Scelta di articoli
di Genetica Clinica/Umana pubblicati in Aprile
2016 nelle seguenti riviste: British Medical Journal, Lancet, Lancet
Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Genetics, Nature Medicine,
Nature Neuroscience, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience,
NEJM, PNAS, Science & Cell.
ARTICOLI DA NON
PERDERE
The rare and
undiagnosed diseases diagnostic service – application of massively parallel
sequencing in a statewide clinical service. Orphanet J. Rare Diseases 2016;11:77. Interessante iniziativa australiana di organizzazione dei
servizi di Genetica nell’affrontare insieme con una buona collaborazione tra clinica
e laboratorio l’applicazione di NGS per la diagnosi delle malattie rare. Con
fondi limitati ma razionalizzando le procedure diagnostiche sottolineando la
necessità di un’approfondita valutazione medica pre- e post-test e di una
fattiva collaborazione con chi opera in laboratorio, rispettando il ruolo di
ciascuno. Bella la tabella 1 sul potere della diagnosi (da far leggere ai
colleghi che seguono magari da anni persone con una malattia rara senza
preoccuparsi di tentare di identificarne la causa) e la Fig. 1 sulla
metodologia adottata, dall’analisi del singolo gene, all’esoma targeted
all’intero esoma, con la condivisione internazionale dei risultati e il loro
utilizzo al fine dell’appropriato management clinico e della possibilità, se e
quando possibile, del ricorso alla specifica sperimentazione clinica.
Superheroes of disease
resistance. Nature Biotechnology 2016;34:512. Come spesso succede il
termine “eroe” viene attribuito a sproposito, in questo caso per segnalare
l’articolo Analysis of 589,306 genomes identifies individuals resilient to
severe Mendelian childhood diseases. Pg. 531
in cui si documenta che nelle malattie mendeliane la mancata penetranza è più
frequente di quanto pensiamo. Oltre all’impatto sulla diagnostica questo
risultato è uno stimolo ad identificare i resilienti per capirne i meccanismi
molecolari della loro condizione e quindi la via per la terapia di malattie per
poche delle quali è per ora disponibile una terapia farmacologica. Nell’articolo
si citano i modulatori secondari noti (CCRR5 per l’infezione da HIV, mutazioni
di geni globinici per la falcemia, mutazioni LoF di PCSK9 per l’iperlipidemia
ed altre per il diabete, mutazioni in altre sedi per l’epidermolisi distrofica
recessiva e per l’A. Fanconi, nel cane mutazioni di Jagged1 per la Duchenne). In questo lavoro vengono presentati i dati di
sequenza genica e genomica di 12 studi riguardanti quasi 590.000 adulti, con
uno screening mutazionale di 874 geni, causa di 584 gravi malattie mendeliane
dell’infanzia. Sono stati individuati 13 adulti con mutazioni ritenute
altamente penetranti di 8 malattie mendeliane (CFTR Fibrosi cistica, DHCR7 s. Smith-Lemli-Opitz,
IKBKAP Disautonomia familiare, KRT14 Epidermolisi bollosa semplice, FGFR1 s. Pfeiffer,
AIRE APECED, SOX9 Displasia Campomelica, SLC26A2 Atelostogenesi). Va tenuto presente però che possono esserci stati per le
differenti tecniche usate sia resilienti non identificati sia falsi resilienti
per errori, fenotipo non riconosciuto, mosaicismi. Altra considerazione del
commento è che i numeri dei resilienti genetici sono piccoli richiedendo quindi
un’analisi di un gran numero di persone per individuare modulatori per tutte le
malattie monogeniche. Forse le indagini su popolazioni molto ampie, come Genomics England e US Precision Medicine Initiative,
potranno essere utile per tale scopo.
Un’ottima
prospettiva per le neuropatie ereditarie demielinizzanti:
Gene therapy,
CMT1X, and the inherited neuropathies. PNAS 2016;113:4552. Commento di una pubblicazione sullo stesso fascicolo (Intrathecal gene therapy rescues a model of
demyelinating peripheral neuropathy. Pg. E2421) di una possibile terapia
genica per la m. Charcot-Marie-Tooh XL dominante (CMT1X)(MIM #302800). Questa
neuropatia è dovuta a mutazione del gene GJB1 (gap junction beta 1) il cui
prodotto è Cx32 (connessina32). La CMT1X, e in genere le neuropatie
demielinizzanti ereditarie, sono dovute a geni che esprimono cellule schwann
mielinizzanti e l’ostacolo alla terapia genica è di come accedere a più
strutture nervose con espressione genica cellula specifica.
In
questo lavoro si è ricorsi al topo Cx32 nullo (Cx32 KO), che dai 3 mesi
postnatali sviluppa una neuropatia demielinizzante progressiva. Con un’unica
iniezione subaracnoidea , a 2 mesi di vita, con vettore lentivirale, che
esprime CJG1 e con un promotore specifico per la mielina, il virus accede all’endonevrio
dei nervi spinali ed è incorporato nelle cellule bersaglio dove si documenta diffusamente
nelle cellule Schwann adulte del sistema nervoso periferico una prolungata
espressione del gene trasdotto. A livello fenotipico questa espressione è
associata ad un netto miglioramento istopatologico, funzionale e clinico.
Questi
risultati stimolano la programmazione di sperimentazione preclinica e clinica
per le altre neuropatie genetiche demielinizzanti.
Due
articoli importanti per la consulenza genetica:
Huntington disease.
Neurology 2016;87:247. Editoriale (segnalato
da Enrico Grosso) di un articolo sulla stessa rivista Huntington disease reduced penetrance alleles occur at high frequency
in the general population. Neurology 2016;87:282 che ha come sottotitolo
“More common than you think?”. La m. Huntigton è causata da un’espansione trinucleotidica
CAG nel primo esone di HTT: valori normali sono di <27 CAG in ambedue gli
alleli, coloro che hanno ≥ 40 ripetizioni CAG (allele con penetranza piena)
sviluppano la malattia con l’età avanzata, ripetizioni tra 27 e 35 non danno
malattia ma il portatore, soprattutto se maschio, può avere figli con
un’espansione CAG di ≥ 36 di un allele e infine coloro con CAG di 36-39 (allele
con penetranza ridotta) possono sviluppare la malattia o essere asintomatici. La
prevalenza che conosciamo di questa malattia (4
to 7 per 100,000 persone) è stata calcolata in
studi di pz e dei loro familiari. Nel
lavoro viene calcolata la frequenza di alleli della malattia con ripetizioni CAG
in 7.315 persone della popolazione generale della British Columbia, USA e
Scozia. Nelle 3 popolazioni la frequenza dell’allele con ≥ 36 ripetizioni è
risultata uniformemente di 1:400 persone con penetranza molto più bassa
rispetto a quanto ritenuto: per età ≥ 65 anni un minimo di 0.2% per 37
ripetizioni e del 2% per 38 ripetizioni. Gli AA ipotizzano che vi sono persone
anziane con pochi segni clinici per la ridotta penetranza dell’allele che non
vengono diagnosticate per la scarsa clinica e la mancanza di familiarità e
suggeriscono di applicare più frequentemente in questa popolazione il test
genetico. Altra interessante considerazione riguarda la possibilità in futuro
di identificare le espansioni di triplette con l’applicazione routinaria di WES
o WGS che comporterebbe una maggior probabilità di risultati inattesi (e i
problemi connessi con la loro comunicazione). Limiti dello studio: per come è
stato programmato (anonimizzazione dei campioni di DNA) non sono stati
sottoposti ad un’accurata valutazione medica né sono disponibili informazioni
relative alla loro famiglia i 18 portatori di ≥ 36 ripetizioni CAG e quindi non
sono state individuate possibili persone paucisintomatiche che avrebbero potuto
aumentare la stima della penetranza. E infine, sempre per la penetranza, non
essendo riportata l’età potrebbero esserci persone giovani per le quali sarebbe
stato opportuno un follow-up più lungo.
Defeating
Alzheimer’s disease and other dementias: a priority for European science and
society. Lancet
Neurology 2016;15:455)(tra i vari centri anche uno italiano). Documento
della commissione sull’Alzheimer e altre malattie simili di Lancet Neurology : bellissimo
aggiornamento e raccomandazioni su vari aspetti: 1. Epidemiologici, con
la stima del numero di pz con Alzheimer in 28 nazioni europee (Fig. 1) e la
prevalenza per età nei vari continenti e nazioni (Fig. 3); 2. Economici
sanitari. 3. Preventivi come l’individuazione di fattori di rischio
e di protezione, le varie sperimentazioni cliniche in corso con interventi
multidominio per la prevenzione del deficit cognitivo (in Tab. 4); 4. Genetici
di suscettibilità individuale (ereditabilità >60%) con un 2% di casi da
mutazione di un gene (a trasmissione AD), ed altri geni di suscettibilità
individuati con GWAS (in Tab. 6 le varianti genetiche, quelle causa di malattie
e quelle ad alto o ridotto impatto in base alla loro frequenza). In questo capitolo
anche l’indicazione (sospetto diagnostico, familiarità), le modalità e gli
aspetti etici relativi all’applicazione di test genetici diagnostici o
presintomatici (quali geni, parenti sani ecc.). Altri capitoli: 5. Gli aspetti biologici-patogenetici,
i modelli animali; 6. Clinici e diagnostici; 7. Terapeutici con i farmaci approvati
dai vari SS europei, le sperimentazioni cliniche avanzate (Tab. 11 epoca
presintomatica, Tab. 12 in sintomatici senza demenza e Tab. 13 in fase avanzata
con demenza) e gli interventi terapeutici non farmacologici. Infine le
questioni etiche sulla prevenzione, sulla diagnosi prima della comparsa della
demenza, sulla comunicazione diagnostica, sul management e sulle cure
terminali.
MALATTIE NEUROLOGICHE/NEUROMUSCOLARI/NEURODEGENERATIVE/
PSICHIATRICHE
TREM2 variants: new keys to
decipher Alzheimer disease pathogenesis. Nature Reviews Neuroscience
2016;17:201. TREM2 è un recettore di
membrana della superfamiglia delle immunoglobuline espressa nella microglia del
SNC. Una variante di TREM2 (R47H) è stata recentemente identificata con GWAS
come importante fattore di rischio per l’Alzheimer non familiare. Da notare che
in precedenza sono state descritte mutazioni inattivanti in omozigosi di questo
gene in una rarissima condizione (M. Nasu-Hakola), malattia geneticamente
eterogenea caratterizzata da osteodisplasia policistica lipomembranosa con
leucoencefalopatia sclerosante (MIM #221770). Quindi TREM2 svolge un ruolo
importante nella funzione microgliale e osteoclastica. E altre varianti di
TREM2 sono state trovate associate ad altre malattie neurodegenerative come la
Demenza Fronto-temporale, ALS e il Parkinson. Questo suggerisce che difetti di
TREM2 costituiscono fattori di rischio generali delle malattie
neurodegenerative. In questo Progress article vengono presentati i risultati di
recenti ricerche per la comprensione dei meccanismi patogenetici a livello di
funzione microgliale esercitati da TREM2 nelle fase di stazionarietà e di
sviluppo dell’Alzheimer con particolare riguardo ai meccanismi correlati con la
neurodegenerazione, anche ricorrendo a modelli murini. Interessante per la
genetica clinica i dati in Tab. sui geni dell’immunità innata che al GWAS hanno
mostrato SNP con una significativa associazione (positiva ma anche negativa)
con l’Alzheimer, tra cui altri geni TREM e DC33.
Progranulin
Deficiency Promotes Circuit-Specific Synaptic Pruning by Microglia via
Complement
Activation. Cell 2016;165:921. La perdita di progranulina (PGRN), fattore di crescita che partecipa a numerosi processi
fisiologici e patologici, che si
verifica in alcuni pz con Demenza Fronto-temporale (MIM #607485) determina nel
modello murino difetti lisosomiali ed eccessiva produzione di complemento che
favorisce una regolazione selettiva sinaptico da parte della microglia e
deficit comportamentali che possono essere trattati bloccando il complemento
stesso. Quindi l’attivazione del complemento e il pruning sinaptico mediato
dalla microglia sembrano essere i principali fattori, piuttosto che la
conseguenza, della neurodegenerazione da carenza di progranulina. Quanto
osservato fa anche individuare un funzione sconosciuta della progranulina
nell’inibizione dell’attivazione anomala della microglia durante
l’invecchiamento.
Sex differences in Alzheimer’s disease and other dementias. Lancet Neurology
2016;15:451. Commento sul fatto, interessante, che per queste
malattie neurodegenerative ci sono differenze tra maschi e femmine, sono ad es.
più frequenti nel sesso femminile, le donne positive all’allele ε4 del gene della
apolipoproteina E sono a rischio maggiore di sviluppare la malattia, hanno
un’evoluzione clinica differente, una più veloce progressione dell’atrofia
ippocampale mentre i maschi hanno una più rapida progressione in presenza di
rilevante iperintensità della sostanza bianca periventricolare, una miglior
risposta a terapie con inibitori acetilcolinoesterasici dovuta probabilmente a
varianti del gene recettore α degli estrogeni e altro. Queste differenze, che vanno dalla genetica agli aspetti psicosociali,
oltre ad essere un dato statistico costituisce un buon punto di partenza per la
comprensione della patogenesi e quindi l’adozione di terapie per queste
malattie così frequenti ed invalidanti.
Hyperactive somatostatin interneurons contribute to excitotoxicity in neurodegenerative disorders. Nature Neuroscience 2016;19:557. Pathogenesis for amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD) remains largely unknown. Using a mouse model of ALS and FTD, the authors found that somatostatin interneurons in motor cortex were hyperactive. This hyperactivity led to the disinhibition of pyramidal neurons and correlated with signs of excitotoxicity. Ablating somatostatin interneurons restored the excitability of pyramidal cells to a normal level and prevented neurodegeneration.
Hyperactive
somatostatin interneurons contribute to excitotoxicity in neurodegenerative
disorders. Nature Neuroscience 2016;19:557. La Sclerosi laterale Amiotrofica e la Demenza
Fronto-temporale sono due malattie neurodegenerative con ampia sovrapposizione
clinica i cui meccanismi patogenetici non sono noti. In questo lavoro si è
ricorsi al modello murino di queste due malattie e si è documentato che gli
interneuroni che esprimono somastatina sono iperattivi in età giovanile ed
adulta mentre gli interneuroni positivi a parvalbumina sono iporeattivi.
L’iperattività dei primi disinibisce i neuroni piramidali V strato (L5-PN) contribuendo alla loro eccitossicità (sofferenza
e morte cellulare da liberazione incontrollata di neurotrasmettitori).
L’ablazione focale mirata degli interneuroni che esprimono somastatina porta
alla normalità l’eccitabilità dei L5-PN riducendo la neurodegenerazione e
suggerendo così una possibilità terapeutica di queste due gravi e progressive condizioni
per le quali non c’è cura.
Advancing the understanding of autism disease
mechanisms through genetics. Nature
Medicine 2016;22:345. Completa review clinica e genetica
dell’autismo con descrizione di modelli animali e modelli in vitro da cellule staminali che, integrati, possono favorire le
conoscenze della fisiopatologia di questa frequente condizione ed aprire la
strada per un’efficace terapia che ora è possibile solo per la patologia
comportamentale con due farmaci, il risperidone per l’aggressività e la
ripetitività comportamentale e l’aripiprazolo per ridurre l’irritabilità. In
Fig. 1 presentata l’architettura genetica dell’autismo, con la percentuale di
pz con mutazioni note (le sindromi rappresentano il 3.4%, le CNV 1.28% e le SNV
1.34%) e la percentuale di rischio di patologia attribuibile alle varie
mutazioni, in buona parte ipotizzabili varianti genetiche comuni con piccolo effetto
additivo (49%) e un 41% non note. Numerosi i modelli murini, sia di CNV che
delle varie patologie sindromiche e non sindromiche con specificato il fenotipo
cellulare e clinico e numerosi i modelli in vitro. In Tab. 3 presentate le
numerose aree cerebrali coinvolte dalla neocorteccia al cervelletto, l’evidenza
di tale interessamento e le specifiche potenziali terapie come la rapamicina
per geni che controllano la neurogenesi e la crescita o antagonisti di PI3K per
mutazioni di geni, come FMR1, con incremento di densità delle spine dendritiche.
E le future direzioni della ricerca e terapia.
Autism DNA hub opens. Nature
2016;34:364. Lo scorso Marzo c’è stato un accordo
tra NextCODE e Simon Foundation nel creare la più grande banca dati sull’autismo,
Simons Simplex Collection (SSC), che sarà disponibile per i ricercatori online
per confronti genomici su larga scala.
Schizophrenia genetics
complements its mechanistic understanding. Nature Neuroscience 2016;19:523. News & Views sull’articolo
citato tra
gli articoli del Febbraio 2016 (Schizophrenia risk from complex variation of
complement component 4. Nature 2016;530:177 ), che sottolinea il ruolo del
complesso maggiore di istocompatibilità nel rischio di Schizofrenia fornendo
così utilissime informazioni sulla neurobiologia di questa patologia.
Rare genetic variants
and schizophrenia. Nature Neuroscience 2016;19:525. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Rare
loss-of-function variants in SETD1A are associated with schizophrenia
and developmental disorders. Nature Neuroscience 2016;19:571) che apre con una premessa valida anche
per altre patologie a base biologica complessa e ritenute simili (autismo ad
es., vedi sopra), cioè che la schizofrenia può essere dovuta a più varianti
comuni che conferiscono ognuna un rischio ridotto di patologia o a varianti
rare, talora private, che comportano un rischio molto maggiore di malattia. Ma
l’attribuzione di causa a queste varianti è resa complessa dal numero di
varianti che risultano dall’analisi genomica e necessitano per essere validate di
un’ampia popolazione in studio, come è stato fatto nell’articolo commentato.
Infatti l’analisi con WES, applicato in 4.264 pz, 9.343 controlli e 1.077
nuclei familiari (trio)(della letteratura), ha trovato una significativa
associazione di varianti con perdita di funzione (LoF) del gene SETD1A (istone
metiltransferasi) e rischio di schizofrenia (queste transferasi con la metilazione
degli istoni provocano la condensazione cromatinica e la repressione
trascrizionale). Nel commento si
sottolinea che per individuare in queste comuni patologie con alta
ereditabilità le cause genetiche è necessario aumentare il più possibile, anche
ricorrendo a database disponibile, la popolazione in studio. Un’altra
considerazione riguarda il ruolo di altri geni regolatori della cromatina, come
RBBP5, TRRAP,
UBR5, KDM2B e KDM5C. Di
questi geni ne sono state trovate mutazioni de novo LoF, che non hanno
però raggiunto la significatività statistica.
GENETICA
UMANA/CLINICA
***
Osteogenesis
imperfecta. Lancet 2016;387:1657. Seminario
su questa malattia rara del tessuto connettivo
(1:15.000-20.000
nati), che ha come principale manifestazione clinica il coinvolgimento del
tessuto scheletrico, fragile, deformità e deficit di crescita. E’ considerata
nella massima parte dei casi una collagenopatia. Ha una trasmissione autosomica
dominante e solo recentemente sono state individuate alcune forme recessive.
Viene proposta una classificazione genetica in sostituzione della classica
suddivisione in quattro quadri clinici (Sillence). La nuova classificazione
individua 5 gruppi sulla base del pathway metabolico interessato come quello
della sintesi, struttura e processamento del collagene, sulla sua modificazione
post-traduzionale, sul suo ripiegamento e cross-linking, sulla ossificazione e
mineralizzazione e sulla differenziazione osteoblastica (vedi bellissima
Tabella con le varie forme e le due nuove AR). Interessante per il rapporto
genotipo/fenotipo la Fig. 1 con mutazioni della molecola del procollagene tipo
1: mutazioni dal sito di clivaggio N propeptidasi al C propetide causa del classico
fenotipo OI, con uno spettro che va dalla OI/s. Ehlers-Danlos alla OI a massa
ossea alta, mentre mutazioni del sito N propeptidasi causano la s. Ehlers-Danlos VII
A/B. Con un capitolo dedicato alla clinica, al follow-up clinico e alla terapia
(bifosfonati).
Cortical-Bone Fragility — Insights from sFRP4
Deficiency in Pyle’s Disease. NEJM 2016;374:2553. Articolo di Giugno del
gruppo di Losanna (A. Superti-Furga e Luisa Bonafè) e di Boston che individua in
4 pz con WES il gene causativo della malattia Pyle (Displasia
metafisaria, MIM %265900), malattia caratterizzata da aumento delle trabecole
metafisarie, osso corticale assottigliato e fragilità scheletrica con fratture.
La proteina codificata dal gene, sFRP4
(secreted
frizzled-related protein 4), è un inibitore solubile di segnale Wnt fondamentale
per l’omeostasi scheletrica. Nel modello murino si osserva la buona crescita
dell’osso spugnoso mentre è alterata la crescita dell’osso corticale che
conferisce stabilità dello scheletro, sottolineando quindi che i due tipi di
osso hanno diversi meccanismi di crescita. Nel topo KO di Sfrp-4 trattato con
un recettore solubile di Bmp2 o con anticorpi anti sclerostina (una proteina espressa quasi esclusivamente dagli osteociti e
che agisce inibendo il sistema Wnt) si rileva una normalizzazione di crescita dell’osso
corticale. Una possibile terapia di stimolazione selettiva dell’osso corticale
non solo per pz con questa rarissima malattia ma anche per una patologia molto
più frequente come l’osteroporosi.
Mutations
in nuclear pore genes NUP93, NUP205 and XPO5 cause
steroid-resistant nephrotic syndrome. Nature Genetics 2016;48:457. La s. nefrosica resistente agli steroidi
(SRNS), la seconda come frequenza come causa di malattia renale con
insufficienza alla stadio terminale prima dei 30 anni, è dovuta ad una disfunzione
dei podociti responsabile di un’alterata
filtrazione glomerulare con glomerulosclerosi focale segmentale. E’ una malattia
geneticamente eterogenea con >30 geni noti, ma in circa il 70% dei casi non
è identificabile la causa genetica. Per identificare nuovi geni di SRNS sono
stati studiate con mappatura per omozigosi e WES 160 famiglie e ne sono state
trovate tre con diverse missenso in omozigosi di NUP93, gene che codifica la
proteina del poro nucleare 93 (il complesso del poro nucleare, costituito da
numerose proteine, media il trasporto selettivo di molecole). L’analisi di
sequenza esonica ad alta resa di un altro
campione internazionale di 1.800 famiglie con SRNS ha individuato altre tre
famiglie con mutazioni missenso o troncanti in eterozigosi composta di residui
altamente conservati sempre del gene NUP93. E’ stata individuata una famiglia
con SRNS a comparsa precoce con mutazione missenso di un’altra proteina del
gene NUP205, che interagisce con il prodotto di NUP93 nell’anello interno del
complesso del poro nucleare. Ed è stata identificata un’ulteriore famiglia con
SRNS precoce con mutazione di XPO5 che codifica la proteina del poro nucleare
esportina 5, che coopera con le altre nucleoporine. In sintesi mutazioni di
questi 3 geni sono causa di un’entità clinica distinta di SRNS. Nel lavoro si
dimostra con studi in vitro che il
pathway di segnale SMAD dipendente da BMP7 svolge un importante ruolo
patogenetico nella SRNS. Un possibile bersaglio per eventuali future terapie.
Patient iPSCs:
a new discovery tool for Smith-Lemli-Opitz syndrome. Nature Medicine
2016;22:343. Commento di un articolo (Modeling Smith-Lemli-Opitz syndrome with
induced pluripotent stem cells reveals a causal role for Wnt/β-catenin
defects in neuronal cholesterol synthesis phenotypes. Pg. 388)
sul ricorso alle cellule staminali pluripotenti indotte per studiare in vitro il meccanismo patogenetico della
s. SLO (MIM #270400) da mutazioni di DHCR7 (sterol-delta 7 reduttasi), sindrome
caratterizzata da malformazioni multiple e deficit intellettivo. Le mutazioni
comportano un accumulo di 7DHC ed una carenza di colesterolo che determina
malformazioni multiple e anomalie cerebrali causa di deficit cognitivo e
comportamentale. Nel lavoro, ricorrendo a fibroblasti di pz con tale patologia,
si dimostra che l’accumulo di specifici precursori del colesterolo sregolano il
pathway Wnt/β catenina responsabile della precoce differenziazione neuronale.
L’attivazione del segnale Wnt è in grado di prevenire il fenotipo neuronale
delle iPSC con la mutazione e questo suggerisce che tale pathway è un
promettente bersaglio terapeutico nella s. SLO.
Major
spliceosome defects cause male infertility and are associated with
nonobstructive azoospermia in humans. PNAS 2016;113:4134. Il 30-35% dell’infertilità nell’uomo è dovuta a fattori
maschili e di questi il 10-15% dovuti ad azoospermia, metà degli azoosperimici
sono di tipo non ostruttivo (NOA) con causa non nota. In questo studio si è
ricorsi ad un modello animale (Drosofila) ed è stata valutata la funzione di
uno SNP strettamente associato (mediante GWAS) nell’uomo a NOA. E’ stato
osservato che il componente dello splicesoma U2A, l’omologo di SNRPA1
dell’uomo, è necessario per la differenziazione spermatogoniale. In particolare
la transizione dalla proliferazione alla differenziazione dipende dalla
funzione dello splicesoma maggiore ed è abolita da mutazioni missenso di
SNRPA1. Quindi probabilmente l’alterata regolazione dello spliceosoma
costituisce nell’uomo una causa di NOA. Da rilevare, scrivono gli AA, che sono
poche le mutazioni di geni associati allo splicesoma, quelli noti sono causa di
degenerazione retinica e della s. Taybi-Linder (Nanismo microcefalico
osteodisplasico primordiale, tipo 1, MIM #200710).
Lenz-Majewski
mutations in PTDSS1 affect phosphatidylinositol 4-phosphate metabolism
at ER-PM and
ER-Golgi junctions, PNAS 2016;113:4314. Il
Nanismo iperostotico Lenz-Majewski (MIM #151050) è una rara condizione autosomica
dominante con disabilità intellettiva, displasia sclerosante dello scheletro
con iperostosi progressiva e bassa statura, anomalie cranio-facciali e dentali,
cute lassa ed anomalie delle estremità come brachidattilia e sinfalangismo il
cui gene, PTDSS1. Le mutazione del gene-malattia, recentemente identificato
(2014), determinano una resistenza dell’enzima, una fosfatidilserina sintetasi
(PSS1), all’inibizione di feedback della fosfatidilserina (PS). In questo
studio si dimostra in vitro che la
sintesi di PS strettamente legata a trasporto dal reticolo endoplasmatico di PS
dipendente da PI4P, una delle chinasi fosfatidilinositolo. Le mutazioni di PSS1
non solo interessano i livelli cellulari di PS e la sua distribuzione ma comportano
anche un’alterazione dell’omeostasi lipidica alterando il metabolismo legato a
PI4P.
Whole-Genome
Sequencing of a Healthy Aging Cohort. Cell 2016;165:1002. I risultati di un’analisi genomica (WGS) di una piccola popolazione
di anziani in buona salute senza interventi medici, condizione differente dalla
longevità, da considerare come un carattere poligenico complesso che non
risulta associata alle note varianti della longevità (come APOE e FOXO3A), ma è
associata ad una ridotta suscettibilità genetica all’Alzheimer e alla malattia coronarica.
In questo studio non si è osservata come atteso una ridotta frequenza di rare
varianti patogene, fatto che indica la presenza di fattori genetici protettivi
delle malattie. Questo suggerisce che la buona salute in età avanzata è un
fenotipo solo in parte simile a quello della longevità. Nella popolazione studiata
è stata inoltre documentata un’associazione con varianti genetiche comuni e
rare che potrebbero, se confermate con altri studi, costituire i fattori
genetici protettivi del declino cognitivo e di altre caratteristiche dell’età.
Wellness
’omics in clinics. Nature Biotechnology 2016;34:450. Collaborazione tra Providence Health &
Services e Institute of Systems Biology (ISB) per una medicina basata sulla
tecnologia dell’omica (proteomica, metabolomica, microbioma intestinale) in
tempi diversi per prevedere, prevenire o identificare la malattia prima della
comparsa dei segni clinici.
Developing context-specific
next-generation sequencing policy. Nature Biotechnology 2016;34:466. Lettera che solleva un aspetto
importante di salute pubblica: la regolamentazione e i rimborsi per
l’applicazione del NGS nella diagnostica clinica. E il ruolo della FDA nel
regolamentare, ad es. verificando le caratteristiche del test come la sua
validità clinica, l’applicazione clinica in un campo in così rapida evoluzione.
Le attuali offerte delle compagnie sono molto varie (preconcezionale, preimpianto
e prenatale inclusa la tecnica non invasiva, screening neonatale, WES oWGS,
profilo genetico tumorale, predisposizione per malattie comuni,
farmacogenomica). Vengono classificate le offerte di 43 compagnie certificate,
alcune (solo 3) offrono servizi in vari campi mentre altre solo in alcuni come
nella diagnostica-prognostica dei tumori. Interessante la Tab. 1 su rischi e
benefici delle varie tecniche con esempi.
Mitchochondrial replacement therapy: the IOM report
and its aftermath. Nature
Review Genetics 2016;17:189. Commento delle raccomandazioni e
limitazioni contenute nel rapporto dell’Institute of Medicine (IOM) sulla tecniche di sostituzione con donazione di
mitocondri (mitochondrial
replacement)(MRT) per madri con mutazione del mtDNA alla luce della recente
legislazione USA (Mitochondrial replacement techniques:
ethical, social, and policy considerations . Febbraio 2016)(vedi selezione Articoli Febbraio 2016 Finding an ethical path forward for mitochondrial replacement. Science
2016;351:668). Dopo il riconoscimento dell’ottimo lavoro svolto 4
critiche: 1. Report un po’ “parochial” perché non analizza completamente quanto
considerato in UK dove l’argomento è stato discusso per anni, anche in
parlamento. 2. Cosa se ne fa degli embrioni di sesso femminile visto che il
suggerimento proposto è giustamente di fare una sperimentazione solo per embrioni
maschi per evitare mutazioni germinali trasmissibili? 3. E ancora la
sperimentazione solo per embrioni maschi per la limitazioni delle opzioni
riproduttive può risultare inaccettabile per qualche bioeticista o qualche
membro della società (mah! Ndr) e, 4° punto, contrastare con quanto dice la
Costituzione americana (mah! Pensavo che i causidici ci fossero solo da noi,
ndr).
Unusual
maintenance of X chromosome inactivation predisposes female lymphocytes for
increased
expression from
the inactive X. PNAS 2016;113:E2029. La
presenza di molti geni dell’immunità nel cromosoma X determina nelle femmine un
vantaggio immunitario rispetto ai maschi comportando però una maggiore
suscettibilità alle malattie autoimmunitarie. I risultati di questo lavoro nel
topo e nella nostra specie depongono per una parziale riattivazione del cromosoma
X silente nei linfociti delle femmine sopvraesprimendo quindi i geni correlati
con l’immunità e questo spiegherebbe la loro maggior suscettibilità alle
malattie immuni.
Fanconi Anemia
Proteins Function in Mitophagy and Immunity. Cell 2016;165:867. I geni del pathway della Anemia Fanconi (FA) sono
importanti soppressori di tumore la cui funzione meglio caratterizzata è di
riparare il DNA nucleare danneggiato. Loro mutazioni sono responsabili di FA
caratterizzata da insufficienza midollare ematologica e dallo sviluppo di
cancro. In questo lavoro si dimostra in
vitro che mutazioni genetiche sono causa anche di alterata autofagia di
virus e dei mitocondri danneggiati. Il pathway della FA è quindi formato da
geni di autofagia selettiva che hanno un ruolo sinora non noto nell’immunità e
nell’omeostasi degli organelli. Questi risultati hanno delle importanti
implicazioni per la miglior comprensione della patogenesi della FA e dello
sviluppo di tumori associati dovuti a difetto di riparazione del DNA associato
ad un’alterata mitofagia.
Segnalo solo: Enhanced gene targeting to evaluate Lynch syndrome alterations. PNAS
2016;113:3918 che commenta due articoli: LNA modification of single-stranded DNA oligonucleotides allows subtle
gene modification in mismatch-repair-proficient cells. Pg. 4122 e Oligonucleotide-directed mutagenesis
screen to identify pathogenic Lynch syndrome-associated MSH2 DNA mismatch
repair gene variants. Pg. 4128 in cui si
propone una tecnica per discriminare le varianti di sequenza causative dalle
altre, evento comune per varianti di sequenza nel sospetto di s.Lynch, ricreando le stesse varianti in alcune linee
cellulari idonee per studi funzionali.
GENE EDITING
Embryo-editing
research gathers momentum. Nature 2016;532:289. Nonostante il bando internazionale sul
gene-editing negli embrioni umani stanno o sono state approvate ricerche in
questo campo, anche in Europa (Karolinska Inst., Francis Crick Inst. Londra) e
sono in corso laboriose revisioni di lavori sottoposti ad alcune riviste
internazionali. Alcuni bioeticisti sottolineano che tale ricerca non contrasta
la regola di impedire la creazione di un essere umano geneticamente modificato. Ma
l’argomento è ancora dibattuto.
TERAPIE NUOVE E MODELLI ANIMALI
A ‘‘Better
Baby’’ with Gene Editing? Cell 2016;165:547.
Recensione di un libro (GMO Sapiens: The Life-Changing Science of Designer Babies. Paul
Knoepfler. Singapore: World Scientific (2016). 266 pp. $28.00). L’A, un biologo di cellule staminali e blogger, intende
con il libro, che vuole ‘‘readable (even enjoyable)”, favorire la discussione
sul gene editing tra persone ben informate e ricercatori e medici. La parte
principale di questo libro, che non tratta solo di Homo sapiens Genetically
Modified, ma anche di alimenti GMO, fertilizzazione in vitro, clonaggio umano e di sostituzione mitocondriale, riguarda
il gene editing embrionale per avere “a better baby”, con le caratteristiche
fisiche e comportamentali che i genitori desiderano abbia. E pareri sui vari
argomenti di esperti. Viene citata la prima esperienza con l’editing di
embrioni umani nella Sun-Yat Sen University in Cina, che ha suscitato la presa di
posizione con una moratoria della National Academy of Sciences lo scorso anno.
Meno nota è invece la prima esperienza disastrosa di trasferimento
mitocondriale, fatta nella stessa Università, con morte di un feto e con la
nascita di due neonati prematuri, fatto che ha bloccato l’applicazione clinica
di tale tecnica. Il commento al libro termina sottolineando il ruolo della
blogosfera nell’influenzare, se non determinare, il dibattito su questo
argomento.
The Public and the Gene-Editing
Revolution. NEJM 2016;374:1406. La National Academy of
Sciences Americana ha (NAS) co-ospitato
un incontro internazionale sul Gene editing nell’uomo i cui organizzatori hanno
proposto un forum internazionale per raccogliere i suggerimenti e le
prospettive di vari stakeholder (portatori di interesse), tra cui il grande
pubblico. In questa Perspective sono presentati i risultati di una valutazione
di 17 sondaggi degli ultimi 30 anni per conoscere cosa ne pensano gli americani
della terapia genica e del gene editing negli adulti e nei bambini, cosa ne
pensano della possibilità di intervenire a modificare le caratteristiche
genetiche delle linee germinali o degli embrioni e se sono interessati a
sottoporsi a test genetici in futuro. Un primo risultato è la considerevole
ignoranza dell’argomento, anche se le domande erano state molto semplificate. Solo
il 31% ne aveva letto o sentito parlare. In generale buona parte delle persone
(70-80%) vede positivamente la terapia genica e il più recente gene editing sia
per curare che per prevenire le malattie. La maggioranza (60%) è d’accordo su
una ricerca finanziata con fondi pubblici e che la FDA approvi le terapie
geniche possibili. Ancora la maggioranza approva il gene editing per curare le
malattie gravi (84%) e anche i difetti congeniti non fatali (66-77%) e quasi il
60% è favorevole per il gene editing per genitori in modo che non abbiano figli
affetti. Solo una minoranza approva il gene editing per migliorare
l’intelligenza o l’aspetto dei figli. E solo il 26-46% è d’accordo per
correggere geni mutati per ridurre il rischio di gravi malattie in epoca
prenatale. Per la decisione se intervenire
con il gene editing prenatale il 53% degli americani è del parere che deve
essere lasciata ai ricercatori, medici ed ad altri esperti (solo il 9% pensa
che debba essere responsabilità dei politici). Richiesti perché non hanno fatto
test genetici l’83% risponde perché non ci avevano mai pensato, il 32% per i
costi e il 21% perché non voleva sapere. Ma il 50-75% ritiene che in futuro lo
richiederà.
The CRISPR Way to Think about Duchenne’s. NEJM 2016;374:1684. In questo articolo di
implicazioni cliniche della ricerca di base si commentano i risultati di tre
articoli già segnalati (vedi selezione del Marzo 2016) sul ricorso nel modello
murino (topo mdx) al gene editing
CRISPR-Cas9 per rimuovere la mutazione causa di malattia e consentire con
successo l’espressione del gene Duchenne. Questo sistema è applicabile per
l’80% delle mutazioni malattia dell’uomo. Le altre terapie geniche per questa
malattia sono il ricorso a farmaci in grado di “saltare” la mutazione (skipping
esonico)(e consentire l’espressione di una proteina, anche se meno funzionante,
ndr), sono in corso sperimentazioni cliniche, ma per una limitata proporzione
di pz e con somministrazioni ripetute, e la terapia genica con vettore virale,
anche in questo caso ad effetto parziale e con somministrazioni ripetute. Ma
l’attuale gene editing è meno efficace rispetto alle altre terapie perché la
correzione di sequenza genica può avvenire in un numero limitato di cellule
trattate, per la possibilità che l’intervento sul genoma avvenga in sedi non
volute e possa avere effetti negativi e per altri aspetti che probabilmente
verranno risolti, rendendo comunque tale tecnica clinicamente per ora non
applicabile.