Articoli Genetica Clinica/Umana Giu 2012, R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati nel Giugno 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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Mechanisms and consequences of widespread random monoallelic expression. Nature Reviews Genetics 2012;13:421. Review sui meccanismi e sulle conseguenze dell’espressione monoallelica casuale di geni autosomici, simile a quella dei geni XL nelle femmine dei mammiferi, e che sono più numerosi di questi. Per alcuni di questi geni autosomici in metà delle cellule è espresso l’allele materno e nella restante metà quello paterno, per altri invece questa espressione monoallelica casuale (RME) riguarda solo alcune cellule mentre tutte le altre hanno un’espressione biallelica. E questo comporta eterogeneità cellulare e una straordinaria varietà di combinazioni. I primi geni in cui è stato osservato questo sono stati i geni codificanti i recettori dei linfociti B e T (è stata definita esclusione allelica, 1965) mediante geni attivanti la ricombinazione (RAG), i geni dell’olfatto presenti in cluster nel genoma, recettori del ferormone, recettori delle cellule natural killer, geni coinvolti nelle funzioni chemosensorie e immunitarie. Nel 2007 le nuove tecniche di analisi del genoma hanno consentito di stimare che il 5-10% dei geni hanno RME. Da notare che per nessun gene soppressore di tumore è stato dimostrata la RME. Quali gli effetti immaginabili sul fenotipo? La variabile espressione di certe variazioni e le note difficoltà di rapporto genotipo/fenotipo. Il meccanismo è una replicazione asincrona. Sono facilmente comprensibili le implicazioni funzionali per i chemosensori: ad es. per l’olfatto si evita la confusione di funzione di due diversi alleli del recettore, per i geni codificanti recettori del sistema immunitario si genera una estrema diversità cellulare. Meno chiaro per altri geni. Il fenomeno EMC ha anche implicazioni per l’evoluzione. Molto bello

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 Mutations in KANSL1 cause the 17q21.31 microdeletion syndrome phenotype. Nature Genetics 2012;44;636 e Mutations in the chromatin modifier gene KANSL1 cause the 17q21.31 microdeletion syndrome. Nature Genetics 2012;44:639. Due lavori (di cui uno dei colleghi della Cattolica di Roma) sulla sindrome da microdelezione 17q21.31 che ora si dimostra che è una sindrome monogenica da aploinsufficienza del gene KANSL1. Situazione analoga a altre sindromi da microdel come la s. Smith-Magenis syndrome (delezione 17p11.2, gene RAI1), la s. Phelan-McDermid syndrome (del22q13, gene SHANK3), la s. Kleefstra (del9q34, gene EHMT1). Il gene KANSL1 codifica per un prodotto che fa parte del complesso non-specific lethal (NSL), altamente conservato e descritto per la prima volta nella Drosofila, il cui knockout è responsabile di una significativa riduzione di apprendimento. Va sottolineato (ndr) che l’identificazione del gene che determina il fenotipo nella s. da microdelezione 17q21.31 è avvenuta in base a una selezione clinica accurata, incluso (gruppo di Roma) il dismorfismo facciale, che ha indotto a ricercare mutazioni dei geni compresi nel segmento usualmente deleto in soggetti con fenotipo compatibile con del17q21.31 ma senza microdelezione. Vedetevi le foto e memorizzate le caratteristiche facciali. Una dimostrazione della necessità, prima di applicare un test genetico, di una competente e approfondita valutazione clinica.

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Exome sequencing and the genetic basis of complex traits. Nature Genetics 2012;44:623. Il sequenziamento esonico (SE) ha avuto un buon successo negli studi di sequenziamento di geni candidati e ora è anche usato negli studi di associazione di rare varianti codificanti per le malattie complesse. In questa Perspective viene commentata l’esperienza di SE di 438 persone e viene presentato il trattamento e il controllo di qualità dei dati grezzi di ottenuti, le statistiche applicate, il peso dato alle varianti rare per identificarne l’associazione con il fenotipo e la necessità di stratificare la popolazione (def.: suddividerla in sottopopolazioni (strati) il più possibile omogenee rispetto alla variabile da studiare, utilizzando una variabile ad essa correlata, ndr) nell’analisi delle variante rare. Gli AA concludono che l’entusiasmo del SE per lo studio dei tratti multifattoriali è giustificato ma la popolazione in studio deve essere molto ampia (>10.000 campioni) per poter raggiungere la necessaria potenza statistica (che dipende dal numero di eventi che si verificano in uno studio e dal numero di soggetti inclusi nel campione, questo per rendere meno probabile il rischio di considerare non significativa una differenza invece esistente, ndr). Vedi altri lavori citati nelle Spigolature Maggio 2012 (Not-so-rare gene variants. Nature 485:418; http://www.sciencemag.org/content/early/recent)(National Heart, Lung, and Blood Institute Exome Sequencing Project; Science 2012;336:740. Recent explosive human population growth has resulted in an excess of rare genetic variants).

Ancora Autismo

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Fruits of exome sequencing for autism. Research highlights. Nature Reviews Genetics doi:10.1038/nrg3248. Commento di 5 articoli/commenti di cui 4 (Nature 2012; pg. 237, pg. 242, pg. 246; pg. 482; PLoS Genetics 2012;8:e1002635) riportati nell’elenco degli “Articoli di interesse” dello scorso Maggio, e un articolo su Neuron (De novo gene disruptions in children on the autistic spectrum. Neuron 2012;74,285). L’abbondanza di dati consente alcune considerazioni: sono state individuate 127 mutazioni de novo che alterano la funzione genica, alcune sicuramente causative della patologia, estrema eterogeneità di locus con almeno 6 geni con mutazioni troncanti (es. SCN2A, CHD8, KATNAL2) e molte decine di altri geni coinvolti (alcuni stimano 65, altri dicono centinaia), geni che contribuiscono ciascuno per una piccola frazione di casi, molti svolgono un ruolo cruciale in alcuni pathway di segnale cruciali (β-catenina-chromatin remodelling protein network circa 40% dei casi, p53) e sono geni causativi di alcune malattie comportamentali e epilessia, una frequenza di mutazioni non sinonime de novo nei pz (46%) più alto rispetto alla popolazione normale (mutazioni che potrebbero costituire un rischio ma non essere da sole causa di malattia), le mutazioni de novo sono in prevalenza di origine paterna e sono correlate con l’età paterna (come alcune malattie MG AD, ndr). Vi sono anche altri geni ritenuti causa di autismo (UBE3B, CLTCL1, NCKAP5 like, ZNF18) in omozigosi di mutazioni missenso rare. Ma sembra che il contributo all’autismo non sia limitato a geni codificanti a proteine ma esteso anche a regioni non codificanti (MSNP1AS)(A noncoding RNA antisense to moesin at 5p14.1 in autism. Science Translational Medicine 2012;4:128ra40)

Nell’autismo sono state trovate mutazioni-malattia di geni delle proteine sinaptiche, come la neuroligina, la neuressina, GKAPs/SAPAPs e ProSAP/Shank, ma ne rimangono non ancora ben chiari i meccanismi patogenetici. Due lavori sul modello di topo con mutazione del gene Shank2 possono indicare l’appropriata terapia in base al meccanismo patogenetico che determina la patologia neurologico-comportamentale.

Autistic-like behaviours and hyperactivity in mice lacking ProSAP1/Shank2. Nature 2012;486:256. Sono stati generate topi che mancano di tutte le isoforme ProSAP/Shank2 e ne è stato verificato il fenotipo proteico, tissutale (architettura sinaptica), neurofisiologico e comportamentale. E’ stata dimostrata: una disregolazione della neurotrasmissione glutamatergica, con l’analisi comparativa di topi con mutazione di proteine simili (ProSAP1/Shank2 o delle principali isoforme di ProSAP2/Shank3), che fanno parte dello stesso pathway sinaptico, si rileva che le conseguenze molecolari possono essere diverse (eccesso o difetto di recettori del glutamato), il fenotipo comportamentale di mutazioni di ogni membro della famiglia ProSAP/Shank è comunque quello dello spettro autistico (ASD): mantenuta la memoria di lavoro (informazioni che vengono intrattenute temporaneamente dal sistema mnestico, ma con una capacità ed un tempo di ritenzione ridotti, Wikipedia), aumentata l’ansietà, presenza di anomalie di interazione sociale e di vocalizzazione. Rimane da stabilire se terapie gene- o pathway specifiche possono modulare o far regredire i meccanismi molecolari responsabili del ASD.

Autistic-like social behaviour in Shank2-mutant mice improved by restoring NMDA receptor function. Nature 2012;486:261. Mutazioni di Shank2 sono causa di autismo e di deficit intellettivo. E’ stato generato un topo con delezione dell’esone 6 e 7 del gene Shank2 (Shank2^-/-), delezione che determina nell’uomo la nota sindrome da microdelezione. Il fenotipo è quello classico murino dell’autismo con ridotta socializzazione da vocalizzazioni ultrasoniche, salti ripetitivi, con normale struttura cerebrale e normale sopravvivenza. La delezione comporta assenza di proteina Shank2 nell’encefalo senza effetto compensatorio di Shank1 e Shank3. Vi è una notevole diminuzione della funzione dei recettori glutammato NMDA (NMDAR). La loro stimolazione con D-cicloserina ne normalizza la funzione e migliora l’interazione sociale dei topi Shank2^-/-. Anche la terapia con mGluR5 (metabotropic glutamate receptor 5)(i recettori metabotropici glutammatergici sono importanti per la plasticità e lo sviluppo neuronale, ndr)(vedi

Genome-wide copy number variation study associates metabotropic glutamate receptor gene networks with attention deficit hyperactivity disorder. Nat Genet 2012;44:78)(vedi Articoli di interesse Gennaio 2012), che attivando NMDAR ne normalizza la funzione e aumenta considerevolmente nel topo l’interazione sociale.

Possibile strategia terapeutica per una frequente e grave patologia comportale (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%).

Maternal periconceptional folic acid intake and risk of autism spectrum disorders and developmental delay in the CHARGE (CHildhood Autism Risks from Genetics and Environment) case-control study.

Am J Clin Nutr 10.3945/ajcn.110.004416. Studio per verificare se l’assunzione materna di acido folico (AF) in epoca periconcezionale modifica il rischio di figli con Deficit intellettivo o Autismo. Nell’ambito di uno studio popolazionistico CHARGE (CHildhood Autism Risks from Genetics and Environment) di lunga durata (2003 to 2009)(Davis Ca.) è stato stimata l’assunzione quotidiana di ac. folico in un gruppo di madri con figlio con autismo (n. 429) o con ritardo di sviluppo (n.278) rispetto a madri con figlio con normale sviluppo e comportamento (n. 278). Come da attendersi l’assunzione media di AF nel primo trimestre di gravidanza è stata significativamente maggiore nelle madri con figlio normale rispetto alle madri con figli con autismo. La dose quotidiana > 600 µg AF nel primo trimestre è associato a ridotto rischio di figlio con autismo e è dose dipendente. L’associazione tra assunzione di AF e ridotto rischio di autismo è risultata ancor più significativa per madri e figli con il polimorfismo MTHFR 677 C>T. La conclusione è che l’assunzione periconcezionale materna di AF sembra ridurre il rischio di autismo nel figlio, soprattutto in coloro che hanno un metabolismo meno efficiente dei folati (vedi anche Epidemiology 2011;22:476, Spigolature Aprile 2012). “The replication of these findings and investigations of mechanisms involved are warranted” dicono gli AA (ma perchè l’autismo sembra crescere di frequenza in USA – vedi Autism increase. Nature 2012;484:11, vedi Spigolature Aprile 2012- quando i cereali sono arricchiti con AF in USA per la prevenzione dei DTN? Ndr).

Reversing the fragile X phenotype. Research highlights. Nature Reviews Neuroscience doi:10.1038/nrn3255. Topi Fmr1^-/y che mancano della proteina assente nella s. Fragile X (FMRP) dell’uomo hanno molte manifestazioni cliniche della condizione umana che possono essere corrette con riduzione dell’attività di un recettore metabiotropico per il glutammato (mGluR5) mediante manipolazione germinale. Ma per trasformare questa osservazione in una strategia terapeutica per la s. Fragile X andava dimostrato che tale effetto lo si riscontra anche quando il fenotipo è già presente. Il commento riguarda l’articolo (Chronic pharmacological mGlu5 inhibition corrects fragile X in adult mice. Neuron 2012;74:49) in cui si conferma che l’inibizione farmacologica cronica di mGluR5 nel topo adulto corregge molte delle anomalie fenotipiche (apprendimento e memoria) da perdita di FMRP. Ma anche è dimostrabile un positivo effetto tissutale (densità dendritica) e una regolazione dei pathway di segnale ERK e mTOR a livello della corteccia cerebrale.

Anti-stress therapy for muscular dystrophy. Research Highlights Nature Biotechnology 2012;30:508. Commento di un lavoro (Hsp72 preserves muscle function and slows progression of severe muscular dystrophy. Nature 2012;484:394) che parte dall’osservazione del ruolo di processi infiammatori nella patogenesi della m. Duchenne e verifica l’effetto di un farmaco, BGP-15, che è un induttore farmacologico di heat shock protein 72 (Hsp 72), proteina sregolata in alcune patologie; BGP-15 è un buon candidato per la terapia di malattie “dei lipidi di membrana” con misfolding proteico associato con l’età (è in sperimentazione clinica ad es. nel diabete) senza rilevanti effetti collaterali. In due diversi modelli di topo Duchenne l’aumentata espressione di Hsp 72 preserva la forza muscolare e ne migliora gli aspetti distrofici dei muscoli. La terapia viene proposta per la m. Duchenne e per altre condizioni con patogenesi simile o come unica terapia sintomatica o in associazione con altre terapie farmacologiche o geniche.

Hereditary mixed polyposis syndrome is caused by a 40-kb upstream duplication that leads to increased and ectopic expression of the BMP antagonist GREM1. Nature Genetics 2012;44:699.

Mutazioni ad alta penetranza di alcuni geni come APC, MSH2 and MLH1 causano specifici tumori colorettali associate a specifiche anomalie extracoliche. La sindrome da poliposi ereditaria mista (HMPS) è una malattia tumorale AD con polipi del colon-retto di diversi tipi e con alto rischio di carcinoma. Usando una complessa metodologia nelle famiglie con HMPS (mappatura genetica, array oligonucleotidico custom, NGS, analisi di espressione genica e funzionali) viene individuata una piccola duplicazione a livello di 15:30.77 Mb a monte del locus GREM1 che determina un’espressione aumentata e ectopica allele specifica del gene che a sua volta causa una riduzione di attività del pathway BMP (Bone Morphogenetic Protein), meccanismo in comune con un’altra condizione simile (Poliposi giovanile del grosso intestino).

La duplicazione causa di HMPS sinora è stata trovata solo nella popolazione degli ebrei askenaziti.

Mutations in the RNA exosome component gene EXOSC3 cause pontocerebellar hypoplasia and spinal motor neuron degeneration Nature Genetics 2012;44:704. L’ipoplasia pontocerebellare (PCH) è un gruppo clinicamente e geneticamente eterogeneo di condizioni (PC1-PC6) AR con grave patologia neurodegenerativa caratterizzate da ridotta crescita e funzione del tronco e cerebellare, microcefalia e ritardo di sviluppo globale. PCH1 ha oltre a questo anche perdita delle cellule delle corna anteriori del midollo spinale con secondaria diffusa atrofia muscolare (tipo SMA). Nel mx parte dei casi la diagnosi è solo clinica, in sole due occasioni è stata trovata una mutazione in uno dei tre geni VRK1 (encoding vaccinia-related kinase 1) o RARS2 (encoding mitochondrial arginyl-tRNA synthetase 2) o TSEN54 (encoding tRNA splicing endonuclease 54). In questo lavoro il sequenziamento esonico in una famiglia con 4 fratelli affetti è stata trovata omozigosi di una variante rara del gene EXOSC3 in tutti gli affetti. L’analisi di altre famiglie (totale 13, due sole con consanguineità dei genitori) ha consentito di validare tale dato trovando mutazioni bialleliche missenso, frameshift e del sito di splicing. In 4 non è stata trovata mutazione dei geni noti, incluso EXOSC3. Knockdown di exosc3 in embrioni di zebrafish determina anomalie di sviluppo con piccole dimensioni cerebrali e ridotta mobilità. Questo è il primo esempio di malattia umana da mutazione di un gene che codifica per un componente del complesso multiproteico che degrada vari tipi di RNA, suggerendo un ruolo critico del metabolismo del RNA nello sviluppo cerebrale.

Mutations in IRX5 impair craniofacial development and germ cell migration via SDF1. Nature Genetics 2012;44:709. Alterazioni anche modeste di proliferazione o migrazione delle cellule della cresta neurale (NCC), determinano anomalie cranio-facciali strutturali e funzionali con compromissione non solo cranio-facciali ma anche dentali, lacrimali, salivari e tiroidee. Nel lavoro viene descritta una nuova condizione clinica a trasmissione AR (MIM #611174) con deficit intellettivo, anomalie frontonasali (simile alla displasia fronto-nasale, ndr), miopia, ipoplasia lacrimale e salivare, ipodontia, orecchie prominenti, ipoacusia NS, fragilità scheletrica, DIV con anomalie di conduzione, anemia microcitica-ipocromica. Sulla base della funzione di questo gene (vedi poi) nei maschi è stata documentata anche un’anomalia testicolare. La mappatura per omozigosità e il seguente sequenziamento dei geni (73) in 2 diverse famiglie con 5 probandi e con incroci di consanguinei, ha identificato due diverse mutazioni missenso di un fattore di trascrizione IRX5. Knockdown di Irx5 negli embrioni di Xenopus laevis (rana Africana) causa anomalie simili a quelle osservate nei probandi, in particolare anomalie craniche da alterata migrazione delle NCC nel primo arco branchiale che sono prevenibili iniettando il gene selvatico di topo ma non il gene con mutazione missenso. Nello X. laevis Irx5 modula la migrazione delle cellule progenitrici negli archi branchiali e nelle gonadi (vedi clinica) controllando l’espressione di un gene (Sdf1) una citochina essenziale per la migrazione delle NCC. Il gene IRX1 coopera con altre due proteine zinc-finger (GATA3 e TRPS1) la cui aploinsuffcienza causa due condizioni con segni clinici in parte simili a quelli di questa nuova condizione, Ipoparatoroidismo con ipoacusia NS e malattia renale (#MIM 146245) e Sindrome Trico-rino-falangea 1 (MIM #190350).

CCDC103 mutations cause primary ciliary dyskinesia by disrupting assembly of ciliary dynein arms. 2012;44:714. Analisi genetiche (mappatura, gene candidato) nello zebrafish hanno consentito di identificare mutazioni di un gene (ccdc103c) come causa di paralisi ciliare nel pronefro, placode olfattivo e nel canale spinale; tale gene è quindi ritenuto essenziale per l’assemblaggio dineinico dell’assonema e la motilità cigliare. L’analisi genetica di 146 famiglie di origine pakistana con soggetti affetti da discinesia cigliare primaria (PCD1, MIM #244400) ha identificato mutazioni dell’ortologo umano CCDC103, alcune ipomorfe altre decisamente patogene. CCDC103 costituisce quindi un importante fattore assonemico che favorisce l’ancoraggio della dineina, motore proteico, ai microtubuli cigliari.

Paper reveals new channels for worry over long QT syndrome. New Nature Medicine 2012;18:839. La sindrome con QT lungo è una condizione caratterizzata da allungamento dell’intervallo QT all’ECG, che significa un tempo eccessivo tra depolarizzazione e ripolarizzazione ventricolari con predisposizione a un’aritmia cardiaca, che può esitare in fibrillazione ventricolare e morte improvvisa. Può essere dovuta a una mutazione (sinora circa 700) di uno dei 13 geni noti (quelli per ora noti) o indotto da farmaci specialmente gli inibitori della tirosinchinasi, come Nilotinib (Novartis) usato come terapia della leucemia mieloide cronica. Tale farmaco fa crescere la frequenza di tale complicazione dal 5% di partenza all’11% dopo il trattamento (Haematologica doi:10.3324/haematol.2011.058776, 2012). Si è sempre pensato che questi farmaci bloccassero i canali ionici del potassio ritardando la ripolarizzazione. Ma sembra che il meccanismo sia più complesso determinando un’inibizione del pathway di segnale PI3K che interessa anche altri canali ionici (Science Translational Medicine 2012;4:131ra50). Questo induce a un cambiamento nei test preclinici di nuovi farmaci che per ora includono solo la valutazione del blocco del canale del potassio, il suggerimento allora di “Beyond potassium”. Ma queste informazioni potrebbero essere utili per sviluppare farmaci da aggiungere a quelli noti e che attivino il pathway P13K, rendendo possibile l’utilizzo dei farmaci già in uso e il recupero di quelli scartati per l’effetto negativo sul QT. (Queste nuove info potrebbero essere utili anche per il QT lungo genetico? ndr).

Somatic mutations in Brain. Nature Medicine 2012;18:869. Nella emimegalencefalia (HMG), caratterizzata da eccessivo sviluppo e malformazioni (displasia corticale con epilessia) di un emisfero cerebrale è stato trovato in alcuni soggetti una mutazione somatica attivante confinata all’encefalo del gene AKT3 (Somatic Activation of AKT3 Causes Hemispheric Developmental Brain Malformations. Neuron 2012;74:41). Il knockout del topo e dello zebrafish ha ridotto numero di neuroni e ridotte dimensioni cerebrali, mentre la sovraepressione AKT3 determina aumento dello spessore cranico nello zebrafish, esperimenti che sottolineano il ruolo di questo gene nel controllo dinamico delle dimensioni craniche. La clinica aveva notato una sovrapposizione tra HMG e la s. Proteus (MIM #176920), che è un’altra condizione con eccesso di crescita asimmetrica e sproporzionata di varie parti del corpo, del connettivo, del tessuto adiposo con malformazioni vascolari da attivazione somatica in mosaico del gene AKT1 (NEJM 2011;365:611) e una sindrome con ipoglicemia e emi-ipertrofia da mutazione germinale o somatica attivante del gene AKT2 (An Activating Mutation of AKT2 and Human Hypoglycemia. Science 2011;334:474)(vedi Articoli interesse 2011). Interessante anche che nel cancro, che non è una complicazione della HMG, sono state trovate mutazioni del gene AKT3. Come per altre condizioni l’effetto della mutazione può dipendere dal tipo di mutazione (PTPN11 s. Noonan e leucemia mieloide acuta, ad es. ndr) o dal diverso contesto cellulare come ipotizzato per AKT3.

Wnt/ß-Catenin Signaling and Disease. Cell 2012;149:1192. Review sul pathway di trasduzione del segnale WNT/b-catenina che controlla lo sviluppo e i cui numerosi componenti contribuiscono a un ampio spettro di patologie nell’uomo note dai primi anni ’90 con l’identificazione del gene della Poliposi adenomatosa colica (APC) che interagisce con la ß-Catenina. Ora sono quasi 30, buona parte con mutazioni da perdita di funzione, poche con acquisizione di funzione, tra cui mutazione del gene codificante la proteina WNT3 LOF tetra-amelia, WNT4 LOF Mullerian duct regression and virilisation, WNT5B LOF? type II diabetes, WNT7A LOF Fuhrmann syndrome, WNT10A LOF odonto-onchyo-dermal hypoplasia, WNT10B LOF obesity, cheratosi palmo-plantare, ipotricosi ereditaria semplice, vitreo-retinopatia essudativa familiare, vari tipi di cancro, diabete tipo II e altre (Tab. 1). Nella review vengono poste 10 domande a cui non è possibile per ora dare risposta, tra cui: quanti geni sono controllati dal Wnt, rapporto delle cellule staminali del cancro con Wnt, identificazione di efficaci inibitori di Wnt.

Tumor Suppression by p53: Fall of the Triumvirate? Cell 2012;149:1183. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Tumor Suppression in the Absence of p53-Mediated Cell-Cycle Arrest, Apoptosis, and Senescence. Pg. 1269) in cui viene sottolineato il ruolo di soppressore di tumore di p53 che viene attivato da segnali come l’attivazione di un oncogene, l’erosione telomerica, l’ipossia e il danno genotossico. A sua volta p53 coordina tre meccanismi di risposta, che sono l’induzione di arresto del ciclo cellulare, l’apoptosi e la senescenza. Così viene evitato che la cellula esposta a stress oncogenico proliferi e che si sviluppi il tumore. L’articolo, come dice il commento, getta costernazione, perché dimostra che un mutante p53 (3KR) non induce l’arresto del ciclo cellulare, apoptosi o senescenza ma protegge comunque il topo dallo sviluppo del tumore. Ma allora “if not cell-cycle arrest, apoptosis, or senescence, what is p53 doing?” Lo studio dimostra che i geni che rimangono rispondenti alla mutazione 3KR sono quelli della regolazione del metabolismo energetico e della funzione antiossidante conservando la funzione di ostacolo all’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) regolando l’uptake del glucosio, la glicolisi e i livelli di radicali liberi centrati sull’O². Dato che metà dei tumori dell’uomo hanno mutazione p53 per nuovi approcci terapeutici sarebbe importante conoscere come modulare questi nuovi pathway piuttosto che tentare di regolare direttamente la funzione di p53.

Vedi anche 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 2012;149:49)(Spigolature Maggio 2012).

Dynamic Responses. Science 2012;336:1358. L’espressione dell’oncosoppressore p53 è attivato da stress, con una dinamica stress-dipendente che può essere intermittente o permanente. Nel lavoro che viene commentato (p53 Dynamics Control Cell Fate. Stesso fascicolo pg. 1440), l’attivazione pulsatile di p53 interessa geni di arresto del ciclo cellulare e della riparazione DNA consentendone la riparazione. Mentre l’attivazione permanente di p53 promuove geni della senescenza cellulare. Quindi la dinamica delle proteine condiziona il destino della cellula.

Data-driven unbiased curation of the TP53 tumor suppressor gene mutation database and validation by ultradeep sequencing of human tumors. PNAS 2012;109:551. Database delle mutazioni di p53 da analisi statistica di 34.453 mutazioni descritte e analisi dell’intero gene nei tumori umani usando NGS.

Vitamin K2 Is a Mitochondrial Electron Carrier That Rescues Pink1 Deficiency. Science 2012;366:1306. Come le conoscenze che derivano dallo studio di una malattia genetica possono favorire la comprensione dei meccanismi molecolari di una malattia neurodegenerativa comune come il Parkinson. Malattia comune oltre i 65 anni (1-2.5% della popolazione) ma che nel 4.5% dei casi è precoce e dovuta a mutazione di alcuni geni come il gene Parchina o da mutazione in omozigosi o in eterozigosi di un altro gene, Pink1 (pten-induced putative kinase 1; pink1)(OMIM *608309), che è una chinasi serina/treonina localizzata nei mitocondri, che causa una forma anch’essa precoce (PARK6). Viene studiato il pathway molecolare in cui è coinvolto Pink1. Di interessante il fatto che nella Drosofila mutata la disfunzione mitocondriale viene recuperata dalla vitamina K2 (il gene UBAIAD1 localizzato nei mitocondri trasforma vit. K1 in vit. K2) favorendo la normale produzione di ATP. Potrebbe essere una terapia per pazienti con malattia Parkinson da difetto Pink1 o di Parchina.

Restless Flies, Fragmented Sleep. Science 2012;336. La sindrome delle gambe senza riposo (RLS) è una malattia del sonno-veglia con una spiacevole sensazione di fastidio, soprattutto di notte, che porta a muoverle continuamente e a insonnia notturna e deprivazione cronica del sonno. In OMIM sono riportate sette diverse forme di Restless legs syndrome, susceptibility to, RLS 1-7 tutte con %. I geni di suscettibilità sono localizzati in 12q, 14q13-31, 9p24-22, 2q33, 20p13, 6p21, 2p14. In una forma, RLS6, è stato individuato un gene di suscettibilità, BTND9 in 6p21, la cui proteina è localizzata nel SNC e sembra che funzioni come adattatore della ubiquitina-proteina ligasi. Nella Drosofila è stato individuato un gene simile (Curr. Biol. 2012;22, 10.1016/j.cub.2012.04.027) e ne sono state analizzate le funzioni. La sua delezione comporta nell’insetto un continuo movimento con periodo totale di sonno normale ma molto frammentato. Esperimenti di knockout tissutale rivelano il ruolo nella patologia di neuroni dopaminergici. Il trattamento con antagonista dopaminico riduce i movimenti dell’insetto mutato. BTBD9 interessa i pathway di mobilizzazione del ferro interagendo con IRP-2 (RNA-binding protein che controlla il metabolismo cellulare del ferro).

Cancer and Telomeres-An ALTernative to Telomerase. Science 2012;336:1388. Perspective. Le cellule tumorali per crescere indefinitamente devono contrastare la perdita progressiva dei telomeri, e l’85-90% dei tumori usano la telomerasi che sintetizza ripetizioni esanucleotidiche in tandem 5’-TTAGGG-3’. La telomerasi non è espressa nella maggior parte delle cellule normali per cui è considerata un buon target oncologico e per questo sono in corso varie sperimentazioni cliniche anche se il 10-15% delle cellule tumori mancano di telomerasi e molte usano un sistema alternativo per allungare i telomeri (Alternative Lengthening of Telomeres (ALT). Viene presentato un aggiornamento sulla ricerca di ALT, sulle nuove conoscenze del relativo pathway e viene proposto come un ulteriore target per la terapia oncologica, non alternativo ma combinato, con la terapia con inibitori della telomerasi per la nota eterogeneità genetica tumorale e per il possibile instaurarsi di meccanismi di resistenza a quest’ultima terapia.

A Unifying Role for Prions in Neurodegenerative Diseases. Science 2012;366:1511. Alcune malattie neurodegenerative (Creutzfeldt-Jakob disease, Alzheimer’s disease (AD), Parkinson’s disease, and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) hanno alcuni elementi in comune: sono sporadiche in oltre l’80% dei casi e hanno un tempo di latenza di decenni, il che significa che qualche evento collegato con l’età che rende patogena la proteina specifica. L’ipotesi fatta dall’A. (vedi anche un articolo riportato tra gli articoli di interesse del Maggio 2012: The Spread of Neurodegenerative Disease. NEJM 2012;366:2126), è che un processo casuale di rinaturazione della specifica proteina in uno stato di malripiegamento proteico noto come prione, che se assume una forma aberrante è in grado di replicarsi e di forzare le altre proteine dello stesso tipo a assumere anch’esse una struttura anomala generando così la malattia. La natura “infettiva” degli aggregati proteici uomo-animale sostiene questa ipotesi. Queste conoscenze favoriranno la diagnosi presintomatica (PET per identificare le proteine prioniche) e la terapia multifarmaci per ridurre l’accumulo proteico, interferire con la trasformazione prionica e favorire l’eliminazione dei prioni.

Loss of functional GABAA receptors in the Alzheimer diseased brain. PNAS 2012;109:10071. Nella m. Alzheimer (AD) i sistemi di neurotrasmettitori colinergico e glutaminergico sono profondamente alterati, mentre è sempre stata considerata normale la trasmissione GABAergica, che è il più importante neurotrasmettitore inibitorio nel cervello con azione principalmente mediata dai recettori postsinaptici GABAA (GABAAR). Ma studi nei modelli animali e nell’encefalo prelevato a persone decedute con AD mettono in evidenza modificazione GABAergiche significative e età dipendenti. Nel lavoro continuano lo studio confermando che nell’encefalo di persone con AD il sistema di segnale GABAergico è profondamente alterato con modificazioni funzionali dei recettori postsinaptici GABAAR.

Gaucher disease gene GBA functions in immune regulation. PNAS 2012;109:10018. La m. Gaucher (OMIM #230800) è una malattia AR da mutazione del gene GBA (beta-glucosidasi acida) che codifica per un enzima, glucocerebrosidasi beta, con accumulo di glucosilceramide nelle cellule. Sono descritte 3 forme cliniche: tipo 1 con coinvolgimento dei visceri, scheletro e polmoni ma non neurologico, tipo 2 con anche coinvolgimento neurologico, tipo 3 con coinvolgimento neurologico subacuto. Nel lavoro viene dimostrata una complessa compromissione dell’immunità cellulare nel topo con delezione limitata alle cellule staminali ematopoietiche del gene GBA, soprattutto il timo. Questi risultati sottolineano un ruolo importante di GBA nella regolazione immunitaria e che la carenza dell’enzima determina una diffusa disregolazione del sistema immunitario tramite l’accumulo di substrati. Informazioni utili per la clinica e la terapia.

Arylsulfatase G inactivation causes loss of heparan sulfate 3-O-sulfatase activity and mucopolysaccharidosis in mice. PNAS 2012;109:10310. Deficit delle solfatasi lisosomiali causano un accumulo del relativo substrato che comporta un’alterata funzione lisosomiale e una successiva cascata di eventi extralisosomiali. Nella degradazione dei glicosaminoglicani (GAG o mucopolisaccaridi) intervengono diversi enzimi che quando carenti determinano un gruppo di malattie note come Mucopolisaccaridosi, dovute sinora a 11 diversi difetti genetici. Il catabolismo di un prodotto di degradazione, l’eparansolfato, è particolarmente complesso e non completamente noto e il suo accumulo causa una grave patologia neurologica. Nel lavoro, partendo dalla recente osservazione nel cane che una solfatasi lisosomiale, Arilsolfatasi G (ARSG) è associata a una forma adulta di ceroido-lipofuscinosi, si è verificato cosa succede nel topo knockout per il relativo gene. I topi hanno una normale crescita e aspetto e sono fertili, deficit cognitivo età dipendente e disturbi comportamentali. Vi è accumulo di eparansolfato nel SNC, fegato e reni. Particolarmnete interessato il SNC con accumuli lisosomiali (vacuoli), nei neuroni, nelle cellule della microglia, nelle cellule di Purkinje del cervelletto e nei macrofagli perivascolari e meningei; dopo i 10 mesi di vita è documentata perdita di c. Purkinje, morte neuronale e microgliosi e astrocitosi della corteccia cerebellare. Gli AA propongono che la carenza di questo enzima sia la causa di una specifica Mucopolisaccaridosi che propongo venga chiamata MPS IIIE (o malattia Sanfilippo E).

 Hereditary Systemic Amyloidosis. Due to Asp76Asn Variant β2-Microglobulin. NEJM 2012;366;2276. Descritta una famiglia con amiloidosi ereditaria AD con diarrea cronica progressiva dall’età di 30-40 anni, perdita di peso, sintomatologia autonomica e sindrome sicca (scarsa secrezione delle mucose congiuntivale, buccale e vaginale) e da depositi amiloidi diffusi con accumulo di una β2-microglobulina, ma con normali livelli ematici (a differenza della amiloidosi da dialisi), da mutazione missenso del gene della β2-microglobulina. Questa variante, come altre varianti amiloidogeniche, pur mantenenendo la struttura della proteina wild type, ha una dinamica funzionale tale da essere in grado di promuovere la fibrillogenesi.

Thrombosis from a Prothrombin Mutation Conveying Antithrombin Resistance. NEJM 2012;366:2390. La trombofilia ereditaria è dovuta a mutazioni di vari geni, ma in molti casi la ricerca della base genetica rimane senza successo. In una famiglia giapponese con più affetti da trombosi venosa profonda è stata trovata una mutazione missenso del gene Protrombina, non descritta, che segrega con la trombofilia. La proteina mutante ha una attività moderatamente più bassa rispetto alla proteina selvatica ma la formazione del complesso trombina-antitrombina è alterata. La mutazione determina un’acquisizione di funzione del gene protrombinico che è causa di resistenza alla antitrombina e quindi suscettibilità alla trombosi.

Genomics: The breast cancer landscape. Nature 2012;486;328. Whole-genome sequencing of breast cancers is exposing the scope of tumour diversity and helping to pinpoint avenues for precise diagnostics and targeted therapy. See Articles p.346 & p.353, Letters p.395, p.400 & p.405.

The genomic and transcriptomic architecture of 2,000 breast tumours reveals novel subgroups.

Integrative analysis of copy number and gene expression in 2,000 primary breast tumours with long-term clinical follow-up revealed putative cis-acting driver genes, novel subgroups and trans-acting aberration hotspots that modulate subgroup-specific gene networks.
Whole-genome analysis informs breast cancer response to aromatase inhibition OPEN. Whole-genome analysis of oestrogen-receptor-positive tumours in patients treated with aromatase inhibitors show that distinct phenotypes are associated with specific patterns of somatic mutations; however, most recurrent mutations are relatively infrequent so prospective clinical trials will require comprehensive sequencing and large study populations.
The clonal and mutational evolution spectrum of primary triple-negative breast cancers. Primary triple-negative breast cancers are shown to vary widely and continuously in the degree of clonal evolution and mutational content at the time of diagnosis, with implications for future studies of the disease.
The landscape of cancer genes and mutational processes in breast cancer. A study of breast cancers shows that the number of somatic mutations in each varies markedly and is strongly correlated with age at diagnosis and cancer histological grade.
Sequence analysis of mutations and translocations across breast cancer subtypes OPEN. This paper reports one of the largest breast cancer whole-exome and whole-genome sequencing efforts so far, identifying previously unknown recurrent mutations in CBFB, deletions of RUNX1 and recurrent MAGI1–AKT3 fusion; the fusion suggests that the use of ATP-competitive AKT inhibitors should be evaluated in clinical trials.

Melanoma pathway targeted. Nature 2012;486:160. A drug that targets the RAS signalling cascade — which is thought to drive tumour growth in 20% of cancers — improves survival in some patients with advanced melanoma.

Fisiologia
De-Meaning of Metabolism. Science 2012;336:1651. Implications of metabolic mechanisms in disease inspires reflection on the definition of metabolism. Che può essere così definito: the chemical processes that occur within a living organism in order to maintain life (Oxford Dictionary of English 2010) e che si sovrappone con la definizione della Biochimica solo che quest’ultima è statica mentre il metabolismo è dinamico. E’ importante per la medicina conoscere e definire il ruolo del metabolismo nelle malattie comuni, come nell’oncogenesi molecolare o nelle malattie con una differente sregolazione metabolica nelle cellule specializzate come gli adipociti, gli epatociti o i miociti.

Selezione Articoli Genetica Clinica/Umana Sett 2012, R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati nel Settembre 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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Mitochondrial diseases. Lancet 2012;379:1825. Magistrale seminario di AHV Schapira che aggiorna quello del 2006. Sappiamo che i mitocondri hanno un ruolo importante nella bioenergetica cellulare e nell’apoptosi. Le malattie mitocondriali sono in genere multiorgano, ma possono anche essere tessuto specifiche come sordità NS, DM2, Neuropatia ottica. In questi ultimi anni le patologie mitocondriali sono risultate implicate anche nelle malattie neurodegenerative come Parkinson, Alzheimer, Huntington, Sclerosi laterale amiotrofica, a. Friedreich, CMT2 e altre. Di particolare interesse la possibilità che i mitocondri possano essere il bersaglio di nuovi approcci terapeutici, come quello con coenzima Q10 nelle malattie neurodegenerative (vedi http://clinicaltrials.gov/ct2/results?term=mitochondrial&Search=Search)(di particolare interesse perché in Italia abbiamo eccellenti esperti di m. mitocondriali e di terapia con Q10, ndr).

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Epigenetic mechanisms in neurological disease. Nature Genetics 2012;18:1194. Review che presenta i risultati di quanto sappiamo sull’epigenoma cerebrale sullo sviluppo neurale, sulle malattie neurologiche e sull’invecchiamento. Sinora si è sempre considerato che i difetti cromatinici cerebrali fossero lesioni statiche dello sviluppo nell’ambito di rare sindromi genetiche. Quello che di nuovo si sa è che alterazioni dei meccanismi epigenetici sono responsabili di un continuum di patologie che includono le malattie degenerative a comparsa tardiva. Utile per la comprensione dei vari meccanismi Box 1 in cui si precisano l’organizzazione e la composizione dell’epigenoma.
Vengono considerate le malattie neurologiche mendeliane (elenco e caratteristiche)(in Box 3 chiaro esempio con il complesso fisiopatologico di MeCP2), malattie cromatiniche nelle malattie neurodegenerative, i bersagli epigenetici per la terapia delle malattie neurologiche e i farmaci noti che potrebbero agire sulla struttura cromatinica (4 su 8 approvati dalla FDA per m. non neurologiche). Interessante.

Due lavori sulla Amaurosi Congenita Leber (LCA), malattia degenerativa della retina, ha una frequenza di 1:8000 nati e è la più comune causa di cecità infantile (10-18%), è geneticamente eterogenea, in mx parte AR (nel 70% dei casi si identifica una mutazione in uno dei 17 geni noti) e raramente AD (vedi MIM #204000).

Exome sequencing identifies NMNAT1 mutations as a cause of Leber congenital amaurosis. Nature Genetics 2012;44:972. In 220 pz con LCA l’analisi mutazionale dei geni noti (AIPL1, CABP4, CEP290, CRB1, CRX, GUCY2D, IQCB1, LCA5, LRAT, RD3, RDH12, RPE65, RPGRIP1, SPATA7, TULP1, IMPDH1 and OTX2) ha identificato una mutazione biallelica di uno di questi in 160 e monoallelica in10 (170/220=77%). L’analisi esonica di 1 pz negativo ha identificato 2.460 varianti non note, selezionati 10 geni ognuno con una variante nonsenso mai riportata, 5 di questi geni sono espressi nella retina, tra cui NMNAT1, che mappa in un locus (LCA9 MIM %608553) in linkage con LCA in una famiglia di consanguinei pakistana (bella la procedura, ndr). Il pz aveva una mutazione missenso e una nonsenso del gene NMAT1. In 10/50 casi LCA di varie nazioni negativi ai geni noti sono state trovati mediante Sanger composti genetici del gene.

Mutations in NMNAT1 cause Leber congenital amaurosis and identify a new disease pathway for retinal degeneration. Nature Genetics 2012;44:1035. Il topo Wld ^s ha una mutazione spontanea che comporta la formazione di una proteina chimerica formata da un fattore di ubiquitinazione E4B (Ube4b) e l’intera proteina Nmnat1, mutazione che gli conferisce una notevole riduzione di degenerazione assonale dopo una lesione; prove sperimentali ci dicono che è la proteina Nmnat1che determina il ritardo della degenerazione assonale. Nel lavoro sono stati analizzati con il sequenziamento esonico 50 pz LCA, negativi alle note mutazione, e è stata identificata una mutazione (missenso, nonsenso) del gene NMNAT1, come composto genetico in 3 e successivamente in altri 4 di 150 pz. Il fenotipo oculare, “coloboma maculare” da rapida e grave degenerazione della fovea, è isolato e non associato a deficit cognitivo o altro.

NMNAT1 mutations cause Leber congenital amaurosis, Nature Genetics 2012;44:1040. Mediante sequenziamento esonico in una fam. di consanguinei con più affetti da LCA identificata una mutazione in omozigosi in NMNAT1; studiati con sequenziamento Sanger altri pz e identificati altri casi, non correlati, con mutazione del gene (14/285 = 4.9%).

Mutations in NMNAT1 cause Leber congenital amaurosis with early-onset severe macular and optic atrophy. Nature Genetics;44:975. L’analisi dell’esoma inizialmente in 5 pz con LCA, mutazione negativi per i geni noti, ha individuato in due una mutazione del gene NMNAT1, gene trovato mutato al sequenziamento Sanger in altri 20 soggetti su 256 casi esaminati, sempre negativi per i geni noti. Totale 22/261 pz, con mutazione, in buona parte missenso, in eterozigosi composta (21) o omozigosi (1, nonsenso). In altri 7 pz su 256 (con lo stesso fenotipo) è stata trovata mutazione NMNAT1 in eterozigosi. Il fenotipo della mutazione NMNAT1 è grave, con pseudo coloboma maculare alla nascita, precoce atrofia del nervo ottico, degenerazione maculare progressiva. Il gene codifica una isoforma della NAD. Nel topo il knockout è letale in epoca embrionale, lo stesso nella Drosofila, me se la mutazione è localizzata solo nella retina comporta una degenerazione e dei fotorecettori che si erano formati normalmente. Questo suggerisce il prodotto del gene conferisce una neuroprotezione alle cellule dei fotorecettori.

Da sottolineare: 1. Il gene NMZT1 è frequentemente mutato nei pz con LCA; 2. Il fenotipo retinico è precoce e grave, talora simula le lesioni da toxoplasma; 3. c’è una possibilità terapeutica per i pz con LCA da mutazione NMNAT1: il gene è un enzima essenziale per la biosintesi NAD (Nicotinammide Adenina Dinucleotide) e la supplementazione con NAD nel topo ritarda significativamente la degenerazione assonale dopo un lesione. Questo potrebbe indicare che la somministrazione di NAD nella retina dei pz potrebbe avere un effetto protettivo.

Receptor interacting protein kinase mediates necrotic cone but not rod cell death in a mouse model of inherited degeneration. PNAS 2012;109:14518. Le Retiniti pigmentose sono un gruppo di malattie ereditarie con degenerazione dei fotorecettori e perdita progressiva della vista. Sono noti più di 50 geni malattia espressi quasi esclusivamente nei bastoncelli, particolarmente sensibili a basse intensità di luce ma non ai colori, non nei coni,  che sono sensibili a luce intensa sono prevalentemente localizzati nell’area centrale della retina consentono la visione dei colori (fotopica) e la visione distinta. Nella RP muoiono prima i bastoncelli per apoptosi e poi dopo la scomparsa dei bastoncelli scompaiono i coni, per cause e meccanismi non noti. Allora vediamo che succede nel modello murino di RP (mutazione di Pde6β Retinal rod photoreceptor cgmp phosphodiesterase, beta subunit, che nell’uomo è causa di Cecità notturna congenita MIM #163500 e di RP 40 MIM #613801). La morte dei bastoncelli avviene per apoptosi, mentre quella dei coni per necrosi, con aspetto simile ai coni nell’uomo con RP. La morte dei coni nel topo è mediata da una chinasi (Protein-chinasi del recettore interagente 1 e 3, molecole chiave di segnalazione nella necrosi e che sono regolate dalle caspasi e dall’ubiquitinazione) la cui espressione è elevata nella fase di morte dei coni ma non quando muoiono i bastoncelli. Gli stessi topi con perdita anche di Rip3 hanno la stessa morte dei bastoncelli rispetto ai topi con solo mutazione Pde6β, ma i coni sono significativamente meno coinvolti nel processo necrotico. Inoltre la terapia con inibitori della chinasi RIP attenua, sempre nei topi Pde6β, le anomalie istologiche e funzionali dei coni. Ne deriva che il patway RIP è un possibile bersaglio per la terapia della RP nell’uomo.

Genome-wide association study identifies a susceptibility locus for thyrotoxic periodic paralysis at 17q24.3. Nature Genetics 2012;44:1026. La paralisi periodica tireotossica (TPP) è una patologia acuta sporadica che nell’adulto è caratterizzata da paralisi flaccida, complicazione della tireotossicosi (13% dei maschi di origine asiatica affetti). E’ associata a ipopotassiemia (per passaggio extra- intracellulare) con rischio di paralisi respiratoria e aritmia cardiaca mortale. E’ simile alla paralisi ipopotassiemica familiare (HOKPP tipo 1 MIM#170400, gene CACNL1A3 e HOKPP tipo 2, MIM #613345, gene SCN4A) e alla sindrome Andersen-Tawil (#MIM 170390), ma se ne differenzia per la sporadicità e per l’ipertiroidismo.

Sono noti come meccanismi patogenetici fattori ambientali (carico di carboidrati, riposo dopo attività fisica) e alcune mutazioni genetiche, in particolare mutazioni del canale del potassio KCNJ18 che sono frequenti in alcune popolazioni (Francia 33%) ma non in altre (Hong Kong e Tailandia 0) facendo pensare a altri loci di suscettibilità. Lo studio di associazione GWAS di 70 casi (e 800 controlli) in queste ultime popolazioni e successivamente in altri 54 soggetti del sud della Cina. E’ stato individuato uno SNP associato alla TTP ma non alla m. Graves (la più comune forma di ipertiroidismo su base autoimmune che accompagna la TPP), distante circa 150 kb dal gene KCNJ2, gene che conferisce suscettibilità alla TPP probabilmente modificandone l’espressione; questo gene è il gene della s. Andersen-Tawil e della s. QT corto. Questo polimorfismo potrebbe essere usato come test genetico di suscettibilità a TPP nella tireotossicosi, per la prevenzione di questa pericolosa complicazione della tireotossicosi.

Somatic HIF2A Gain-of-Function Mutations in Paraganglioma with Polycythemia. NEJM 2012;367:922. I fattori inducibili dall’ipossia (HIF) sono fattori di trascrizione che regolano la risposta cellulare alla carenza di ossigeno e controllano l’energia, il metabolismo del ferro, eritropoiesi e lo sviluppo. Quando sregolati contribuiscono alla tumorigenesi e alla progressione del cancro. Vengono descritte due pz (18 e 30 anni) con paraganglioma associato a policitemia vera dalla nascita, una di queste con segni della s. Marfan (dilatazione aortica, habitus) con due diverse mutazioni attivanti del gene della subunità alfa2 del HIF (HIF2A) nelle cellule tumorali, assenti nel sangue, cellule salivari, urinarie e unghie.

Nei tumori non sono mai state descritte mutazioni di questo gene. La presenza della stessa mutazione in tumori diversi (paraganglioma e somatostatinoma) fa ritenere che si tratti di un mosaicismo somatico con mutazione avvenuta nelle prime fasi dello sviluppo embrionale.

Exon-skipping drug pulls ahead in muscular dystrophy field. Nature Medicine 2012;18:1314. M. Duchenne, XL, frequenza 1:3.600 maschi, con incapacità a camminare dai 12 anni, poi problem respiratori e morte a 20-30 anni. La terapia cortisonica attuale ritarda ma non cura e ha molti effetti collaterali. Ci sono in fase 2 o 3 alcune sperimentazioni cliniche (vedi Articoli Interesse di Agosto e precedenti), come quelle con oligonucleotidi antisenso, che funzionano bene nel topo, ma ora anche nell’uomo come quella con Eteplirsen, che ha come bersaglio l’esone 51 (NB: una soluzione potrebbe essere quella di indurre uno skipping degli esoni 45-55, che includono una buona parte di sedi mutazionali (63% dei pz DMD con delezione), perché sappiamo che la delezione degli esoni 45-55 clinicamente è lieve o asintomatica) e che è applicabile per il 13% dei pz DMD. Gli effetti della terapia per più di 8 mesi (dose settimanale endovena) sulla deambulazione non sono strabilianti ma molto meglio di quelli di pz che hanno ricevuto una dose parziale e per un tempo più limitato e senza effetti collaterali. La sperimentazione continua. E’ in corso una sperimentazione con un altro farmaco, che usa lo stesso principio (skipping esone 51 con Drisapersen) con risultati analoghi (risultati della fase 3 nel 2014). E sono in corso altre sperimentazioni con altri farmaci usando altri sistemi. “Taking different approaches and treating different subgroups is a good thing,” says Mendell. “It may be that multiple drugs and a number of approaches are needed for this very devastating disease.”

Gene therapy rescues cilia defects and restores olfactory function in a mammalian ciliopathy model. Nature Medicine 2012;18:1423. Le cilia sono proiezioni che si estendono al di là della membrana cellulare importanti per le varie funzione biologiche, movimenti della cellula, segnali cellulari, percezione sensoria, in particolare, in quella tattile. Mutazioni di geni che alterano la formazione o la funzione delle cilia sono chiamate Ciliopatie, fenotipicamente e geneticamente eterogenee (s. Bardet-Biedl, s. Meckel-Gruber (MKS), s. Nefronoftisi, s. Joubert,  s. Jeune distrofia toracica asfissiante (JATD)(vedi ExomeCapture Reveals ZNF423 and CEP164 Mutations, Linking Renal Ciliopathies to DNA Damage Response Signaling. Cell 2012;150:533 (Articoli interesse Agosto 2012) e Evolutionarily Assembled cis-Regulatory Module at a Human Ciliopathy Locus. Science 2012;335:966)(Febbraio 2012). I segni clinici sono variabili e possono includere rene policistico, polidattilia, situs inverso, obesità, deficit cognitivo, cecità, sordità NS, alterata nocicezione (sensazione di dolore) e anosmia. I componenti del trasporto intraflagellare (IFT) assemblano e mantengono la ciglia trasportando i precursori ciliari, legati ad un complessi di proteine (complesso IFT-A e complesso IFT-B), dalla base della ciglia fino al sito della loro incorporazione sull’estremità distale (http://www.fedoa.unina.it/763/1/Bergamasco.pdf). Una mutazione ipomorfa di uno di questi componenti (Ift88) è causa di malattia nel topo (ORPK). Non noto questo nell’uomo. Lo screening mutazionale di IFT88 in persone o feti con MKS (n. 161) o JATD (n. 62) ha identificato una mutazione non sinonima in omozigosi in un feto con fenotipo simile a MKS, con patogenicità provata nello zebrafish.

Il topo ORPK è anosmico per assenza di cilia nei neuroni sensoriali olfattivi; se questi neuroni maturi ben differenziati sono trattati con terapia genica con IFT88 mediata da adenovirus si riproducono le cilia e il topo acquista la funzione olfattiva. Questo significa che vi sono le basi per ricuperare funzionalità del complesso ciliare anche nelle cellule differenziate.

Sedlin Controls the ER Export of Procollagen by Regulating the Sar1 Cycle. Science 2012;337:1668. Un report di AA italiani (Telethon NA) su un gene, SEDL; che quando mutato è responsabile della Displasia Spondiloepifisaria tarda, XL (MIM #313400), con bassa statura e precoce osteoartrite. La patogenesi di questa condizione è costituita da difetto della condrogenesi con incapacità dei condrociti di secernere componenti della matrice extracellulare. Il lavoro chiarisce i meccanismi di trasporto intracellulare del procollagene.

Ancora Alzheimer (AD): sono poche le malattie che ci spaventano come l’Alzheimer, per la sua frequenza (in tutto il mondo si stimano 35 milioni di persone affette, in gran parte in paesi in via di sviluppo), perché sappiamo che l’aumento dell’attesa di vita interesserà un numero molto maggiore di persone in cui diminuiscono le più comune cause di morte e perché ci porta via le nostre qualità più umane (ragionamento, memoria, la capacità di astrazione, linguaggio, controllo emotivo) senza che ci sia all’orizzonte una terapia che ne modifichi il decorso.

Preventing Alzheimer’s Disease. Science 2012;337:1488. Le sperimentazioni cliniche suggeriscono che la malattia deve essere trattata in stadi precoci e i progressi nell’individuazione di biomarcatori presintomatici (vedi Spigolature e Articoli recenti) potrebbero essere il primo passo per un’appropriata terapia, anche con successi parziali. Quindi occorre potenziare la ricerca la storia naturale di questa malattia e nel cogliere successi anche parziali dalle sperimentazioni in atto e in quelle che verranno attuate.

 

Tracking the insidious course of Alzheimer’s disease. Nature Medicine 2012;18:1342. Tre commenti sulla evoluzione clinica nella m. AD (vedi Clinical and Biomarker Changes in Dominantly Inherited Alzheimer’s Disease. NEJM 2012;367:795, citato e commentato negli Articoli di Interesse Agosto 2012). Uno trova che i risultati di una lunghissima incubazione (15 anni) concordano con quelli raccolti con i biomarcatori nei pz con Alzheimer sporadico. Un altro sottolinea che i dati ci dicono che m. Alzheimer sporadico e familiare hanno simile evoluzione e che l’accumulo di beta amiloide svolge un ruolo causale (provato per la forma familiare). Tre sperimentazioni cliniche per ridurre l’accumulo in fase preclinica, ma per i risultati occorreranno anni. Un terzo infine sottolinea che nessun pz con m. Alzheimer ha avuto la remissione della malattia per cura o spontaneamente. C’è solo un farmaco approvato da FDA come terapia del cancro (bexarotene) che sembra far regredire l’accumulo di amiloide nel topo. Questo non vuol dire che possa avere effetto clinico, ma sarebbe comunque “a notable triumph for the Alzheimer’s field, which is in desperate need of a success”.

Alzheimer’s drugs take a new tack. Nature 2012;489:13. Continua la storia degli insuccessi e delle nuove speranze della terapia della AD (vedi anche precedenti selezioni di articoli di interesse. In particolare quella dell’Agosto 2012). Apparente insuccesso di un farmaco (solanezumab) un anticorpo contro le placche di beta-amiloide, ma da analisi successive sembrerebbe che qualcosa faccia nel rallentare il declino intellettivo dei pz con AD lieve, anche se permangono dubbi se questo rallentamento sia realmente significativo per la vita dei pz, anche se ci si chiede se il poco o nullo effetto sia dovuto al fatto che la terapia è applicata troppo tardi a diagnosi conclamata, come tentare di curare le placche aterosclerotiche quando già ci sono (le statine infatti vengono date prima). Sono state programmate per il prossimo anno tre sperimentazioni in pz asintomatici a rischio genetico o a rischio per accumulo cerebrale di beta-amiloide con farmaci diversi, due di 5 anni e una di 3 con una spesa rispettivamente di 100 milioni, 120 milioni e 110 milioni di $US. Altre due sperimentazioni stanno attendendo il finanziamento. Il timore è che se sorgessero dubbi sull’efficacia delle terapie antiamiloidee non ci sarebbero più fondi per altri studi, questo sarebbe come “throwing the baby out with the bath water, and abandoning Alzheimer’s disease”. (Speriamo di no, ndr).

Antiepileptic drugs in Alzheimer’s. Research highlights. Nature Genetics 2012;44:967. Recensione di un lavoro (Levetiracetam suppresses neuronal network dysfunction and reverses synaptic and cognitive deficits in an Alzheimer's disease model. PNAS 2012 Aug 6 Epub ahead of print) sull’uso di farmaci antiepilettici in commercio nel modello animale. Poco si conosce sui processi patologici iniziali che durano anni prima che si manifesti la malattia (vedi numerosi articoli su questa patologia negli articoli di interesse dell’Agosto scorso), neurotossicità e disfunzione sinaptica probabilmente. Il topo transgenico per la proteina precursore dell’amiloide umana (hAPP) ha un accumulo di beta-amiloide umana, anomala attività del network neuronale e crisi epilettiche, iperattività e difetti cognitivi. Sono stati testati in topi hAPP alcuni farmaci antiepilettici in commercio e quello che ha avuto migliori effetti è stato il Levetiracetam (Keppra), indicato in medicina come unico farmaco per l’epilessia parziale e in associazione per altre forme di epilessia, che ha migliorato considerevolmente il tracciato EEG e, con trattamento cronico, la disfunzione sinaptica e l’apprendimento (buone prospettive terapeutiche con un farmaco già in commercio e non particolarmente oneroso per il SSN, ndr).

Brain Amyloid Imaging — FDA Approval of Florbetapir F18 Injection, NEJM 2012;366:885. E’ stato approvato dalla FDA l’uso di Florbetapir, radiotracciante (fluoro-18 che emette positroni rilevabili dalla PET) nella PET, tracciante che in studi non clinici lega gli aggregati beta amiloide. Ammesso per la ricerca della causa nel declino cognitivo in generale. Non assicura la diagnosi di Alzheimer ma solo che vi sono poche o tante placche amiloidi, che però possono essere osservate nei normali o in altre malattie neurologiche. Se negativo riduce la probabilità che il pz abbia Alzheimer.

Single-Stranded RNAs Use RNAi to Potently and Allele-Selectively Inhibit Mutant Huntingtin Expression. Cell 2012;150:895. La proteina mutante della m. Huntington (HD), malattia genetica AD incurabile con frequenza di 1:100.000 persone, è la causa della patologia. Non ci sono farmaci in grado di bloccare la malattia, il silenziamento della proteina mutante eliminerebbe alla base il meccanismo patogenetico. Viene descritto l’uso di oligonucleotidi antisenso a singolo filamento combinato con l’interferenza del RNA (ss-siRNA). Si è dimostrata con l’uso di ss-siRNA una potente e selettiva inibizione della proteina mutante nelle cellule di pz con HD e nel modello animale (topo) con HD tramite l’infusione endoventricolare cerebrale.

Genetic mutations in metabolic pathway could be fixed with nutritional supplement. Amino-acid deficiency underlies rare form of autism Nature News 6 Sept 2012. Premessa: lo screening “metabolico” non è indicato nell’identificazione della causa dell’autismo non sindromico (PLoS ONE 1 July 2011:e21932)(ndr). La citazione riguarda un commento di un lavoro (Mutations in BCKD-kinase Lead to a Potentially Treatable Form of Autism with Epilepsy. Science 6 Sept 2012) in cui si osserva in tre famiglie di genitori consanguinei con figli con autismo e epilessia una malattia metabolica da deficit enzimatico che comporta una riduzione plasmatica degli aminoacidi a catena ramificata (leucina, isovalina, valina), aa essenziali (da assumere con la dieta) e importanti nella sintesi proteica e nel processo per cui si produce energia dalle proteine. Mediante sequenziamento esonico sono state individuate nei 3 pz mutazioni in omozigosi (2 con perdita di funzione e una missenso) del gene BCKDK (branched chain ketoacid dehydrogenase kinase). Il complesso chetoacido deidrogenasi a catena ramificata (BCKDH) favorisce il catabolismo degli aminoacidi ramificati, la chinasi BCKDK inattiva la subunità E1-alfa di questo complesso. Mutazioni di una delle tre subunità di BCKDH fanno accumulare gli aminoacidi ramificati, causa della m. delle urine a sciroppo d’acero (per il caratteristico odore)(MIM #248600). Mutazioni BCKDH comportano invece una regolazione negativa degli aminoacidi ramificati, nei pz sono stati osservati bassi valori di questi aminoacidi e lo stesso nel topo knockout (Bckdk−/−). Il possibile meccanismo patogeno risiede nell’alterato trasporto attraverso la barriera emato-encefalica: la bassa concentrazione di aminoacidi ramificati favorisce il passaggio di altri aminoacidi (threonina, fenilalanina, tirosina, istidina e metionina) che si trovano infatti in alta concentrazione nell’encefalo del topo Bckdk−/−. L’alterata regolazione aminoacidica probabilmente interferisce con la funzione dei neurotrasmettitori, i cui precursori sono appunto questi aminoacidi. La carenza o la supplementazione con la dieta di aminoacidi ramificati ha effetto sullo sviluppo neurologico e sull’epilessia: i topo knockout con dieta povera di questi aminoacidi dopo 4 giorni hanno il fenotipo neurologico e l’epilessia (ma non i topi wild type), quelli invece con dieta ricca di aminoacidi ramificati no; inoltre sempre nel topo la patologia neurologica è reversibile (dopo 1 settimana) con la dieta. Nei pz studiati la dieta per ora ha normalizzato i livelli ematici di aminoacidi ramificati.

NB: lo screening “metabolico” non è considerato indicato nell’identificazione della causa dell’autismo non sindromico (Should Metabolic Diseases Be Systematically Screened in Nonsyndromic Autism Spectrum Disorders? PLoS ONE 1 July 2011;6:e21932).

EPHA4 is a disease modifier of amyotrophic lateral sclerosis in animal models and in humans. Nature Medicine 2012;18:1418. Malattia neurodegenerativa a esordio tardivo con una notevole variabilità fenotipica (la sopravvivenza può essere di mesi o di anni). Il 10% dei casi sono familiari a trasmissione AD (molto rara la AR) geneticamente molto eterogenea (quasi 20 malattie, con 20% da mutazione SOD1). Nel 50% dei casi la causa rimane sconosciuta. Vedi (articoli di interesse Marzo, Aprile, Giugno, Agosto 2012: Mutations in the profilin 1 gene cause familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature 2012;488:499). La grande variabilità fenotipica fa pensare a geni modificatori, su cui si potrebbe intervenire per la terapia. Nel lavoro viene individuato nel modello animale (zebrafish) di ALS da mutazione SOD1 un possibile modificatore del fenotipo, Epha4, recettore efrinico del sistema di repulsione assonale. L’inibizione genetica o farmacologica di Epha4 riduce o annulla il fenotipo SOD1 nello zebrafish e aumenta la sopravvivenza nei modelli animali di topo e ratto. Nei pz con ALS non solo l’espressione di EPHA4 è inversamente correlata con l’inizio della malattia e la sopravvivenza, ma anche mutazioni con perdita di funzione sono associate a lunga sopravvivenza. Inoltre il knockdown o l’inibizione farmacologica di Epha4 evita l’assonopatia del modello di zebrafish con ALS da mutazione TDP-43 (nell’uomo la mutazione di questo gene causa la ALS10 -MIM #612069) e anche nel knockdown di Smn1 sempre nello zebrafish (modello animale della Atrofia Muscolare Spinale –MIM #253300). EPHA4 sembra quindi modulare la vulnerabilità dei motoneuroni alla degenerazione assonale. Un buon target terapeutico quindi.

Transcriptional profiling in facioscapulohumeral muscular dystrophy to identify candidate biomarkers. PNAS early edition Sept 2012. 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, con ampia variabilità fenotipica. Il difetto genetico, identificato 20 anni fa, non riguarda un gene codificante una proteina ma 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 (in un recente lavoro “A Long ncRNA Links Copy Number Variation to a Polycomb/Trithorax Epigenetic Switch in FSHD Muscular Dystrophy. Cell 2012;142:819” viene identificato un ncRNA in un locus vicino che è espresso nella FSHD e che coordina la derepressione di geni che è causa della FSHD)(vedi Articoli interesse Maggio 2012). Non sono disponibili terapie. In questo lavoro vengono paragonati i profili di espressione genica in biopsie muscolari di pz (n. 29) e controlli (23 parenti 1° grado non affetti) di 21 famiglie: 15 geni con differente profilo di espressione pz vs controlli sono stati considerati come “segnatura molecolare” della distrofia in altri 26 soggetti con accuratezza di attribuzione come affetti o controlli dell’80-90% (m. deltoide, m. bicipite). Questi marcatori biologici potranno in futuro essere usati per verificare l’efficacia di future terapie per questa distrofia.

Genome-wide meta-analyses of nonsyndromic cleft lip with or without cleft palate identify six new risk loci. Nature Genetics 2012;44:968. La labioschisi (LS)(con o senza palatoschisi) non sindromica ha una frequenza di 0.7-1.3 per mille neonati, con differenze considerevoli interetniche (doppia negli asiatici), e è considerata una classica malattia multifattoriale. Studi di associazione mediante GWAS hanno identificato 5 loci predisponenti oltre al noto gene di suscettibilità IRF6 (Interferon regulatory factor-6)(MIM #608864), gene della s. van Der-Woude (MIM #119300)e della s. Pterigio popliteo (MIM #119500). La meta analisi dei due lavori con maggior numero di casi ha consentito di confermare i precedenti loci di suscettibilità e di identificarne altri 5 (1p36, 2p21, 3p11.1, 8q21.3, 13q31.1 and 15q22) con elementi che fanno pensare a un loro coinvolgimento nelle schisi oro-facciali: uno SNP è in un introne di PAX7 (Paired box7), un altro è 3 kb a valle di EPHA3 (codificante ephrin receptor A3), uno nel gene THADA (codificante thyroid adenoma associated), uno vicino al gene SPRY2 (codificante sprouty homolog 2), che è un eccellente candidato per le schisi facciali come risulta da modelli animali, uno, solo nella popolazione europea non nell’asiatica, è 20 kb a monte del gene TPM1 gene (encoding tropomysin 1). Dati epidemiologici e embriologici sembrano provare che i due sottogruppi, LS con o senza palatoschisi, hanno una certa sovrapposizione eziologica ma anche fattori genetici diversi. La meta analisi conferma in parte questa ipotesi identificando un locus (SPRY2) che contribuisce esclusivamente alla schisi palatina in presenza di schisi labiale, suggerendo la presenza di elementi regolatori vicini.

De novo mutations in ATP1A3 cause alternating hemiplegia of childhood. Nature Genetics 2012;44:1030. L’Emiplegia alternante infantile (AHC) è una rarissima (1:1.000.000 bambini) e grave malattia neurologica con episodi ricorrenti di emiplegia che compare prima dei 18 mesi ora in un emisoma poi nell’altro, ritardo di sviluppo e cognitivo, distonia e coreo-atetosi (MIM #104290) che può durare minuti o giorni; in genere è sporadica e è ritenuta (anche MIM la considera così) da mutazione del gene ATP1A2, allelica quindi alla emicrania familiare emiplegica (MIM #602481), quando in realtà clinicamente alcune famiglie con mutazione di questo gene sembravano più FHM che AHC. Quando sporadica comunque non è mai stata individuata mutazione del gene ATP1A2. Con il sequenziamento esonico, in 7 pz sporadici è stata individuata in tutti una mutazione non sinonima de novo del gene ATP1A3 (codificante la subunità ATPasi alfa3 del sodio-potassio). L’analisi di altri pz con AHC (totale 105) conferma che una mutazione, alcune sono ricorrenti (7/19) suggerendo che il gene sia ipermutabile, è presente in almeno il 74% dei casi, di cui 1 caso familiare. Mutazioni di ATP1A3 causano anche un’altra malattia a comparsa nell’adolescenza (range 4.55 anni) Distonia con parchinsonismo a esordio rapido (DYT12)(MIM #128235). Lo studio funzionale in HeLa di mutazioni che causano o l’una o l’altra condizione mostrano che mutazioni DYT12 riducono a zero l’espressione di ATP1A3, mentre quelle causanti AHC non riducono l’espressione della proteina; l’effetto patogeno sembra dovuto a effetti diversi sulla pompa sodio-potassio, ipomorfici per DYT12 e modulatori per AHC (legame degli ioni potassio alla pompa Na+/K+).

Clinical spectrum of disease associated with ATP1A3 mutations. Lancet Neurology 2012;11:741. Commenta l’articolo sullo stesso fascicolo (Heterozygous de-novo mutations in ATP1A3 in patients with alternating hemiplegia of childhood: a whole-exome sequencing gene-identification study. Pg 764) confermando quanto sopra in 24 pz, trovando una mutazione di ATP1A3 in tutti (11 diverse, in genere missenso).

Gli AA propendono per un continuum fenotipo tra AHC e DYT12 di un disturbo distonico dei movimenti.

PTEN — Linking Metabolism, Cell Growth, and Cancer. NEJM 2012;367:1061. Editoriale che commenta i risultati un articolo pubblicato sullo stesso fascicolo (PTEN Mutations as a Cause of Constitutive Insulin Sensitivity and Obesity, pg 1002) sul ruolo di PTEN nel cancro, nel diabete 2 e nell’obesità, patologie che sappiamo sono epidemiologicamente e geneticamente legate e che hanno in comune una resistenza all’insulina, ormone e fattore di crescita, cioè una ridotta capacità di questo ormone a svolgere i suoi effetti metabolici nei tessuti bersaglio. Sappiamo che mutazioni germinali con aploinsufficienza di PTEN causano la s. Cowden (amartomi multipli, vari tipi di cancro), che la sua aploinsufficienza è presente in molti tessuti cancerosi e che gli animali da esperimento con delezione del gene sviluppano tumori maligni. La funzione di oncosoppressione è svolta regolando (defosforilazione) PI3K (phosphatidylinositol 3-kinase)(* vedi sotto) nella stessa sede dove agiscono (fosforilazione) il pathway dei fattori di crescita intracellulari e l’insulina. Carenza di PTEN produce alti livelli di una proteina a valle del pathway PI3K (PIP2), favorisce la crescita e la sopravvivenza cellulare e favorisce l’effetto metabolico dell’insulina. Nel lavoro è stata misurata la sensibilità insulinica e la funzione delle cellule beta pancreatiche in 15 pz con s. Cowde da mutazione PTEN e 15 controlli. Alcuni risultati attesi e altri inattesi: nei pz Cowden c’è una significativa aumentata sensibilità insulinica e bassa insulinemia nei pz Cowden (attesa per il ruolo di PTEN su PI3K e PIP2) e un significativo aumento della massa corporea (BMI) con aumentata adiposità ma senza modificazione di distribuzione di grasso (nonostante la maggiore sensibilità insulinica) e i livelli di mRNA di PTEN sono deficitari solo nel tessuto adiposo, non in quello del muscolo scheletrico. Le conclusioni degli AA.: “we describe a monogenic cause of profound insulin sensitization that paradoxically occurs in association with adiposity”.. e.che ”PTEN haploinsufficiency appears to result in an increased risk of obesity and cancer but a decreased risk of type 2 diabetes”.

*Da ricordare (vedi Selezione articoli Agosto 2012) 3 lavori nel fascicolo di Agosto di Nature Genetics in cui sono descritte nuove condizioni con iperplasia fibroadiposa/emimegalencefalia da mutazione PI3K.

HDAC8 mutations in Cornelia de Lange syndrome affect the cohesin acetylation cycle. Nature 2012;439:313. La coesina è un complesso proteico responsabile della coesione tra i cromatidi fratelli e permette la corretta segregazione cromosomica durante la mitosi e la meiosi. E’ formato da quattro subunità, due proteine SMC (SMC1A e SMC3), e due proteine non-SMC (RAD21 e STAG1/2). Mutazioni dei componenti strutturali della coesina (e dei suoi regolatori) causano le coesinopatie (http://etd.adm.unipi.it/theses/available/etd-09052011-101205/). Mutazioni di SMCA1 (XL) sono responsabili del 5% dei casi di s. De Lange di SMC3 di <1%, mentre mutazioni del gene NIPBL (un altro gene coinvolto nella coesione dei cromatidi fratelli) sono responsabili del 60% dei casi ((MIM #122470). L’osservazione sperimentale del ruolo di un’altra proteina oltre a NIPBL nella regolazione coesinica, HDAC8 (histone deacetylase 8)(MIM *300269, XL), in particolare nella sua localizzazione, ha spinto gli AA a verificare se mutazioni di questo gene sono responsabili di una parte dei 154 soggetti con s. DeLange negativi a NIPBL, SMC1A, SMC3, RAD21, STAG2, ESCO1, ESCO2, MAU2. Trovate 4 missenso e 1 nonsenso, de novo, e 1 caso familiare (pz, sua sorella lievemente affetta e madre non affetta con allele mutante inattivato nel sangue materno), tutti con fenotipo classico (2-2.5% di tutti i casi con DeLange, ndr). In vitro le mutazioni di HDAC8 ne annullano l’attività deacetilasica, mentre l’aggiunta di HDAC8 normale evita l’eccesso di metilazione di SMC3, eccesso che si osserva nelle cellule con mutazione. La perdita di attività della deacetilasi porta a una riduzione di legame dei componenti del complesso coesinico, meccanismo patogenetico comune a tutti geni noti responsabili di questa sindrome.

Vedi anche (Cohesin’s DNA Exit Gate Is Distinct from Its Entrance Gate and Is Regulated by Acetylation. Cell 2012;150:961), modello che prevede entrata e uscita diverse per i cromatidi fratelli.

Sindrome Dravet: è una grave encefalopatia a insorgenza nel 1° anno di vita con convulsioni tonico-cloniche inizialmente febbrili farmacoresistenti, poi i pz hanno altri tipi di crisi, come assenza, crisi miocloniche o parziali con comorbilità, deficit cognitivo e morte precoce. Il gene malattia è SCN1A (sodium channel, brain type I, alpha subunit; nac1 nav1.1), il 95% delle mutazioni, che sono da perdita di funzione in Hz, sono de novo. Mutazioni in Hz dello stesso gene causano l’Epilessia AD con convulsioni febbrili plus tipo 2 (GEFSP2), le Convulsioni febbrili familiari 3A (FEB3A) e l’Emicrania familiare emiplegica 3 (FHM3).

Specific deletion of NaV1.1 sodium channels in inhibitory interneurons causes seizures and premature death in a mouse model of Dravet syndrome. PNAS 2012;109:14646. Nel topo la delezione dell’esone 26 determina aploinsufficienza e un fenotipo simile a quello dell’uomo con convulsioni sensibili alla temperature, atassia e morte prematura. Nell’animale è stata documentata nei neuroni ippocampali una perdita selettiva di flusso di sodio e di eccitabilità negli interneuroni (neuroni che stanno tra un neurone sensorio e uno motorio e che sono responsabili della modulazione e integrazione delle risposte) GABAergici. L’ipotesi che il lavoro vuole provare è che la patologia sia dovuta a una selettiva riduzione della funzione inibitoria degli interneuroni.
I topi con perdita della isoforma Nav1.1 del canale voltaggio-dipendente del sodio nei neuroni GABAergici frontali muoiono precocemente dopo crisi convulsive tonico-cloniche, che sono sensibili all’induzione termica, esattamente come i topi con delezione generalizzata di Scn1a.
Questo fa concludere che lo stesso valga per la s. Dravet in cui si ritiene che la perdita dei canali Nav1.1 nei neuroni GABAergici frontali sia necessaria e sufficiente per causare l’epilessia e la morte prematura.

Autistic-like behaviour in Scn1a^+/− mice and rescue by enhanced GABA-mediated neurotransmission. Nature 2012;489:385. Topo con aploinsufficienza di Scn1a (Scn1a^+/− ) ha iperattività, comportamenti stereotipati, difetto di relazioni sociali e di memoria spaziale. L’olfatto è mantenuto ma nuovi odori sono repulsivi. Viene confermato che è coinvolta la neurotrasmissione GABAergica e che la delezione selettiva dei canali Nav1.1 negli interneuroni frontali è sufficiente per causare i disturbi comportamentali e il deficit cognitivo. In questi topi basse dosi di clonazepam, modulatore allosterico dei recettori GABA_A corregge i disturbi comportamentali e di memoria. Questo fa concludere che è la trasmissione GABAergica a essere alterata nella s. Dravet, e non dovuta a danno neuronale secondario alle convulsioni (vedi GABAergic excitation after febrile seizures induces ectopic granule cells and adult epilepsy. Nature Medicine pg 1271. Nature Medicine 2012;18:1271, in cui si conclude in base a una ricerca sperimentale nei ratti che le convulsioni febbrili prolungate inducono un’alterata migrazione neuronale delle cellule nel lobo temporale e che questo è causa di successiva epilessia)(vedi articoli di interesse Agosto 2012). Il lavoro su Nature comunque svela un ruolo dei canali Nav1.1 nelle funzioni neuropsichiatriche e un’appropriata terapia per la s. Dravet.

The Notch signalling system: recent insights into the complexity of a conserved pathway. Nature Reviews Genetics 2012;13:654. Il pathway di Notch è un meccanismo conservato evolutivamente che controlla una diversi processi cellulari come il differenziamento, la proliferazione e l'apoptosi. I segnali trasdotti dal recettore Notch controllano le risposte della cellula a stimoli intrinseci ed estrinseci e necessitano del contatto tra due cellule adiacenti. Il gene che codifica per il recettore Notch è stato scoperto in Drosofila poiché la parziale perdita di funzione risultava in un fenotipo con i margini delle ali intaccati (http://paduaresearch.cab.unipd.it/1719/1/Masiero_tesi_dottorato.pdf). Alterazioni di questo pathway sono descritte in molte malattie dell’uomo. Studi recenti, sempre nella Drosofila, ci dicono che questa via di segnale non è semplicemente lineare ma un network molto complesso. Le nuove tecnologie consentiranno di capire meglio i meccanismi molecolari di controllo di Notch.