Spigolature Genetica Medica/Umana Ago 2012, R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e Umana e di interesse generale del mese di Agosto 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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Can we all just get along? Nature Genetics Editorial 2012;44:833. Sottotitolo: “Familiarity with developments in all areas of genetics—from the trained intuition of dysmorphology to algorithms for SNP calling in next-generation sequencing—is extraordinarily productive in research and clinical translation. Actively organized conferences modeled on the recent European Society of Human Genetics (ESHG) meeting in Nuremberg go a long way in preparing the field for future success”. (Toh, si cita ancora una disciplina –la dismorfologia - che molti, che l’hanno considerata minore perché non sapevano praticarla, davano per morta! Ndr). L’Editoriale comincia così: “I saw a clinician’s insight save the cost of a whole-genome sequence in a matter of seconds” (vedi sopra) e prosegue raccontando com’è organizzata la riunione di genetica clinica ai congressi della ESHG con presentazioni di casi clinici brevissimi (2 diapo e 2 minuti) con contemporanea proiezione dei due programmi di aiuto diagnostico (POSSUM e LMD). Al termine si chiedono suggerimenti ai presenti che magari hanno visto un caso simile non diagnosticato (per collaborazione) o hanno la soluzione in mano (appena fatto l’esoma). Oltre alla presentazione di alcuni significativi articoli pubblicati (es. il ruolo dell’inversione 17q12 nell’evoluzione e nella patologia, l’attribuzione di patogenicità a varianti) l’Editoriale sottolinea la bellezza e l’utilità dell’integrazione delle varie discipline che compongono la genetica del futuro.

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Diagnosis of Diabetes. Clinical Practice. NEJM 2012;367:542. Una magnifica lezione sulla diagnosi e sulle difficoltà che si possono incontrare nella diagnosi di diabete mellito. Chi ha fattori di rischio o ha  >45 anni segua le indicazioni. Medice, (e previeni) cura te ipsum.

Both Ends of the Leash — The Human Links to Good Dogs with Bad Genes. Review article. NEJM 2012;367:636. L’incipit è bellissimo e riprende il titolo: “For nearly 350 years, veterinary medicine and human medicine have been separate entities, with one geared toward the diagnosis and treatment in animals and the other toward parallel goals in the owners”. Sono vecchi amici (300.000 anni) che abbiamo sempre selezionato, soprattutto dall’epoca vittoriana, per ottenere specifiche caratteristiche fisiche (le foto delle razze di cani, per chi li apprezza, è molto bella, come molto bella è la figura 3 che in base al fenotipo e al genotipo illustra la catena evolutiva) e di conseguenza specifiche malattie recessive. Le ricerche genetiche hanno proprio lo scopo di identificare geni di interesse per la salute umana e canina sfruttando appunto la familiarità di condizioni indotte artificialmente con l’incrocio tra consanguinei. Il genoma del cane è noto dal 2005. Ad es. nel pastore tedesco è stato individuato il gene (5q12) causa di adenocarcinoma cistico renale multifocale ereditario con dermatofibrosi nodulare, simile alla sindrome Birt–Hogg–Dubé (MIM #135150), il cui gene umano, identificato dopo quello canino, è in 17p12; il gene codifica una follicolina soppressore di tumore. Studiare le razze dei cani, dice la review, offre gli stessi vantaggi di studiare gli isolati geografici umani come i finlandesi o gli islandesi perchè per ogni malattia complessa pochi geni e pochi alleli deleteri controllano la razza. Un altro esempio riguarda l’epilessia geneticamente molto eterogenea, che nel cane è frequente (5%) e interessa molte razze. Nella razza Lagotto Romagnolo (ricercatore di tartufi) l’epilessia è causata da una variante del gene Lgi2, omologo del gene LGI1 dell’uomo (Epilessia familiare del lobo temporale, MIM #600512); un’altra razza (miniature wire-haired dachshunds) ha un’epilessia da espansione biallelica di ripetizioni di 12 nucleotidi del gene Epm2b, che ricorda l’epilessia mioclonica progressiva Lafora 2A (MIM #254780) da mutazione del gene EPM2A dell’uomo. Ma forse la migliore applicazione della genetica dei cani è per le malattie poligeniche in cui i geni sono stati individuati mediante studi di associazione usando 50.000 SNP e meno di 200 cani, contro le migliaia di persone di diverse etnie per gli stessi studi nell’uomo (vedi Spigolature precedenti), come per il Lupus eritematoso sistemico in una razza di retrievers (Nova Scotia duck-tolling retrievers). L’articolo parla anche di patologie comportamentali del cane, cancro e accenna a terapia. Così finisce in bellezza “As the scientific advances coalesce, joining us ever closer to the one family member we actually get to choose, it is worth bearing in mind that though our methods may be different, our goals are the same: a healthy life well spent in the best of company”.

Heady dog genetics. Nature 2012;488:257. Commento su di un articolo( PLoS Genetics 2012;8 e1002849) sulle basi genetiche della forma del cranio (alcune razze sono brachicefaliche come il Carlino altre dolicocefaliche come il Collie). Mediante GWAS sono state identificati 5 loci di caratteri quantitativi che regolano la conformazione cranica. Il sequenziamento di queste regioni ha individuato una mutazione del gene dello sviluppo Bmp3 nel Bulldog e del Pechinese, mutazione missenso presente in altre razze con analoga conformazione rotonda del cranio come il Terrier Boston e lo Shih-Tzus. Tramite il knockdown di questo gene nello Zebafish viene dimostrato che  è fondamentale per lo sviluppo cranio-facciale. BMP3 fa parte della super famiglia di molecole regolatorie TGBF1 (ndr, nell’uomo la delezione di questo gene è responsabile della sindrome da microdelezione 4q con bassa statura e anomalie scheletriche (AJMG 2012; Jul 27. doi: 10.1002/ajmg.a.35502).

Compressive genomics. Nature Biotechnology. Commentary 2012;30:627. Con l’enorme massa dati che escono dall’analisi di NGS abbiamo bisogno non solo di computer più potenti ma anche di “smarter algorithms”. Bello il grafico che rappresenta la capacità di sequenziamento e computazionale: nel 1996 il primo era di 10⁴ basi al giorno e il secondo era poco meno di 10⁵, nel 2006 c’era parità (10⁷-10⁸) e nel 2010 la capacità di sequenziamento era schizzata a 10⁸ milioni di “istruzioni” per secondo mentre la capacità computazionale era solo di 10⁵. Come dice il sottotitolo dell’articolo “Algorithms that compute directly on compressed genomic data allow analyses to keep pace with data generation”. Il sistema di consentire la computazione diretta di dati compressi viene definito come “compressive’ algorithms”. Il software è disponibile all’indirizzo: http://cast.csail.mit.edu/.

Rescue of aging-associated decline in Dnmt3a2 expression restores cognitive abilities. Nature Neuroscience 2012;15:1111. Le capacità cognitive, , declinano (purtroppo, ndr) con l’età e non ne sono noti i meccanismi molecolari. Nel topo l’età è associata a una ridotta espressione nell’ippocampo di una DNA metiltransferasi, Dnmt3a2, che se ridotta provoca nell’animale giovane e sano un deficit significativo di memoria a lungo termine (non quella a breve) e se aumentata è associata a miglioramento delle funzioni cognitive nel topo giovane, adulto e anziano. Questi risultati suggeriscono un a funzione fondamentale della metilazione del DNA nelle capacità cognitive e identificano nel gene Dnmt3a2 un bersaglio potenziale per farmaci che restituiscano o migliorino la memoria a lungo termine negli anziani. Vedi anche il commento e il lavoro segnalato nelle Spigolature del Luglio scorso: DNA methylation controls memory. Nature2012; 487:9. Commento di un lavoro (DNA methylation and memory formation. Nature Neuroscience 2012;13:1319).

Gene therapy matures in the clinic. Nature Biotechnology. Correspondence 2012;30:588. Più volte è stato sottolineato che la terapia genica ha successo soprattutto per le frequenti (1:2000 persone) patologie retiniche geneticamente molto eterogenee (oltre 165 geni malattia), per la facile accessibilità dell’organo, il facile controllo funzionale e per il suo noto “privilegio immunologico. Vengono presentati i successi e gli insuccessi della terapia genica retinica e vengono riportati anche in una tabella i recenti risultati ottenuti in altre patologie, come l’emofilia, SCID-X1, ADA-SCID, malattia granulomatosa cronica, la s. Wiskott-Aldrich, Beta talassemia, Adrenoleucodistrofia, m. Duchenne, malattie degenerative (cardiache), cancro. La conclusione è che “gene therapy has now passed beyond the proof-of-principle stage and may soon provide realistic approaches for several previously intractable medical disorders”, ma pensare che “gene therapy would produce a ‘cure-all’ solution for intractable diseases were unrealistic”.

Gene fix repairs hearing. Nature Research Highlights 2012;488:9. Cita un lavoro (Neuron 2012;75:283) in cui viene applicata una terapia genica nei topi con mutazione del gene Vglut3 che causa l’incapacità delle cellule ciliate della coclea di inviare segnali elettrici al cervello. Una malattia simile è presenta anche nell’uomo (MIM #605523 Deafness, autosomal dominant 25; DFNA25). L’introduzione mediante un virus del gene Vglut3 nella coclea di topi con assenza della proteina Vglut3, e quindi nati sordi, dopo una settimana ha provocato la presenza di potenziali evocati e dopo 2 settimane risposte di startle ai suoni. Potrebbe essere possibile anche nell’uomo.

Variation in neural development as a result of exposure to institutionalization early in childhood. PNAS 2012;109:12927. “A common societal response to orphaned or abandoned children (la stima UNICEF è di 8 milioni di bambini) is to rear such children in institutions. Institutional rearing of young children represents a severe form of early psychological and physical neglect, and as such, serves as a model system for understanding how early experience—or the lack of thereof—impacts brain and behavioral development”. E’ noto che i b. istituzionalizzati hanno più frequentemente deficit cognitivo, di comprensione e di linguaggio, deficit di attenzione, iperattività e altre difficoltà come quelle di socializzazione. Il lavoro verifica se l’istituzionalizzazione influisce sulla funzione e sulla struttura neuronale. Studiati 74 bambini rumeni di 8-11 anni mediante RM cerebrale strutturale, 20 mai istituzionalizzati, 29 allevati in istituzioni e 25 inizialmente allevati in istituzioni e poi adottati. Risultati: i b. istituzionalizzati hanno un volume di sostanza grigia corticale significativamente più ridotto rispetto a quelli non istituzionalizzati. Anche il volume di sostanza bianca corticale è significativamente inferiore nei b. sempre istituzionalizzati rispetto a quelli mai istituzionalizzati; lo stesso vale per la parte posteriore del corpo calloso. Ma questa riduzione della sostanza bianca non riguarda gli adottati, il che dimostra una neuroplasticità della sostanza bianca (non la grigia) che risponde bene a interventi che riducono o annullano la deprivazione ambientale.

Genetics of sexual harassment. Research highlights. Nature 2012;488:256. Nota di un articolo (A Genetic Basis for Altered Sexual Behavior in Mutant Female Mice. Curr. Biol. 2012 http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2012.06.067) su genetica comportamentale del topo in cui si dimostra che un gene importante per lo sviluppo degli arti, che è normalmente represso dopo la nascita, se viene espresso in modo anomalo a livello cerebrale porta a comportamenti sessualmente aggressivi nella femmina (ho solo l’abstract dell’articolo). E’ stato selezionato un ceppo di topi con femmine che hanno un anomalo comportamento verso i maschi, dovuto a una mutazione spontanea a trasmissione AD che consiste in una delezione di parte del cluster di geni Hoxd, da Hoxd1 a Hoxd9 (parte della famiglia di geni Homeobox A-D che codificano per fattori di trascrizione), che determina un’espressione ectopica di Hoxd10 in varie regioni cerebrali in epoca neonatale che rimane stabile a livello dell’ippocampo che modula il comportamento sessuale delle femmine. L’articolo suggerisce che potrebbe essere utile verificare il fenotipo della microdelezione 2q31.1.

Small-Molecule Inhibition of BRDT for Male Contraception. Cell 2012:150:673. La parità dei sessi passa anche per la scelta di chi dei due prende il farmaco per non concepire. Uno studio dimostra che, almeno nel topo, l’uso di un inibitore del prodotto del gene BRDT (Bromodomain testis-specific protein), proteina che regola la trascrizione e essenziale per il rimodellamento cromatinico nella spermatogenesi, ha un effetto contraccettivo reversibile senza alcun effetto ormonale e senza interferire con la copula.

Exercise and steroids stimulate brain cell growth. PNAS 2012;109:12837. Commenta un articolo sullo stesso fascicolo (Mild exercise increases dihydrotestosterone in hippocampus providing evidence for androgenic mediation of neurogenesis PNAS 2012;109:13100) in cui si testa, tramite spettrometria di massa il livello di androgeni a livello dell’ippocampo nei topi dopo attività fisica modesta facendoli correre nel cerchio tipo mulino. L’esercizio fisico stimola il livello di androgeni e la formazione di cellule ippocampali (neurogenesi) nei topi castrati e nei controlli (falsa castrazione); tale effetto non si produce se viene somministrato un antagonista dei recettori degli androgeni. Quindi l’esercizio fisico stimola la formazione dei recettori androgenici indipendentemente dal livello di androgeni in circolo. Ipotesi: gli androgeni dell’ippocampo sono mediatori di plasticità neuronale e svolgono un effetto di neuroprotezione?  Potrebbe essere utile verificare se sia così perché l’esercizio fisico potrebbe agisce sull’età di inizio e sulla progressione delle malattie neurodegenerative (es. Alzheimer).

Is irisin a human exercise gene? Nature 2012;488:e9. In Nature 831, 463–468 (2012) viene proposto che il prodotto genico di FNDC5, irisina, aumenti nei muscoli dopo attività fisica e che trasformi il tessuto adiposo bianco in bruno, favorendo il metabolismo e la spesa energetica e sia quindi un nuovo ormone che favorisce la salute. Il lavoro che viene presentato non conferma e suggerisce che uno o più dei geni (un migliaio) che vengono attivati dall’attività fisica probabilmente sono responsabili del benefico effetto sulla salute (metabolismo, sensibilità insulinica, pressione arteriosa).

Basic research. Science 2012;337:503. Editoriale (un po’ scontato, ndr) di Francis Collins sulla necessità, in questi periodi di magra, di finanziare la ricerca di base da cui possono uscire nuove terapie e che non viene condotta dai privati perché costa troppo e perché vogliono risultati immediati.

Recruitment to Male X-Linked Promoters Drosophila Dosage Compensation Involves Enhanced Pol II. Science 2012;337:742. Il compenso di dose dei geni del cromosoma X nella Drosofila avviene con un aumento nel maschio di trascrizione tramite un raddoppiamento dell’attività della RNA polimerasi II a livello dei promotori dei geni XL e non dovuto, come si pensava , a un aumento dell’allungamento trascrizionale. Vedi anche Articoli di interesse 4/2012 (Mammalian X chromosome inactivation evolved as a dosage-compensation mechanism for dosage-sensitive. PNAS 2012;109:5346).

Call for clear policy on deceased authors. Nature 2012;488:281. Lettera di commento a editoriali sulla stessa rivista che solleva la questione di chi va messo come autore di un lavoro (che deve conoscere e essere ovviamente d’accordo con quanto riportato nell’articolo spedito per pubblicazione) e in particolare degli autori deceduti prima dell’invio del MS alla rivista (questione da marziani per noi, ndr).

Ending Honorary Authorship. Science 2012;337:1019. Editoriale che riprende l’argomento che tra gli autori di una pubblicazioni non ci debbano più essere autori ospiti quali quelli onorari, di prestigio o di cortesia.

Repeat after me. Nature 2012 488:253. Sottotitolo: With plagiarism seemingly endemic in Romania, as well as rife among Europe’s political class, a bid by academics to root out misconduct deserves widespread support. L’editoriale inizia così: “Elena Ceauşescu did not have a BSc, but the power of her husband Nicolae … still made sure that the University of Bucharest awarded her a PhD in chemistry. The contents of her many scientific papers were penned by others. The couple were executed on Christmas Day 1989 for crimes more terrible than poor publication ethics”. E elenca una serie di plagi (furti illegali e immorali  della proprietà intellettuale) di politici europei e dell’Accademia rumena (noi per questa volta non ci siamo, ndr). In Romania l’assenza di regole su questo aspetto ha portato a una “fuga di cervelli”, ma ora c’è un movimento di opinione nel cambiare le cose, che, dice l’articolo, va appoggiato.

North African Jewish and non-Jewish populations form distinctive, orthogonal clusters. PNAS 2012;109:113865. La storia degli ebrei del Nord Africa è scritta nel codice genetico (titola il commento dell’Editore, PNAS 2012;109:13468). Lo studio definisce la relazione tra ebrei nordafricani, la popolazione ebrea più numerosa dopo quella di Israele, e quelli europei, medio orientali e altri gruppi della diaspora (totale 509 persone) oltre ai vicini non ebrei del nord Africa (114 persone). Come già la storia documentata sosteneva gli ebrei del nord Africa formano caratteristici cluster con chiara correlazione tra loro e con gli altri gruppi europei e del medio oriente. Sono stati individuate due gruppi principali, Marocco/Algeria e Tunisia/Libia, con vario grado di mescolanza con i gruppi europei (Marocco/Algeria soprattutto). Altri cluster genetici sono gli ebrei etiopici e dello Yemen, ma non quelli della Georgia. Secondo la tradizione gli ebrei sono stati i primi mercanti a colonizzare le coste africane. Incroci con altre etnie sono avvenuti più tardi soprattutto dopo la cacciata dei sefarditi dalla Spagna e dal Portogallo alla fine del 1400. Interessante la cartina con insediamenti ebraici del 70 DC (CE) in Asia occidentale, Nord Africa e Europa (il più a nord Londra).

Sometimes science must give way to religion. Nature 2012;488:431. Interessante e equilibrata considerazione sulla scoperta del Bosone di Higgs. L’autore commenta che “for those who cannot follow the mathematics, belief in the Higgs is an act of faith, not of rationality” e termina con “ I am an atheist, and I fully recognize science’s indispensable role in advancing human prospects in ways both abstract and tangible. Yet, whereas the Higgs discovery gives me no access to insight about the mystery of existence, a walk through the magnificent temples of Angkor (Cambodia) offers a glimpse of the unknowable and the inexplicable beyond the world of our experience”.

Personalized Medicine: Temper Expectations. Lancet 2012;337:910. Una lettera di commento a due articoli (The Ultimate Genetic Test. PolicyForum Science 2012;336:1110 in cui si sosteneva che “individual whole-genome sequencing has the potential to greatly improve disease prevention, diagnosis, and treatment”.

Whole-Genome Sequencing: The New Standard of Care? PolicyForum Science2012; 336:1112 che in sintesi diceva: “whole-genome sequencing may dramatically alter medicine, but there are obstacles to broad implementation. That revolution has largely not yet cometo be, and the popular press has begun to promote a view that genetics has failed to live up to its promises”)(Spigolature 6/2012) che mette in guardia dall’eccesso di ottimismo per la comprensione dei meccanismi genetici e molecolari, per il counseling genetico e per la terapia (farmacogenomica) delle malattie complesse di cui si conosce poco o nulla. E le risposte che mantengono la posizione dicendo che WGS “can successfully identify the molecular basis for disease, refine clinical diagnosis, and even suggest useful therapeutic options” e “is poised to become a foundation of future medicine”.

BRCA Genes Ruled Patentable. Science 337 896 e US court sides with gene patents. Nature News Blog 16 Aug 2012. Continua l’annosa questione del brevetto di Myriad Genetics (Salt Lake City) per la diagnosi genetica dei due geni BRCA: la corte di appello USA dice che il brevetto è valido. Nella sentenza il giudice Alan Lourie scrive: “Each of the claimed molecules represents a nonnaturally occurring composition of matter”.

Nurses on trial. Nature Medicine 2012;11:1165. When it comes to clinical trials, physicians almost always run the show. But a determined group of nurses is taking the reins, which some hope will lead to improved patient recruitment, particularly in women’s health. Saranno loro che in futuro che condurranno le ricerche? Ci sono molti motivi che inducono a ritenere che sarà così, primo perché in alcune sedi lo è già (vedi esempi)(ho visto anch’io in una ricerca condotta da una nurse a Boston sulla NF1, ndr) e poi perché hanno più tempo, favoriscono il reclutamento delle persone del loro stesso sesso (donne), hanno avuto un training nel trattare con i pz e comunicano con loro più facilmente per telefono o con visite a casa. Nella storia il primo ricercatore fu Nabucodonosor che vedendo la dieta degli ebrei (a fave, lenticchie e acqua) che di salute stavano meglio dei babilonesi (a maiale e vino) impose a tutti la dieta degli ebrei. Dopo 2500 anni ora il 95% dei responsabili di una ricerca sono MD, 4-5% altri laureati e 1% nurse, ma stanno crescendo anche perché in USA una crescente proporzione ha PhD in scienze infermieristiche. Una difficoltà importante è costituita dalla difficoltà degli sponsor di accettare che non sia un medico a condurre le ricerche anche perché solo il medico può farsi carico della cura dei pz in studio. Comunque in USA “There is growing acceptance of the value of the nurse as clinical trial leader. But we’re still working to convince people”.

The fat of the matter. Editorial, Nature Medicine 2012;18:1155. Amid an obesity epidemic, the approval of two new obesity drugs might revamp the clinical landscape of obesity treatment. Solo recentemente sono state approvate dalla FDA 2 terapie per l’obesità: un farmaco (Lorcaserin (Belviq), che induce sazietà attivando il recettore serotoninergico cerebrale 5HT2C, è stato prima bloccato perché nel topo è poco efficace e a rischio di tumori. Nell’uomo non è risultato un rischio cancerogeno ma l’effetto sulla riduzione del peso è modesto (3% di perdita di peso dopo 1 anno) anche se favorisce un discreto controllo della glicemia. Il secondo farmaco (Fentermina e Topiramato)(Qsymia) riduce la fame agendo su differenti sistemi di neurotrasmettitori (nerepinefrina, dopamina, serotonina) e sembra più efficace del Belviq (quasi il 9% di perdita di peso), ma ha maggiori effetti collaterali (tachicardia e rischio teratogeno). Nonostante questi modesti effetti e gli effetti collaterali la FDA li ha approvati sulla base della frequenza dell’obesità: in USA ~70% degli adulti sono sovrappeso e rispettivamente il 33% degli adulti e il 17% dei bambini sono obesi.

Clinical efficacy data on gene tests trails marketing in psychiatry. News. Nature Medicine 2012;18:1161. Sappiamo che, soprattutto in psichiatria, per ogni pz si va con tentativi e con errori per trovare il farmaco e la dose giusta. In questi ultimi mesi le compagnie farmacologiche e i lab. di farmacogenetica stanno mettendo a punto e stanno proponendo l’applicazione di test farmacogenetici. Ma molti psichiatri pensano che siamo ancora lontani. AssureRx Health propone GeneSightRx per ADHD, che misura varianti di 3 geni della risposta a farmaci per l’iperattività e annuncia che i test “are easy; they’reactionable and they’re immediately applicable in a clinical setting”. Lo scorso 28 Giugno Millennium Lab. ha iniziato a vendere test che analizzano variazioni di geni codificanti enzimi del metabolismo di farmaci per il dolore, ansietà, depressione e insonnia. Staremo a vedere: “There are a lot of questions about the use of genetic testing in psychiatry” …..“But this is the direction that the research has to take if [psychiatric pharmacogenetic testing] is going to be a legitimate technology with credibility”.

Archived blood spots could be epigenetic jackpot. Nature 2012 22 August. Due ricercatori hanno utilizzato le gocce di sangue su carta bibula di 3 neonati raccolte per lo screening delle malattie metaboliche (Guthrie blood spots) e conservate per 3 anni per verificare differenze del pattern di metilazione del DNA (Guthrie card methylomics identifies temporally stable epialleles that are present at birth in humans. Genome Res. http://dx.doi.org/10.1101/gr.134304.111 (2012). Hanno trovato numerose differenze nei 3 bambini non legate a una variazione genetica, verosimilmente prodottesi nel corso della gravidanza, differenti da soggetto a soggetto. I campioni del test Guthrie potrebbero costituire un buon materiale di studio dell’epigenoma dei singoli soggetti per distinguere quelle che causano una malattia da quelle dovute a modificazioni da fattori esterni. Vi sono alcune difficoltà, soprattutto legate al CI (la raccolta del materiale biologico è fatta per diagnosi, non per ricerca che deve essere autorizzata), e al fatto che in alcune nazioni (Olanda ad es. o alcuni stati USA come il Minnesota) queste vengono distrutte.

Vedi anche Distinct DNA methylomes of newborns and centenarians. PNAS 2012;109:10522. A whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) of newborn and centenarian genomes study. I centenari hanno più sequenze DNA ipometilate rispetto ai neonati (Spigolature Giugno 2012) e Minnesota starts to destroy stored blood spots. Nature News 2012; doi:10.1038/nature.2012.9971. Minnesota Discards Newborn Blood Records Science 2012;335:641. (vedi There will be blood. Nature 2011;475:139 e A spot of trouble. Nature 2011;475:156)(commentate nelle Spigolature 2 e 3/2011 .

Doctors back circumcision. Nature2012; 488:568. US task force finds that public-health benefits of the procedure outweigh risks to individuals. Si è cambiato idea (vedi Spigolatura 7/2012)(Neonatal Circumcision. NEJM 2012;367:e3 con video allegato), e il 27 Ago 2012 per la prima volta the American Academy of Pediatrics (AAP) dichiara che la circoncisione fa bene, in una nazione dove la proporzione di maschi circoncisi è la più alta dei paesi sviluppati (55%)(vedi la figura “Cuts by country”). La motivazione (nota): vengono rese meno frequenti le infezioni urinarie, HIV e il cancro del pene (frequenza nei non circoncisi?), le complicazioni della circoncisione sono definite lievi e non frequenti (2%), le gravi sono rare (quanto?). E poi l’analisi dei costi se non si circoncide: per ogni pene non reciso si fa spendere inutilmente alle assicurazioni malattia ben US$313 (ho una mia idea del “contrordine compagni”, ma preferisco non esprimerla, ndr). Alla nota su Nature sono aggiunti molti pareri di medici europei contrari alla mutilazione genitale dei maschi.

Research Focus Profile: NIH’s disease detectives. Lancet 2012;380:718. I cacciatori di diagnosi: sembra un programma televisivo, ma in USA è una realtà The Undiagnosed Diseases Program (UDP) presso NIH. Un team di medici dedicato alla diagnosi di casi misteriosi e che mettono a rischio la vita dei pz. Ha iniziato nel Maggio 2008 con budget iniziale di US$ 280.000, in 2 anni hanno ricevuto 1191 documentazioni di pz con malattie rare/issime. In 4 anni sono stati ricoverati 400 pz per 1 settimana per analisi diagnostiche mediche e genetiche: identificate 15 nuove mutazioni in malattie note e scoperte due nuove condizioni mai descritte. Circa il 10% dei pz esce con una diagnosi e un altro 30% con una diagnosi parziale. Il successo dell’iniziativa ha fatto aumentare i fondi per il 2009 (US$ 3.5 milioni). Ora intendono ampliare l’esperienza creando 6 nuovi centri extra NIH in varie sedi USA, con un budget di US$ 145 milioni in 7 anni.

Bayesian probabilistic population projections for all countries. PNAS 2012;109:13195. Proiezioni, usando il sistema bayesiano, sulle variazioni della popolazione mondiale, per area geografica, sino al 2100. Non facile da capire. Le Nazioni Unite, dicono, sottostimano le incertezze del numero degli oltre gli 80 anni dal 2050, così pure sottostimano le incertezze per i paesi a alta fertilità e sovrastimano le incertezze per i paesi, in gran parte europei, che hanno completato la transizione demografica con fertilità che sta migliorando verso lo stato di equilibrio. Inoltre il rapporto di “supporto potenziale” (numero di persone di età 20-64 anni per una persona di età >65 anni, in altre parole la misura della sostenibilità economica a favore dei pensionati) si ridurrà drammaticamente nella maggior parte delle nazioni.

Mendelian randomisation, lipids, and cardiovascular disease. Lancet 2012;380:543. Bella e istruttiva storia: alti livelli di colesterolo HDL (lipoproteine a alta intensità) sono associati a ridotto rischio vascolare. La sperimentazione con Torcetrapib, inibitore della proteina di trasporto degli esteri di colesterolo, che comporta un innalzamento delle HDL nel sangue è stata sospesa per un aumento di numero di problemi vascolari, dovuto probabilmente a un effetto collaterale del farmaco sulla pressione arteriosa (è in corso una fase 3 con farmaci della stessa classe ma senza effetto ipertensivo). Viene commentato uno studio (Plasma HDL cholesterol and risk of myocardial infarction. A mendelian randomisation study. Stesso fascicolo pg 572) in cui la randomizzazione dei soggetti in studio è mendeliana, cioè in base alla presenza o meno in loro di varianti genetiche che comportano alti livelli di HDL per tutta la vita. L’allele Asn396Ser del gene LIPG, la cui frequenza è del 2.6%, correlato con alti livelli di HDL e non di LDL o trigliceridi, non comporta (20.913 casi e 95.407 controlli) alcun vantaggio per rischi vascolari coronarici. Risultati in accordo con altri, come ad es. nella m. Tangier (MIM #205400), da mutazione in omozigosi del gene ABCA1, in cui vi è una bassissima concentrazione ematica di HDL senza incremento di rischi cardio-vascolari. Resta quindi da stabilire l’eventuale ruolo dei livelli di HDL nelle patologie coronariche. La randomizzazione mendeliana è un utilissimo strumento di verifica di biomarcatori coronarici.

PEDIATRI, LEGGETE

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Febrile seizures and the wandering granule cell. Nature Medicine 2012;18:1180. Sottotilo: Prolonged febrile seizures in young children have long been suspected to lead to temporal lobe epilepsy, but how this occurs has been unclear. A new study (pages 1271–1278) in rats showing that febrile seizures induce aberrant migration of cells in the temporal lobe suggests this may be a crucial component in the development of epilepsy. Commento di un lavoro (GABAergic excitation after febrile seizures induces ectopic granule cells and adult epilepsy. Nature Medicine pg 1271) che riguarda le convulsioni febbrili, che interessano  poco meno del 5% dei bambini tra i 6 mesi e i 6 anni, sono di breve durata (<5m’), non sono associate a anomalie del SNC e non hanno poi alcuna conseguenza. Ma il 10% dei b. con convulsioni febbrili hanno crisi di lunga (>30m’) durata (stato epilettico) e ci si chiede se il decorso della condizione in questi bambini con normale SNC sarà ugualmente benigno. A questo si aggiunge il dato che molti adulti con epilessia del lobo temporale (TLE) hanno avuto nella loro storia clinica convulsioni febbrili di lunga durata. Allora quelli che sviluppano convulsioni febbrili di lunga durata e che poi avranno TLE hanno un difetto congenito di sviluppo cerebrale o le convulsioni febbrili, se prolungate, non sono poi così innocue ma alterano lo sviluppo cerebrale? Sembra vera la seconda ipotesi e questo potrebbe avere un impatto sulla prevenzione della TLE, almeno così sembra dai risultati del lavoro sul topo. L’ipertermia provocata nei piccoli di topo provoca nella maggior parte di essi una TLE e deficit cognitivo, associato a ipereccitabilità dei lobi temporali.? I topi quindi ci dicono che sono le convulsioni febbrili che provocano un’anomalia di girazione delle cellule granulari che caratterizzano il giro dentato. Ma come? La migrazione delle cellule granulari dipende da recettori inibitori e eccitatori, l’ipertermia provoca la sopraregolazione dei recettori GABAA con un’aumentata sensibilità a GABA e a un’inversione di direzione di migrazione delle cellule granulari. La posizione anomala neuronale porta a alterate connessioni con altre cellule. L’anomalo effetto migratorio nel topo può essere bloccato farmacologicamente con farmaci, tra cui Bumetanide (noto farmaco antiipertensivo), ma l’uso di questo farmaco per bambini con convulsioni febbrili prolungate non è per ora proponibile. Curiosamente nel topo anche la terapia ripetuta con Fenobarbital (comune farmaco anticonvulsivo) provoca un’anomala migrazione delle cellule granulari, probabilmente conseguente a attivazione dei recettori GABAA, ma senza dare luogo a TLE. Il Fenobarbital, sempre nel topo, causa anche apoptosi delle cellule cerebrali e deficit cognitivo dopo crisi convulsive nella prima parte della vita. Nei bambini dopo convulsioni febbrili anche ripetute di solito non vengono usati barbiturici, anche perché, durante il trattamento, ha effetti sul linguaggio (ma non sulle capacità intellettive). Questo non vuol dire, conclude il comento, che farmaci che agiscono su recettori GABAA (anche le Benzodiazepine) debbano essere abbandonati perché sappiamo che sono efficaci nel controllo delle convulsioni a ogni età, anche quelle febbrili prolungate, e poi perché non ci sono prove nell’uomo e negli animali di laboratorio che causino o peggiorino l’epilessia.

Survey of physicians’ approach to severe fetal anomalies. Journal of Medical Ethics 2012;38:391. Questionario sul comportamento dei colleghi ostetrici membri della Society of Maternal-Fetal Medicine sul counseling ostetrico nel caso di feti con patologia letale (es. anencefalia, agenesia renale) o grave e semiletale (es. trisomia 13 o 18). Hanno risposti in 732 su 2038 (36%). Il 100% informa la coppia delle varie opzioni, soprattutto della possibilità di interrompere la gravidanza per ambedue le situazioni e il 99%, se la gravidanza prosegue, aderisce alla richiesta di non applicare ulteriori interventi ostetrici per ambedue le patologie fetali. Sempre nel caso che la gravidanza continui e la coppia richieda invece interventi ostetrici l’adesione a questa scelta scende al 71% per condizioni letali e a 82% per quelle semiletali. Quindi la maggioranza dei medici adotta un counseling non direttivo e aderisce a quanto chiedono i genitori, anche se tale adesione cambia in base alla patologia fetale. Interessante nella discussione la citazione di un lavoro (Attitudes of neonatologists toward delivery room management of confirmed trisomy 18: potential factors influencing a changing dynamic. Pediatrics 2008;121:1106e10) sulla rianimazione neonatale di neonati con trisomia : il 44% dei neonatologi pratica manovre di rianimazione in sala parto per i seguenti motivi: richiesta materna, condizioni del neonato, motivi medico-legali. Sta quindi forse cambiando la procedura medica accantonando l’autonomia professionale e adottando “l’etica dell’abbandono” in favore della decisione dei genitori (sono d’accordo da una vita su questo, perché chi poi sopporterà le conseguenze saranno i genitori, non il medico, ndr).

Gluten-free diets: vital or vogue? Lancet 2012;704:380. Paradosso: ci sono quelli che dovrebbero eliminare il glutine dalla dieta come chi ha la celiachia (malattia frequente 1/141) ma non sa di averla (l’83% dei celiaci non sono diagnosticati) e non lo fanno e quelli che lo eliminano dalla dieta (oltre ai celiaci diagnosticati) solo per moda (milioni di persone), ma in questo caso non si sanno le conseguenze.

BY THE NUMBERS (Science)

15.4 Percentage of men who have sex with men in the United States who are infected with HIV, according to a study published online 20 July in The Lancet.
104 Kilometers per hour that a cheetah (ghepardo) can run, or a duck can fly—still almost twice as fast as even the fastest Olympic athlete can run, notes a study published 28 July in Veterinary Record.

Selezione articoli Genetica Clinica/Medica Lug 2012, R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati nel Luglio 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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Transcriptional consequences of aneuploidy. PNAS early ed. July 2012. L’articolo affronta un’osservazione clinica a cui non si è mai dato risposta: perché esiste e come esiste un fenotipo “cromosomico” indipendentemente dal cromosoma coinvolto. Sappiamo che i cromosomi 21, 13 e 18 (le trisomie di questi sono clinicamente note e consentono una sopravvivenza almeno sino alla nascita) hanno il minor numero di geni codificanti proteine e questo ha fatto dedurre che la sopravvivenza sia dovuta al minor sbilanciamento di dose genica. Sappiamo anche che le aneuploidie hanno un fenotipo molto variabile, da lieve a grave e questo significa che geni diversi hanno un effetto dose diverso. Precedentemente è stato osservato che cellule aploidi di lievito e fibroblasti embrionali di topo con un cromosoma extra hanno un difetto di proliferazione cellulare e mostrano sensibilità a condizioni ambientali che interferiscono con il turnover e il processo di ripiegamento proteico. Analisi con microarray di espressione nel lievito con cromosoma extra (disomico quindi) hanno una segnatura trascrizionale comune chiamata risposta allo stress (ESR)(stress da calore o ossidativo) con ∼300 geni sopra-regolati e ∼600 geni sotto-regolati. Ora lo studio è stato esteso a cellule aneuploidi di diversi organismi (ancora lievito, piante, topo, uomo): è stato dimostrato che vi è una risposta trascrizionale comune associata allo stress e una diminuita proliferazione cellulare in tutti. Questo, scrivono gli AA, suggerisce che l’aneuploidia sia dannosa per la fitness cellulare e che molte conseguenze (anche fenotipiche, ndr) dell’aneuploidia costituiscono una risposta comune allo sbilanciamento cromosomico (indipendentemente dal cromosoma coinvolto). Magnifico!

Human aneuploidy: mechanisms and new insights into an age-old problem. Nature Reviews Genetics 13:493. Almeno il 10% degli embrioni di tutte le gravidanze e almeno il 50% delle donne vicino al termine del ciclo riproduttivo hanno una trisomia o un monosomia(aneuplodia)(vedi Tabella 1 con le frequenze della popolazione: gameti, embrioni preimpianto, aborti sp., nati morti, nati vivi) dovute a un errore che avviene in genere nella meiosi materna da causa ancora non definita nonostante numerose ricerche da molti anni.

Risultati recenti nell’uomo e nei modelli animali sul meccanismo causale dell’errore meiotico portano a concludere che non è identificabile un unico fattore ma vi sia un’interazione tra la specificità e la complessità della oogenesi e una serie di fattori esogeni e endogeni. Detto meglio: “the genesis of human aneuploidy is a multi-step process caused by errors at several distinct stages of oogenesis and exacerbated by a lack of efficient checkpoints”. Proposta per future ricerche: ruolo degli sregolatori endocrini esogeni e endogeni in epoca fetale e adulta e delle tecniche di fecondazione assistita (o l’infertilità che porta all’uso di tali tecniche) nel produrre aneuploidie. (Buone figure per le lezioni, ndr).

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From prenatal genomic diagnosis to fetal personalized medicine: progress and challenges. Nature Medicine 2012;18:1041. Lo scopo storico della diagnosi prenatale, che risale a metà degli anni ’70, è stato quello di favorire una scelta informata per i futuri genitori. Diana Bianchi presenta con questa ottima review le prospettive dell’applicazione delle nuove tecniche di analisi genetica, genomica e trascrittomica per nuovi approcci anche per la terapia fetale. Scrive giustamente (e argutamente) che in un campo così esposto ai test genetici direct-to-consumer è meglio che specialisti di varie discipline ne parlino ora piuttosto di farlo quando l’”universo parallelo” degli interessi commerciali fuori dal sistema sanitario saranno pienamente stabiliti. Molto bella la tabella 1 in cui vengono presentate le possibili indagini genetiche usando DNA (invasive e non invasive) per la diagnosi di anomalie genetiche e RNA e miRNA da varie fonti (sangue materno, liquido amniotico, placenta, sangue del CO) per lo stato di salute fetale. Viene citato uno studio prospettico su una vecchia questione (es. cromosomico vs microarray) di 4400 gravidanze (Annual Society for Maternal Fetal Medicine meeting, February 2012): per le aneuploidie la DR è uguale per ambedue le tecniche. Con la sola età materna come indicazione all’esame se i cromosomi sono normali l’analisi con microarray individua 1.7% di anomalie genomiche clinicamente significative. Con indicazione di anomalie ecografiche con cromosomi fetali normali questo rischio addizionale sale al 5.8%. Quindi microarray come test di prima scelta anche per la diagnosi prenatale. Ma la parte ancor più interessante riguarda gli studi di trascrittomica che consentono di controllare i vari processi di sviluppo del feto e individuare anomalie di sviluppo in feti ecograficamente normali. E’ noto da qualche anno che mRNA fetale, relativamente scarso nel plasma materno, è relativamente stabile perché inglobato in corpi apoptotici che lo proteggono dalla degradazione e che gran parte dei trascritti fetali nel sangue materno riguardano geni relativi alla comunicazione feto-materna (placenta)(e quindi legato alle varie complicazioni gravidiche come la pre-eclampsia, il deficit fetale di crescita) e allo sviluppo immunitario. Nel liquido amniotico è invece abbondante e potrebbe fornire informazioni sullo sviluppo di vari organi, come dimostrato da numerosi studi su feti con aneuploidia.
Vedi anche commento (Fetal genes in mother’s blood. Nature 2012;487:304) e il relativo articolo (Non-invasive prenatal measurement of the fetal genome. Nature 2012;487:320) sulla possibilità di usare DNA fetale nel sangue materno (nozione già nota dal 1948) per l’analisi dell’intero genoma fetale.

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Therapy of Pelizaeus-Merzbacher disease in mice by feeding a cholesterol-enriched diet. Nature Medicine 2012;18:1130. La sindrome PM (PMD), grave leucodistrofia senza possibilità di cura, è dovuta a duplicazione del gene PDP1 con sovraespressione di PLP negli oligodendrociti. La proteina lega il colesterolo e è contenuta nei microdomini lipidici raft della membrana cellulare e la disponibilità del colesterolo è il fattore limitante della sintesi mielinica del SNC. Nel topo transgenico con una copia addizionale del gene Plp1, che è un buon modello per la PMD, una dieta ricca di colesterolo ha un effetto positivo a livello tissutale e funzionale, e nel topo con segni clinici già presenti previene la progressione della malattia. Permane la sovraespressione di Plp1 ma migliora l’incorporazione di PLP nelle membrane mieliniche. Le conlcusioni degli AA: “Together, our data suggest that dietary cholesterol does not cure PMD but has a striking potential to relieve oligodendrocytes from defects caused by Plp1 overexpression”.
Possibile terapia sintomatica per l’uomo per una malattia fatale, diagnosticabile in epoca prenatale e nei primi mesi di vita postnatale.

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Postzygotic HRAS and KRAS mutations cause nevus sebaceous and Schimmelpenning syndrome. Nature Genetics 2012;44:783. Il nevo sebaceo (vedi Nevus Sebaceous. NEJM 2012;366:1923. Fotografia di nevo sebaceo secondo le linee Blaschko)(spigolature Maggio 2012). Lesione cutanea benigna relativamente frequente (1:1000 nati vivi) che interesse di solito cuoio faccia e cuoio capelluto con rischio (24% dei casi) di sviluppare tumori secondari, benigni e maligni. Nel 7% dei casi è associato a anomalie cerebrali, oculari e scheletriche (sindrome Schimmelpenning, MIM #163200). L’analisi genetica di due geni HRAS e KRAS di 65 nevi ha messo in evidenza mutazione missenso HRAS nel 92% e di KRAS nel 5%. In 18 pazienti con mutazione HRAS non sono state trovate mutazioni nei vari tessuti normali. La mutazione HRAS, p.Gly13Arg (non descritta nella s. Costello), era presente nel 91% dei nevi e anche in tutti (8) i tumori secondari. L’8% dei nevi aveva due mutazioni RAS. La mutazione più frequente di HRAS e una mutazione missenso di KRAS è stata trovata rispettivamente in due pz con s. Schimmelpenning (uno era un gemello non affetto e senza mutazione). L’analisi funzionale delle cellule con mutazione HRAS mostra un’attivazione dei pathway MAPK e PI3K-Akt. Interessante la lunga discussione sulle differenze fenotipiche tra mutazioni diverse dello stesso gene HRAS (Nevo sebaceo e nevo epidermico cheratinocitico con mutazioni in mosaico e s. Costello con mutazioni germinali ma anche in mosaico).
Il nevo sebaceo si aggiunge quindi alle numerose condizioni genetiche da mutazione somatica come la s. Ollier (Somatic mosaic IDH1 and IDH2 mutations are associated with enchondroma and spindle cell hemangioma in Ollier disease and Maffucci syndrome, Nature Genetics 2011;43:1256)(Selezione articoli Marzo 2012), Proteus e McCune-Albright.

Use of next-generation sequencing and other whole-genome strategies to dissect neurological disease. Nature Reviews Neuroscience 2012;13:453. Cosa ha portato l’applicazione del NGS nella diagnosi e soprattutto nelle conoscenze della patogenesi (pathway biochimici) delle malattie neurologiche? Si parte dall’approccio diagnostico con geni candidati e linkage all’analisi dell’intero genoma con Homozigosity mapping per le m. AR, studi di associazione (GWAS) con l’identificazione di loci comuni a basso rischio e loci rari a alto rischio, sequenziamento esonico (l’approccio pratico più conveniente per velocità e costi, ora molto ridotti, per le varianti rare ma che ha numerosi punti deboli come non analizzare le parti non codificanti e che può solo catturare ciò che sappiamo esistere, cioè known knowns’ ma ‘unknown unknowns, e altre limitazioni). In Tab. 1 alcuni esempi di malattie e modalità di identificazione della base biologica.

Human Genetic Variation, Shared and Private. Science 2012;337:39. Perspective che commenta due articoli sullo stesso fascicolo (Human Genetic Variation, Shared and Private. Pg 39 e An Abundance of Rare Functional Variants in 202 Drug Target Genes Sequenced in 14,002 People. Pg 100) in cui il primo presenta la variazione genetica dei geni codificanti mediante l’analisi esonica e la seconda l’analisi con sequenziamento di 202 geni (1% del genoma codificante) correlati con la risposta a farmaci in ampie e eterogenee popolazioni, in cui si dimostra che la maggior parte delle varianti sono rare o molto rare (q ≤ 0.5%) e spesso potenzialmente dannose. Ogni persona porta 35 mutazioni nonsenso che alterano la struttura proteica, un totale di 100 mutazioni con perdita di funzione, 20 sostituzioni in omozigosi; il 10-15% delle persone è eterozigote composto per varianti nonsenso di almeno 1 gene. Due considerazioni generali: per studi di associazione con varianti rare vanno analizzate ampie popolazioni e l’analisi comparativa di popolazioni diverse deve tenere conto della frequenza delle varianti nella specifica popolazione.

Gain of function in CDKN1. Nature Genetics 2012;44:737. Andrea Riccio e Maria Vittoria Cubellis commentano un lavoro (Mutations in the PCNA-binding domain of CDKN1C cause IMAGe syndrome. Nat Genet. 2012;44:788) sintetizzando così: “Loss-of-function mutations in the gene encoding the cyclin-dependent kinase inhibitor CDKN1C cause Beckwith-Wiedemann syndrome and cancer. A new study now identifies potentially gain-of-function missense mutations in CDKN1C that cause the undergrowth-associated IMAGe syndrome”. IMAGe (MIM 300290) sta per (Intrauterine growth restriction, Metaphyseal dysplasia, Adrenal hypoplasia congenita and Genital anomalies). Con l’analisi di associazione con SNP in una famiglia con più affetti è stata ipotizzata una trasmissione autosomica dominante, con sequenziamento esonico nella regione di 17.2-Mb è stata trovata una mutazione missenso del gene CDKN1C identica per discesa. In altri pz sporadici sono state trovate altre mutazioni missenso del gene, tutte di uno specifico dominio. L’analisi familiare in IMAGe dimostra che solo la trasmissione materna causa la malattia. Mutazioni con perdita di funzione a trasmissione materna del gene (ma in domini diversi da quello di IMAGe) o il suo silenziamento epigenetico dell’allele materno (o la DUP paterna) causano la BWS mentre la sua aumentata espressione (duplicazione materna) causa la sindrome da ridotta crescita Silver-Russel.

Mutations in NNT encoding nicotinamide nucleotide transhydrogenase cause familial glucocorticoid deficiency. Nature Genetics 2012;44:740. Il deficit familiare di glucocorticoidi (FGD; MIM #202200), malattia rara a esito fatale se non trattata è una malattia AR con eterogenità di locus: nel 50% dei casi vi è una mutazione di uno di tre geni MC2R, MRAP or STAR, tutti parte del pathway di segnale ACTH. L’analisi mediante SNP in 9 probandi figli di consanguinei ha consentito di individuare una regione candidata che sottoposta all’analisi esonica ha dimostrato mutazioni in omozigosi del gene NNT, un gene di detossificazione dei radicali liberi.

Neuregulin 1-ErbB4-PI3K signaling in schizophrenia and phosphoinositide 3-kinase-p110δ inhibition as a potential therapeutic strategy. PNAS 2012;109;12165. La schizophrenia, frequente patologia psichiatrica, ha una forte base genetica tuttora poco nota. Sono stati segnalati come fattori genetici di rischio polimorfismi del gene Neuregulina 1 (NRG1) e microdelezioni strutturali del gene ErbB4, un recettore tirosinchinasico di NRG1. Ambedue i geni hanno un importante ruolo nella plasticità sinaptica e topi con mutazione di uno o dell’altro gene hanno un fenotipo comportamentale simile a quello del schizofrenia dell’uomo. Il meccanismo patogenetico sembra essere costituito da una sovraespressione di questi geni ma non si conosce come interagiscano tra loro. Usando il modello animale viene chiarito il coinvolgimento di altri pathway di segnale (PI3K), e viene identificato il ruolo di una chinasi (PIK3CD) che può costituire un nuovo target terapeutico per la schizofrenia.

Vedi anche Neuregulin and dopamine modulation of hippocampal gamma oscillations is dependent on dopamine D4 receptors. Early ed. July 2012. Il network di segnale neuregulina/ErbB modula le oscillazioni di frequenza gamma dell’ippocampo (in una precedente spigolatura ho citato un articolo sulla elevata suscettibilità cerebrale agli stimoli nel topo simili a quelli osservati nell’autismo e nella schizofrenia: Schizophrenia risk polymorphisms in the TCF4 gene interact with smoking in the modulation of auditory sensory gating. PNAS 2012;109:6271), un network neuronale importante per i più alti processi cerebrali e geneticamente alterato nelle malattie psichiatriche come la schizofrenia.

Inhibition of PCSK9 in familial hypercholesterolaemia. Lancet 2012;380:6. Commento di un articolo (Effect of a monoclonal antibody to PCSK9, REGN727/SAR236553, to reduce low-density lipoprotein cholesterol in patients with heterozygous familial hypercholesterolaemia on stable statin dose with or without ezetimibe therapy: a phase 2 randomised controlled trial. Lancet 2012;380:29). Nella ipercolesterolemia familiare i farmaci di scelta sono le la statine, che inibiscono la sintesi nel fegato del colesterolo e indirettamente aumentano la trascrizione e l’espressione dei recettori delle lipoproteine a bassa densità (LDL) determinando un’aumentata funzione recettoriale. Questa terapia non è però efficace nei casi di ipercolesterolemia familiare con alto rischio cardio-vascolare. Un proteasi (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 serine)(PCSK9) si lega al recettore LDL e riduce l’effetto delle statine; questo ha indotto a associare alle statine la somministrazione di anticorpi monoclonali di PCSK9. E’ stata condotta una sperimentazione clinica fase 2 in 77 eterozigoti per ipercolesterolemia familiare con alto rischio vascolare associando le due terapie (statine e anticorpi monoclonali); dopo 2 settimane è stata osservata una significativa riduzione, dose dipendente, del colesterolo LDL. La terapia anticorpale è stata ben tollerata. E’ una buona speranza per questi soggetti a alto rischio cardio-vascolare che sinora sono trattati con alte dosi di statine associati a molti altri farmaci.

Oligodendroglia metabolically support axons and contribute to neurodegeneration. Nature 2012;487:443. Non è stato ancora ben definito il ruolo e i meccanismi svolti dalla oligodendroglia nella funzione assonale e nella sopravvivenza neuronale. In questo lavoro vengono definiti i principali meccanismi di supporto degli assoni e dei neuroni da parte della oligodendroglia e suggerito un meccanismo patogenetico della Sclerosi Laterale Amiotrofica. Si ritiene che la degenerazione assonale, caratteristica di alcune patologie, sia dovuta a deficit di metaboliti energetici come glucosio e lattato, che è veicolato da trasportatori monocarbossilati, il principale di questi è MCT1 (SLC16A1) particolarmente abbondante nella oligodendroglia. Si dimostra che la sottoregolazione di MCT1 nel modello murino in vitro e in vivo causa la morte del motoneurone e che i livelli di espressione delle proteine MCT sono ridotti del 50% nella corteccia motoria di pazienti con SLA e nel midollo spinale di topi transgenici (mutazione SOD1, gene mutato nel 3-6% dei pazienti con SLA sporadica) sintomatici e in fase terminale. Programma di ricerca: verificare se la sottoregolazione di MCT1 è SLA specifica e se la sopraregolazione di MCT1 o il trapianto di oligodendroglia nel modello murino possono prolungarne la sopravvivenza.

Dominant missense mutations in ABCC9 cause Cantu syndrome. Nature Genetics 2012;44:793. La sindrome Cantù è caratterizzata da ipertricosi congenita, osteocondrodisplasia (coste larghe, vertebre piatte, metafisi delle ossa lunghe slargate, ipoplasia pelvica, brachidattilia), anomalie cardiache (miocardiopatia) e tratti facciali grossolani. Il sequenziamento esonico ha identificato in una famiglia una mutazione de novo nel gene ABCC9,  in cui sono state poi trovate mutazioni missenso, diverse in ogni pz, in altri 13/15 pz con questa diagnosi. La proteina codificata dal gene è parte del canale del potassio ATP dipendente. Il difetto di una delle 4 subunità del complesso K_ATP altera la funzione del canale e spiega l’effetto fenotipico in eterozigosi della s. Cantù. Studi di elettrofisiologia mostrano che mutazioni del gene determinano l’apertura del canale tramite riduzione dell’inibizione ATP mediata. Interessante l’osservazione che vi è una sovrapposizione fenotipica tra s. Cantù e la sindrome da esposizione fetale a Minoxidil, farmaco vasodilatatore periferico usato come antiipertensivo (ora usato per via topica per la cura della calvizie), che è un antagonista del canale K_ATP tramite legame diretto con la subunità ABCC9. La disponibilità di antagonisti K_ATP (glibenclamide, tolbutamide) rende teoricamente possibile l’ipotesi di una specifica terapia, ad esempio per rallentare l’evoluzione della miocardioptia.

Mutations in the phospholipid remodeling gene SERAC1 impair mitochondrial function and intracellular cholesterol trafficking and cause dystonia and deafness.Nature Genetics 201244;797. Mediante sequenziamento esonico sono state identificate mutazioni del gene SERAC1 in due pz con sindrome MEGDEL, rara malattia AR (MIM #614739) con aciduria 3-metilglutaconica, sordità, encefalopatia, atrofia cerebrale e cerebellare e lesioni dei gangli basali con aspetti simil-Leigh. Le analisi di laboratorio sono caratterizzate da aumento della lattacidemia e alaninemia, anomalie mitocondriali, alterato profilo nei fibroblasti di fosfatidiglicerolo e cardiolipina e anomalo accumulo di colesterolo non esterificato nelle cellule talora con bassa colesterolemia.

L’analisi genetica, estesa poi a altri soggetti (totale 15 pz di 13 famiglie), ha trovato mutazioni (frameshift, missenso, non senso, di splicing), in omozigosi o come eterozigote composto, del gene SERAC1. Gli AA concludono rilevando che questo gene svolge un ruolo primario nel metabolismo del fosfatidilglicerolo, essenziale per la funzione mitocondriale e il traffico intracellulare del colesterolo.

Autism spectrum disorder susceptibility gene TAOK2 affects basal dendrite formation in the neocortex. Nature Neuroscience 2012;15:1022. I neuroni piramidali sono cellule con corpo piramidale numerose nelle regioni coinvolte nelle funzioni cognitive complesse, come la corteccia, l’ippocampo e l’amigdala. Hanno dendriti apicali, diretti verso la superficie, e basali dove vi sono le sinapsi. Mancano informazioni sui pathway che controllano la formazione dei dendriti basali, i cui difetti di arborizzazione si ritiene siano coinvolti nella patogenesi di alcune malattie neurocomportamentali, incluse le malattie psichiatriche dell’adulto e l’autismo. Viene descritto in questo lavoro un nuovo pathway che partecipa alla formazione dei dendriti basali e delle proiezioni assonali dei neuroni piramidali. Con esperimenti in vivo (topo) viene identificato un pathway di segnale che coinvolge diversi geni: Sema3 (Semaforina 3A), Nrp1 (Neuropilina 1), TAOK2 (TAO chinasi 2) e JNK1 (stress-activated protein kinase JNK1)(MAPK pathway).

Deletion of periostin reduces muscular dystrophy and fibrosis in mice by modulating the transforming growth factor-β pathway. PNAS 2012;109:10978. Nelle distrofie muscolari (DM) il meccanismo patogenetico è costituito da perdita di tessuto muscolare con distruzione delle miofibre da necrosi cellulare, sviluppo di processi infiammatori, alterazioni della matrice extracellulare e sostituzione con cellule adipose nonostante la rigenerazione di miofibre. La risposta degenerativa/rigenerativa è modulata da una citochina proinfiammatoria, TGF-β (Transforming growth factor) che notoriamente favorisce la fibrosi muscolare nei pz con DM e nei modelli animali e influenza la composizione della matrice extracellulare favorendo la produzione di proteine profibrotiche come la periostina. Nel lavoro la sovraespressione e l’aumentata secrezione di periostina è patologica nel modello di topo con DM da difetto di δ-sarcoglicano (Sgcd^−/−). Se in questi topi Sgcd^−/− (con difetto di sarcoglicano) si annulla la formazione della periostina, per delezione del gene Postn, si osserva oltre a un’aumentata attività TGF-β con una netta riduzione della fibrosi muscolare e un significativo aumento della rigenerazione delle miofibre. L’uso di antagonisti TGF-β (anticorpi monoclonali neutralizzanti) riduce l’effetto rigenerativo della delezione Postn facendo ipotizzare che la periostina costituisca il meccanismo patogenetico delle DM promuovendo o favorendo gli effetti patologici di TGF-β e che potrebbe costituire il bersaglio terapeutico.