Articoli di Genetica Clinica/Umana Mag 2012, R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati nel Maggio 2012 nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science & Cell.

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Childhood spinal muscular atrophy: controversies and challenges. Lancet Neurology 2012;11:443. SMA è una malattia neuromuscolare da degenerazione dei motoneuroni alfa del midollo spinale che determina una progressiva debolezza muscolare simmetrica prossimale e paralisi. La prevalenza della SMA è di 1/30.000 nati, la forma classica è dovuta a mutazione del gene Survival of MotoNeuron (SMN). La gravità è notevolmente variabile, in base all’età di insorgenza e alla forza muscolare sono state riconosciute 4 fenotipi. Non vi sono per ora cure specifiche anche se i meccanismi patogenetici sono in parte noti e sono in corso sperimentazioni cliniche per alcuni pz con specifiche mutazioni (composti genetici). La review riguarda i più recenti sviluppi della ricerca clinica. I capitoli della Review sono: Diagnosis and classification. Standards of care and controversies in management. Palliative care, ventilatory support, parenteral feeding, cardiac findings in SMA type 1. Management of respiratory function in non-ambulant patients. Feeding and nutrition. Scoliosis surgery. Osteoporosis. Maintenance of independence. Transitional care. Pregnancy and childbirth. Progress and controversies in translational research. Enrolment, inclusion, and stratification. Outcome measures. Molecular biomarkers. Family care. Vi sono dati sul netto miglioramento della sopravvivenza per buona parte dei b. con SMA1, meno chiaro è l’effetto a lungo termine delle linee guida per la SMA2 e 3, ma sono in corso trial clinici che potrebbero fornire dati più precisi su questo. E come per tutte le malattie croniche la multidisciplinarità e la collaborazione con le organizzazioni di volontariato consentono una migliore cura e l’individuazione di strategie per affrontare le difficoltà di una malattia cronica progressiva.

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Neurology of inherited glycosylation disorders. Lancet Neurology 2012;11:453. Review sui disordini congeniti della glicosilazione (CDG)(frequenza 1:50.000-100.000 bambini) che costituiscono buona parte delle quasi 70 malattie genetiche dell’alterata sintesi di glicoconiugati, che comporta un coinvolgimento del SNC (atrofia cerebellare rapidamente progressiva, infarti cerebrali, convulsioni, deficit intellettivo) e periferico (neuropatia demielinizzante), muscolare (distrofie muscolari congenite e distrofie dei cingoli) con coagulopatia, disfunzione immunitaria, insufficienza cardiaca, renale, epatica. La diagnosi è suggerita in bambini con patologia multiorgano e dai segni clinici più o meno specifici delle varie condizioni. La diagnosi si basa tuttora sul test che verifica la presenza di anomalie di glicosilazione delle glicoproteine sieriche, anche se ora è disponibile l’analisi molecolare che ora è più comunemente applicata nella pratica clinica. La terapia specifica è prevista per poche di queste condizioni (es. somministrazione di mannosio per la CDG 1b), ma per tutte è fondamentale la diagnosi precoce e un trattamento tempestivo e aggressivo.

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Molecular Mechanisms Generating and Stabilizing Terminal 22q13 Deletions in 44 Subjects with Phelan/McDermid Syndrome. PLoS Genetics 2012;7:e1002173. La microdelezione terminale 22q13 è causa di un quadro clinico molto variabile anche per l’ampia variabilità di dimensioni della delezione (0.22-9.22 Mb)(JMG 2011;48:761) caratterizzato da ipotonia muscolare, grave deficit del linguaggio e intellettivo, tratti autistici e modesti segni dismorfici che motivano il termine della sindrome Phelan-McDermid (ma il fenotipo non è così caratteristico da suggerire la diagnosi). Il lavoro, di autori italiani, presenta i dati clinici e citogenetici-molecolari di 44 pz (età: nascita-47 anni) con delezione terminale (n° 30), delezione interstiziale (n° 5), cromosoma a anello (n° 6) o sbilanciamento cromosomico da traslocazione (n° 3). L’aploinsufficienza di SHANK3 è considerata la causa principale della sintomatologia neurologica, la delezione di altri geni rende il quadro clinico più complesso. Il fenotipo neurologico è progressivo e si aggrava con l’età. I meccanismi causativi, studiando i punti di rottura, sono diversi, come la stabilizzazione della parte terminale del segmento deleto con l’aggiunta di telomero o Non-Homologous End-Joining con la formazione di un cromosoma derivativo. Negli anelli, come noto, sono state trovate altre anomalie strutturali che motivano, quando identificati citogeneticamente, la caratterizzazione con array-CGH. Vi sono dati che proverebbero che le delezioni terminali sono riparate nelle cellule embrionali con un meccanismo a tappe multiple suggerendo un’origine mitotica di riarrangiamenti patologici germinali. Bello.

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Mitochondrial DNA variant associated with Leber hereditary optic neuropathy and high-altitude Tibetans. PNAS 2012;109:7391. Può essere difficile distinguere una mutazione mtDNA con modesto effetto clinico e un polimorfismo perché ambedue sono omoplasmici, alterano una funzione conservata e correlano con una malattia. Perché? La stessa variante potrebbe avere conseguenze diverse in contesti diversi. Il mtDNA ha un alto tasso mutazionale, ma le mutazioni deleterie sono eleminate per selezione intraovarica. Le varianti mtDNA con modesta compromissione della funzione mitocondriale si producono e si diffondono di continuo nella popolazione e possono aumentare di frequenza in alcune popolazioni, probabilmente perché possono essere vantaggiose in particolari situazioni ambientali. E’ stata studiata una rara variante del gene ND1 a livello del nucleotide 3394 (cambia una tirosina altamente conservata in istidina) che è causa della Neuropatia ottica ereditaria Leber (LHON) in un contesto ma sembra essere vantaggiosa in un altro. In popolazioni che vivono a bassa altitudine la sua presenza, con riduzione del 15-28% dell’attività del complesso I (necessario per la fosforilazione ossidativa) e del 7-17% della capacità respiratoria mitocondriale aumenta il rischio di LHON. Nelle popolazioni tibetane e indiane che vivono oltre i 1500 metri tale variante è significativamente aumentata (OR 21.9) con una correlazione lineare, senza che per questo in queste popolazioni sia più frequente la LHON. Inoltre quando associata al macroaplotipo M mtDNA M9 l’attività del complesso I è addirittura aumentata, anche se tale associazione da sola non spiega gli effetti fenotipici di 3394 perché la sua presenza nell’aplotipo M9 in popolazioni che vivono a bassa altitudine è associata a LHON. Non note cause ambientali, correlate comunque con l’altitudine, devono avere quindi conseguenze fenotipiche della variante 3394. Potrebbe essere stata modificata la fisiologia mitocondriale, probabilmente correlata con la tensione di ossigeno (ricordo che anni fa vi sono stati alcuni studi italiani che hanno studiato la fisiologia mitocondriale a alte altitudini e il male di montagna, ndr). Le varianti genetiche che alterano la bioenergetica, che frequentemente avvengono nel mtDNA, potrebbero essere gli alleli, a lungo cercati, che predispongono alle malattie complesse. Interessante.

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Gene delivery to mitochondria by targeting modified adenoassociated virus suppresses Leber’s hereditary optic neuropathy in a mouse model. PNAS 2012;E1238–E1247. L’alterata funzione mitocondriale è causa di molte malattie e dei segni dell’invecchiamento. Molte malattie sono dovute a mutazione o delezione del genoma dei mitocondri o di geni nucleari necessari per la replicazione del mtDNA, la fosforilazione ossidativa e la struttura dei mitocondri stessi. Alcune malattie mitocondriali, come la LHON, determinano cecità senza modificare la durata della vita. Una terapia genica con introduzione di DNA nei mitocondri di cellule o tessuti vivi non è stato sinora possibile. In questo lavoro viene descritto come sia stato possibile tramite un adenovirus introdurre il gene ND4 nel codice genetico mitocondriale per normalizzare l’alterata attività respiratoria di ibridi citoplasmatici (Cybrid) LHON G11778A. Inoltre in vivo dopo introduzione del gene umano ND4 nel sistema visivo del topo, ne è stata documentata la presenza e l’espressione prevenendo anche la perdita di visus e l’atrofia ottica indotta da un allele mutante del gene ND4. L’articolo finisce con una proposta encomiabile e non comune: “we look forward to providing this delivery system to other laboratories for confirmation of our results and for the benefit of the multitude of patients afflicted by disorders caused by mutated mtDNA, for whom there is currently no effective remedy”.

Reproductive Technologies and the Risk of Birth Defects. NEJM 2012;366:1803. Ci si domanda da tempo se il noto (ma basso) incremento di rischio di difetti congeniti nei figli di coppie con gravidanza ottenuta da fecondazione assistita (PMA) sia dovuta alle tecniche di fecondazione o all’infertilità (motivo principale di ricorso a tale tecnica) o a ambedue i fattori. La risposta, parziale, viene da uno studio epidemiologico (questo è il suo limite, oltre al fatto che la risposta al quesito “se il vino è buono” viene “dall’oste”, ndr) sulla frequenza di difetti congeniti (inclusa la paralisi cerebrale) nei feti o nei bambini di età < 1a di coppie che sono state sottoposte a PMA (n. 6.163), coppie con concepimento naturale ma con precedente gravidanza ottenuta da PMA, coppie con infertilità ma senza PMA e coppie fertili. Totale 308.974. Prevalenza alla nascita di difetti congeniti: nei bambini da gravidanza PMA 8.3%, senza PMA 5.8% con OR corretto di 1.28 (1.16-1.41, IC 95%), da fecondazione in vitro 7.2% con OR di 1,07 (0.9-1.26, IC 95%), da iniezione intracitoplasmica di cellula spermatica 9.9% con OR 1.57 (1.30 to 1.90, IC 95%). Quindi: non incremento di rischio di figli con difetti congeniti per la fecondazione in vitro, qualche rischio per l’ICSI. L’infertilità da sola, comunque, anche senza PMA è significativamente associata a difetti congeniti.

Photosensitivity syndrome brings to light a new transcription-coupled DNA repair cofactor. Nature Genetics 2012;44:477. Commento di 3 lavori sullo stesso fascicolo (Mutations in UVSSA cause UV-sensitive syndrome and impair RNA polymerase IIo processing in transcription-coupled nucleotide-excision repair, pg. 586; Mutations in UVSSA cause UV-sensitive syndrome and destabilize ERCC6 in transcription-coupled DNA repair, pg. 593; UV-sensitive syndrome protein UVSSA recruits USP7 to regulate transcription-coupled repair, pg. 598) che hanno analizzato l’intero esoma e il proteoma per identificare nuovi cofattori della RNA polimerasi II, enzima che partecipa al meccanismo del riparo della trascrizione di stampi danneggiati. Hanno tutti trovato un nuovo cofattore del complesso trascrizionale RNA Poli II, UV-sensitivity scaffold protein A (UVSSA). Mutazioni di uno dei geni di uno di questi cofattori rendono le cellule sensibili all’irradiazione UV con ritardo di sintesi RNA dopo il danno prodotto tipicamente dai raggi solari (UV-B), sembra senza effetto cancerogeno. Il blocco del complesso trascrizionale determina un segnale apoptotico. Due cofattori di questo complesso sono codificati dai geni-malattia della s. Cockayne, CSA (MIM #216400) e CSB (MIM #13540). Ma una percentuale, probabilmente piccola, di persone con mutazione di questi ultimi due geni hanno solo una eccessiva sensibilità agli UV, che è il fenotipo delle mutazioni UVSSA. Altre persone con ipersensibilità agli UV non hanno mutazioni di questi geni e verosimilmente hanno mutazioni di altri geni di cofattori del complesso RNA Poli II ancora ignoti. Perché solo eccessiva sensibilità a UV e non danno neurologico come nella s. Cockayne? Forse per coinvolgimento in questa sindrome dei mitocondri.

Multiple apical plasma membrane constituents are associated with susceptibility to meconium ileus in individuals with cystic fibrosis. Nature Genetics 2012;44:562. Il prodotto genico del gene FC è CFTR, canale del Cl localizzato nella membrana apicale dell’epitelio di superficie, dove la conduzione ionica e gli spostamenti di soluti contribuiscono alla regolazione transepiteliale del flusso di liquidi. La malattia è caratterizzata da lesioni multiorgano (pancreas, fegato, polmoni, intestino e vasi deferenti) dipendenti dal tipo di mutazione e dall’azione di geni modulatori. Il 15% dei nati ha ostruzione intestinale chiamata ileo da meconio. Il North American Cystic Fibrosis Gene Modifier Consortium ha individuato, mediante studio di associazione GWAS in 3.733 pz con mutazione FC con grave insufficienza pancreatica, nuovi loci correlati con l’ileo da meconio: in Xq23-24 vicino a SLC6A14 (MIM #300444), un trasportatore di neurotrasmettitori Na e Cl-dipendenti), in 1q32.1 vicino a SLC26A9 (MIM #608481. Solute carrier family 26, member 9) la cui proteina interagisce fisicamente con CFTR, e in 5p15.33 gene SLC9A3 (MIM *182307. Solute carrier family 9, member 3) che, quando alterato, determina una riduzione dell’ostruzione intestinale nel modello di topo. La comprensione di come interagiscono le varie proteine della membrana apicale e influenzano la funzione di CFTR potrebbe portare a nuove applicazioni terapeutiche per la FC.

ISPD loss-of-function mutations disrupt dystroglycan O-mannosylation and cause Walker-Warburg syndrome. Nature Genetics 2012;44:575 e Mutations in ISPD cause Walker-Warburg syndrome and defective glycosylation of α-dystroglycan. Stesso fascicolo, pg 581. Le Distroglicanopatie (MIM#236670) sono un gruppo eterogeneo, sia geneticamente che fenotipicamente, di malattie con compromissione del SNC (malformazioni e deficit intellettivo), oculare e muscolare che includono la s. Walker-Warburg, la m. Muscolo-Occhio-Encefalo (MEB), la Distrofia muscolare dei cingoli 2I (MIM #607155). I Distgroglicani sono un sub-complesso, del complesso Distrofina-glicoproteine, costituito da due glicoproteine: α-distroglicano che si lega al dominio G della Laminina 2, il ß-distroglicano con legame extracellulare all’ α-distroglicano e intracellulare alla Distrofina. Nel 35% dei casi con classica s. WW sono state trovate mutazioni di 6 diversi geni (POMT1, POMT2, POMGNT1, FKTN, FKRP e LARGE) che codificano proteine coinvolte nelle modificazioni post traduzione dell’α-distroglicano. In forme cliniche più lievi con ipoglicosilazione di α-distroglicano sono state trovate m. missenso del gene DAG1 o DPM3 gene. Si sono cercati altri geni responsabili di Distroglicanopatie nei due lavori usando tecniche diverse: nel primo lavoro è stata adottata come screening la tecnica di complementazione su fibroblasti e poi il sequenziamento in pz con s. WW è stata trovata una mutazione del gene ISPD (10 esoni) in omozigosi o come composto genetico in 5 famiglie su 11 di un nuovo gruppo di complementazione (quindi nuovo gene).

Nel secondo lavoro sono stati analizzati 39 soggetti con s. WW negativi al test dei geni noti, di cui 30 figli di consanguinei. In 9 e stata trovata una mutazione di ISPD (missenso, non senso, delezioni, duplicazione) utilizzando nel primo campione l’array-SNP per CNV e omozigosità e in un secondo campione l’analisi diretta del gene. Nello zebrafish la mutazione del gene causa un fenotipo che richiama la patologia dell’uomo.
Il fenotipo nell’uomo della mutazione ISPD è grave e precocemente letale. Data l’altra frequenza di mutazioni di questo gene nel campione di pz con s. WW (15% nei pz prima dello screening molecolare) viene raccomandata l’analisi molecolare del gene ISPD come screening mutazionale nella s. WW, in cui il successo diagnostico ha ora raggiunto il 50%.

RBM20, a gene for hereditary cardiomyopathy, regulates titin splicing. Nature Medicine 2012;18:766. Titina o Titanina? La rimozione di sequenze che non vengono tradotte (splicing) è controllata dallo spliceosoma, complesso macromoecolare e da proteine che modulano la selezione dei siti di splicing e l’inclusione differenziale di esoni nel trascritto maturo. Si stima che più del 70% dei geni nell’uomo ha mRNA multipli splicing alternativo di esoni o si segmenti di esoni. Ma sono pochissime le patologie da mutazione dei geni dello spliceosoma, probabilmente per la loro letalità, da mutazioni di proteine che si legano a RNA (RNAbp) con effetto in trans (cancro, malattie muscolari) o in cis (varie malattie tra cui alcune cardiache). La mutazioni di Titanina, grossa proteina sarcomerica che determina la struttura e le proprietà meccaniche del muscolo striato, possono essere causa di patologia (Truncations of Titin Causing Dilated Cardiomyopathy. NEJM 2012;366:619. Vedi Articoli interesse Febbraio 2012). Studiando un ratto con difetto spontaneo di splicing della Titanina con espressione di una isoforma gigante è stata riscontrata all’esame dell’intero genoma una mutazione ritenuta causativa del gene Rbm20. Il ratto ha una considerevole somiglianza fenotipica con la cardiomiopatia da mutazione RBM20 dell’uomo. Viene studiata nel lavoro la funzione di questo gene regolatore globale dello splicing alternativo nel tessuto cardiaco e sono stati identificati 30 geni in comune ratto e uomo che partecipano alla regolazione dello splicing e che sono coinvolti nelle miocardiopatie, nell’omeostasi ionica e che fanno parte della biologia del sarcomero. Gli AA sottolineano che questo conoscenze contribuiranno alla comprensione di una patologia frequentemente causa di morte nella nostra popolazione.

Nuclear accumulation of HDAC4 in ATM deficiency promotes neurodegeneration in ataxia telangiectasia. Nature Medicine 2012;18:783. Da OMIM: “Ataxia-telangiectasia (AT)(#208900) is an autosomal recessive disorder characterized by cerebellar ataxia, telangiectases, immune defects, and a predisposition to malignancy. Chromosomal breakage is a feature. AT cells are abnormally sensitive to killing by ionizing radiation (IR), and abnormally resistant to inhibition of DNA synthesis by ionizing radiation. The latter trait has been used to identify complementation groups for the classic form of the disease. At least 4 of these (A, C, D, and E) map to chromosome 11q23 and are associated with mutations in the ATM gene”. L’atassia è dovuta alla perdita neuronale, di cui poco si sa. Nel lavoro viene studiato il ruolo di un enzima (Istone deacetilasi classe I e II -HDACs) che svolge una funzione importante per lo sviluppo cerebrale e la sopravvivenza neuronale. Topi knockout per HDAC4 hanno un’atrofia postnatale cerebellare e cellule Purkinje con ridotta complessità dendritica. Nel lavoro si dimostra nei topi Atm ^-/- un accumulo di HDAC4 nel nucleo dei neuroni che si lega alla cromatina e altera l’espressione genica causando la neurodegerazione. Bloccando l’attività HDAC con tricostatina A (TSA), un classico inibitore HDAC, si evita il suo accumulo nucleare e la neurodegenerazione e si riducono anche le anomalie motorie e comportamentali esplorative. Ma il completo effetto sulla neurodegenerazione si ottiene promuovendo la presenza di HDAC4 nel citoplasma; questo significa che la patologia neurologica nella AT è dovuta a accumulo di Istone deacetilasi nel nucleo associato a una sua perdita nel citoplasma. Rimane quindi almeno in parte definito il ruolo di HDAC4 nella patologia neurologica della AT. Quindi possibili nuovo bersagli per la terapia. Argomento simile a “An epigenetic blockade of cognitive functions in the neurodegenerating brain”. Nature 2012;483:222. Articoli di interesse Marzo 2012.

I NUMERI DELL’AUTISMO: frequenza 1/150 bambini, ereditabilità 40-80%, rischio per fratelli 25 volte superiore della popolazione generale, concordanza gemelli MZ 60%, DZ 20-30%, causa nota nell’1-2% dei casi: monogenico in <1% (Fragile X; s. Angelman, s. Rett, mutazione gene NRXN1, NLGN3/4X, SHANK3) o anomalie cromosomiche o gonosomiche.

Eterogeneità genetica (commento Nature): Although it is well accepted that genetics makes a strong contribution to autism spectrum disorder, most of the underlying causes of the condition remain unknown. Three groups present large-scale exome-sequencing studies of individuals with sporadic autism spectrum disorder, including many parent–child trios and unaffected siblings. The overall message from the three papers is that there is extreme locus heterogeneity among autistic individuals, with hundreds of genes involved in the condition, and with no single gene contributing to more than a small fraction of cases. Sanders et al. (De novo mutations revealed by whole-exome sequencing are strongly associated with autism. Nature 2012;482:237) report the association of the gene SCN2A, previously identified in epilepsy syndromes, with the risk of autism. Neale et al. (Patterns and rates of exonic de novo mutations in autism spectrum disorders. Nature 2012;482:242) find strong evidence that CHD8 and KATNAL2 are autism risk factors. O'Roak et al. (Sporadic autism exomes reveal a highly interconnected protein network of de novo mutations. Nature 2012;482:246) observe that a large proportion of the mutated proteins have crucial roles in fundamental developmental pathways, including β-catenin and p53 signalling.

Un altro lavoro sull’argomento (Whole-Exome Sequencing and Homozygosity Analysis Implicate Depolarization-Regulated Neuronal Genes in Autism. PLoS Genetics 2012;8:e1002635): esoma di 16 probandi figli di consanguinei. Individuati 4 geni candidati dell’autismo correlati con l’attività neuronale: UBE3B (stessa famiglia di UBE3A UBE3B dell’Angelman), CLTCL1 (mappa prossimalmente alla regione DiGeorge, interrotto in una traslocazione 21/22 con fenotipo DiGeorge), NCKAP5 like, ZNF18 (fattore di trascrizione). E’ stato poi studiato un gruppo di bambini con autismo (418) e di controlli (371) per verificare l’omozigosità (o lo stato di composto genetico) di questi 4 geni: vi è una significativa differenza tra pz con autismo (5.7%) e controlli (3%), soprattutto per mutazioni del gene CLTCL1. Le mutazioni sono sempre missenso e rare. Nella coltura di neuroni di topo viene dimostrato che questi 4 geni sono coinvolti nella funzione neuronale. Lo studio quindi sottolinea l’utilità del sequenziamento esonico fornendone anche la metodologia per il filtraggio delle varianti e dimostra, dato importante, il contributo di alleli recessivi (per ora non quantificabile) come causa della patologia neuro-comportamentale.

A common X-linked inborn error of carnitine biosynthesis may be a risk factor for nondysmorphic autism. PNAS 2012;109:7974. Ottimo sunto, nella seconda parte dell’introduzione, sulle varie cause genetiche (genomiche, geniche) di autismo sindromico e non sindromico (NS); quando NS le cause sono quasi sempre non conosciute. Nell’introduzione vi è una chiara esposizione dei meccanismi, genetici e non genetici che portano a carenza di carnitina, essenziale sostanza nutriente che viene sintetizzata dall’organismo (poca), riassorbita a livello renale e soprattutto assunta con gli alimenti. Gli autori hanno trovato precedentemente in un caso familiare di autismo una delezione dell’esone 2 del gene TMLD (6-N-trimethyllysine dioxygenase), con locus in Xq poco sopra la regione pseudoautosomica, che codifica per il primo enzima della biosintesi carnitinica, localizzato nei mitocondri. E si sono chiesti se questa può esserne la causa. Nel lavoro si dimostra che carenza di TMLD è un comune errore del metabolismo nei maschi e che è molto più frequente nelle famiglie con autismo NS trasmesso da maschi a maschi rispetto ai controlli. La carenza carnitinica potrebbe essere la causa di alcuni casi di autismo NS e che il metabolismo carnitinico (assunzione, perdita, trasporto, sintesi) potrebbe costituire la base biologica di un numero più rilevante di autismo NS, suggerendo con questo anche una possibile prevenzione e terapia.

Neurofibromatosis-like phenotype in Drosophila caused by lack of glucosylceramide extension. PNAS 2012;109:6987. I Glicosfingolipidi (GSL) sono componenti essenziali della membrana cellulare in particolare nelle cellule del SNC con funzioni di assemblaggio di molecole segnale, adesione cellulare e traffico proteico. Nell’uomo non è ben conosciuta la via sintetica, nella Drosofila è noto solo un pathway controllato da un enzima glicosiltrasferasico (Egh). L’assenza di questo enzima nella Drosofila causa una eccessiva crescita dei nervi periferici che accumulano cellule immunitarie. Il quadro è simile a quello che si osserva nella NF1, dovuta a mutazione del gene NF1, soppressore di tumore, la cui proteina regola negativamente RAS. La sua assenza causa, tramite la sovraespressione di RAS, l’attivazione del pathway PI3K e della chinasi Akt, responsabile della crescita gliale. Nella Drosofila con mutazione Egh l’eccessiva crescita dei nervi periferici è controllata da una downregolazione del pathway PI3K. Questi risultati suggeriscono che le glicotrasferasi potrebbero ridurre la proliferazione cellulare.

Isoform Identification. Science 2012;336:520. Commento di un articolo (Mol. Biol. Evol. 29, 10.1093/molbev/mss100 (2012) che analizza il meccanismo di splicing alternativo responsabile, non unico, di isoforme proteiche. Non è ancora ben conosciuto il modo con cui i trascritti alternativi sono tradotti in proteine funzionali. Usando esperimenti di spettrometria di massa viene osservato che le ribonucleoproteine nucleari, coinvolte nella regolazione dello splicing alternativo, sono particolarmente abbondanti nelle isoforme alternative e che la maggior parte delle isoforme differiscono come sequenza per inserzione/delezione di un singolo aminoacido. Il quadro analogo del proteoma nella Drosofila e nel topo suggerisce che lo splicing alternativo è sotto pressione selettiva.

Mechanisms of activation of the paternally expressed genes by the Prader-Willi imprinting center in the Prader-Willi/Angelman syndromes domains. PNAS 2012;109:7403. S. Prader–Willi (PWS) e la s. Angelman (AS) sono malattie genetiche da ridotta espressione di un cluster di geni imprinting a livello 15q11-q13, di 2 Mb che include geni paterni espressi (PEG)(MKRN3, MAGEL2, NDN, SNURF-SNRPN) e un unico gene materno espresso (UBE3A), localizzato al 3’ del dominio. La regolazione coordinata di questi geni a effetto imprinting è assicurata da due centri imprinting (AS-IC e PWS-IC): uno (PW-IC) di 4.3 kb vicino al promotore del gene SNRPN e uno (AS-IC) di 880 pb distante 35 kb. Come noto l’alterata regolazione di questi geni provoca le due sindromi: la PWS è una sindrome da geni contigui con espressione di vari PEG, mentre la AS è dovuta all’assenza di espressione materna del gene UBE3A. L’ipotesi di lavoro è che il PWS-IC dell’allele paterno funziona come attivatore bidirezionale che controlla l’espressione dei PEG e controlla il gene UBE3A attivando il suo antisenso. La sua delezione o la sua perdita di funzione dell’allele paterno causa un’anomala metilazione dell’intero dominio e inattivazione di tutti i PEG, determinando la s. PW. La delezione o l’inattivazione di AS-IC dell’allele materno causa un’anomala metilazione di PWS-IC attivando i geni paterni repressi, tra cui l’antisenso UBE3A, con inattivazione UBE3A determinando la AS. Esperimenti con un complesso sistema sperimentale transgenico sono compatibili con tale ipotesi.

Vedi anche Temporal and developmental requirements for the Prader–Willi imprinting center. PNAS 2012;109:3446 in cui viene dimostrato che il centro imprinting PWS è necessario in epoca postzigotica per l’espressione dei geni paterni, ma poi non serve più per il mantenimento dell’epigenotipo paterno (selezione articoli interesse del Febbraio 2012).

Dysregulation of dopamine receptor D2 as a sensitive measure for Huntington disease pathology in model mice. PNAS 2012;109:7487. Ricerca nel modello animale di un sistema per valutare l’impatto della terapia per la c. Huntington. E’ stato sviluppato un test quantitativo accurato e sensibile di un trascritto (recettore dopaminico D2) che viene down-regolato come conseguenza precoce della mutazione del gene, nell’uomo e nei modelli animali. Gli esperimenti eseguiti dimostrano che la sregolazione di questo gene costituisce un precoce stadio della tossicità poliglutaminica. Questo test quantitativo potrà accelerare la scoperta di nuove terapie della c. Huntington, la loro validazione e il loro uso clinico.

A Long ncRNA Links Copy Number Variation to a Polycomb/Trithorax Epigenetic Switch in FSHD Muscular Dystrophy. Cell 2012;142:819. La distrofia muscolare Facio-scapolo-omerale, una delle più comuni distrofie muscolari, è una malattia genetica AD caratterizzata da perdita progressiva della muscolatura facciale, dei cingoli e delle braccia. Il difetto genetico non riguarda un gene codificante una proteina ma consiste in un ridotto numero di ripetizioni in tandem localizzati nella regione subtelomerica della cromosoma 4 (4q35), riduzione che attiva con meccanismi sinora non noti geni vicini. Nel lavoro viene identificato un RNA noncodificante in un locus vicino che è espresso nella FSHD e che coordina la derepressione di geni, causa questa della clinica della FSHD. Il lavoro fornisce elementi di comprensione della funzione di sequenze ripetute nella regolazione dell’espressione genica e dimostra come mutazioni di queste sequenze possono influenzare la progressione della malattie.

The Spread of Neurodegenerative Disease. NEJM 2012;366:2126. L’osservazione clinica costa poco, teoricamente è alla portata di tutti e spesso coglie nel segno. Questo articolo di Clinical implications of basic research che riguarda i meccanismi patogenetici in alcune malattie neurodegenerative comincia infatti così: “Clinicians who care for patients with neurodegenerative disease often believe that their patients’ diseases are spreading through their brains”. Sino ad ora la malattia da prioni è l’unica in cui è stato provato che la patologia è dovuta alla diffusione della proteina prionica. Ma sembra che altre malattie neurodegenerative siano dovute alla diffusione, come per una infezione intracerebrale, delle specifiche proteine alterate. Vi sono prove sperimentali che questo possa accadere per l’Alzheimer, il Parkinson e la demenza prefrontale, alcune anche non recenti, come quella del 1994 in cui l’introduzione di tessuto cerebrale di un pz con Alzheimer nell’encefalo di una piccola scimmia era seguita dalla diffusione di placche beta amiloidi. Lo stesso poi è stato dimostrato nei topi transgenici suscettibili alla m. Alzheimer. Vengono portati alcuni elementi per ritenere che questo possa costituire il meccanismo patogenetico per le malattie su precisate. Da sottolineare due interessanti considerazioni: 1. sapendo come progredisce la malattia possiamo pensare a nuovi bersagli terapeutici, 2. un’alterazione casuale di una singola cellula può diffondersi.

Segnalo due articoli che non ho avuto tempo di leggere e commentare:

Species-Dependent Posttranscriptional Regulation of NOS1 by FMRP in the Developing Cerebral Cortex. Cell 2012;149:899

Planar Cell Polarity Links Axes of Spatial Dynamics in Neural-Tube Closure. Cell 2012;149:1084

Segnalo la recensione di un libro che ha come coautori alcuni nostri colleghi di Roma:

E. Boltshauser and J. Schmahmann (eds): a Top Companion for Paediatric Ataxiology. Cerebellum DOI 10.1007/s12311-012-0364-8. La recensione termina così: “The ambitious intent to create a multi-authors, sound and clinically oriented work on cerebellar disorders affecting children is achieved”.
Cerebellar Disorders in Children. E. Boltshauser & J. Schmahmann (eds.). 1st Edition February 2012, 162 456 Pages, Euro2012. John Wiley & Sons.
Libro scritto da un gruppo internazionale di esperti (che include EM Valente, F. Brancati e B. Dallapiccola per la s. Joubert e G. Zanni, A. Alessandra Terraciano e E. Bertini per le atassie XL e recessive) che tratta dei vari aspetti delle patologie cerebellari (nella recensione leggo un termine che non conoscevo: Atassiologia).

Spigolature Genetica Medica/Umana Mag 2012, R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli del mese di Maggio 2012 che hanno attirato la mia attenzione o curiosità pubblicati nelle seguenti riviste: Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Medicine, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science, Cell.

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Point-of-care genetic testing for personalisation of antiplatelet treatment (RAPID GENE): a prospective, randomised, proof-of-concept trial. Lancet 2012;5-11 May. Si sente parlare da anni di farmacogenetica, ma in pratica questa o altri aspetti della Genetica Medica non sono entrati nella pratica clinica, non sono stati cioè portati al letto del malato. Con questo articolo si dimostra che ciò è possibile, auspicabile e conveniente.
E’ noto che un allele del CYP2C19 (Citocromo P450), CYP2C19*2, frequente  nella popolazione generale, causa una scarsa metabolizzazione di alcuni farmaci (mefenitoina  e fenitoina -antiepliettici, opremazolo -inibitore pompa protonica, e proguanile -antimalarico) tra cui anche del Clopidogrel (Plavix) di uso comune insieme all’aspirina come antiaggregante piastrinico soprattutto negli interventi percutanei coronarici nel caso di infarto miocardico. In portatori dell’allele CYP2C19 l’uso di Plavix è causa di eventi avversi.
Lo studio riguarda una sperimentazione clinica (ClinicalTrials.gov, NCT01184300) di 200 pz con sindrome coronarica acuta che prima dell’intervento percutaneo coronarico sono stati assegnati a doppio cieco (per i medici, non per i pazienti) al gruppo in cui è stato ricercato questo allele e, se positivi, trattati con altro farmaco antipiastrinico (Prasugrel) o se negativi al test genetico o se non genotipizzati a Clopidogrel.
Risultati: la frequenza dell’allele CYP2C19*2 (almeno in eterozigosi) è stata del 25% in entrambi i gruppi, la sensibilità del test è stata del 100% e la specificità del 99.3% e infine nei portatori CYP2C19*2 trattati con Prasugrel il PRU (che misura il grado di inibizione piastrinica) è significativamente differente dai pz in trattamento standard. Nessuna seria complicazione emorragica né malattia ischemica nei due gruppi.
Il test genetico al letto si può fare e serve.
Lezione: test genetico al letto del pz mediante apparecchietto portatile (17 cm x 36 cm x 12cm, pesa 4.2 kg), eseguito dall’infermiere/a senza precedente esperienza di lab e con training di 30 m’, tempo di esecuzione del test 7-8 minuti, tempo di risposta 60 m’ (wt, Hz, Om).  Senza bisogno del laboratorio, con tempi accettabili dal clinico pratico (non mesi) e efficiente. Capito?

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Fish heads and human disease. Nature2012;485:318. Delezioni o duplicazioni dello stesso segmento in 16p11.2 nell’uomo sono associate a disturbi comportamentali e in alcuni casi a vero e proprio deficit intellettivo e a un effetto tipo-controtipo per le dimensioni craniche e BMI (delezione: obesità con iperfagia e macrocefalia; duplicazione corrispondente: deficit importante di peso/anoressia e microcefalia (vedi Articoli interesse Gennaio 2012).Viene commentato un lavoro (KCTD13 is a major driver of mirrored neuroanatomical phenotypes of the 16p11.2 copy number variant. Nature 2012;485:363) che ha testato i 29 geni contenuti nel segmento 1611.2 e identificato un gene, KCTD13, la sovraespressione del trascritto umano causa nello zebrafish microcefalia, mentre la sua soppressione causa macrocefalia. Da modelli animali del topo e di zebrafish inoltre risulta che la microcefalia è dovuta a una ridotta proliferazione delle cellule progenitrici neuronali con concomitante aumentata apoptosi cerebrale e che la macrocefalia è dovuta all’aumentata proliferazione neuronale senza modificazioni apoptotiche.
Ancora un bellissimo esempio del ruolo di un singolo gene sul fenotipo (in questo caso dello sviluppo neurologico) di condizioni con delezione o duplicazione genomica. E un ottimo modello animale per identificare in questi casi i geni dose-sensibile nelle varie CNV

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Not-so-rare gene variants. Nature 485:418. Commento sintetico di due articoli nello stesso fascicolo di Science del 17 Maggio (correzione 21 Maggio): Blossoming of variation followed explosion in population size. Gli studi di associazione genetica dell’intero genoma dell’ultimo decennio non sono stati in grado di identificare efficacemente una associazione tra varianti comuni e le più comuni malattie, per il contributo molto piccolo delle varianti comuni per le malattie complesse o per il ruolo che in queste malattie hanno varianti rare. Mediante sequenziamento a maggior definizione e studiando un maggior numero di persone e di popolazioni sono state individuate varianti rare (<0.5%) e significative. In un articolo (http://www.sciencemag.org/content/early/recent)(National Heart, Lung, and Blood Institute Exome Sequencing Project) sono stati sequenziati 15.585 geni di 2.440 persone di origine europea o africana, l’86% delle varianti sono rare, come lo era il 95% delle varianti che potrebbero avere un effetto medico o biologico.

Nel secondo articolo sequenziando 202 geni di 14.002 persone più del 95% delle varianti sono rare e il 74% delle varianti sono presenti solo in un a o due persone nel campione in esame.

Trovare geni che quando mutati sono causa di malattia e soprattutto calcolare il rischio malattia per una persona sulla base del suo specifico profilo genetico può risultare molto difficile. Nell’ultimo studio, per esempio, ogni persona è risultata portatrice di 25-31 varianti genetiche uniche, non condivise con un’altra persona del campione studiato. In più alcune varianti sono uniche della popolazione di una specifica area geografica e una variante associata a una malattia in alcune popolazioni può non avere alcun valore predittivo per quella malattia in altre.

In un altro lavoro di genetica di popolazione (Science 2012;336:740. Recent explosive human population growth has resulted in an excess of rare genetic variants) usando i dati degli studi di sequenziamento genico, si è osservato che la crescita esplosiva della popolazione umana iniziata circa 1400 anni fa ha favorito la disseminazione di varianti nel genoma umano, varianti che non sono state selezionate da processi di selezione naturale.

In sintesi il commento sottolinea che se si vogliono fare studi di associazione per malattie complesse occorrerebbe disporre di popolazioni diverse e molto ampie. E che per legare alcune varianti rare a malattie complesse e valutare la funzione di migliaia di tali variante occorrerebbero anche nuove tecnologie.

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Looking beyond Translation — Integrating Clinical Research with Medical Practice. NEJM 2012;366:1359. Un’area in cui vi è stato un enorme sviluppo è quello dell’oncologia pediatrica, in cui il tasso di sopravvivenza è quadruplicato rispetto agli ultimi 40 anni (ora è dell’80%). Il principale motivo è la partecipazione alla ricerca (nei centri USA più del 60% dei bambini con cancro partecipa a ricerche cliniche). Per le sperimentazioni cliniche dell’adulto la partecipazione è molto minore (5-10%) e non possono proseguire, rendendo le terapie usate poco “evidence based”. Perché? Per la mancata integrazione tra clinica e ricerca, manca un sistema sanitario centrato sul paziente e condotto dalla ricerca. Curiosamente, fa notare la Perspective, la ricerca clinica non si fa nelle cliniche universitarie che trovano più conveniente l’attività assistenziale (giusto! Ndr). Anche i medici di base hanno le loro difficoltà a far partecipare alla sperimentazione i loro pazienti, perché spiegare in cosa consiste la ricerca e come si partecipa e come si fanno i follow-up costa tempo, e perché hanno anche poco interesse economico. Occorre modificare il sistema sanitario (oltre la medicina traslazionale) superando i sistemi di valutazione attuali (il clinico è valutato su quanti pz ha visto o test chiesti, il ricercatore su quante pubblicazioni ha fatto) senza tenere conto della partecipazione a sperimentazioni che ci forniscono i dati per una migliore cura.

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No Regrets. Science 2012;336. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (pg. 612. Don't Look Back in Anger! Responsiveness to Missed Chances in Successful and Nonsuccessful Aging) che reassume così: “As people grow older, the possibility to think about “missed chances” increases. When we are young, thinking about missed opportunities may help to optimize future behavior. However, the older we get the probability of “second chances” decreases and thus the benefi t of ruminating upon them disappears. Brassen et al. studied the behavioral and neural response to missed chances in young adults, the healthy elderly subjects and late-life depressed volunteers. Compared with young and depressed subjects, the healthy elderly subjects showed a reduced sensitivity to missed opportunities. The findings suggest a potential mechanism for preserved emotional health in older age”. Finalmente un vantaggio dell’età.

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Medicine 2.0. Lancet 2012;379;1780. Recensione di un libro (The Creative Destruction of Medicine: How the Digital Revolution Will Create Better Healthcare. Eric Topol. Basic Books, 2012. Pp 303. US$27·99) che comincia così: “One of our passengers needs medical attention. If there are any doctors on board, please ring your call button.”A doctor was quickly escorted to the passenger having chest pains. He pulled out his smartphone, but rather than making a phone call, he got the passenger to place his fingers on the sensors on the back of his custom iPhone that measures pulse; the realtime electrocardiogram displayed on the iPhone indicated a heart attack. The plane made an unscheduled landing and the patient lived. … The doctor in question was influential cardiologist Eric Topol, Director of the Scripps Translational Science Institute.
La convergenza della (farmaco)genomica con smart phone, biosensori e altro rivoluzionerà la medicina che sarà personalizzata. Il sequenziamento genomico consentirà di individuare chi è a rischio di ca. prostatico aggressivo, quali pz non possono metabolizzare e rendere attivo il Clopidogrel (vedi articolo su commentato Lancet 2012;5-11 May) e altri esempi che porteranno a una medicina migliore e meno costosa. O tramite biosensori senza fili identificare in circolo molecole premonitrici di un attacco cardiaco e mandare un segnale al cellular del pz, “much like the “check engine” light on a car”. E molti altri esempi di come uno smart phone può essere usato bene per la nostra tutela della salute.

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Sound Medicine (che bel titolo: la Medicina dei suoni). Nature Medicine 2012;18:642. Everyone from rock stars to nonagenarians experiences hearing loss, but no drugs have ever been approved specifically to prevent or treat this problem. Recently, a handful of drug companies have started to make some noise, with a number of experimental compounds now in human trials. Il primo esempio riportato è quello di un pz con un’improvvisa ipoacusia neurosensoriale monolaterale idiopatica che è stato reclutato in una sperimentazione clinica con l’uso locale (orecchio medio) di un farmaco (AM-111) che inibisce una chinasi (c-Jun N-terminal kinase) che favorisce l’apoptosi a livello dell’orecchio interno, il meccanismo più comune di ipoacusia: i rischi sono molto bassi e vi sono possibili effetti benefici. Il mercato è enorme perché il deficit uditivo è frequente nella popolazione generale e ovviamente “Hearing aids and cochlear implants work well, but neither of them is like true hearing” dice il presidente della Sound Pharmaceuticals. Vi sono molti farmaci che funzionano negli animali di laboratorio con ipoacusia indotta dal rumore ma è difficile trasferire questi dati all’uomo, anche perché è difficile una sperimentazione in doppio cieco quando c’è un farmaco, gli steroidi, che ha un discreto successo ma solo se dato entro 2 settimane dall’inizio della sintomatologia. In più il reclutamento è complicato dal fatto che bisogna agire in fretta. E’ in preparazione, per una più efficace somministrazione, l’impianto di un apparecchio che somministra il farmaco direttamente nel liquido cocleare. E altri farmaci sono pronti per la sperimentazione.

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Cattle breeding yields clues to the genetics of complex traits. PNAS 2012;109:7587. Che ricerche si fanno in alcuni mammiferi sui caratteri complessi, che spesso sono il risultato di una cooperazione di vari geni, a fini commerciali? Commento di un lavoro (pg 7693) che illustra un metodo di ricerca di geni candidati e variazioni causative per la produzione di latte nei bovini. E’ stato sequenziato il genoma di due tori da riproduzione (padre e figlio) responsabili del 7% di tutti i geni di una comune razza selezionata in USA negli anni per la produzione di latte. I ricercatori, paragonando i pattern di variazione genica del toro da riproduzione con quelli dei suoi 1149 discendenti, hanno identificato 49 regioni del genoma che sono significativamente cambiate di frequenza negli ultimi 50 anni. Son stati individuati 11 geni candidati e 136 polimorfismi associati alla produzione di latte, alla fertilità e alla resistenza alle malattie. Gli AA suggeriscono di usare tale strategia per l’allevamento degli animali e che, forse, questo potrebbe essere utile anche per capirne di più sulle malattie complesse dell’uomo.

Super-PTEN mice. Nature Genetics 2012;44:481. Commento di un articolo (di PP Pandolfi e coll. - Harvard: Systemic Elevation of PTEN Induces a Tumor-Suppressive Metabolic State. Cell ). E’ noto che la perdita di funzione del gene soppressore di tumore PTEN favorisce il cancro. Viene testata in vivo la sua sovraespressione per verificare se può avere un effetto protettivo o terapeutico. La sovraespressione di PTEN è letale nella Drosofila; nel topo invece la sua sovraespressione, indotta a entità variabile, risulta essere vitale, il topo è più piccolo per riduzione del numero di cellule, ha un metabolismo caratterizzato da alta spesa energetica e ridotto accumulo di grasso. Le cellule hanno ridotto uptake di glucosio e di glutamina e aumentata fosforilazione ossidativa mitocondriale, e infine sono resistenti alla trasformazione neoplastica. Nel topo superPTEN c’è una regolazione dei pathway PI3K e un controllo negativo del fenotipo metabolico tipico delle cellule tumorali che sono la glutaminolisi e l’effetto Warburg (processo metabolico caratteristico delle cellule cancerose che assumono glucosio a una velocità molto superiore e che utilizzano una frazione minore di quel glucosio per la produzione di energia, meccanismo simile a quello delle cellule fetali).

Conoscevamo, tramite la sua perdita di funzione, il ruolo di PTEN nel controllo tumorale, ora con l’artificio della sua sovraespressione sappiamo che controlla non solo la genesi tumorale ma anche l’obesità. Possibilità quindi terapeutiche di due principali cause di morbilità e mortalità nell’uomo.

1000 genomes on Amazon's cloud. Nature Biotechnology 2012;30:376. I dati delle variazioni genetiche di 1700 persone di varie nazionalità, the 1000 Genomes Project (un progetto internazionale iniziato nel 2008 che intende identificare le variazioni genetiche di 2600 persone di 26 differenti popolazioni) sono disponibili gratuitamente consultando Amazon Web Services (delle altre 900 persone i dati saranno pronti alla fine dell’anno). Il problema: non è facile consultarli e occorre avere un server con capacità di 200 terabyte (mille miliardi di byte).

Misplaced childhood. Nature 2012;485:279. Nel 2000 US il Congresso USA ha fondato US National Children’s Study con lo scopo di raccogliere dati prospettici sull’influenza di fattori biologici e ambientali di 100.000 bambini dalla nascita sino ai 18 anni. E’ stato un insuccesso (4.000 partecipanti, un miliardo di 1000 milioni di US$) rispetto a quanto fatto in altre nazioni (Inghilterra, vedi precedente Spigolatura, Norvegia tempo 11 anni, 109.000 bambini e 163.000 genitori con un costo di 60 milioni US$60). Vogliono cambiare il modo di reclutare le famiglie. Non si deve perdere la possibilità di individuare la causa delle malattie pediatriche.

Blood test for Down syndrome. Nature Biotechnology 2012;30:380. Il test prenatale non invasivo per la trisomia 21 e per altre anomalie cromosomiche di numero (se ne parla e se ne scrive da anni) è ora disponibile sul mercato USA da Verinata Healthcare, of Redwood City, Ca. chiamata Verifi. La tecnica usa il sequenziamento massivo in parallelo su sangue materno. L’analisi su 2882 “pazienti” (definizione sbagliata, ndr) ha una sensibilità e una specificità del 100% (simili risultati per altre anomalie di numero). Il test era già reso disponibile lo scorso anno da un’altra compagnia (MaterniT21 della Sequenom) e per questo è in corso una questione legale. Ma la disputa si baserà soprattutto sul Customer Service, costi e tempi di risposta.

Asthma phenotypes: the evolution from clinical to molecular approaches. Nature Medicine 2012;18:716. Although asthma has been considered as a single disease for years, recent studies have increasingly focused on its heterogeneity. The characterization of this heterogeneity has promoted the concept that asthma consists of multiple phenotypes or consistent groupings of characteristics. Asthma phenotypes were initially focused on combinations of clinical characteristics, but they are now evolving to link biology to phenotype, often through a statistically based process. Ongoing studies of large-scale, molecularly and genetically focused and extensively clinically characterized cohorts of asthma should enhance our ability to molecularly understand these phenotypes and lead to more targeted and personalized approaches to asthma therapy.

E altri articoli sullo stesso fascicolo: sulle risposte immunitarie (p673), sull’epitelio delle vie aeree (p684), su IgE e mastociti nella malattia allergica (p693), sulle cellule T (p705), su infezioni virali e atopia nella patogenesi dell’asma e sulla prevenzione e nuove terapia dell’asma (726 e 736).

Impaired mitochondrial function in psychiatric disorders. Nature Reviews Neuroscience 2012;13:293. Le malattie psichiatriche, in particolare la Schizofrenia saranno le malattie del prossimo futuro perché frequenti, colpiscono prevalentemente i giovani e il decorso è in genere sfavorevole con frequenti ricadute e con un profondo impatto sul benessere del pz e della sua famiglia. Le sue basi biologiche sono poco conosciute (vedi sopra) e la terapia inefficace. La SZ, come molte malattie psichiatriche, è un’ anomalia neurodegenerativa spesso con atrofia cerebrale regionale e ridotta funzione sinaptica da alterata plasticità e scarsa reattività a stress ambientali. La review sottolinea il ruolo dei mitocondri non solo nella produzione di energia ma anche nel fornire plasticità neuronale; un loro malfunzionamento potrebbe contribuire alla progressione delle malattie psichiatriche. Studiarne il funzionamento potrebbe favorire nuovi approcci terapeutici. Vengono discussi i dati su cui si basa la neuroscienza di oggi (studio postmortem dell’encefalo, neuroimmagini, analisi genetiche, molecolari e di biologia cellulare nell’uomo e nei roditori) che portano a concludere che la disfunzione mitocondriale svolge un ruolo importante nella depressione e nei disordini bipolari e, anche se con dati meno rilevanti, nell’autismo e nella SZ.

E’ probabile che farmaci che stimolino la funzione mitocondriale possano agire favorevolmente almeno per alcune di queste condizioni.

Maternal cortisol over the course of pregnancy and subsequent child amygdala and hippocampus volumes and affective problems. PNAS 2012;109:E1312. Argomento già oggetto di articoli in PNAS e Science (segnalati in precedenti Spigolature, nell’uomo e in alcuni mammiferi) del rapporto tra stress materno in gravidanza, livelli di cortisolemia, e, nei figli, dimensioni dell’amigdala e dell’ippocampo e problemi affettivi. In questo studio (prospettico longitudinale di 65 madri normali e figli normali a 7 anni) si osserva un’associazione tra più elevati livelli di cortisolemia nella prima parte della gravidanza (non nella seconda) e volume aumentato dell’amigdala ds e più problemi affettivi nelle femmine, ma non nei maschi. Il livello di cortisolemia non è invece associato in ambedue i sessi con il volume dell’ippocampo. Questi dati, insieme a altri, sottolineano l’importanza dell’ambiente uterino per lo sviluppo emotivo dell’individuo e per l’origine di malattie neuropsichiatriche sin dalla precoce vita intrauterina.

Re-engineering the European Union Clinical Trials Directive.Lancet 2012; 379:1765. EU CTD, creato nel 2004 per rendere omogenee le sperimentazioni cliniche dei farmaci in Europa, prevede che vi siano due diversi sistemi di valutazione per ogni nazione e per ogni domanda di sperimentazione clinica, una autorità nazionale e un comitato etico di ricerca (REC) volendo tenere separati gli aspetti di ricerca da quelli etici e aumentando così la burocratizzazione del sistema ha (ci basta quella che ogni paese ha, ndr). Ora vogliono rivedere il sistema. E il commento conclude con “do not fix the roof when the foundations are shaky”. La regolamentazione e la composizione dei REC non per farmaci variano da paese (50% di “laici” in Danimarca, gruppo multidisciplinare con 1 solo membro laico in Olanda), come anche il numero di REC che non sono normalizzati per abitanti o ricerche. Curiosamente , ma non troppo inaspettato, l’Italia ha 264 CER (è il valore più alto di tutti i paesi europei), con output di 68,311 e output/1,000 abitanti di 1.13, mentre la Germania ha 53 CER, 93,526 output e 1.14 output/1,000 abitanti e l’Olanda con 28 CER ha un output di 40,189 con un indice per abitanti di 2.43 (non commento, anche se ne avrei voglia, ndr). EU sta pensando di cambiare la regolamentazione, ma uno dei problemi è la competenza dei membri dei vari CER. Viene proposto un controllo centralizzato in ogni nazione con la creazione di una Autorità per la ricerca medica formato da persone competenti della comunità accademica medica ben selezionate, collegate tra loro in un network europeo.

Uncovering misconduct. 2012;485:137. Articolo in difesa dei whistleblower che sono coloro che “tells the public or someone in authority about alleged dishonest or illegal activities occurring in a government department, a public or private organization, or a company (Wikipedia): in pratica ricercatori che denunciano altri ricercatori che hanno falsificato i dati pubblicati. Lavoro ingrato ma importante per una pratica, la falsificazione, frequente che è cresciuta considerevolmente negli anni con un 2011 considerato “the year of the retraction” con 381 note di ritrattazione di articoli (22 nel 2001) (vedi una Spigolatura precedente).

Nevus Sebaceous. NEJM 2012;366:1923. Ecco come si presenta il nevo sebaceo secondo le linee Blaschko.

Universality of human facial expressions questioned. PNAS 2012;109:7241. Si è sempre pensato che le espressioni facciali dei 6 stati emotive di base (felicità, sorpresa, paura, disgusto, rabbia, tristezza) fossero apprezzate ugualmente da tutte le etnie e culture umane. No, non è vero. Usando un sistema di animazione 3D con 4.800 animazioni facciali di etnie diverse è stato chiesto a un campione di 15 caucasici e 15 asiatici di dare un voto (sino a 5) per l’intensità di emozione provata. Mentre i caucasici erano concordi tra emozione e espressione, gli asiatici tendevano a sovrapporre le categorie, particolarmente della sorpresa, paura, disgusto e rabbia. In più gli orientali localizzavano l’intensità della felicità, paura, disgusto e rabbia nella regione degli occhi (che sono meno facilmente controllabili rispetto alla mimica facciale, della bocca in particolare), i caucasici invece usavano come segno distintivo altre parti della faccia. Gli AA concludono che le emozioni sono comunicate usando espressioni facciali cultura-specifiche, che si sono evolute e diversificate per la comunicazione sociale.

Bilingualism might confer selective attention skills. PNAS 2012;109:7588. Essere esposti da piccoli a due o più lingue è un bene o un male per i processi cognitivi? Sappiamo in realtà che il bilinguismo modella sia funzionalmente che strutturalmente le regioni corticali dedicate all’elaborazione del linguaggio. Commento di una pubblicazione (Subcortical encoding of sound is enhanced in bilinguals and relates to executive function advantages. Pg. 7877) che è partito da questa ipotesi: Given that bilingualism, like musical training, is a form of sensory enrichment that translates to gains in cognitive abilities and that these cognitive gains in attention and memory are known to modulate subcortical processing of auditory stimuli, we predicted that bilinguals would show enhanced auditory brainstem response to complex sounds to the speech syllable.

Risultati: studiati 48 liceali (metà di lingua solo inglese e metà di lingua inglese e spagnola) con esami elettrofisiologici per misurare la capacità cerebrale di registrare suoni e sillabe isolate o inserite in un chiacchericcio di base mentre il volontario vede un film. Il bilinguismo conferisce una maggior capacità di attenzione selettiva e di elaborazione dei suoni (non posso fare a meno di chiedere perché le nostre TV e in particolare la RAI che è pubblica- meglio, dei partiti- non trasmette film in lingua originale con sottotitoli in italiano, nei film che mostra è tradotto anche il belato delle pecore; ipotesi malevola ma probabile: che voglia favorire il mercato dei traduttori? ndr).

Parental phonological memory contributes to prediction of outcome of late talkers from 20 months to 4 years: a longitudinal study of precursors of specific language impairment. Journal of Neurodevelopmental Disorders 2012;4:3. Studio dei fattori che determinano un’acquisizione tardiva del linguaggio da parte dei bambini. Tre quarti non hanno alcuna difficoltà di linguaggio a 4 anni, a meno che non ci sia una storia familiare di problemi di linguaggio. Ci sono anche bambini con deficit di linguaggio isolato che non hanno avuto ritardo di acquisizione del linguaggio.

Developmental dyslexia. Lancet 2012; online April 17, 2012, DOI:10.1016/S0140-6736(12)60198-6. Seminario sulla Dislessia, disturbo neuro-comportamentale caratterizzato da identificazione delle parole lenta e inaccurata con adeguata istruzione e intelligenza e capacità sensoriali intatte. Coloro che hanno una bassa comprensione invece hanno un’adeguata decodifica ma scarsa capacità di capire quello che hanno letto. La Dislessia. é una disfunzione del network di linguaggio dell’emisfero sn con anche un’anomalia di sviluppo della materia bianca. Nelle famiglie il contributo genetico alla Dislessia cresce con il livello di educazione della famiglia stessa, Sono stati identificati sei geni candidati predisponenti alla Dislessia (DYX1C1, DCDC2, KIAA0319, C2Orf3, MRPL19, and ROBO1), 4 partecipano alla migrazione neuronale e alla formazione degli assoni.

Congenital rubella syndrome: a continuing conundrum. Lancet 2012;379:2022. Case Report: gravidanza gemellare con eritema cutaneo e febbre nel primo trimestre. Alla nascita distress respiratorio per entrambi. Primo gemello: crescita intrauterina normale, PDA complicato da insufficienza cardiaca congestizia poi risoltasi. Secondo gemello: deficit di crescita, eritema diffuso (vedi fotografia), trombocitopenia, retinite e alla Rx immagini radiolucenti omerali; decesso in 4 giornata per emorragia polmonare. Test immunologici: IgM del virus rubeolico positivo per entrambi i gemelli; la madre IgM e IgG positiva. Diagnosi: rosolia congenita. E’ rara l’infezione prenatale di due gemelli, con effetto diverso, in questo caso, di espressione della malattia (base genetica?). La vaccinazione per la rosolia, introdotta più di 30 anni fa, ha ridotto drasticamente la frequenza della rosolia congenita nei paesi sviluppati, importante causa di sordità e cataratta infantile. Vi è la necessità di mantenere la vaccinazione antirubeolica della popolazione nei paesi dove già viene praticata e di introdurla all’intera popolazione anche nei paesi in via di sviluppo (come l’India in questo caso).

Brain anomalies in children exposed prenatally to a common organophosphate pesticide. PNAS 2012;109:7871. L’esposizione prenatale a insetticidi organofosfati, in particolare a cloropyrifos (CPF), usato ampiamente in agricoltura come in setticida e erbicida, causa deficit neurocomportamentali nell’uomo e nei modelli animali. In particolare negli animali determina anomalie di sviluppo cerebrale e comportamentali a esposizioni ben sotto la soglia della tossicità sistemica da inibizione colinoesterasica, che è il marker biochimico più usato per l’esposizione a tali sostanze. Nell’uomo l’esposizione a organofosfati comporta, in base a studi che usano differenti marcatori biologici (metaboliti urinari, sangue del funicolo), deficit cognitivi e comportamentali sia nella popolazione urbana che in quella agricola a bassi dosaggi. Poco è noto sulla morfogenesi cerebrale; negli animali esposti in epoca prenatale sono documentate sottili alterazioni dello spessore corticale e di contenuto neuronale e gliale in alcune aree cerebrali coinvolte nel comportamento e nei processi cognitivi (corpo striato, nucleo settale, corteccia somatosensoriale, ippocampo). Inoltre l’esposizione precoce prenatale interferisce con la normale differenziazione sessuale cerebrale. Lo studio riguarda l’esposizione occupazionale senza segni di tossicità acuta al CPF in 40 bambini di età 5.9-11.2 anni esposti in epoca prenatale precoce a dosi basse o alte del pesticida, dose stimata con dosaggio nel sangue ombelicale correlato a misure morfologiche della superficie cerebrale e dello spessore del manto corticale (RM cerebrale) e a test cognitivo (WISH-IV). I risultati confermano quanto già noto nei modelli animali dimostrando un effetto misurabile a livello cerebrale e cognitivo anche nell’uomo.

Conclusione: il CFP viene tuttora usato correntemente in agricoltura e causa esposizione a alti livelli in molte gravide con danni misurabili nei bambini, come mostrato nello studio, mentre la popolazione generale è esposta a bassi livelli per la presenza di residui del pesticida negli alimenti.

Genomics and world health: a decade on. Lancet 2012;379:1853. Cosa si è realizzato della Genomica negli ultimi 10 anni, soprattutto delle speranze espresse nel documento Genomics and World Health, dei benefici che ne sarebbero derivati per una medicina inserita nel sistema sanitario sia dei paesi ricchi che di quelli poveri? David Weatherall ci riassume i progressi avvenuti: tecnici, enormi sia per le possibilità, la velocità di analisi, i costi; la formazione di biobanche; i risultati dell’analisi di associazione per malattie complesse che ha ne renderanno possibile a breve la prevenzione e la cura. Minor effetti invece per la medicina pratica, data la complessità dei meccanismi biologici alla base delle malattie, che ancora sfuggono; ma, scrive DW, “there is undoubtedly light on the horizon”.

Notevoli progressi e successi nella diagnosi delle malattie monogeniche, nell’individuazione di fattori di suscettibilità o resistenza alle infezioni, nella genetica dei tumori (nonostante la complessità biologica) e nella farmacogenomica, se non come risultati pratici almeno come buone basi per il prossimo futuro.
Ma nonostante gli enormi progressi scientifici rimangono ancora alcuni aspetti non risolti relativi all’etica, al sociale e agli aspetti legali. I progressi nel prossimo futuro dipenderanno dalla collaborazione tra ricercatori, enti pubblici e privati, compagnie farmaceutiche e associazioni laiche. Da potenziare, con la collaborazione tra clinici e genetisti, è la Fenomica, riscoperta della necessità di una precisa e dettagliata descrizione del fenotipo delle malattie in studio (la genetica clinica non è morta, ma deve solo evolversi, ndr). Termina: “As evidenced by William Harvey’s discoveries, revolutions in the biological sciences often take a long time to yield practical applications. Genomics, although still in its infancy, promises a great deal for the future” (speriamo prima di 10 anni, ndr).

Breast cancer. Nature outlook 2012;485:S49 e seguenti. Content: STATISTICS: The hard facts Assessing the scale of the problem. MOLECULAR ONCOLOGY: The positive in the negative. Sometimes the drug targets are missing. PREGNANCY. Delivery from breast cancer: Hope for mother and baby. METASTASIS: The rude awakening. When cancer comes back. PERSPECTIVE: The right trials. RISK ANALYSIS: A dense issue. Getting a clear picture of cancer risk. EXERCISE: Powering up. Keep fit and cancer-free. ENVIRONMENT AND GENETICS: Making sense of the noise. The search for the causes of cancer. PERSPECTIVE: Not just for women.

Earliest evidence for Cypriot villagers, dogs, and cats found. PNAS 2012 109:8445. Come vivevano gli uomini che hanno colonizzato Cipro nell’era neolitica (10.600-11.100 anni fa)? Commento di un articolo sullo stesso fascicolo: disponevano di luoghi comuni per la conservazione del cibo e per incontri e cerimon, consumavano cereali prodotti localmente in gran quantità, di attrezzi di pietra probabilmente anche per trattare i cereali, tenevano gatti probabilmente per cacciare topi (ci sono resti), cani domestici probabilmente per la caccia al cinghiale (ci sono resti). Insomma gli umani stabilitisi a Cipro poco dopo l’inizio dell’agricoltura erano ben organizzati e anche esperti marinai.

Contact Chemoreceptors Mediate Male-Male Repulsion and Male-Female Attraction during Drosophila Courtship. Cell 2012 149:1140. Il corteggiamento della Drosofila dipende da un network di neuroni e di pathway di segnale controllati da un fattore di trascrizione fruitless con splicing sesso specifico. Gli stereotipi comportamentali del corteggiamento sono infatti determinati dalla isoforma del maschio, Fru^M Maschi mutanti del gene fru mostrano ridotto corteggiamento maschio-femmina e aumentato corteggiamento maschio-maschio. Se in questi maschi si esprime fru la performance maschile ritorna normale. Quindi la conclusione è che “fruitless” controlla i comportamenti sessuali del maschio della Drosofila, oltre a controllare i rapporti di dominanza nel maschio e di sottomissione nella femmina. L’identificazione della femmina da parte del maschio avviene tramite segnali chimici, in particolare ferormoni non volatili specifici e neuroni periferici. Con questo studio vengono individuati due geni, canali ionici (ppk23 e ppk29), che sono co-localizzati nella popolazione dei neuroni del gusto nella proboscide e negli arti di maschi Fru^M.. Con esperimenti di loro perdita o inattivazione e attivazione si dimostra che questi geni e i relativi neuroni sono essenziali per il riconoscimento delle femmine da parte dei maschi e per le prime fasi di corteggiamento.

Testing times. Nature Genetics 2012;44:473. Annosa storia delle sentenze americane sui brevetti per i test genetici, tipo BRCA1 e 2, che si contraddicono l’un l’altra. L’Editoriale sottolinea che “In our opinion, it is not new judgments or legislation that are needed but more innovation” e conclude “Belief in the value of DNA sequence led to investment in the technology that made the Human Genome Project possible. But DNA sequences are not in themselves inventions, and gene variants and the conditions in which they cause disease are discovered and held by many stakeholders (other biotech companies, affected families, clinicians, informaticians and researchers). So, if patents are to continue to provide incentives of benefit from genomics, they must be licensed for competition that is not a zero-sum (algebrica) game” in cui un giocatore guadagna quello che l’altro perde. Devono guadagnarci tutti e il successo sarà determinato non da chi possiede il brevetto ma da chi meglio capisce quali siano gli attori e fa sì che lavorino insieme.

Common variants at 12q15 and 12q24 are associated with infant head circumference. Pg.532. Studio delle dimensioni craniche in bambini di circa 18 mesi. Rilevata una significativa associazione con due segnali sul cromosoma 12 e uno sul cromosoma 17: in 12q24 e 12q15 nel gene SBO1 (MIM #614274) e in HMGA2 (*600698), correlati anche con la statura adulta; e in 17q21 in o vicino a CRHR1 e MAPT (*157140 Microtubule-associated protein Tau) che è anche associato a alcune malattie neurodegenerative dell’adulto.

Common variants at 6q22 and 17q21 are associated with intracranial volume. Nature Genetics, pg. 539. Il volume intracranico e quello cerebrale sono strettamente correlati nei primi anni della vita ma poi quello cerebrale tende a ridursi nell’età adulta. Studio delle dimensioni craniche e cerebrali (mediante RM) in anziani e in bambini di circa 14.5 mesi. Non significativa associazione per il volume cerebrale, ma un’associazione con il volume cranico e un allele in 17q21 (geni vicini MAPT, GRN, CRHR1, STH) e uno in 6q22, vicino a due geni RSPO3 (MIM *610574) and CENPW (MIM *611264).

Common variants at 12q14 and 12q24 are associated with hippocampal volume, pg. 545.

Il volume dell’ippocampo è un carattere multifattoriale con alta ereditabilità e la sua atrofia è un marker della nella m. Alzheimer, Schizofrenia, Depressione maggiore e epilessia del lobo temporale. Lo studio riguarda adulti (56-84 anni) e ha trovato una significativa associazione per i seguenti loci: in 12q14 nel gene MSRB3 (MIM *613719)(implicato nello stress ossidativo)-WIF1 (MIM *605186)(implicato nello sviluppo), 12q24 vicino a HRK (MIM *603447)(apoptosi)-FBXW8 (MIM *609073)(ubiquitinazione) e in 2q24 in DPP4 (MIM *102720)(adenosin deaminasi-binding protein, target dei nuovi farmaci anti-diabetici) e in 9p33 nel gene ASTN2 (*MIM 612856)(gene implicato nella migrazione neuronale).

Identification of common variants associated with human hippocampal and intracranial volumes, pg. 552. Valori di ereditabilità ottenuta con studi di gemelli (Australiani, Messicani): ippocampo 0.62 e 0.74, volume totale cerebrale 0.89 e 0.77, volume intracranico 0.78 e 0.84. L’analisi di associazione su un’ampia popolazione non selezionata e su studi casi-controllo ha identificato un’associazione significativa per il volume dell’ippocampo di una variante in (12q24.22) localizzata tra i geni HRK and FBXW8 (vedi sopra), per il volume intracranico in 12q14.3 nel gene HMGA (MIM *600698) e per il volume cerebrale in 1q23.3 nel gene DDR2 (MIM *191311)(nell’uomo gene della SMED: MIM* 271665). Geni o loci candidati per le patologie neurologiche e neurodegenerative.

Lo metto per ultimo: A Step Backward for Italy’s Meritocracy. Science 2012;336:541. Ignazio Marino lamenta che l’attuale ministro dell’Università e Ricerca, Francesco Profumo, ha annullato con il Decreto della Semplificazione la valutazione dei progetti di ricerca da parte di comitati internazionali composto da esperti di tutto il mondo, com’è stato negli anni 2007-08, ritornando al vecchio sistema complicato e poco trasparente dei comitati nazionali con “method that rewards clients of godfathers, rather than merit”. E conclude “The only way out is to adopt strict peer-review rules for the allocation of all research funds, at all times” (siamo tutti d’accordo che dobbiamo cambiare, ma per la miseria abbiamo bisogno di confessarci continuamente in pubblico? Non mi risulta che altri lo facciano, ndr).

BY THE NUMBERS
Due notizie preoccupanti:
15% Percentage of U.S. teenagers who have prediabetes or diabetes, according to a study published online 21 May by Pediatrics and based on data spanning from 1999 to 2008. Science266:966.

The proportion of Americans who believe that medical testing on animals is ‘morally wrong’ grew by 12%, to 38%, between 2001 and 2012, according to the latest results from the Gallup organization’s annual Values and Beliefs survey of around 1,000 respondents, released on 22 May. During the same period, the number of people judging the practice ‘morally acceptable’ dropped by 10%, to 55%. The largest jump in opposition has been in 18- to 29-year-olds (Nature 2012;485:553).

Leggetevi:

In defence of the animal model. Nature 2012;485:309. Lettera con esempi in difesa dell’uso di modelli animali a vantaggio dell’uomo (e questo solo per la terapia. Per la comprensione dei meccanismi molecolari di buona parte delle malattie genetiche e non, se ne può scrivere un libro, ndr).