans. Pg. 1049) in cui viene
identificata prima con GWAS e poi con sequenziamento mirato nella popolazione
delle isole Samoa (Polinesia) una variante (p.Arg457Gln) del gene CREBRF (regolatore negativo della risposta
allo stress del reticolo endopasmatico e della risposta alle proteine non
ripiegate) significativamente associata ad un alto BMI (rischio 1.5 volte) e a
diabete m. 2 (rischio 1.6 volte), molto frequente in questa popolazione e molto
rara nella popolazione USA, che nei modelli cellulari di adipociti promuove
l’accumulo di grasso e riduce il consumo di energia. In questa popolazione
Samoa l’obesità interessa più della metà della popolazione (vs 1/3 della
popolazione USA), in parte dovuta alla modernizzazione ma in parte già presente
prima. Interessante anche il fatto che c’è evidenza di una selezione positiva
per questa variante, che non sembra promuovere le comorbilità associate all’obesità.
Epigenetic mechanisms in neurogenesis. Nature Reviews Neuroscience
2016;17:537. Nel SNC, non solo embrionale ma anche nell’adulto, vi è una
continua proliferazione di cellule staminali neurali che formano sia i neuroni
che le cellule gliali in un processo strettamente regolato e controllato dall’epigenetica
tramite modificazioni istoniche e regolazione da parte di RNA non codificante
che contribuiscono alle varie tappe della neurogenesi. Si capisce quindi perché
alterazioni epigenetiche sono alla base di varie malattie cerebrali. Una buona
parte di questa review (con belle figure, da lezione, ndr) è dedicata a tali
meccanismi, al ruolo dei microRNA (piccole molecole
endogene di RNA non codificante a singolo filamento) e dell’RNA non
codificante (lncRNA), dei processi di metilazione e demetilazione del DNA e
istonici nella neurogenesi. E del coinvolgimento in questi processi dei geni
delle malattie neurodegenerativa (Alzheimer, Parkinson, Huntington) e nelle
malattie psichiatriche (Depressione maggiore, Schizofrenia). Questo grazie a
“The rapid development of novel techniques, such as new next-generation
high-throughput sequencing technologies, genomic editing and human brain
organoid cultures” che ci offrono “opportunities to decipher brain development
and functions”.
Adhesion G protein-coupled receptors in nervous system development
and disease. Nature Reviews Neuroscience 2016;17:550. In questa review
vengono presentate le implicazioni fisiopatologiche del ruolo cruciale svolto
dai membri della famiglia dei recettori di adesione accoppiati al proteine G
(aGPCR) nello sviluppo del SN. Le patologie associate (Tab. 1: elencati 6 geni
OMIM tra cui suscettibilità a difetti del tubo neurale, 2 forme di
Polimicrogiria, s. Contrattura congenita letale 9, Usher IIC e due SNP, uno
legato alla schizofrenia e uno a ADHD).
CLINICAL TRIALS
***
Incentives for Clinical Trialists to Share Data.
NEJM 2016;375:1112. La condivisione dei dati delle sperimentazioni
cliniche è di beneficio per i pazienti perché consente di condurre studi di
meta-analisi, di confermare risultati già pubblicati e quindi la messa a punto
di nuove terapie. Vengono presentati esempi di implementazione di condivisione
dati da parte di EMA di compagnie farmaceutiche ed organizzazioni che
finanziano le sperimentazioni (es. Fondazione Gates). Ma comprensibilmente
alcune gruppi di ricerca universitari temono che la condivisione prematura dei
dati avvantaggi ricercatori esterni che non hanno collaborato alla ricerca
danneggiando coloro che invece hanno contribuito a portarla avanti. Ma i
sostenitori della condivisione obiettano che i risultati di molte
sperimentazioni non sono mai stati pubblicati impedendo ad esempio di condurre
analisi secondarie: di questo ne viene portato un chiaro esempio. Come
stimolare la condivisone dei dati? Prevedendo per questo appositi
finanziamenti, incentivi per i ricercatori che forniscono dati in termini di
riconoscimento del loro lavoro o incentivi accademici, pubblicazioni e che
venga posto come uno dei criteri di finanziamento. Insomma ci si deve mettere
nella condizione di considerare la condivisione dei dati delle sperimentazioni
non un “gioco a somma zero”, ma rendere coloro che fanno sperimentazione e
coloro che usano i dati acquisiti (ricercatori secondari) dei collaboratori,
non degli antagonisti, diventando così coautori di pubblicazioni. In altre
parole è necessario cambiare sistema e fare in modo che chi fa sperimentazione
e lo sponsor della ricerca non abbiamo l’esclusiva del controllo a lungo
termine delle analisi secondarie.
Clinical
Trials, Healthy Controls, and the Birth of the IRB. NEJM 2016;375:1013. La storia delle sperimentazioni
cliniche dal 1950 ad oggi.
US to impose
tougher rules on reporting clinical trial data. BMJ 2016;354:i5060. A chi conduce sperimentazioni cliniche in USA verrà chiesto al momento
della registrazione di fornire informazioni più dettagliate sulla ricerca che
vogliono condurre e risultati dettagliati sui risultati al completamento della
sperimentazione seguendo due direttive che ora vengono proposte (ClinicalTrials.gov website at
https://prsinfo.clinicaltrials.gov). Le nuove regole verranno applicate dal 18
Gennaio 2017 e i ricercatori avranno 90 giorni per rispettarle. Questo,
commenta il Direttore di NIH, “will help
maximize the value of clinical trials and fulfill researchers’ commitment to
trial participants. Access to more information about clinical trials is good
for patients, the public, and science”.
European drug
agency to appeal ruling that it stop releasing trial data. BMJ 2016;354:i5331. The European Medicines Agency is at
loggerheads (ai ferri corti) with the EU General court (che fa parte della Corte
di giustizia europea) over the disclosure of trial data. Da parte della corte è
stato emanato un ordine provvisorio di proibizione di rendere noti i risultati
di uno studio clinico degli effetti di Ataluren (della PTC Therapeutics) in pz
con Duchenne e di tre rapporti tossicologici di un farmaco, Fluralaner (MSD
Animal Health) per l’infestazione da zecche e pulci nei cani. La richiesta di
conoscere i risultati provenivano da compagnie concorrenti, ma Traslarna e
Bravecto, che ne hanno il brevetto, si sono opposte. Il giudice ha deciso
quindi di non rendere noti i risultati. Ma EMA ha fatto appello perché la
decisione del giudice va contro le regole della trasparenza, particolarmente
raccomandabile in questo ambito.
Placebo controls
in clinical trials: concerns about use in relapse prevention studies in schizophrenia.
British Medical Journal 2016;354:i4728. Il caso del ricorso a farmaci antipsicotici
per il controllo delle ricadute nella schizofrenia. Ci si pone il problema se
sia giusto continuare nella sperimentazione con il ricorso al placebo che comporta
alto rischio di ricadute, quando si sa che il trattamento è efficace e che non
risulta avere effetti particolarmente dannosi. EMA e FDA sono per proseguire
nelle sperimentazioni con il placebo e i medici ricercatori coinvolti nella
sperimentazione possono avere un conflitto di interessi tra il bene dei loro pz
e i risultati della ricerca e in alcuni casi anche incentivi economici da parte
dell’industria farmaceutica. Molti pro
e molti contro quindi. Tra i pro si sostiene che l’evidenza empirica
dice che non vi sia un aumento di rischio di gravi danni o di morbilità di
lungo termine sull’uso di placebo, ma questo articolo conclude dicendo che i
dati della letteratura sui possibili danni di sospendere il trattamento sono
del tutto inadeguati e che “no evidence of harm
is different from evidence of no harm, and the burden
must be to show no harm”.
TERAPIA
FARMACOLOGICA/GENICA E GENE EDITING
Applications of CRISPR technologies
in research and beyond. Nature Biotechnology 2016;34:933. Review su una tecnologia che
viene usata come terapia per le malattie genetiche del bestiame e nei modelli
animali e in agricoltura, e che verrà presto adottata per la terapia di
malattie oculari e del sangue nell’uomo. Sono infatti già in corso due
sperimentazioni cliniche per la cura del cancro nell’uomo, una in Cina e una in
USA. Ma il ricorso a tale tecnologia è già in avanzato stato di realizzazione
per la riproduzione del bestiame, la produzione di nuovi farmaci e per il
controllo degli insetti che trasmettono le malattie.
New gene editing
technique CRISPR-Cas9 raises important ethical questions, says advisory body.
BMJ 2016;354:i5318. Il UK Nuffield Council on Bioethics ha
preparato un documento (http://nuffieldbioethics.org/project/genome-editing/) che riconosce che la tecnica del genome editing rivoluzionerà la ricerca
biomedica ma l’applicazione della tecnica CRIPSR-Cas9, semplice ed economica
che consentirebbe la sua applicazione clinica, pone problemi etici e morali che
vanno risolti, come quello della trasmissione alle future generazioni dei
cambiamenti prodotti nel genoma. Il comitato di bioetica ha creato due gruppi
di lavoro su riproduzione umana e sugli aspetti relativi all’agricoltura.
Approved drugs
are to be studied for use in Alzheimer’s disease. BMJ 2016;354:i5063. L’Alzheimer’s
Drug Discovery Foundation sostiene che vi sono molti farmaci, approvati dalla FDA, che potrebbero
essere riproposti o usati off label per la cura dell’Alzheimer. Alla conferenza
stampa della Fondazione dello scorso 13 Settembre sono state presentati due farmaci
Tadalafil, approvato per la disfunzione erettile
e il Levetiracetam (Keppra), approvato da tempo per l’epilessia, che potrebbero
entrare in sperimentazione per l’Alzheimer. Il primo è in sperimentazione
randomizzata per una patologia dei piccoli vasi cerebrali senza deficit cognitivo;
il farmaco passa la barriera e dovrebbe migliorare l’irrorazione cerebrale,
azione che potrebbe risultare utile anche nell’Alzheimer. Il secondo farmaco viene
usato in una piccola sperimentazione di persone con lieve deficit cognitivo, uno
dei primi segni dell’Alzheimer che inizia con perdita di memoria. I ricercatori
di questa sperimentazione programmano un’altra sperimentazione in fase 3 sempre
con lo stesso farmaco e a dosaggi più bassi rispetto a quelli usati nel
trattamento dell’epilessia.
Oltre a questi 2 farmaci la Fondazione sta
sponsorizzando la sperimentazione di altri 16 farmaci, molte di queste sono sperimentazioni
multicentriche ed internazionali.
Editing DNA Methylation in the Mammalian Genome. Cell 2016;167:233. Nei mammiferi
la metilazione del DNA è un meccanismo epigenetico fondamentale per organizzare
in molti processi biologici l’espressione genica. In questo lavoro si dimostra
che nel topo è possibile modificare la metilazione del DNA rendendo così
possibile eseguire studi funzionali di regolazione epigenetica.
A
genome-editing strategy to treat β-hemoglobinopathies that recapitulates a
mutation associated with a benign genetic condition. Nature Medicine
2016;22:987. Sappiamo che mutazioni della subunità
β del gene emoglobinico comportano sostanzialmente due malattie (Falcemia, β-talassemia)
a comparsa postnatale, dopo che l’espressione della γ globina dei due geni
paraloghi (HBG1 e HBG2) si riduce ed aumenta quella della β globina adulta,
determinando il passaggio da HbF α2γ2 alla HbA (α2β2). Sappiamo anche che vi
sono condizioni patologiche in cui rimane elevata l’espressione della HbF, come
nel caso della persistenza ereditaria dell’HbF (HPFH), dovuta a delezioni o
sostituzione mucleotidiche che interessano regioni del locus β-globinico che
regolano la trascrizione. Nel caso di coesistenza di HPFH e Falcemia o β-talassemia
la sintomatologia clinica di queste due ultime è attenuata. Il ricorso
all’editing genomico CRISPR con mutazione provocata nei promotori di GBG1 e
HBG2, che simula quanto avviene nella HPFH, nelle cellule progenitrici dei
globuli rossi porta ad un aumento dei valori di HbF in queste cellule a tale
punto da inibire l’ipossia causata dall’anomala morfologia eritrocitaria. Ottima prospettiva terapeutica per una malattia frequente
in alcune popolazioni e ad alta morbilità e mortalità infantile.
High-resolution interrogation of functional elements in the noncoding
genome. Science 2016;353:1545. Il genoma non codificante è
coinvolto nella regolazione genica e nelle malattie, ma non abbiamo gli
strumenti idonei per l’identificazione e la manipolazione degli elementi non
codificanti. In questo lavoro è stato effettuato uno screening CRISPR di
regioni adiacenti 3 geni, NF1 NF2 e CUL3, che sono coinvolti nella resistenza
all’inibitore di BRAF nel melanoma. In
vitro con tale tecnica si dimostra che la dissezione sistematica di loci
non codificanti è in grado di identificare elementi funzionali coinvolti nella
regolazione genica e nella resistenza a farmaci oncologici. L’applicazione di
questa tecnica rende possibile sottoporre a screening varie regioni del genoma
per ottenere informazioni sulle relative funzioni.
Splicing solutions: Companies explore
new techniques to fix splicing errors. Nature 2016;22:967. New Feature su iniziative delle case farmaceutiche
per correggere gli errori di splicing causa di malattie genetiche (ne sono note
almeno 18). Come la terapia con Eteplirsen della Sarepta
Therapeutics che è stata in sperimentazione per gli ultimi 4 anni per la cura
del Duchenne e i cui risultati sono stati ora inviati alla FDA per
l’approvazione. Nello studio pilota infatti i pz trattati sono stati in grado
di camminare per 196 metri in 6 minuti vs i 162 metri dei non trattati ed
avevano una significativa produzione a livello muscolare di distrofina. Il
farmaco è un oligonucleotide antisenso che tramite skipping esonico (esome 51
dove sono localizzate parte delle mutazioni del DMD) favorisce la formazione di
una proteina più corta ma funzionante (come se il pz avesse la s. Beker). Ma la
FDA ha ritenuto opportuno non convalidare la procedura d’urgenza di
approvazione per mancanza di dati clinici sufficienti. Ne risentiremo parlare.
Altra patologia suscettibile di terapia sempre intervenendo sullo splicing è la
SMA in cui è usato un oligonucleotide che si lega in una specifica sede del
mRNA. Sempre per la SMA la casa farmaceutica Ionis Pharmaceuticals and Biogen
ha annunciato che per gli ottimi risultati ottenuti nella sperimentazione con
Nusinersen (oligonucelotide antisenso) abolirà il braccio del placebo (il
farmaco riattiva con un meccanismo di splicing il gene backup SMN2)(A splicing magic bullet. Science 2014;345:624)(Selezione
articoli Agosto 2014). Sinora la FDA ha approvato la terapia con oligonucleotidi
antisenso per una forma di retinite da CMV (fomivirsen) e per ridurre la
colesterolemia (Mipomersen).
Ma ci sono nuovi approcci terapeutici che operano sugli
enzimi dello splicing e non sul mRNA, altri con il ricorso a piccole molecole
chiamate modulatrici dello splicing che si legano direttamente allo
spliceosoma, un complesso enzimatico di proteine e piccole molecole di RNA
nucleare. Una di queste della Roche ha dimostrato in fase 2 di pz con SMA di
aumentare la produzione di proteina SMN, ma la sperimentazione è stata bloccata
nel 2015 per la comparsa nell’animale da esperimento (scimmia) di una patologia
oculare. Quindi ci sono terapie promettenti per queste patologie (vedi tabella
di alcune malattie con le caratteristiche cliniche ed epidemiologiche da errori
di splicing e la tabella delle terapie approvate ed attualmente in
sperimentazione).
Danazol
Treatment for Telomere Diseases. NEJM 2016;375:1095. Lettera che commenta un
articolo (Danazol
Treatment for Telomere Diseases. NEJM 2016;374:1922)(selezione
articoli Maggio 2016) sui risultati
di una sperimentazione clinica (NCT01441037) e del successo della terapia con
un androgeno sintetico (Danazolo) che comporta un allungamento dei telomeri e
significativi benefici clinici di pz con mutazione di geni responsabili del
mantenimento e riparazione telomerica. L’A della lettera chiede quali possano
essere i meccanismi di azione dell’androgeno, che non sembrano chiari, e se ci
sono dati sulla capacità vitale forzata polmonare (FVC), che dovrebbe
costituire un obiettivo primario per pz con fibrosi polmonare. Nella risposta
gli AA spiegano possibili meccanismi dell’androgeno e, riconoscendo
l’appropriatezza della critica, presentano i loro risultati, sottolineando che
per loro questo era un obiettivo secondario della sperimentazione anche perché
è difficile valutare efficacemente la riduzione della funzione polmonare. I
loro dati, con la limitazione del fatto che il loro studio non aveva tale
obiettivo, sembrano confermare che nei non trattati vi è una certa riduzione di
FVC rispetto ai trattati.
Using DNA, radiation therapy gets personal.
Science 2016;353:1348. NEWS: Gene-based tests aim to
predict who will
benefit from radiation, or suffer. Comunicazione al meeting annuale della American
Society for Radiation Oncology (ASTRO): ricercatori stanno studiando i profili
genetici tumorali che aiutano a sapere se quel tumore è o meno suscettibile
alla radioterapia, e stanno studiando anche se varianti di sequenza DNA possono
dirci se una persona avrà o meno importanti e permanenti effetti collaterali a
tale trattamento, come difficoltà di deglutizione, perdita di memoria,
impotenza o incontinenza. Sinora si è puntato sulla precisione e sul dosaggio,
ora si punta sulla biologia, dice il commento.
Cystic fibrosis foundation opens drug discovery
lab. Science 2016;353:1194. La Cystic Fibrosis Foundation, che ha
contribuito a preparare due nuovi farmaci per la FC (uno Orkambi per la
F508del e Kalydeco per mutazoni più rare che in totale sono usabili per la metà
dei pz)(vedi figura), il 19 Settembre
2016 ha aperto un laboratorio indipendente in Lexington (Massachusets) dedicato
alla ricerca di un farmaco efficace per la cura di questa frequente malattia,
che ancora è causa morte prematura. La motivazione di avere un proprio
lab. risiede nel fatto che vuole evitare le lunghe procedure burocratiche,
legali e di proprietà intellettuale che impediscono a laboratori universitari
finanziati dalla Fondazione stessa di procedere speditamente alla ricerca di nuove
terapie. Il nuovo lab. impiega 23 ricercatori e ne sono stati programmati altrettanti
per il prossimo futuro. Parte dei fondi per il nuovo lab. provengono dalla
vendita del brevetto di Orkambi e Kalydeco. La Fondazione nello stesso tempo non
vuole spingere i laboratori universitari a disinteressarsi della ricerca di
nuovi farmaci per la FC e dichiara che “We don’t care
who’s successful. We want success” (comprensibile per una Fondazione, ndr).
MODELLI ANIMALI/IN VITRO
Dietary
protection for genes. Nature 2016;537:316.
Commento di un articolo sullo stesso fascicolo in cui, partendo da quanto si sa
dal punto di vista sia epidemiologico che sperimentale sul prolungamento del
periodo di vita associato a restrizione dietetica, si dimostra che in due
modelli murini da difetto della riparazione del DNA (riparazione per scissione
di nucleotidi, NER) una modesta restrizione calorica (30%) riduce il danno del
DNA ed aumenta la durata della loro vita (Restricted diet delays accelerated
ageing and genomic stress in DNA-repair-deficient mice. Pg. 527). Si era osservato infatti che topi con mutazione Ercc1 presentavano
risposte metaboliche allo stress simili a quelle dei topi in restrizione
alimentare e in ambedue si osservava una maggior attività dei pathway biologici
coinvolti nella manutenzione a spese di quelli della crescita. Questo viene
considerato come una risposta di sopravvivenza che aiuta a proteggere i topi
con deficit di NER. Sono stati utilizzati in questi sperimenti ceppi con
mutazione di Ercc1, la cui proteina forma un
complesso con una endonuncleasi per tagliare le sequenze di DNA danneggiate, che
sono causa di patologia umana (s. Cockayne B – in OMIM è il gene ERCC6 ad
essere mutato, ndr-, la s. Progeroide XFE -in realtà in OMIM è il gene ERCC4 ad
essere mutato, ndr, e lo Xeroderma Pigmentoso gruppo G/Cockayne – in realtà è
il gene ERCC5 ad essere mutato, ndr) e ceppi con mutazione di un’altra
endonucleasi, XPG (Xeroderma Pigmentoso gruppo G/Cockayne – e la s.
Cerebro-oculo-facio-scheletrica 3, ndr). Oltre al prolungamento della vita (nei
maschi da 10 a 35 settimane nelle femmine da 13 a 39 settimane), alcuni interessanti risultati: i topi
mutanti in restrizione alimentare hanno conservato il 50% in più di neuroni
rispetto a quelli mutati in dieta libera, i marcatori di danno del DNA sono
ridotti nei trattati e sono meglio conservati i profili trascrizionali, nei
topi mutati in dieta libera sono maggiormente colpiti i geni codificanti
proteine di grandi dimensioni, che sono più probabilmente interessati da
mutazioni casuali.
Il peso dei topi con difetto di NER in dieta libera
diminuisce con il tempo e muoiono con un peso simile a quelli sempre con
difetto NER ma in dieta ristretta, nei primi il calo ponderale è dovuto al
declino fisiologico nei secondi invece ad un aumentato processo fisiologico.
Almeno in parte l’effetto sul prolungamento della vita nei topi mutanti in
dieta ristretta è dovuto ad un’inibizione dei pathway IGF1 e mTOR. Opportunamente
il commento sottolinea che il ricorso alla rapamicina, un inibitore del segnale
mTOR, riduce l’accumulo di DNA danneggiato in una sindrome con instabilità
genomica, la s. Werner, e nei topi con mancanza di una proteina mitocondriale,
Ndhfs4 che è necessaria per la produzione di energia, il ricorso a questo
farmaco triplica la loro durata di vita. Quindi è aperta la via per
sperimentazioni cliniche in pz con sindromi progerodi con difetto di
riparazione del DNA di lieve restrizione calorica e/o di ricorso ad inibitori
mTOR.
Immune receptor for pathogenic a-synuclein. Science
2016;353:1498. Commento di un lavoro (Pathological α-synuclein transmission initiated by binding lymphocyte-activation
gene 3. Pg. 1513) i cui risultati possono chiarire un aspetto patogenetico significativo
del Parkinson costituito dalla trasmissione da un neurone all’altro di fibrille
malripiegate (PFF) di α-sinucleina. Si dimostra in vitro e in vivo (topo
transgenico) che LAG3 (gene di attivazione linfocitaria 3, della superfamiglia
delle immunoglobuline) lega con alta affinità PFF di α-sinucleina, non il suo
monomero, legame che attiva l’endocitosi di PFF α-sin, la trasmissione e la sua
tossicità. La mancanza di LAG3 nel topo rallenta significativamente la perdita
di neuroni dopaminergici da PFF α-sin e le anomalie biochimiche e
comportamentali. Quindi LAG3 potrebbe costituire un bersaglio per nuove terapie
di questa e di altre α-sinucleinopatie.
CARATTERI-MALATTIE
COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE
Treasure hunt
in a minefield — exploring migraine with GWAS. Nature Reviews Neurology
September 2016 (News & Views). Si commenta
l’articolo Meta-analysis of 375,000
individuals identifies 38 susceptibility loci for migraine. Nature Genetics 2016;48:856
(vedi selezione articoli Agosto 2016) concludendo che “The study implicates
several new loci in migraine — many of them suggestive of vascular
pathophysiology — but the functional relevance of many now-detected risk
alleles remains elusive”.
Identification
of 15 genetic loci associated with risk of major depression in individuals of
European descent. Nature Genetics 2016;48:1031.
Studiate 75.607 persone con depressione e 231.747 che riferiscono di non
esserne affetti con l’individuazione di 5 varianti indipendenti in 4 regioni.
In una successiva meta-analisi di altri campioni (affetti e controlli)
identificate in totale 17 SNP indipendenti di 15 regioni. Alcuni di questi loci
sono in comune con meta-analisi di pz psichiatrici.
Variation
in the glucose transporter gene SLC2A2 is associated with glycemic
response to metformin. Nature Genetics 2016;48:1055. Nonostante la Metformina sia il
principale farmaco antidiabetico in uso non ne conosciamo bene il meccanismo di
azione. In questo lavoro del Metformin Genetics
(MetGen) Consortium uno studio di 13.123 partecipanti di differente provenienza
geografica/etnia si è individuato l’allele C di rs8192675 in un introne di
SLC2A2, gene che codifica il facilitatore del trasporto del glucosio GLUT2,
associato ad un aumento di riduzione della HbA1c (Hb glicata) in persone di
derivazione europea. In base a risultati ottenuti si ritiene che lo SNP
partecipi alla regolazione a livello epatico dell’azione della Metformina. Tra
le persone con obesità gli omozigoti per l’allele C in rs8192675 hanno una
riduzione assoluta di Hb glicata maggiore rispetto agli omozigoti per l’allele
T. La stima dell’effetto dell’allele è di ridurre la Hb glicata dello 0.15%,
con un impatto farmacologico di una dose pari a 250mg al giorno del farmaco
corrispondente al 26% della dose giornaliera. Con un effetto più rilevante per
gli obesi e con il suggerimento clinico pratico che rs8192675 potrebbe essere un biomarcatore per la medicina
stratificata (parte della medicina personalizzata in cui si individuano
sottogruppi di pz che differiscono per meccanismi di malattia, sensibilità a
una malattia o a un farmaco)(https://www.eupati.eu/it/glossary/medicina-stratificata/).
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