Spigolature Genetica Umana/Clinica Agosto 2015. R. Tenconi

Raccolta e brevi commenti di articoli di Genetica Medica e Umana e di interesse generale del mese di Agosto 2015 (Spigolature) che hanno attirato la mia attenzione o curiosità, pubblicati 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.

DA NON PERDERE

Fetal exposure to dietary carcinogens and risk of childhood cancer: what the NewGeneris project tells us. BMJ 2015;351:h4501 (uno dei 3 AA è italiano). Rapporto di uno studio europeo New Generis (Newborns and Genotoxic Exposure Risks) che analizza biomarcatori per verificare l’effetto della dieta materna sulla salute del figlio. Dal 1950 la frequenza di cancro infantile (leucemia, tumori cerebrali, linfomi) è cresciuto di circa l’1% all’anno. In particolare per la leucemia il periodo di latenza è relativamente breve, anche meno di 6-7 anni, con la possibilità quindi che sia dovuta all’esposizione fetale a carcinogeni, anche quelli ambientali presenti nei cibi come la diossina, i bifenili policlorinati (PCB), idrocarburi aromatici policiclici (PAH) o carcinogeni che si formano nella loro preparazione come PAH, amine eterocicliche, acrilamide. Il progetto ha voluto studiare se l’assunzione di carcinogeni da parte della gestante raggiunge il feto e produce risposte biologiche avverse predisponenti alla formazione del cancro. Nel sangue del cordone ombelicale di 1151 neonati sono stati analizzati marcatori citogenetici e biochimici indicativi di esposizione fetale a carcinogeni della dieta (in particolare acrilamide, PAH, nitrosamine, metaboliti dell’ossidazione dei grassi e xenoestrogeni (diossina e PCB). Una prima conclusione è che la placenta non fa da filtro per i carcinogeni della dieta. In Tab. 1 vengono riportati i valori nei neonati dei (pre) carcinogeni e il loro contenuto nella dieta materna, con i cibi più ricchi di tali sostanze. E’ stata trovata un’associazione significativa tra la formazione di micronuclei nei linfociti (marker citogenetico di danno cromosomico) ed esposizione a metaboliti ossidativi, diossina e PBC. L’esposizione fetale ad alcuni carcinogeni della dieta materna inducono eventi molecolari con un rischio aumentato di cancro, in particolare leucemia nei maschi. Per verificare se esista una predisposizione genetica a sviluppare il cancro da esposizione fetale a carcinogeni è stato applicata l’analisi GWAS e sono stati individuati polimorfismi di alcuni geni (FOLH1, EPHZ1/2 e CYP2E1) associati significativamente ad un incremento di formazione di micronuclei segno di una possibile suscettibilità a sviluppare il cancro. Sono state trovate anche associazioni tra dose di carcinogeni ed altri aspetti come un minor peso e/o circonferenza cranica (acrilamide, diossina, PAH) e immunità.

Raccomandazioni: controlli sulla sicurezza alimentare con particolare riguardo ai carcinogeni contenuti, preparazione di cibi con minor quantità di carcinogeni (es. patatine fritte da patate con minor contenuto zuccherino e quindi meno acrilamide che si forma nella forte cottura, meno nitriti nella carne lavorata per ridurre le nitrosamine nello stomaco, diossine nella carne, nel pesce e nel latte soprattutto se ad alto contenuto di grassi, nitrosamine nella carne e nel pesce affumicato). In generale per le gravide per la prevenzione del cancro nei figli dieta ben bilanciata, scegliendo bene i cibi (ed evitandone altri) e poi astensione dal fumo e dall’assunzione di alcool.

Public Health in the Precision-Medicine Era. NEJM 2015;373:499. A proposito di medicina di precisione: in risposta a quanto il Presidente Obama ha dichiarato sulla necessità di finanziare e sviluppare la medicina di precisione (personalizzata) i direttori del National Cancer Institute Americano e del NHI sommessamente suggeriscono “What is needed now is a broad research program to build the evidence base needed to guide clinical practice” (una opportuna cautela che contrasta con le dichiarazioni pompose del Direttore generale di una grossa azienda ospedaliera italiana che annuncia sui giornali che sta partendo con la medicina di precisione per le malattie croniche, ndr). I due AA di questa Perspective sottolineano che gli Stati Uniti sono in fondo alla lista dei paesi sviluppati per attesa di vita e salute pubblica con differenze significative in base allo stato sociale, aspetto non compreso nell’agenda della medicina di precisione. E si domandano “di cosa abbiamo bisogno” in USA e quali sono le priorità da finanziare? Ci sono esperienze che dicono, in altre nazioni (UK ad es.), che l’intervento clinico, pur importante, non risolve le disuguaglianze sanitarie nella popolazione che dipendono dalle cure ma piuttosto dai fattori socio-strutturali che modellano la nostra vita, come sostiene il rapporto NRC–IOM (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=13497) “Even if health care plays some role, decades of research have documented that health is determined by far more than health care”. La medicina di precisione può fornire un importante contributo ad un ridotto numero di condizioni geneticamente determinate, ma la sfida che ora abbiamo, di migliorare la salute della popolazione, non riguarda le frontiere della scienza e la biologia molecolare. Nel 2014 in USA le agevolazioni fiscali per ricerche genetiche/genomiche hanno circa il 50% in più rispetto ai fondi per la prevenzione.

Senza voler minimizzate i benefici che la medicina di precisione potrà portare gli AA sottolineano che dobbiamo preoccuparci del fatto che “an unstinting (a braccio, “incondizionato”) focus on precision medicine by trusted spokespeople for health is a mistake — and a distraction from the goal of producing a healthier population” (tutto questo riguarderà solo gli Stati Uniti? Ndr).

Data la frequenza crescente delle allergie nella popolazione in generale e pediatrica in particolare:

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How farm life prevents asthma Science 2015;349:1034. Perchè chi cresce nelle fattorie raramente ha allergie o asma. Perché da bambini respirano componenti batterici che riducono la reattività del proprio sistema immunitario. Commenti di un lavoro sullo stesso fascicolo (Farm dust and endotoxin protect

against allergy through A20 induction in lung epithelial cells. Pg. 1106) sono stati esposti topi di 6-12 settimane ad endotossine batterica per 2 settimane prima che ricevessero stimoli allergenici, prevenendo successivamente in questi topi lo sviluppo di asma provocato dall’inalazione di acari della polvere. Nei topi esposti ad endotossine le cellule epiteliali dei polmoni producevano meno citochine quando esposte agli acari e i topi avevano meno cellule dendritiche che sono le sentinelle immunitarie attivate dalle citochine. La protezione è dovuta ad un enzima, A20, ubiquitin-modifing. Uno SNP di questo enzima correla con un’aumentata suscettibilità all’asma ed all’allergia nei bambini che sono stati allevati in una fattoria.

In conclusione l’ambiente della fattoria previene l’allergia modificando la comunicazione tra le cellule della barriera epiteliale e le cellule dendritiche tramite l’induzione di A20.

PER I PEDIATRI E PER ALTRI SPECIALISTI (Pediatri, Neuropsichiatri Infantili, Neurologi, Ostetrici, Cardiologi, Psichiatri, ORL, Medici della riproduzione, Patologi ecc.).

The Paternalism Preference — Choosing Unshared Decision Making. NEJM 2015;373:589. Il consenso informato si basa su due principi fondamentali, non limitato solo ad ottenere il permesso di una data azione ma anche fornire alla persona a cui è richiesto il consenso una certa quantità di informazioni per una scelta adeguata. Ma quante devono essere le informazione da dare? Tautologicamente tante quante servono per decidere. Tante quante servono al pz per prendere una decisione. E allora il dogma di oggi è “more information is always better”. Ma se è giusto non negare a qualcuno le informazioni che lo riguardano lo è altrettanto fornirgliene troppe? C’è infatti anche la possibilità che il pz ne voglia di meno (fa un esempio personale di un inutile eccesso di informazioni), con numerosi esempi e rischi connessi dell’eccesso di informazione. La Perspective prosegue, sempre con esempi, sottolinenando che in alcuni casi il tanto deprecato paternalismo medico è benefico, nel senso che più che le informazioni conta la presenza del medico accanto al paziente quando deve prendere delle decisioni sulla sua salute, e quando il medico vede il terrore dell’indecisione potrebbe dire: “I don’t know how things are going to turn out, but I promise I’ll be there with you the whole way” (condivido completamente, sia quando facevo il pediatra sia ora nel counseling, ndr).

Cushing’s syndrome. Lancet 2015;386:913. La S. Cushing è dovuta ad esposizione cronica di un eccesso di glucocorticoidi che comportano una condizione debilitante con aumentata mortalità, la cui incidenza è di 0.2–5.0 per milioni di persone/anno con prevalenza di 39–79 per milione, età media di comparsa 41.4 anni e M:F di 1:3. Il Cushing endogeno nell’80% dei casi è ACTH dipendente e nel restante 20% ACTH indipendente. Sono note cause genetiche (raramente da mutazione germinale) e i meccanismi molecolari responsabili della patologia. Nel Seminario vengono presentate le varie cause, gli approcci diagnostici biochimici e con immagini (ottima la flow chart clinica e diagnostica della s. Cushing confermata con due misurazioni ACTH, in Fig. 3) e le tecniche chirurgiche e di radioterapia che sono efficaci per ridurre la morbilità e la mortalità. I pz con s. Cushing necessitano di esami complessi e follow-up clinico da parte di un’equipe multidisciplinare che intervenga sulla specifica causa, controlli l’insorgenza di possibili ricorrenze, assicuri l’adeguata terapia ormonale e tratti le conseguenze multiorgano dell’eccesso protratto di glucocorticoidi, come alterazioni strutturale cerebrali che ne interessano le funzioni, rischio di infezioni opportunistiche e sepsi e la patologia cardio-vascolare, che sono solo parzialmente curabili.

Prenatal Factors in Singletons with Cerebral Palsy Born at or near Term. NEJM 2015;373:946. La paralisi cerebrale (CP), che interessa 2:1.000 bambini, è un gruppo di disabilità motorie congenite di origine cerebrale, spesso associata a deficit intellettivo, epilessia e patologie sensoriali, in genere nei nati con deficit di crescita e/o malformazioni congenite. Le cause, nella mx dei casi di nati a termine, sono di origine prenatale, non da asfissia neonatale, e con un’importante componente genetica (Familial risk of cerebral palsy: population based cohort Study. BMJ 2014;349:4294)(Spigolature Luglio 2014). In questa review vengono presentati i vari fattori determinanti che agiscono prima del parto a termine. Il considerevole incremento del numero di tagli cesarei, sia elettivi che di urgenza (dal 6% del 1980 al 18% 2009 in Australia), non ha modificato la proporzione di nati con CP (Tab. 1). I fattori prenatale associati con CP e malformazioni sono deficit di crescita, condizioni trombotiche, fattori genetici responsabili della familiarità (incremento di rischio dopo la nascita del caso indice di 15 volte per il secondo gemello, di 9 volte per un fratello, di 3 volte per un fratellastro)( (BMJ 2014;349:4294) e numerosi geni malattia (Genetic insights into the causes and classification of the cerebral palsies. Lancet Neurology 2012;11:283)(Spigolature Aprile 2014). Una prima conclusione è che la CP non si può prevenire ricorrendo al monitoraggio elettronico fetale EFM). E che saranno necessarie accurate valutazioni cliniche, ricerche genetiche, teratologiche e di neuroscienza dello sviluppo per una sua maggior comprensione (e sin da ora test genetici mirati o di screening come WES per tentare di identificarne la causa e applicare il counseling specifico, ndr).

Per i colleghi Ostetrici:

Live birth rates after IVF are lower with frozen donor eggs, study shows. BMJ 2015;351:h4352. Commento di un articolo su altra rivista (Outcomes of fresh and cryopreserved oocyte donation. JAMA 2015;314:623) in cui si dimostra che per la fecondazione in vitro (IVF) il ricorso ad oociti crioconservati di donatore è associato ad una minor frequenza di nati vivi rispetto ad oociti freschi sempre di donatore. Il ricorso ad oociti crioconservati è entrato nella pratica clinica nel 2013 (American Society for Reproductive Medicine). In questo studio si è voluto quindi studiare la sua efficacia rispetto all’uso di oociti freschi. Il 49.6% dei cicli IVF con oociti freschi hanno portato alla nascita di un nato vivo vs il 43.2% delle fecondazioni con oociti conservati (differenza 6.4% con IC 95% di 4.1-8.7% e p<0.001). Per ogni embrione trasferito il tasso di nascita è stato di 56.1% vs 47.1% (differenza 9%, 6.6%-11.4% e p<0.001). Le cause non sono note.

D’altra parte il ricorso ad oociti crioconservati ha portato ad una minor frequenza di cicli IVF cancellati (8.5%) rispetto all’uso degli oociti freschi (11.7%, p<0.001) e la logistica della IVF ne risulta è facilitata perché non è più richiesta la coordinazione con il ciclo della donatrice. Quindi con gli oociti crioconservati vi sono minor costi e una maggior convenienza che bilanciano il minor tasso di nati.

Battling perinatal depression. Lancet 2015;386:835.Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Prediction of perinatal depression from adolescence and before conception (VIHCS): 20-year prospective cohort study. Pg. 875) su depressione materna perinatale che è frequente (10–15% delle donne nei paesi sviluppati e ancor più in quelli sottosviluppati) con effetti sui bambini di tipo cognitivo, comportamentale ed emotivo, e, nei paesi poco sviluppati, anche con deficit di crescita e malattie fisiche. Lo studio riguarda donne (Canada) con o senza una storia di persistenti problemi mentali nell’adolescenza o nei primi anni dell’età adulta studiate prospetticamente nel tempo. Riscontrata una maggior frequenza di segni depressivi in epoca perinatale nel gruppo con precedente anamnesi positiva rispetto a quelle con anamnesi negativa (34% vs 8% (OR aggiustato 8.36, IC 95% 3.34-20.87). In sintesi le donne con una storia di problemi mentali sono ad alto rischio di depressione perinatale, con i rischi che comporta. Quindi per queste sono necessari interventi preventivi preconcezionali.

A Randomized Trial of Intrapartum Fetal ECG ST-Segment Analysis. NEJM 2015;373:632. Sperimentazione clinica (ClinicalTrials.gov number, NCT01131260) per verificare se l’ECG fetale del tratto ST in aggiunta al classico monitoraggio elettronico del battito cardiaco può migliorare l’outcome perinatale o diminuire i cesarei. No.

Pregnancy Complicated by Venous Thrombosis, NEJM 2015;373:540. Articolo di Clinical Practice: primigravida di 37 anni che in 12sg accusa un arto inferiore gonfio e dolente, dolore al basso ventre e difficoltà di respiro. Non ha una storia di trombosi, mentre sua madre e sua nonna materna sì. All’obiettività il BMI è di 36 (obesa) e tutta la gamba è scura ed edematosa. Torace e saturazione di ossigeno normali. Che fare? Con una buona tabella di utili raccomandazioni in casi simili.

IMMAGINI

Chocolate-coloured serum in methaemoglobinaemia. Lancet 2015;386:e2. Donna di 53 anni in PS per episodio sincopale. Storia: fumatrice abituale con assunzione ricreazionale di droghe (eroina, cannabis e benzodiazepine), deficit di G6PD. All’ingresso dispnoica a riposo, colorito grigiastro con bassa saturazione di ossigeno, normale pH, anemica (54g/L vn 130-180) con siero color cioccolato e con alti livelli di metaemoglobina (26% vn <2). Com’è avvenuto? L’eroina e la cocaina acquistate in strada possono contenere agenti ossidanti come benzocaina o novocaina, che ossidizzano l’emoglobina (dallo stato ferrosa al ferrico) causando quindi metaemoglobinemia (Hb ferrica) che colora di marrone scuro il sangue. Nella pz l’emolisi da deficit di G6PD ha provocato la liberazione di metaemoglobina dall’interno degli eritrociti al siero (NB chi tiene la provetta della pz usa il guanto, quello della provetta di controllo no, ndr).

Single Bubble — Pyloric Atresia. NEJM 2015;373:863. Neonato di 35sg senza evidenti malformazioni con vomito non biliare e con crisi di soffocamento quando si tentava di dargli liquidi, addome teso e mancata emissione di meconio. La Rx dell’addome rileva una sola bolla gastrica in alto a sn con livelli e poca aria distale: atresia pilorica. Se ce ne fossero state due di bolle si sarebbe pensato all’atresia duodenale. Alla laparotomia e gastrostomia identificata membrana prepilorica (atresia tipo 1). Operato con successo (2 anni di follow-up).

Osteopetrosis and Erlenmeyer-Flask Deformity. NEJM 2015;373:e13. Rx per maschio di 8 che per dolore da frattura composta del femore, osservato allargamento diafisario distale del femore (deformazione tipo fiasco di Erlenmeyer) e osteopetrosi. Storia di neuroblastoma per cui è stato curato negli ultimi 5 anni con terapia standard con ciclofosfamide e bifosfonato, quest’ultima terapia interrotta dopo 18 mesi per osteopetrosi.

La storia e la Rx (tessuto osseo normale accanto a tessuto osteopetrosico) fa pensare all’effetto dei bisofonati piuttosto che ad una malattia genetica.

A Giant Aneurysm of the Anterior Communicating Artery. NEJM 2015;373:560. Images in Clinical Medicine: uomo di 55 anni che lamentava da 3 anni di difficoltà visive associate a modificazioni di personalità. Sua sorella era deceduta per rottura di un aneurisma cerebrale. Se l’è cavata: migliorato il deficit neurocognitivo e la visione ed è tornato al lavoro. Gli aneurismi giganti (>2.5 cm) sono una piccola proporzione degli aneurismi cerebrali, ma con alta probabilità di rottura se non trattati. NB: circa il 20% dei pz con aneurisma cerebrale ha un parente di 1° grado con la stessa patologia.

TERATOLOGIA

Young men being treated for cancer are more likely than women to make fertility preservation

arrangements, US study shows. BMJ 2015;351:h4068. Da uno studio in USA (Fertility preservation knowledge, counseling, and actions among adolescent and young adult patients with cancer: A population-based study. Cancer 2015;121:3499) tramite questionario di adolescenti che dovranno essere sottoposti a trattamento per cancro: i maschi sono maggiormente interessati delle femmine a parlare e ad adottare provvedimenti per mantenere la fertilità, anche se l’adesione ad adottare queste pratiche rimane comunque bassa nei due sessi. Nel 70% dei casi sono stati informati che la terapia avrebbe potuto influire sulla loro fertilità, e il 71% dei maschi riportano che ne hanno discusso vs il 34% delle femmine.

E il 31% dei maschi ha in effetti provveduto a preservare la futura fertilità vs il 7% delle femmine. Ma c’è da sottolineare che l’inchiesta è stata condotta tempo fa quando la tecnica di crioconservazione oocitaria era applicabile solo in protocolli sperimentali (solo nel 2013 l’American Society for Reproductive Medicine ha dichiarato che non era più sperimentale, ndr) e comunque molto più costosa rispetto a quella dei maschi. Urgono nuove strategie per consentire il mantenimento della capacità riproduttiva di questi pz: riduzione dei costi, copertura assicurativa, collaborazione tra oncologi e chi si occupa di fertilità per una migliore informazione (e da noi? Nrd).

Immunosuppressive drugs and fertility. Orphanet Journal of Rare Diseases. 2015;10:136. Le terapie immunosoppressive, a cui si ricorre per le malattie autoimmuni o per i trapianti, se applicate nelle persone in età fertile ne riducono la fertilità e possono compromettere l’esito della gravidanza e il feto. Per ogni classe di farmaci ne vengono presentati i principali effetti sulle gonadi, sulla fertilità e sulla gravidanza. Vengono fatte alcune raccomandazioni sul loro uso prima della loro somministrazione o nel corso della terapia per potere in seguito programmare al meglio una gravidanza. Viene sottolineato che le raccomandazioni talora si basano su un basso livello di prova e questo va tenuto presente nella gestione del pz. Infine si sottolinea la necessità di informare i pz sulle conseguenze dell’immunosoppressione sulla fertilità, per poter adottare un’adeguata contraccezione e, nel caso di richiesta di voler intraprendere a breve una gravidanza, di modificarne le dosi in epoca preconcezionale tenendo conto dell’emivita del farmaco.

ETICA

Fetal Tissue Fallout. Nature 2015;373:890. Il punto sulla situazione in USA del ricorso a tessuti fetali per ricerca e cura, che ha portato a successi straordinari di salute pubblica, come le vaccinazioni. Il punto di vista è assolutamente a favore dell’uso di questi tessuti. Va separata la questione, posta da chi è contrario all’uso di tessuti fetali per ricerca e cerca il consenso popolare, che la scelta di donare tessuti favorisca l’aborto. Sono due aspetti completamente indipendenti. L’uso per ricerca dei tessuti fetali favorisce le cure e opporsi con argomentazioni non veritiere costituisce un ostacolo al principale dovere della medicina e della salute pubblica che è il “duty of care”.

STATISTICA

Interpreting hazard ratios. BMJ 2015;351:4631. Studiato l’effetto della profilassi con Isoniazide sulla mortalità di bambini ≥ 8 anni con infezione HIV con sperimentazione a doppio cieco con controlli. L’intervento è stato di Isoniazide e Co-trimoxazolo al giorno o ogni 3 gg. Campione costituito da 277 bambini ≥ 8 anni: 139 trattati e 138 controlli. Obiettivo primario: tempo intercorso tra la randomizzazione e la morte per qualsiasi causa e il tempo intercorso tra la randomizzazione e l’infezione tubercolare, con un follow-up di una media di 5.7 mesi.

Registrata una mortalità significativamente ridotta nei trattati rispetto al gruppo placebo (8% (n=11) vs 16% (n=21); rapporto di rischio (hazard ratio) 0.46 con IC 95% 0.22-0.95).

Ridotto anche il rischio di tubercolosi nei trattati (4% (n=5) vs 10% (n=13); rapporto di rischio 0.28 con IC 0.10-0.78).

In conclusione la terapia è risultata efficace nel ridurre la mortalità e l’infezione TBC in bambini con HIV.

Which of the following statements, if any, are true?

a) When calculating the hazard ratio of death, it was assumed that the death rate was constant during follow-up for each treatment group;

b) The intervention group had a 54% lower risk of mortality than the control group at any time during follow-up;

c) The hazard ratio of death is the ratio of the number of deaths in the intervention group to the number in the control group at follow-up;

d) The hazard ratio of death provides an estimate of the length of survival.

Risposte alla fine.

ZIBALDONE

Italy’s psychiatric renaissance. Nature 2015;524;290. Recensione del libro The Man who Closed the Asylums, pubblicato nel 2014 in italiano da Feltrinelli con La “Repubblica dei Matti” sulla storia di un uomo, Franco Basaglia, che dopo una lunga lotta e contro tutti è riuscito a far chiudere in Italia i manicomi (con la legge 180 del 1978) nel 1980, l’anno in cui è morto di un tumore cerebrale. Poi l’OMS ha fatto propria tale riforma. Dice la recensione che Trieste era diventato un luogo di pellegrinaggio di psichiatri che criticavano i manicomi. La legge 180 (e le successive più ampie riforme sanitarie) è stata poi applicata in modo non completo tale da non costituire più un modello singolare di cura ed è stata successivamente minata dall’opposizione politica.

Neural microgenesis of personally familiar face recognition. PNAS 2015;112:E4835. Il cervello umano è capace di fare cose incredibilmente complesse con una incredibile facilità, come identificare persone che non si vedono da decenni e dividere i visi familiari da quelli non familiari in poche centinaia di millisecondi. Questa capacità varia da individuo a individuo e può essere annullata da un danno dell’area occipito-temporale ds (prosopagnosia), patologia che può essere congenita o acquisita. Sono quasi completamente ignoti i meccanismi neurali di questa capacità. In questo studio con neuroimmagini si dimostra che l’attivazione delle regioni ventrali occipito-temporali del riconoscimento facciale aumenta con l’informazione visiva indipendentemente dalla familiarità di lungo termine del viso, mentre le strutture del lobo temporale mediale (corteccia peririnale, amigdala, ippocampo) e la corteccia temporale infero-anteriore rispondono rapidamente quando è accumulata sufficiente informazione per il riconoscimento del viso familiare. Quindi nel riconoscimento di una faccia familiare contribuiscono, integrandosi in modo differenziale, sia le regioni classiche posteriori che quelle temporali anteriori ventromediali.

Vedi anche Electrical Stimulation of Human Fusiform Face-Selective Regions Distorts Face Perception. Journal of Neuroscience ;2012; 32:14915 e Facing reality. Reseach highlights. Nature Reviews Neuroscience 2012;13 (Spigolature Dicembre 2012).

A most unusual (super)predator. Science 2015;349:784. Commento di una ricerca sullo stesso fascicolo (The unique ecology of human predators. Pg. 858) che prova quanto sospettato che l’uomo uccide prede adulte, che sono il capitale riproduttivo delle popolazioni, a tassi molto più alti (oltre 14 volte) rispetto agli altri predatori, soprattutto carnivori terresti e pesci. Gli uomini sono quindi super predatori. Tre considerazioni del commento: 1. la caccia fa parte della nostra identità e rimane un’importante forza ecologica ed evolutiva. 2. la capacità di cacciare prevalentemente gli animali adulti ci rende unici rispetto agli altri predatori. 3. nello stesso tempo abbiamo la non comune capacità di analizzare e razionalmente modificare il nostro comportamento in modo da minimizzarne le conseguenze dannose.

Acute Stress Impairs Self-Control in Goal-Directed Choice by Altering Multiple Functional Connections within the Brain’s Decision Circuits. Neuron 2015;87:621. Ciascuno di noi ha vissuto situazioni in cui ha perso il controllo di sé che l’hanno indotto a fare scelte di cui poi si è pentito. In questo lavoro si è valutato come lo stress influisca sull’autocontrollo in un campione di giovani adulti che hanno un sano stile di vita ma che mangiano con una certa regolarità cibo-spazzatura. Rispetto ai controlli chi è stato sperimentalmente messo sotto stress (mani in acqua ghiacciata) preferisce cibi più saporiti senza tenere conto che sono meno salutari e non consoni alla dieta che avevano scelto di seguire. Le neuroimmagini (fMRI) mostrano che nei partecipanti allo studio messi sotto stress sono più attivi i circuiti cerebrali della ricompensa e del processamento dei sapori rispetto al campione di controllo (mani in acqua calda)

(vedi bella sintesi http://www.quotidianosanita.it/scienza-e-farmaci/articolo.php?articolo_id=30582)

Gli AA sostengono che lo stress contribuisca ad alterare le decisioni relative all’autocontrollo stimolando gli elementi della ricompensa immediata e nello stesso tempo riducendo l’efficacia delle regioni che promuovono i comportamenti compatibili con scopi a lungo termine.

The Brain on Drugs: From Reward to Addiction. Cell 2015;162:712. Review sulla dipendenza da sostanze, malattia neurologica cronica con forti componenti genetici, del neurosviluppo e socio-culturali. Ne vengono presentati i circuiti ed i meccanismi a livello cellulare e i pathway che regolano la ricompensa, l’autocontrollo e l’affettività. L’esposizione ripetuta a droghe è causa di alterazioni neuroplastiche negli stimoli glutamatergici allo striato e ai neuroni dopaminici del mesencefalo aumentando la reattività cerebrale alle assunzioni di droga, riducendo la sensibilità ad altri stimoli di ricompense non dovute alla droghe, riducendo l’autoregolazione e aumentando la sensibilità a stimoli di stress e alla disforia (umore depressivo).

La conoscenza dei meccanismi neurobiologici alla base dell’abuso delle droghe ci permette di concludere che la dipendenza è una malattia cronica del cervello e che ora conosciamo potenziali bersagli per interventi per una terapia efficace e personalizzata.

Risposte all’endgame statistico:

La risposta b è vera, mentre a, c, d sono false.

Articoli Genetica Umana/Clinica Agosto 2015. R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati in Agosto 2015 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 DNA of a Nation. Nature 2015;524:503. Sottotitolo: The United Kingdom aims to sequence 100,000 human genomes by 2017. But screening them for disease-causing variants will require innovative software. Questa nota inizia classicamente con un esempio concreto di due gemelli californiani con una complessa patologia neurologica con disturbi del movimento e paralisi cerebrale ed ipotonia muscolare, che hanno dovuto attendere 14 anni prima di essere sottoposti a WGS e trovare la causa della loro malattia, una mutazione del gene codificante la sepiapeterina reduttasi coinvolta nella produzione dei neurotrasmettitori dopamina e serotonina. I gemelli avevano avuto a 5 anni, per il simil-parkinsonismo, una terapia con L-dopa che aveva procurato loro un lieve e temporaneo miglioramento. Ora con la diagnosi è stata aggiunta serotonina con un buon effetto sulla motricità e sulla respirazione.

Con l’iniziativa del Genomics England, una compagnia del Department of Health, verrà sequenziato in UK entro il 2017 il genoma di 100.000 persone, di cui 50.000 pz con malattie rare (già reclutati 3.500 pz con i loro genitori) e con cancro (già reclutati 2.000 pz dei 25.000 previsti e il genoma dei tumori)(UK gears up to decode 100 000 genomes from NHS patients. Lancet 2014;385:103)(selezione articoli Gennaio 2015) con lo scopo di verificare se sia possibile considerare l’analisi genomica come parte integrante della valutazione sanitaria. Con il contributo di molte compagnie (il sequenziamento lo farà Illumina, altre compagnie UK e USA metteranno a punto il sofisticato sistema di interpretazione dell’enorme quantità di dati che rappresenta la maggior difficoltà dell’analisi: Congenica di Cambridge (UK) e Omicia di Oakland (California) per l’analisi delle m. rare, Nanthealth di Culver City (California) per il genoma del cancro, WuXi NextCODE di Cambridge (Massachusetts) il cancro e le malattie rare. La previsione è di analizzare a pieno regime oltre 200 genomi al giorno. Per rendere clinicamente significativo tutto il lavoro Genomics England ha organizzato un gruppo di 2.000 ricercatori UK con esperienza di 13 malattie rare e di 10 tipi di cancro per un’analisi preliminare soprattutto quando non risulta una stretta correlazione tra variante e malattia. E’ previsto il ricorso a test di biologia cellulare e a modelli animali per verificare come le varianti possono aver contribuito alla malattia, informazioni che poi verranno usate nel 100.000 Genomes Project. La speranza è di dimostrare che si possono realizzare le promesse della Medicina genomica per la salute delle persone.

Comprehensive gene panels provide advantages over clinical exome sequencing for Mendelian diseases. Genome Biology 2015;16:134. Viene descritto il test del Mendelioma, analisi a basso costo mediante NGS, per un totale di 3.070 geni mendeliani noti e se ne dimostra l’utilità in più di 2.300 pz con un’ampia varietà di possibili diagnosi. Per semplificare la ricerca di mutazioni e ridurne i costi sono stati preparati 13 pannelli di geni responsabili di altrettante malattie genetiche pediatriche e dell’adulto. A differenza di quanto si fa di solito, data la sovrapposizione clinica di molte malattie per la scelta di quale pannello usare, gli AA hanno reso meno stringenti i criteri clinici con richiedenti a cui è richiesta minima esperienza clinica, come ad es. se si rileva una facies particolare pannello Dismorfologia/Displasia, se acidosi pannello Malattie metaboliche. La sensibilità clinica ottenuta varia da pannello a pannello, dal 24% per le malattie ematologiche al 62% per quelle dermatologiche (dismorfismi/displasie 38%).

Nell’11% dei pz negativi al Mendelioma WES ha identificato la mutazione causale, in gran parte dei casi di geni riconosciuti come causa di malattia dopo la preparazione del pannello.

Limitazione dei risultati: alta consanguineità nel loro campione (Saudi Mendeliome Group), ma comunque il 24% delle malattie individuate erano AD e il 4% XL.

Vantaggi rispetto a WES: 1. costi in quanto con questo sistema (24 campioni per corsa vs 1 del WES) in D USA sono di 75-150 (oscillazione sec. il pannello) vs i 4.500 per WES, tenendo anche conto che con il trio sono ancora maggiori. 2. minimo lavoro interpretativo delle varianti trovate che ha consentito di individuare mutazioni considerate casuali in 6 casi in cui all’analisi WES erano stati dati come negativi, per la complessità di interpretazione e per la discrepanza eccessiva tra il fenotipo del pz con quello descritto in letteratura dovuto alla variante trovata. Gli AA sottolineano che la prevedibile futura riduzione dei costi per NGS, WES inclusa, riguarderà il materiale di consumo, non l’analisi dei risultati i cui costi rimarranno alti. 3. non vi sono incidental findings.

Gli AA dati i costi ed i risultati lo propongono come primo test diagnostico per malattie genetiche (interessante per i risultati e soprattutto per l’approccio usato, per la semplificazione dell’analisi clinica che da’ l’indicazione all’esame e al tipo di pannello genico da usare. Questo sottolinea ancora una volta il nuovo futuro ruolo del genetista clinico che non prescrive l’esame, ma che ne interpreta i risultati, un po’ come è successo per il CGH, ndr).

MALATTIE NEUROLOGICHE/NEUROMUSCOLARI/NEURODEGENERATIVE/ PSICHIATRICHE

Systems biology and gene networks in neurodevelopmental and neurodegenerative disorders. Nature Reviews Genetics. 2015;16:441. Per capire il ruolo delle specifiche varianti genetiche a livello cerebrale è necessario analizzare la gerarchia funzionale che va dai pathway molecolari, ai diversi tipi cellulari, ai circuiti neuronali e alla fine alla cognizione ed al comportamento. In questa review sulla base della trascrittomica si affrontano gli aspetti di genomica integrativa che sono stati applicati per conoscere le basi delle malattie del SNC.

Parkinson’s disease. Lancet 2015;386:896. Seminario su questa complessa e comune malattia neurologica, considerata come una patologia del movimento ma che in realtà è caratterizzata dalla presenza anche di importanti segni non motori. La stessa ampia eterogenicità per gli aspetti neuropatologici, che sono diffusi e non limitati alla presenza di corpi Lewy ma anche di altri aggregati proteici e di alterazioni dei neurotrasmettitori. E’ dovuta ad un complicato intreccio di fattori ambientali e genetici che coinvolgono importanti processi cellulari e che sono responsabili di difficoltà di diagnosi precoce. Per ora non ci sono terapie in grado di ritardarne l’evoluzione.

In questo seminario vengono presentati i criteri diagnostici, anche di esclusione, il decorso (molto bella la Fig. 1), l’incidenza (10–18 per 100.000 persone/anno, più frequente nei maschi) con prevalenza che cresce con l’età con un picco dopo i 80 anni, i fattori di rischio ambientali (curiosamente il fumo e l’alcool sono associati ad un minor rischio) e genetici (anche qui quelli con maggior e minor rischio)(Fig. 2, molto bella), le forme monogeniche (Tab. 1), gli aspetti neuropatologici e patogenetici molecolari, i biomarcatori e le possibili terapie sintomatiche.

The changing tree in Parkinson’s disease. Nature Neuroscience 2015; 18:1196. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Dynamic rewiring of neural circuits in the motor cortex in mouse models of Parkinson’s disease. Pg. 1299) in cui si dimostra che nel modello di topo di Parkinson vi è una perdita di dopamina che non interessa solo i gangli della base ma anche la corteccia motoria causando un cospicuo aumento del turnover delle spine nell’albero dendritico corticale alterando la plasticità sinaptica e la ritenzione mnestica (memoria).

Neuroprotection in Parkinson’s disease: a difficult challenge. Lancet Neurology 2015;14:780. Commento dell’articolo sullo stesso fascicolo (Pioglitazone in early Parkinson’s disease: a phase 2,

multicentre, double-blind, randomised trial. Pg. 795) sui risultati di una sperimentazione clinica multicentrica a doppio cieco con placebo (ClinicalTrials.gov, number NCT01280123) sull’uso del Pioglitazione (recettore ϫ agonista attivato di proliferazione dei perossisomi) per la prevenzione della progressione del Parkinson. Alle dosi usate nessun effetto. Non sono auspicabili ulteriori studi su una popolazione più ampia. Stop.

α-Synuclein in Parkinson’s disease: getting to the core of the matter. Lancet Neurology 2015;14:785. Commento di una Personal View sullo stesso fascicolo (Targeting α-synuclein for treatment of Parkinson’s disease: mechanistic and therapeutic considerations. Pg. 855) sul ruolo sempre più importante della α-sinucleina nella patogenesi del Parkinson, che fa prospettare la possibilità di terapie mirate a ridurre la sua tossicità. Infatti sinora le limitate conoscenze dei meccanismi patogenetici della neurodegenerazione hanno determinato un mancato approccio terapeutico per bloccare la morte cellulare in questa malattia. Stanno per essere sviluppate strategie terapeutiche che hanno come bersaglio appunto la sinucleina, ma vi è la necessità ora di verificare la loro efficacia e soprattutto individuare le strategie terapeutiche appropriate, che è quanto si propone questa nota. Viene presentata la struttura e la funzione della sinucleina, le mutazioni causative, la sua degradazione e la sua diffusione nella malattia, le strategia terapeutiche per contrastarne la tossicità, le sperimentazioni cliniche in corso, i dati sperimentali dei modelli in vivo, con i meccanismi di azione, con risultati preclinici incoraggianti e le prospettive per il prossimo futuro.

Propagation of prions causing synucleinopathies in cultured cells. PNAS 2015;112:E4949. La Paralisi progressiva sopranucleare (PSP) e l’Atrofia multisistemica (MSA) sono malattie neurodegenerative causate rispettivamente da prioni tau e α-sinucleina. In questo lavoro si dimostra in colture cellulari che PSP e MSA sono malattie da prioni e che MSA è dovuta a molti differenti ceppi di prioni.

Vedi α -Synuclein strains cause distinct synucleinopathies after local and systemic administration. Pg. 340 (Articoli Giugno 2015).

Vedi anche: Alzheimer’s and Parkinson’s diseases: The prion concept in relation to assembled Aβ, tau, and α-synuclein. Science 2015;349:601

Expanding the genomic roadmap of Alzheimer’s disease. Lancet Neurology 2015;14:783. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Mutations in ABCA7 in a Belgian cohort of Alzheimer’s disease patients: a targeted resequencing study. Lancet Neurology. Pg. 814) sulle mutazioni genetiche causa dell’Alzheimer familiare. Le mutazioni note causali interessano il gene della proteine precursore dell’amiloide (APP) e della presenilina (PSEN1 e PSEN2), sono molto rare (<1:10.000 persone), a trasmissione AD, sono altamente penetranti con età di comparsa della malattia tra i 35 e i 65 anni. Le altre varianti genetiche sono più frequenti nella popolazione (>5% della popolazione), sono da considerarsi dei fattori di rischio più che causa della malattia, che compare tipicamente ad età più avanzata. Con l’eccezione dell’allele APOE ε4, gran parte delle varianti comuni in più di 20 loci, identificati con GWAS, non sembrano avere effetto sulla struttura o sulla funzione delle proteine e comportano un incremento solo del 10-20% di rischio di malattia. Tutte insieme comportano comunque una “missing heritability del 50%. Altre cause possono essere fattori epigenetici, fattori ambientali (trauma cranici, educazione, stile di vita ecc.) e anche altre varianti rare abbastanza penetranti. Ci sono infatti rare varianti di geni, quali TREM2, UNC5C e AKAP9, che sino ad ora non sono stati considerati geni dell’Alzheimer. Un possibile gene Alzheimer è stato segnalato da studi GWAS, il gene ABCA7, codificante una delle proteine ATPbinding cassette transporter. In questo studio di 722 pz con Alzheimer e controlli in una popolazione ben selezionata (Fiandre) mediante sequenziamento di ABCA7 si osserva che varianti di bassa frequenza di questo gene ne spiegano l’associazione con l’Alzheimer e che la perdita parziale di funzione del gene può costituire un potenziale meccanismo patogenetico della malattia.

Alzheimer’s disease: a time for cautious optimism. Lancet Neurology 2015;14:799. Commento dell’articolo sullo stesso fascicolo che ci dice che dobbiamo essere cautamente ottimisti sulla terapia dell’Alzhemeir per quanto risulta da questa sperimentazione clinica (Longitudinal assessment of neuroimaging and clinical markers in autosomal dominant Alzheimer’s disease: a prospective cohort study. Lancet Neurology 2015;14:894) relativa a 16 persone di età 28-56 anni con mutazione di uno dei geni PSEN1, PSEN2, o APP, studiate per 2-11 anni Si osserva che l’amiloidosi è il più precoce biomarcatore dell’Alzheimer autosomico dominante e che l’evoluzione verso la malattia si svolge in tre tappe: amiloidosi attiva, un periodo stabile amiloide positivo e progressiva neurodegenerazione e declino cognitivo. Questo ci dice che il controllo precoce dell’accumulo di β-amiloide costituisce una prevenzione secondaria dell’Alzheimer AD.

Biomarkers for Alzheimer’s disease: a controversial topic. Lancet Neurology 2015;14:781. Un commento positivo sull’uso dei biomarcatori, come quelli adottati nello studio su presentato, che indica una progressione della patologia verificabile con biomarcatori, usabile come strumento predittivo e di controllo di efficacia delle terapie.

From intrinsically disordered protein to context-dependent folding: The α-synuclein tetramer is teased out of hiding. PNAS 112:9502. Commento dell’articolo sullo stesso fascicolo (KTKEGV repeat motifs are key mediators of normal α-synuclein tetramerization: Their mutation causes excess monomers and neurotoxicity. Pg. 9596) in cui viene descritto un legame tra stato di multimerizzazione della proteina neuronale α-sinucleina (αSyn) e neurotossicità. αSyn è un’abbondante proteina neuronale che agisce nel traffico delle vescicole sinaptiche. Nell’invecchiamento o in alcune malattie neurodegenerative (Parkinson,  Demenza con corpi Lewy, Atrofia Sistemica Multipla, Alzheimer) una porzione di αSyn  forma aggregati neuronali insolubili (corpi Lews e neuriti). Mutazioni (missenso, CNV, aumentata espressione) di αSync causano il Parkinson. Nel lavoro si dimostra che alcune mutazioni che aboliscono la formazione di tetrameri solubili di αSyn nei neuroni determinano una ridotta solubilità di αSyn con inclusioni citoplasmatiche ricche di αSyn causa di neurotossicità simile a quella da agenti pro-apoptotici. Quindi l’abolizione dei tetrameri causa un’insolubilità di αSyn, inclusioni e neurotossicità.

Na, K-ATPase α3 is a death target of Alzheimer patient amyloid-β assembly. PNAS 2015;112:E4465. Nella malattia Alzheimer si ritiene che il danno neuronale sia dovuto all’accumulo di una piccola proteina, β-amiloide (Aβ) che forma aggregati neurotossici e che tale neurotossicità abbia diversi meccanismi di azione. In questo lavoro se ne propone un altro che coinvolge l’interazione tra amilosferoidi, aggregati di Aβ, e la subunità Na+/K+-ATPasi α3 neurone specifica. Questa interazione ha effetti neurodegenerativi tramite un sovraccarico di calcio. La concentrazione di amilosferoidi correla con la gravità e la progressione della malattia nei pz con Alzheimer. Queste interazioni tra amilosferoidi e la ATPasi descritte nel lavoro potrebbero essere un bersaglio terapeutico.

Problems at the nuclear pore. Nature 2015;525:36. Commento di tre lavori (The C9orf72 repeat expansion disrupts nucleocytoplasmic transport. Nature;525:36; GGGGCC repeat expansion in C9orf72 compromises nucleocytoplasmic transport. Nature 2015;525:129; Modifiers of C9orf72 dipeptide repeat toxicity connect nucleocytoplasmic transport defects to FTD/ALS. Nature Neuroscience 2015;18:1226) in cui vengono identificati geni coinvolti nell’importazione e nell’esportazione nucleare che mediano la tossicità dovuta all’espansione esanucleotidica di C9ORF72, principale causa della Demenza fronto-temporale e della Sclerosa Laterale Amiotrofica.

The RNAs of ALS. Nature Neuroscience 2015;18:1066. Commento di un lavoro sullo stesso fascicolo (Distinct brain transcriptome profiles in C9orf72-associated and sporadic ALS. Pg. 1175) sui meccanismi patogenetici della Sclerosi Laterale Amiotrofica (ALS), considerata una malattia da alterato processamento e metabolismo dell’RNA. Nel lavoro si analizza il trascrittoma cerebrale di famiglie con mutazione del gene C9orf72 (c9ALS) e in casi sporadici di ALS (sALS), Si riscontra nella corteccia frontale una significativa differenza di espressione di centinaia di geni tra casi e controlli, con una frequenza doppia di sregolazione genica nei casi c9ALS rispetto agli sALS e, sorpendentemente, in gran parte coinvolgenti geni diversi. L’analisi di espressione genica mostra che nei pz con c9ALS e nei casi sALS vi è il coinvolgimento di pathway diversi. Concludono gli AA che la sregolazione del normale processamento dell’RNA è la caratteristica (signature) di c9ALS e sALS, forme che hanno differenti profili di trascrittoma e che vi è un potenziale contributo del cervelletto nella sintomatologia della malattia.

SOD1 aggregation in ALS mice shows simplistic test tube behavior. PNAS 2015;112:9878. Vecchia questione: ciò che si dimostra con la fibrillazione proteica (ripiegamento anomalo di proteine amiloidi) in vitro può valere per l’aggregazione proteica in vivo in particolare per quello che avviene nelle malattia? Abbiamo la risposta per la prima questione: la fibrillazione della superossido dismutasi (SOD1, il primo gene della Sclerosi Laterale Amiotrofica, For complex disease genetics, collaboration drives progress. Science 2015;347:1422)(articoli Marzo 2015) in vitro è uguale dal punto di vista meccanicistico a quella osservabile in vivo nel modello murino di ASL. Rimane da rispondere all’altro quesito: l’aggregazione proteica in eccesso nel topo corrisponde a quanto avviene nella malattia umana?

TDP-43 repression of nonconserved cryptic exons is compromised in ALS-FTD. Science 2015;349:650. Nel 97% dei pz con Sclerosi Laterale Amiotrofica e nel 45% dei casi di Demenza Frontotemporale, due condizioni geneticamente molto eterogenee, il meccanismo chiave della patogenesi è la clearance di TDP43 (codificata dal gene TARDBP) dal nucleo e il suo accumulo nel citoplasma come inclusioni della forma ubiquinata, suggerendo che questa proteina svolga un ruolo chiave e non noto nella neurodegenerazione. In questo lavoro in vitro si dimostra che la proteina TDP-43 agisce come un soppressore di splicing di esoni criptici non conservati mantenendo l’integrità intronica. Nelle cellule staminali embrionali di topo la mancanza di TDP-43 causa un’alterata trascrizione di questi esoni promuovendo il decadimento mediato dal nonsenso (NMD). La repressione degli esoni criptici è stata in grado di prevenire la morte cellulare nelle cellule TDP-43 nulle. Nell’encefalo di pz con ALS-FTD si rileva un alterato splicing di questi esoni. L’individuazione del ruolo di questa proteina TDP43 nella repressione degli esoni criptici costituisce un considerevole passo in avanti nella comprensione dei meccanismi patogenetici della ALS-FTD, necessario per scoprire biomarcatori e prospettare strategie terapeutiche.

A Liquid-to-Solid Phase Transition of the ALS Protein FUS Accelerated by Disease Mutation. Cell 2015;162:1066. Nella ALS/Demenza Fronto-temporale vi è accumulo in grossi aggregati citosolici dei motoneuroni delle proteine mutate, come FUS ed altri (SOD1, TARDB, OPTN, UBQLN2). La proteina codificata da FUS, simile a prioni, quando mutata causa la malattia neurodegenerativa Sclerosi Laterale Amiotrofica 6 (MIM #608030). Normalmente si assembla in compartimenti simil-liquidi, la mutazione altera l’omeostasi che la fa mantenere in fase liquida favorendo il passaggio in fase solida con aggregazione proteica.

Progress towards a neuroimaging biomarker for amyotrophic lateral sclerosis. Lancet Neurology 2015;14:786 (alcuni AA italiani). Il punto sui biomarcatori nella Sclerosi Laterale Amiotrofica da parte della Neuroimaging Society in Amyotrophic Lateral Sclerosis (NiSALS)(http://nisals.org/).

AUTISMO

Rise in US autism cases is mostly due to changes in diagnosis, study claims. BMJ 2015;351:h4209. Commento di un articolo (Comorbidity of intellectual disability confounds ascertainment of autism: implications for genetic diagnosis. AJMG B Neuropsychiatr Genet 2015;168:600) che sottolinea quanto già era stato sospettato, cioè che l’impressionante aumento della prevalenza dell’autismo (1:5.000 nel 1975, 1:150 nel 2002 e 1:68 nel 2012) è dovuto più alla riclassificazione diagnostica di bambini con malattie del neurosviluppo che al reale aumento di frequenza. Nei bambini tra i 3 e i 18 anni la sola riduzione del numero di coloro ai quali è stata posta la diagnosi di disabilità intellettiva spiega il 64.2% di aumento di prevalenza di autismo. Questa tendenza di porre diagnosi di autismo tende ad essere particolarmente significativa alle età maggiori, con una proporzione di casi con deficit intellettivo potenzialmente riclassificabili in autismo che sono del 75% per b. più grandi rispetto al 48% per quelli più piccoli. Nel caso poi di malattie genetiche particolarmente gravi frequentemente sono presenti segni di autismo anche quando questo non fa parte della malattia suggerendo la perdita di significatività in questi pazienti dei criteri diagnostici di autismo. Allora dato che nelle patologie del neurosviluppo sono molto frequentemente presenti segni di autismo e vi è nell’autismo un’ampia variazione individuale la sua diagnosi diventa particolarmente complicata, influenzandone la prevalenza.

Seeing the spectrum entire. Nature 2015;524:288. Recensione di un libro (NeuroTribes: The Legacy of Autism and the Future of Neurodiversity, di Steve Silberman. Avery: 2015) che è una storia completa della scienza e relativa cultura che circonda gli studi sull’autismo. Stanno emergendo nuovi posizioni nei confronti dell’autismo da parte di movimenti della neurodiversità, come la campagna dell’Autism Self Advocacy Network che punta a far spendere meno per trovarne una cura e a far spendere di più per aiutare le persone con autismo, le loro famiglie e chi li segue ad avere più adeguati supporti e a migliori sistemazioni.

Is birth a critical period in the pathogenesis of autism spectrum disorders? Nature Reviews Neuroscience 2015;16:498. L’encefalo nel corso dello sviluppo non è un cervello adulto di piccole dimensioni, ma va incontro ad una serie di progressive modificazioni nella composizione molecolare e di sincronizzazione delle correnti che mettono i neuroni in grado di lavorare insieme e costruire i circuiti neuronali funzionali. In questa review viene proposta l’ipotesi che i disordini dello spettro autistico siano almeno in parte dovuti ad una incompleta o inadeguata transizione verso un pattern maturo di attività neuronale. La nascita è associata ad un rapido cambio GABA da eccitatorio ad inibitorio, che è abolito nell’autismo. Vengono discussi i legami tra meccanismi di stress legati alla nascita, la persistenza GABA eccitatoria, l’alterata oscillazione del network e l’autismo. E si conclude che il parto costituisce un periodo critico che conferma o attenua o aggrava gli effetti deleteri della predisposizione genetica o di danni ambientali.

An Autism-Linked Mutation Disables Phosphorylation Control of UBE3A. Cell 2015;162:795. L’attività ubiquitina ligasica di UBE3A deve essere ben controllata perché la delezione del gene causa la s. Angelman (AS) e la sua duplicazione (o triplicazione) l’autismo. In questo lavoro si osserva in vitro che la proteina chinasi A (PKA) fosforila UBE3A in una regione al di fuori del dominio catalitico ed inibisce l’attività di UBE3A. In un probando con autismo una mutazione missenso (T485A) de novo a livello del sito di fosforilazione determina un aumento in vitro di attività di UBE3A e nel topo è causa di un eccessivo sviluppo di spine dendritiche cerebrali. Quindi PKA è un regolatore a monte dell’attività di UBE3A e una mutazione di PKA trovata in un pz con autismo altera tale controllo di fosforilazione. Quindi dal punto di vista della patogenesi dell’autismo una importante conferma che un’aumentata attività di UBE3A causa una disfunzione sinaptica.

GENETICA UMANA/CLINICA

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Identification of cis-suppression of human disease mutations by comparative genomics. Nature 2015;524:225. Per dare priorità a varianti di sequenza identificate con le attuali analisi genomiche si ricorre a due principali metodi di filtraggio che si basano sull’ipotesi che la conservazione nell’evoluzione delle regioni di interesse siano intolleranti alla variazione (PlyPhen e AIFT) e quindi, se conservate, ne prevediamo la patogenicità. Sebbene tali metodi siano utili non tengono conto però del contesto genomico in cui quella variante agisce, perché un allele può sembrare dannoso in una sequenza e neutrale in una sequenza ortologa di un’altra specie. Questo fenomeno è chiamato deviazione patogenica compensata (CPD) che contribuisce per una entità, probabilmente considerevole, di falsi negativi nella valutazione dei siti funzionali. Per valutarne l’impatto e identificare i siti è stata usata un’analisi di confronto genomico (comparative genomics): un allele non-CPD causa lo stesso fenotipo in ogni sequenza ortologa indipendentemente dal backgroud genetico, mentre quando una variante causa di malattia nell’uomo la si trova in una sequenza ortologa wild-type significa che il background di quella specie ha un effetto compensatorio sulla variante e impedisce che si manifesti il fenotipo proteggendola dalla selezione negativa. Con l’analisi condotta, ricorrendo a SNV missenso presenti in due database (HumVar e ClinVar) e sviluppando un modello di interazione genetica, si dimostra che una considerevole proporzione di alleli causa di malattia sono “riparati” in genomi di atre specie. La proporzione di missenso patogeniche trovate in ortologhi (CPD) è stato del 5.6% ± 0.5% nel ClinVar e del 6.7% ± 0.4% nel HumVar nei mammiferi, e rispettivamente del 10.2 ±0.7% e del 12.=% ± 0.5% nei vertebrati. Questo metodo è stato applicato con successo ricorrendo a studi in vivo (zebrafish)  nell’attribuzione retrospettiva di patogenicità di due diverse varianti, date come benigne (PolyPhen-2, SIFT, MutationAssessor) di due diversi geni delle ciliopatie, quello responsabile di una s. Bardet-Biedl (BBS4) e quello l’altro della s. Meckel-Gruber (RPGRIP1L).  Il metodo è stato applicato con successo anche nell’attribuzione di patogenicità in una bambina con microcefalia in cui con WES sono state individuate missenso de novo di BTG2 e NOS2 e missenso recessive di TTN (poi escluso in quanto responsabile di una forma dominante di cardiomiopatia) e LAMA1. La mutazione di BTG2 è stata considerata causale, nonostante i risultati computazionali di benignità.

Infine considerando il crescente ricorso al genome editing per modellare mutazioni patogene dell’uomo nei vari modelli animali, questi risultati suggeriscono di valutare criticamente i risultati degli studi computazionali e funzionali, e di considerare anche l’effetto di mutazioni umane nel contesto del genoma della nostra specie (articolo che ho trovato difficile e che non so se ho ben interpretato, ma comunque credo utile da tenere presente quando dobbiamo attribuire un valore di patogenicità di una missenso, ndr).

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Ondine Undone. NEJM 2015;373:573 (interpreto undone come “svelato”, ndr). Clinical implications of Basic Research nella sindrome da ipoventilazione centrale congenita (CCHS)(chiamata anche “maledizione di Ondina”)(https://it.wikipedia.org/wiki/Ondina_(mitologia)) caratterizzata da scarsa ventilazione, soprattutto nel sonno, crisi di apnea ed aumento dell’anidride carbonica e riduzione dell’ossigeno nel sangue con rischio di danni cerebrali. E’ dovuta ad un’alterata funzione del sistema nervoso autonomo con riduzione del riflesso all’aumento di CO2 o diminuzione di O2. La causa è una mutazione di PHOX2B (MIM #209880)(la malattia è geneticamente eterogenea con altri 6 geni causativi) di un singolo aminoacido della proteina, che quando introdotta nel topo causa una condizione simile. Il gene è espresso nel nucleo retrotrapezoide costituito da un ridotto numero di neuroni sulla superficie ventrale del midollo, nucleo non completamente sviluppato nel topo con mutazione umana. Un danno di questo nucleo comporta un alterato chemoriflesso alla CO2. Sono stati individuati due chemorecettori, GPR4, che è un recettore accoppiato alla proteina G pH sensibile, e TASK-2, che è un canale del potassio che media la sensibilità al pH di alcuni neuroni del nucleo retrotrapezoide; il doppio KO nel topo annulla ogni chemoriflesso causa di sintomatologia respiratoria, che è reversibile se viene riattivata l’attività di queste due proteine nel nucleo retrotrapezoide. Questo significa che ambedue, indipendentemente, sono componenti essenziali di tale riflesso. Quanto trovato può essere vero anche per altre condizioni con alterato chemoriflesso centrale come l’apnea da sonno o la malattia ostruttiva polmonare cronica, ma per queste due condizioni ci sono meno dati. E ancora deve essere individuato il network neurale coinvolto nella chemioricezione. Ma aver individuato le proteine sensibili al CO2 e al pH nei neuroni del nucleo retrotrapezoide costituisce una tappa fondamentale per potenziali terapie del CCHS e per altre condizioni simili.

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Left ventricular non-compaction cardiomyopathy. Lancet 2015;386:813. Bel seminario sulla cardiomiopatia con ventricolo sn non compatto (LVNC), malattia clinicamente e geneticamente molto eterogenea con trabecole prominenti, profondi recessi intratrabeclari e ventricolo sn con due distinti strati, uno compatto e l’altro non compatto. Vi è continuità tra la cavità ventricolare sn ed i recessi intratrabecolari che sono pieni di sangue senza comunicazione con il circolo arterioso coronarico epicardico. Vi sono diverse forme di LVNC, che vanno dal primario miocardico, a quello con aritmie, o associato a malformazioni cardiache congenite, o ad anomalie ostruttive ds, sindrome del cuore sn ipoplasico e altre. Nei neonati e nei bambini sono spesso presenti anomalie metaboliche. E’ una patologia rara a prevalenza ed incidenza non nota. La sintomatologia è molto varia, dal riscontro accidentale all’ecocardio, alle aritmie gravi e morte improvvisa. In questo seminario vengono presentati i dati anatomopatologici, clinici e genetici delle varie forme. La forme ereditarie sono in prevalenza con trasmissione XLR (gene TAZ) o AD (da vari geni codificanti il sarcomero e dei canali del sodio), ma anche AR, mitocondriali e da CNV. Il seminario prosegue con i modelli animali, le possibilità terapeutiche e l’evoluzione (molti AA italiani citati in letteratura, ndr).

Titin mutations in iPS cells define sarcomere insufficiency as a cause of dilated cardiomyopathy. Science 2015;349:982. La miocardiopatia dilatativa, caratterizzata da una progressiva dilatazione del ventricolo sn con disfunzione sistolica e poi insufficienza cardiaca, si osserva in 1:150 adulti e deriva da patologie cardiovascolari, in gran parte dei casi da una malattia genetica. Gli AA hanno recentemente identificato mutazioni dominanti troncanti del gene della proteina del sarcomero Titina, il gene-malattia (TTN) più comune di questa malattia (20% dei casi familiari e sporadici). In questo lavoro ricorrendo alla tecnica con microtessuti da staminali umani si è osservato che alcune missenso di TTN diminuiscono la capacità contrattile. Combinando analisi funzionali e sequenziamento di RNA si prova che il meccanismo patogenetico è costituito dall’alterazione del rapporto tra sarcomerogenesi e rimodellamento adattivo.

Incentivizing data donation. Nature Biotechnology 2015;33:885. Sottotitolo: Even if human research and clinical practice find a way to integrate personal health data, uptake will remain limited unless people are incentivized to participate. E come si fa ad incentivare le persone?  Placing patients at the center of the healthcaremodel. … Whether people can be convinced that personal health data services are sufficiently convenient, useful and secure will likely determine uptake and engagement”. Continua sottolineando che fino a quando non si chiarirà questo aspetto la ricerca di popolazione su ampia scala rimarrà solo un sogno.

To share is human. Nature Biotechnlogy 2015;33:796. Sottotitolo: Personal health data are beginning to be shared in the digital world—on mobile devices and the internet. Is the loss of privacy a price worth paying for the presumed benefits? Commenta un ricercatore che più si spingono i pz a partecipare ad una ricerca associandosi e lavorando insieme, che è l’attuale orientamento e che è una sicuramente una buona cosa, più si riduce la protezione della nostra privacy. Ma le attuali regole sulla privacy sanitarie sono sorpassate? In primo luogo spesso nei consensi informati le implicazioni sulla segretezza sono poco comprensibili e chi firma spesso non capisce, infatti ci sono studi che dimostrano il “privacy paradox” (le persone sono d’accordo leggendo nel donare i loro dati, ma quando si spiega che significa allora la loro privacy diventa prioritaria). In USA vi sono numerose sentenze per casi in cui essa è stata violata. Un modo per consentire la protezione dei dati personali è quello di elencare quali di questi rendere pubblici. Anche qui il curioso episodio che ha convolto la pubblicizzazione del genoma di James Watson che però ha voluto mascherare la sua suscettibilità a sviluppare l’Alzheimer tardivo in base alla sequenza del gene APOE (umanamente comprensibile, ma perché ha voluto rendere pubblico il suo genoma? Ndr), peraltro individuato da alcuni ricercatori in base a disequilibrio di locus. Rendere anonimi i dai genetici di una ricerca potrebbe, come lo dimostrano numerosi esempi, non essere sufficiente per evitare il rischio di essere individuati in base alla frequenza allelica, ai dati demografici o altro. Vi sono poi numerose iniziative di Health exhibitionism che raccolgono e condividono dati genomici personali e sullo stato di salute, come il Personal Genome Projects (solo per ricercatori americani), Open Humans che include oltre a PGP anche altre iniziative con diversa propensione alla pubblicizzazione dei dati come OpenSNP, Genes for Good (gratuita l’analisi SNP per i partecipanti). Ma mettere in comune i propri dai personali e sulla salute può anche fruttare un vantaggio economico. Comunque ricercatori, medici, eticisti e cittadini sono tutti d’accordo sulla necessità di protezione dei dati personali dei siti web o app mobili che trattano di informazioni relative alla salute, in modo da evitare che vengano a conoscenza dei datori di lavoro, che possano determinare una stigmatizzazione, il riconoscimento di una falsa paternità (6–9% delle famiglie), il coinvolgimento dei familiari (che possono non essere d’accordo nel pubblicare dati che potrebbe riguardare anche loro). Ma si deve anche considerare che i benefici di condividere i dati genetici e di salute sono molto maggiori dei rischi connessi. E allora dov’è il pericolo se viene infranta la privacy? Non è facile provarlo con esempi perché chi ha interesse a infrangere la privacy non va poi a pubblicizzare quanto fatto e trovato. Dobbiamo convincerci che lo scudo della privacy può essere facilmente aggirato (disincentivi per gli impiegati  che non vogliono sottoporsi a test genetici chiesti dall’azienda, ad es.) e annullato. Quindi “guarantees of absolute security are empty promises”. Più realistico invece preparare un consenso informato onesto per chi partecipa ad una ricerca, che deve sapere che le informazioni relative alla sua salute costituiscono un atto altruistico (scusate, sono stato lungo ma l’argomento lo merita, ndr).

Mutations in DCHS1 cause mitral valve prolapse. Nature 2015;525:109. Il prolasso mitralico (MVP), frequente anomalia valvolare cardiaca (1:40 persone), può comportare rigurgito mitralico che richiede l’intervento chirurgico. Ha una chiara componente ereditaria che, almeno per la forma isolata, non è nota. In un’ampia famiglia con persone affette da MMVP2 (myxomatous mitral valve prolapse-2) non sindromica con trasmissione AD la condizione era stata precedentemente mappata in una regione di 4.3 Mb in 11p15. In questo lavoro è stato applicato NGS in 4 affetti che ha individuato tre SNV missenso significative, due di DCHS1 (un membro della famiglia delle caderine) e una di APBB1, un precursore della proteina legante l’amiloide beta (A4). Le tre SNV sono rare ed in silico interpretate come alteranti la proteina. APBB1 è stata esclusa perché non ha un fenotipo cardiaco nel mutante zebrafish e non è espresso a livello cardiaco di topo, né risulta dalla letteratura essere associato nel topo KO. Per DCHS1 si è ricorsi allo zebrafish che ha due omologhi di DCHS1; il knockdown di uno di questi non ha alcun fenotipo cardiaco mentre il silenziamento (knockdown) del secondo (dachsous1b) causa un’alterata costrizione atrio-ventricolare che comporta anomalie tipo canale atrio-ventricolare, correggibili con DCHS1umano. In vitro si dimostra che una delle due missenso comporta una perdita di funzione del gene, quindi considerata patogena. Il topo Dchs1^+/- ha valvole mitraliche ispessite e prolassate da errore di sviluppo della morfogenesi valvolare.

Sono state ricercate mutazioni di DCHS1 in altre famiglie con MVP e ne sono state individuate altre due con più affetti con prolasso mitralico di variabile gravità (anche grave tanto da compromettere la funzione cardiaca), considerate causa della malattia.

Da verificare ora la frequenza di mutazioni di DCHS1 nei casi sporadici di MVP (molto interessante la modalità di individuazione del gene malattia, ma ovviamente per ora inapplicabile nella pratica clinica, Ndr).

Unraveling the Function of FTO Variants. NEJM 2015;373:964. Editoriale di un lavoro sullo stesso fascicolo (FTO Obesity Variant Circuitry and Adipocyte Browning in Humans. Pg. 895) che dimostra che una variante genetica della regione FTO associata ad obesità è causa di accumulo di grasso piuttosto che bruciarlo. Sappiamo dall’analisi GWAS che vi è una forte associazione tra molte (n° 89) varianti nell’introne 1 e 2 del gene FTO e BMI, ma non si conosce la sequenza nucleotidica causale né la sua funzione. In questo lavoro ricorrendo ad una complessa analisi con l’adozione di tecniche di epigenomica, di genomica comparativa, di genetica umana e di genome editig e di perturbazione diretta in campioni di pazienti e controlli e nel topi si identifica una SNV nella regione associata all’obesità del gene FTO che stimola l’espressione dei geni IRX3 e IRX5 facendo diminuire la quantità dell’energia bruciata e dispersa con il calore. Nelle cellule precursori del grasso queste alterazioni causano un maggior sviluppo di cellule bianche che accumulano energia e un minor sviluppo delle cellule brune che consumano energia. L’inibizione nel topo di Irx3 comporta perdita di peso dell’animale senza incremento di appetito o di esercizio fisico.

Nel commento si sottolinea: 1. con le nuove tecniche molecolari è possibile ora testare la funzione di SNV non codificanti e di come possano essere associate ad una condizione cronica; 2. il tessuto adiposo bruno ha un ruolo nella fisiopatologia dell’obesità; 3. è possibile intervenire con farmaci o con misure non farmacologiche sugli adipociti per favorire il consumo energetico intervenendo sul network regolatorio ARID5B (repressore)-FTO-IRX3/IRX5, quando però questo sarà completamente definito.

The support of human genetic evidence for approved drug indications. Nature Genetics 2015;47:856.

Circa un quarto dei possibili farmaci sottoposti a sperimentazione clinica risultano alla prova inefficaci, quindi si stanno cercando migliori modalità per trovare i bersagli terapeutici e quali siano le indicazioni. Con il sequenziamento del genoma umano e soprattutto con le nuove tecniche molecolari (GWAS e NGS) si stanno facendo rapidi progressi nell’identificazione dei geni che influenzano lo stato di salute e le malattie. Potenzialmente queste conoscenze possono rendere più efficace l’individuazione di nuovi farmaci.

Vi sono parecchi esempi di geni associati a malattie che si sono dimostrati efficienti target dei farmaci,  come l’individuazione del target delle statine (HMGCR), gene associato ai livelli sierici di colesterolo o di geni coinvolti nell’artrite reumatoide (Nature 2014;506:376). Nel lavoro si è voluto verificare quale peso dare alle associazioni genetiche nel scegliere il bersaglio del farmaco e precisarne l’indicazione, cioè quale peso dare al dato genetico nel scegliere il farmaco più efficace. Si è visto che la proporzione dei meccanismi di azione dei farmaci che hanno un diretto supporto genetico aumenta considerevolmente nel corso del processo di valutazione del farmaco, dal 2% nello stadio preclinico della sperimentazione sino all’ 8.2% per farmaci approvati, con ampia variabilità in base ai gruppi di malattia. Viene stimato che target genetici potrebbero migliorare di 2 volte il successo nella scoperta di nuovi farmaci.

Rare A2ML1 variants confer susceptibility to otitis media. Nature Genetics 2015;47:917. L’otite media è una delle cause di morbilità e di perdita di udito ad ogni età. La forma cronica suppurativa ha una prevalenza del 2-6% ed ha una forte suscettibilità genetica, con pochissimi geni associati. In una grossa famiglia filippina con quasi la metà dei membri con otite media cronica sono stati studiati con WES due primi cugini affetti ed è stata individuata una variante, piccola duplicazione, del gene A2ML1, che codifica un inibitore proteasico specifico per l’orecchio medio molto simile alla α2-macroglobulina (codificata da A2M), un noto marcatore della permeabilità vascolare della mucosa dell’orecchio medio durante le infezioni. Il Sanger di molti membri della famiglia conferma la cosegregazione della variante con l’otite. La stessa duplicazione è stata trovata in 3 bambini americani di 183 soggetti di origine europea o latinoamericana con predisposizione ad una grave otite cronica. Da notare che varianti di questo gene sono state considerate la causa di una sindrome Noonan like, in cui però non viene descritta la presenza di otiti anche se 2 pz con questa sindrome hanno ipoacusia, senza però sapere se NS o trasmissiva. In conclusione A2ML1 localizza specificamente nell’epitelio dell’orecchio medio e quanto trovato fa ritenere che partecipi alla fisiopatologia dell’otite media.

Mutations in SLC25A46, encoding a UGO1-like protein, cause an optic atrophy spectrum disorder. Nature Genetics 2015;47:926. L’atrofia ottica ereditaria giovanile (MIM #165500), il cui gene è OPA1, è una malattia AD con deficit visivo di varia gravità sin dalla prima infanzia, pallore del disco ottico temporalmente, deficit di visione dei colori e scotoma centrocecale, talora associato a segni neurologici extaoculari come sordità, oftalmoplegia esterna, crampi muscolari, iperreflessia ed atassia. La Neuropatia assonale periferica (Charcot-Marie-Tooth tipo 2)(CMT2A2)(MIM #609260) è una neuropatia motoria sensitiva ereditaria a trasmissione AD da mutazioni del gene MFN2. Ambedue sono geneticamente eterogenee con un 60% dei casi senza mutazione del relativo gene. Nel lievito gli omologhi di questi due geni lavorano con il gene Ugo1, che è un fattore di fusione mitocondriale che non ha un equivalente nell’uomo. In pz con Atrofia ottica o CMT2 mediante WES sono state trovate 4 famiglie con mutazioni recessive di SLC25A46, gene che, come Ugo1 nel lievito, è una proteina della membrana esterna dei mitocondri che interagisce con la membrana interna rimodellando la proteina mitofilina. Nello zebrafish mutazioni con perdita di funzione comportano un’aumentata connettività mitocondriale con un arresto dello sviluppo e nel mantenimento neuronale. In conclusione dati i fenotipi simili di mutazioni di OPA1, MFN2 e SLC25A46 è ipotizzabile che questi geni abbiano un comune meccanismo patogenetico di neurodegenerazione, ponendo le basi per possibili future terapie basate sul pathway comune di queste malattie mitocondriali.

Mutant vascular actin is a TAAD misbehaving. PNAS;112:950. Commento dell’articolo sullo stesso fasciclo (Vascular disease-causing mutation R258C in ACTA2 disrupts actin dynamics and interaction with myosin. Pg. E4168) su come due mutazioni del gene ACTA2, che codifica di αSMA (α-smooth muscle isoactin, che è una delle sei isoforme dell’actina, proteine coinvolte nella struttura, nell’integrità e nella motilità cellulare) portano alla anomala funzione actinica che causa anomalie vascolari responsabili della formazione dell’aneurisma dell’aorta toracica e della sua dissecazione (TAAD). Interessante anche il fatto che mutazioni di questo gene predispongano a malattie vascolari occlusive, come malattia coronarica precoce e ictus. E che mutazioni di altre isoforme siano causa della Miopatia nemalinica 3 (ACTA1, MIM #618800) o della s. Baraister-Winter (ACTG1, MIM #102560). In questo lavoro viene studiato l’effetto di una mutazione comune e nota (R258C) causa nell’uomo di una TAAD a prognosi grave. L’actina mutante ha un’alterata interazione con la miosina, forma filamenti meno stabili e fa aumentare i livelli di monomeri. Il prevedibile effetto è di una diminuita produzione di forza cellulare e di avvio anomalo di pathway meccano-sensitivi che portano alla patologia. La conclusione del lavoro è quindi che le anomalie della funzione contrattile contribuiscono alla patogenesi dell’aneurisma e della dissecazione aortica.

MODELLI ANIMALI E NUOVE TERAPIE

Hippocampal circuit dysfunction in the Tc1 mouse model of Down syndrome. Nature Neuroscience 2015;18:1291. Da studi nei vari modelli murini della s. Down (DS) con sovraespressione di alcuni particolari ortologhi dei geni del cr. 21 umano si ritiene che la disfunzione ippocampale costituisca l’anomalia alla base dei deficit cognitivi, in particolare dell’apprendimento e memoria. Il modello animale più comunemente studiato, Ts65Dn, è solo parzialmente trisomico del cromosoma 16 murino, che ha una regione di sintenia con il cromosoma 21 umano, ma ha trisomia di almeno 60 geni non correlati con il 21 umano sul cromosoma 17 murino. E questo complica il confronto fenotipico topo-uomo. In questo lavoro viene usato un altro ceppo murino, Tc1 transcromosomico, che è un miglior modello per la DS perché ha buona parte dei geni del cr. 21 umano. Nel Tc1 viene documentata una grave compromissione dell’ultrastruttura e della plasticità delle sinapsi eccitatorie che collegano il giro dentato ed il network CA3 (area 3 del corno di Ammone, ndr) accompagnata da alterata informazione spaziale delle cellule di posizione di CA3 e CA1 (neuroni nell'ippocampo che immagazzinano i ricordi spaziali, ndr). Questi risultati sottolineano la sensibilità del network giro dentato-CA3 all’espressione dei geni del cromosoma 21 dell’uomo, individuando così il meccanismo patogenetico dell’alterata funzione del circuito ippocampale come contributo del deficit cognitivo della s. Down.

Impeding deposition. Nature Reviews Neuroscience August 2015;16. Commento di un articolo dello scorso Luglio (Inhibition of amyloid-β plaque formation by α-synuclein. Nature Medicine 2015;21:802) in cui si dimostra che l’introduzione di α-sinucleina nel modello murino di Alzheimer, mediante iniezione intracerebrale o sovraespressione transgenica, inibisce la formazione delle placche β-amiloide.

Near-infrared fluorescence molecular imaging of amyloid beta species and monitoring therapy in animal models of Alzheimer’s disease. PNAS 2015;112:9734. Come sappiamo la ricerca di farmaci per l’Alzheimer sinora non ha portato a risultati significativi. In parte questo insuccesso è dipeso dalla mancanza di mezzi per monitorare in vivo gli effetti delle varie terapie. In questo lavoro è stata applicata con successo la tecnologia di Near-infrared fluorescence (NIRF) molecular imaging per monitorare l’accumulo cerebrale di beta amiloide (Aβ) nel modello murino di Alzheimer. La tecnica è economica, facile da applicare e diffusa (almeno per studiare i piccoli animali).

Small-molecule enhancers of autophagy modulate cellular disease phenotypes suggested by human genetics. PNAS 2015;112:E4281. La macroautofagia è un processo catabolico conservato nel corso dell’evoluzione in cui i componenti citosolici sono portati all’interno dei lisosomi e degradati. Sappiamo che l’autofagia è un processo coinvolto nella patogenesi di molte malattie come quelle infiammatorie (es. m. Crohn), nel difetto di α1-antitripsina, nella steatosi epatica non alcolica e nelle malattie neurodegenerative.

In questo lavoro vengono identificate piccole molecole che modulano l’autofagia, una di queste, BRD5631, agisce  attraverso un pathway indipendente da mTOR. Queste molecole potrebbe essere utilizzate per la  comprensione della regolazione dei pathway immunitari da parte dell’autofagia e per verificare il loro potenziale effetto terapeutico per numerose malattie.

Huntington’s disease: Neural dysfunction linked to inositol polyphosphate multikinase. PNAS 2015;112:9751. La m. Huntington (HD), caratterizzata da neurodegenerazione, demenza ed anomalie motorie, è dovuta all’espansione poliglutaminiche nel prodotto genico mutato. Il principale aspetto neuropatologico è costituito da disfunzione e morte dei neuroni medi spinosi dello striato. In questa malattia è fortemente ridotto nello striato COUP-TF-interacting protein 2 (Ctip2), che è un fattore di trascrizione dell’enzima inositolo multichinasico polifosfati (IPMK). Nel lavoro si dimostra in vitro e in vivo (diversi modelli animali) la deplezione di questo enzima, la cui sovraespressione regolarizza le alterazioni metaboliche cellulari e migliora le anomalie neurologiche e motorie negli animali. Il pathway di segnale  IPMK–Akt potrebbe essere il bersaglio terapeutico per la m Huntington.

MeCP2 regulates the timing of critical period plasticity that shapes functional connectivity in primary

visual cortex. PNAS 2015;112:E4782. MeCP2 è coinvolto nella regolazione dell’architettura cromatinica neuronale e nella trascrizione genica, specialmente in risposta all’attività neurale in epoca post-natale. Sue mutazioni sono causa della s. Rett, cha fa parte dei disordini autistici. I pz con Rett hanno inizialmente un normale sviluppo psicomotorio postnatale, ma poi perdono progressivamente le capacità verbali, sociali e motorie, oltre a manifestare altri segni come quelli comportamentali stereotipati, neurologici e motori.

un fenotipo sensorio e neurologico. Le mutazioni di MeCP2 alterano la regolazione genica in più tipi cellulari neuronali e gliali e in varie aree cerebrali.

MeCP2 regulates the timing of critical period plasticity that shapes functional connectivity in primary visual cortex. PNAS 2015;112:E4782. Mutazioni di MeCP2 sono causa della s. Rett, disordine del neurosviluppo, tramite, si ritiene, un’alterata connettività neuronale e/o plasticità, possibilmente tramite uno sviluppo sinaptico che dipende dall’esperienza, anche se non se ne conosce come. In questo studio ricorrendo al topo MeCP2-nullo, si identifica un legame tra specifiche alterazione molecolari nei neuroni GABAergici al periodo critico dello sviluppo dei circuiti e ad alterazioni funzionali.

The genetics of human infertility by functional interrogation of SNPs in mice. PNAS 2015;112:10431. Nonostante l’alta prevalenza dell’infertilità nell’uomo, che ha una considerevole componente genetica, in buona parte dei casi non riusciamo ad identificarne una causa. E’ stato approntato uno studio sperimentale con lo scopo di identificarne le mutazioni responsabili. Nelle femmine la sterilità è usualmente sindromica o associata all’asse neuroendocrino. Vi sono geni candidati, ma tutti da confermare, con mutazioni o SNP ritenute responsabili di azoospermia, tra cui mutazioni del gene TEX11 legate all’arresto maturativo con associata infertilità in maschi azoospermici. In questo lavoro è stata applicata una strategia sperimentale per individuare mutazioni causa di infertilità. Con il metodo di editing genomico CRISPR/Cas9 si sono prodotti SNP non sinonime stimate deleterie nei geni ortologhi essenziali per la meiosi ed è stata studiate la fertilità di questi topi portatori di alleli “umanizzati”. Nei topi maschi l’omozigosi per una mutazione di Cdk2, che simula uno SNP umano (rs3087335) ne altera gravemente la spermatogenesi, rivelando così una nuova funzione di regolazione e mantenimento delle cellule staminali spermatogoniali. Questo studio sottolinea che è utile l’approccio di previsione computazione degli effetti di SNP per identificare mutazioni causali per varie patologie, ma vi è poi la necessità di valutarne in vivo le conseguenze fisiopatologiche, valutazione che consente di distinguere gli alleli benigni da quello dell’infertilità.

Fmr1 deficiency promotes age-dependent alterations in the cortical synaptic proteome. PNAS 2015;112:E4697. Il gene codificante la proteina FMRP, quanto mutata causa della s. Fragile X, regola nei neuroni la traduzione un gran numero di mRNA. Nello studio si è utilizzata la spettrometria di massa quantitativa per paragonare l’espressione proteica nella frazione sinaptica neocorticale di topi KO Fmr1 vs topi di controlli nell’adolescenza e negli adulti. Trovata una sovraregolazione di un gran numero di proteine sinaptiche nei topi KO giovani ma non negli adulti. Molte delle proteine sopraregolate sono correlata ad un’aumentata sintesi nei neuroni. Questi risultati ci consentono di individuare le alterazioni proteiche causate dall’assenza di FMR1, alterazioni critiche per la formazione delle sinapsi corticali. In più, e importante, l’età dipendenza di queste alterazioni suggerisce che per la terapia della malattia c’è una finestra temporale limitata al periodo dello sviluppo.

CARATTERI-MALATTIE COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE

Computational dissection of human episodic memory reveals mental process-specific genetic profiles. PNAS 2015;112:4939. La memoria di un’esperienza vissuta nella vita, detta memoria episodica, si basa su specifici processi cognitivi. Ci sono studi sulle varianti genetiche relative alla memoria in generale, poco si sa delle basi genetiche dei processi relativi alla memoria episodica, come l’apprendimento e il mantenimento della memoria. In questo lavoro tramite lo studio di associazione GWAS si è cercato di identificare i geni dei vari aspetti della memoria episodica. In un compito di memoria verbale somministrato a un folto gruppi di partecipanti (1.665) è stato chiesto di ricordare le parole neutrali, negative e positive pronunciate subito dopo la presentazione e a distanza di 5 minuti. In base ai dati comportamentali sono state identificati differenti processi della memoria che erano associati a 4 differenti gruppi di geni in base ai dati del GWAS: il tasso di apprendimento è risultato associato a trasportatori di soluti amminici SLC, la modulazione della forza di memoria da risveglio di emozioni negative associata alla formazione del collagene, il miglioramento di memoria basato sulla ripetizione è associato con la molecola di adesione cellulare L1 (L1CAM). Alcuni di questi geni sono i geni malattia di alcune malattie neurologiche, psichiatriche, dello sviluppo del SNC (idrocefalia XL come LICAM ad es.), dell’apprendimento e della memoria. Tutto questo suggerisce che diversi profili genetici sono responsabili del processo mentale della memoria episodica. L’analisi dei loro pathway potrebbe portare a terapie almeno per le malattie psichiatriche.