Selezione Articoli Genetica Clinica/Umana Marzo 2015. R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati in Marzo 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

Cutting the Gordian Helix — Regulating Genomic Testing in the Era of Precision Medicine. 372:1185. Perspective sulla “Medicina di precisione” che ha ricevuto l’attenzione e il supporto economico annunciata dal Presidente Obama nel 2015 (Precisione Medicine Initiative, PMI). Ma per fare questo occorre che le nuove tecniche vengano validate prima di essere introdotte nella pratica medica. E come si taglia il nodo gordiano in cui è intrappolato il sequenziamento genomico? Cioè come promuovere le novità tecniche assicurando però la sicurezza e l’efficacia? I laboratori (soprattutto quelli privati, ndr) sono ben disposti ad aiutare medici, pazienti e consumatori ad usare le nuove tecniche, ma i risultati che si ottengono, come ad es. una mutazione da considerate patogena o senza effetto clinico, possono essere di difficile (“devilishly” diabolicamente scrive il commento) applicazione nella pratica clinica

Alcune compagnie stanno già proponendo test genomici che consentono di precisare nei bambini il rischio di suicidio o di autismo o quale sia il miglior farmaco per una persona con malattia mentale. E in molti casi questo senza che vi sia una sufficiente evidenza scientifica per queste previsioni. In USA la FDA deve approvare ogni test in base alla validità analitica e clinica, per i test genetici due requisiti: è sufficientemente letto il segmento di interesse del DNA? E quel segmento fornisce informazioni cliniche significative?

La validità analitica potrebbe essere facilmente supportata dal NGS. Per la clinica si sta andando nel senso atteso di preparare database di geni e di varianti associate a malattia, come il progetto NHI ClinGen. Ma è importante che tali iniziative siano promosse ed anche regolarmente aggiornate. La FDA può contribuire a semplificare e a favorire la validazione di queste iniziative, come ha fatto nel 2013 con la piattaforma Illumina’s MiSeqDx e la sua applicazione per la diagnosi di Fibrosi cistica. La Perspective termina con un commento ottimistico sulla capacità di lasciare spazio alla creatività del mercato senza però compromettere la sicurezza.

MALATTIE NEUROLOGICHE/NEURODEGENERATIVE

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C9orf72 expansions in frontotemporal dementia and amyotrophic lateral sclerosis. Lancet Neurology 2015;14:291. La Demenza fronto-temporale (FTD) e la Sclerosi Laterale Amiotrofica (ALS) possono coesistere nella stessa famiglia ed anche nella stessa persona, anche in casi sporadici. In genere è presente un’espansione esanucleotidica di C9orf72. Il fenotipo varia per progressione (rapida o lenta) e per fenotipo, con la maggior parte dei pz con la variante comportamentale della FTD (bvFTD) o ALS (vedi poi).

In questa Review vengono analizzate le basi patogenetiche, precisando ad es. che la lunghezza delle ripetizioni patogene varia da centinaia e migliaia (normale <30), anche se non è ben chiaro quale sia il numero minimo che aumenta il rischio di malattia e se vi sia una relazione tra dimensioni delle ripetizioni e fenotipo. Come non è chiaro se vi sia un aplotipo di suscettibilità all’espansione. Vengono poi considerati i fenotipi associati all’espansione di C9orf72, con una variabilità clinica che rende talora difficile la diagnosi e quindi l’accertamento genetico, con casi confusi con altre malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer o come la classica ALS. Interessante il confronto fenotipico (Table) tra FTD dovuta alle tre principali cause genetiche (C9orf72, MAPT e GRN). Counseling genetico: nei casi familiari con trasmissione AD di FTD o ALS va analizzato C9orf72; ma nei casi sporadici si applica il test genetico? Vi è una buona proporzione di casi sporadici con FTD e ALS con l’espansione, e ci sono anche casi con la presenza di due mutazioni patogenetiche nella stessa persona (ad es. C9orf72 and TARDBP9)(mutazioni di TARDBP9 sono causa di malattia)(MIM #612069). Non abbiamo però informazioni sufficienti per capire il significato clinico della compresenza di mutazioni patogene o dati accurati sulla penetranza o la possibilità di predittori fenotipici. Si avranno queste informazioni quando faremo studi prospettici di portatori di mutazioni, ma questo non toglie che ora nei casi sporadici vada discusso il rischio genetico con il paziente con malattia apparentemente sporadica. La Review prosegue con gli aspetti delle neuroimmagini (a differenza dei casi da mutazione degli altri due geni, l’espansione C9orf72 non causa anomalie visibili alla RM cerebrale), sulla fisiopatologia di questa mutazione, sui modelli in vitro e sulle priorità per la ricerca nella FTD e ALS da mutazione C9orf72.

For complex disease genetics, collaboration drives progress. Science 2015;347:1422. La collaborazione tra vari centri consente di raggiungere importanti risultati nell’identificazione dei geni di una malattia così complessa come ALS, ovviamente ricorrendo all’analisi esomica, e costituisce un modello per la scoperta di nuovi geni per altre malattie (Exome sequencing in amyotrophic lateral sclerosis identifies risk genes and pathways. Pg. 1436)(alcuni AA italiani di MI). Significativa la Fig. del commento con 11 geni scoperti dopo il 2008 e 1 solo gene (SOD1) identificato nel 1994. Gli AA per selezionare le varianti di 2.843 casi e 4.310 controlli hanno focalizzato l’attenzione su 3 modelli, cercando varianti non sinonime considerabili patogene e varianti del sito di splicing. Selezionati 51 geni per un ulteriore campione di casi e controlli (1318 e 2.371). Identificati alcuni geni, definiti interessanti. Applicando il modello “dominante con variante non benigna” trovato un eccesso di rare varianti del gene TBK1, codificante un membro di una chinasi non-canonico della famiglia chinasi IkB, gene che ha un qualche ruolo causativo nello 0-9% dei casi ALS (che non vuol dire che tale proporzione di casi sia dovuta a mutazioni di tale gene, perché ancora deve essere verificato se sono varianti di rischio o causative). Interessante il fatto che questo gene è coinvolto nell’autofagia e nella degradazione delle proteine ubiquinate, e questo va nel senso atteso per il meccanismo patogenetico della ALS e della neurodegenerazione.

Frontotemporal dementia: a peek under its invisibility cloak. Lancet Neurology 2015;14:236. Commento di un lavoro sullo stesso fascicolo. FTD, inizia dopo i 60 anni, seconda malattia neurogenenerativa per frequenza, con degenerazione e disfunzione dei network neuronali dei lobi frontali e temporali e delle regioni sottocorticali e con vari segni clinici tra cui, oltre alla demenza, la variante comportamentale. I principali geni coinvolti sono progranulina (GRN)(MIM #600274) e proteina tau associata ai microtubuli (MAPT)(MIM #600274) e l’espansione esanucleotidica a carico del gene C9orf72 (MIM #105550), caratterizzate da differenti quadri cliniche e aspetti neuroanatomici e neuropatologici. Un problema che ostacola la comprensione dei meccanismi patogenetici e l’eventuale cura consiste nel fatto che quando facciamo diagnosi è già troppo tardi. L’ideale sarebbe studiare famiglie con una specifica mutazione e avere 3 gruppi di persone, quelle senza mutazione, quelle sintomatiche con mutazione e quelle presintomatiche con mutazione. Nel lavoro collaborativo (UK, Europa –significativa la precisazione di UK separata dall’Europa, ndr- e Canada) (Presymptomatic cognitive and neuroanatomical changes in genetic frontotemporal dementia in the Genetic Frontotemporal dementia Initiative (GENFI) study: a cross-sectional analysis. Lancet Neurol 2015;14:253)(molti AA italiani) sono stati studiati i dati clinici, neuropsicologici e delle neuroimmagini di un insieme di 220 partecipanti geneticamente caratterizzati: 118 portatori di mutazione associata alla malattia di cui 78 in fase presintomatica e 102 parenti non portatori. Come atteso, sono state notate alterazioni regionali delle neuroimmagini alla RM cerebrale già decenni prima della comparsa dell’inizio della malattia e 5 anni prima dei deficit neuropsicologici. Questo studio è importante perché pone le premesse per individuare un biomarcatore che possa aiutare a definire lo stadio presintomatico e la progressione della malattia, dati importanti per future sperimentazioni terapeutiche.

Genetics of ALS and FTD. Cell 2015;160:798. Istantanea della sclerosi laterale amiotrofica e Demenza Frontotemporale. Elencati geni mendeliani delle due condizioni, 32 tra ALS e FTD e possibili pathway e 4 geni modificatori. Dei geni mendeliani 13 dello spettro, come CHMP2B all’estremo FTD e TARDB all’estremo ALS. Quest’ultima condizione frequentemente si presenta associata ad altre patologie neurodegenertive come il parkinsonismo. Ci sono infatti geni di solito mutati in altre malattie che raramente sono mutati nell’ALS, come FIG4 ritenuto il gene della CMT4J e SPAST della SPG4 (vedi pannello della figura). Quindi vi è un’ampia sovrapposizione fenotipica e anche pleiotropia. C’è ampia condivisione dei pathway ALS e FTD, com’era da attendersi, con coinvolgimento del pathway lisosomico, del mantenimento del citoscheltero neuronale e del metabolismo DNA/RNA.

Non sono state inclusi nella tabella dei geni ALS-FTD alcuni geni indicati portatori di rare varianti trovate mediante NGS, come TUBA4A e SS18L1 perché ancora per questi non è stata applicata l’analisi di segregazione.

Teaming up to tackle neurodegenerative diseases. Lancet Neurology 2015;14:235. Editoriale sulle novità sui progetti di ricerca delle malattie neurodegenerative. Il programma JPcofuND finanziato dall’European Union Joint Programme–Neurodegenerative Diseases (JPND) e dalla Commissione Europea è stato lanciato per progetti di studi longitudinali di coorte, modelli sperimentali avanzati e fattori di rischio e protettivi, per comprenderne i meccanismi patogenetici di queste patologie per la loro prevenzione e cura. Questa iniziativa vorrebbe favorire gli studi collaborativi per avere ampie coorti internazionali ed evitare la frammentazione dei finanziamenti di singoli progetti.

A new gene for Parkinson’s disease: should we care? Lancet Neurology 2015;14:238. Sì, anche se con cautela. Editoriale di un articolo (CHCHD2 mutations in autosomal dominant late-onset Parkinson’s disease: a genome-wide linkage and sequencing study. Pg. 274) in cui in una famiglia con più affetti da Parkinson classico (inizio sui 50 anni, sensibile a Levodopa) mediante linkage, WES e WGS viene identificata una mutazione di un nuovo gene del Parkinson, CHCHD2. Analizzando (Sanger) poi un ampio campione di Parkinson familiare (n° 314) o sporadico (n° 517) e controlli (n° 559) sono state trovate 3 famiglie con mutazioni dello stessa gene, una con la stessa. Nel caso di malattie geneticamente eterogenee come il Parkinson individuare tutti i geni responsabili aiuta a capire i pathway coinvolti, le interazioni tra proteina e proteina, i comuni meccanismi patogenetici e aprire la strada ad interventi terapeutici. La proteina CHCHD2 è localizzata nei mitocondri, questo suggerisce che partecipi al network di Parkina, Pink1 e Fbxo7 che sappiamo agire nei meccanismi di mantenimento mitocondriale.

Bench to bedside:

Novel approaches to detecting tau pathology. Nature Medicine 2’15:21:219. L’Alzheimer è la principale tauopatia con aggregazione intracellulare di proteina tau ipermetilata che forma grovigli neurofibrillari (NFT) e deposizione extracellulare di placche β-amiloidi (Aβ). Per molti anni si è ritenuto che la tauopatia fosse dovuta alla patologia Aβ e la ricerca in questo campo è stata in effetti “Aβ centrica”. Ma poi si è documentato un rapporto tra accumulo di tau e declino cognitivo tanto che l’attuale classificazione patologia dei sottotipi su basa sulla patologia tau, che ora viene analizzata mediante le immagini PET. Ma ora sembra possano esserci test in vitro per verificare la capacità della proteina tau degli affetti di diffondersi tramite pathway anatomicamente connessi. Questo almeno è stato provato in cellule in coltura messe in contatto con lisato cerebrale di topo transgenico tau e di pz con Alzheimer. Con evidenze che nel modello murino questo test, quando positivo, individua la patologia tau molto prima delle alterazione istopatologiche dei depositi tau. Se questo test può essere applicato ad altri tessuti (liquor CR, sangue o altro) potrebbe essere un test utile per la precoce identificazione della patologia e quindi diagnosi precoce e un buon marcatore per verificare gli effetti di un’eventuale terapia.

Ultrasensitive detection techniques pave the way for mechanistic understanding, 21:217. Altri biomarcatori per l’Alzheimer, utili per la diagnosi e il monitoraggio precoce e anche per la comprensione dei meccanismi neurodegenerativi.

Retromer in Alzheimer disease, Parkinson disease and other neurological disorders. Nature Reviews Neuroscience 2015;16:126. Il complesso proteico retromero (retromer protein complex, RPC) è stato individuato nel lievito dove svolge l’importante funzione di trasporto retrorgado dall’endosoma all’apparato Golgi. Ora è noto che il complesso retromerico nei mammiferi ha funzioni diverse rispetto al lievito nel trasporto endosomico e che è coinvolto non solo nell’Alzheimer, ma anche in un crescente numero di m. neurodegenerative (Parkinson ad es.), com’era da attendersi perché la funzione sinaptica dipende molto dal traffico endosomico. Recenti studi ora hanno provato che il retromero è un buon bersaglio farmacologico per la terapia di queste malattie, frequenti e per le quali per ora non c’è cura.

Activation of the factor XII-driven contact system in Alzheimer’s disease patient and mouse model plasma. PNAS 2015;112:4068. Identificata nell’Alzheimer e nei modelli murini un’aumentata attivazione di una serie di proteine, note come parte del sistema di attivazione da contatto, che contribuiscono all’infiammazione. I risultati ottenuti dal lavoro suggeriscono per questa patologia un nuovo meccanismo patogenetico, la possibilità di test diagnostici e bersagli terapeutici.

TREM2 Lipid Sensing Sustains the Microglial Response in an Alzheimer’s Disease Model. Cell 2015;160:1061. Vedi Articoli Gennaio 2013 (Variant TREM2 as Risk Factor for Alzheimer’s Disease 2013;368:182 editoriale ed articoli TREM2 Variants in Alzheimer’s Disease. Pg 107 e TREM2 Variants in Alzheimer’s Disease. Pg 117) che identificano un gene di alta suscettibilità all’Alzheimer tardivo, con un rischio simile a quello dato dall’allele ε4 della apolipoproteina E (ApoE), principale fattore di rischio dell’Alzheimer precoce e tardivo (con rischio maggiore se in omozigosi). TREM2 è un recettore dell’immunità innata espresso sulla membrane di un sottogruppo di cellule (dendritiche immature, osteoclasti, macrofagi tissutali e microglia) che svolge diverse funzioni tra cui l’eliminazione dei detriti neurali nel caso di lesioni anche infiammatorie del SNC. Ora si dimostra che TEM2 è un sensore di molti tipi di lipidi che sono associati all’accumulo di β-amiloide e alla perdita neuronale. Quindi l’attenuazione della funzione microgliale è in questo caso il meccanismo patogenetico della malattia.

GENETICA UMANA/CLINICA

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Large-scale discovery of novel genetic causes of developmental disorders. Nature 2015;519:223. Approccio genotype- driven di 1.133 bambini UK e Irlanda di 1.071 famiglie con grave difetto di sviluppo (deficit intellettivo 87%, anomalie alla RM cerebrale 30%, convulsioni 24%, malformazioni cardiache 11%) e i loro genitori usando una combinazione di sequenziamento esomico ed array per individuare CNV. Nella maggior parte dei casi (849 di 1.101) il b. era l’unico affetto, in 111 casi uno o più parenti avevano la stessa condizione e 124 casi avevano un fratello affetto. Sono stati individuati 12 nuovi geni dello sviluppo in 35 pz con mutazione considerata patogenetica, che ha fatto aumentare la capacità diagnostica in questo gruppo di pz, dal 28% al 31%.

Interessante: nelle femmine si è osservato una significativo maggior successo diagnostico per le mutazioni de novo rispetto ai maschi; quando è stato individuato un unico gene-malattia il gene è stato osservato solo una volta, solo 8 (ARID1B, SATB2, SYNGAP1, ANKRD11, SCN1A, DYRK1A, STXBP1, MED13L) sono riscontrati in più casi (0.5-1% dei pz) e in 17 di questi bambini sono state trovate 2 mutazioni di geni diversi considerate patogenetiche. In conclusione allargando l’analisi genomica all’intera nazione si sono identificati nuovi geni malattia. Un ulteriore stimolo a studi collaborativi internazionali per migliore la sensibilità diagnostica delle tecniche ora disponibili.

A copy number variation map of the human genome. Nature Reviews Genetics 2015;16:172. La mappa aggiornata delle CNV del genoma di persone sane appartenenti a vari gruppi etnici. Il 5-10% del genoma è costituito da CNV con il coinvolgimento di circa 100 geni che possono essere deleti senza apparente effetto fenotipico. Utile per la clinica e la ricerca.

Paroxysmal itch caused by gain-of-function Nav1.7 mutation. Pain 2014;55:1702. Mi sono imbattuto in questo articolo (buona parte degli AA sono italiani) che credo utile leggere, soprattutto per i clinici. Il prurito è un sintomo di diverse condizioni sistemiche (cancro, m. ematologiche, uremia, allergie), vi è anche il prurito neurologico in cui è coinvolto il pathway somato-sensoriale come ad es. nella neuralgia post erpetica, nella sclerosi multipla o nelle neuropatie periferiche. Il prurito neurologico può essere associato al dolore urente che non induce necessariamente al grattamento. Comunque il prurito e il dolore neurologico hanno specifici recettori periferici e pathway neurali diversi. E’ stata studiata una famiglia con più affetti da prurito parossistico da mutazione di un gene del canale del sodio, SCN9A (mutazioni con perdita di funzione danno insensibilità al dolore, con acquisizione di funzione danno eritermalgia, dolore parossisitico e neuropatia delle piccole fibre)(No pain, more gain. Nature Genetics 2013;45:1271 (Articoli Novembre 2013).

Avalanching mutations in biallelic mismatch repair deficiency syndrome. Nature Genetics 2015;47:194. Commento di un articolo (Combined hereditary and somatic mutations of replication error repair genes result in rapid onset of ultra-hypermutated cancers. Pg. 257) in cui si dimostra che la combinazione di mutazione ereditarie e somatiche dei geni di riparazione degli errori di replicazione causano l’insorgenza precoce di cancro ad altissima quantità di mutazioni. Nel lavoro sono stati studiati, mediante sequenziamento esomico e genomico, tumori (n° 17) di 12 pz con sindrome con predisposizione al cancro da difetto biallelico della riparazione da appiamento alterato (mismatch) di basi (bMMRD, MIM #276300)(geni MLH1, MSH2, MSH6 o PMS2). La sindrome Lynch, con predisposizione a cancro del colon-retto, dell’endometrio e di altri organi in età adulta è dovuta a perdita somatica del secondo allele. Mentre bMMRD è una malattia recessiva in cui l’omozigote ha tumori di vari organi/sistemi, tra cui cancro colon-rettale e cerebrale in età infantile.

In ogni tumore maligno cerebrale nel caso di bMMRD era presente una mutazione somatica, che sembra casuale ma molto precoce nello sviluppo tumorale, di una proofreading delle DNA polimerasi (POLE o POLD1), necessaria per l’accuratezza della funzione polimerasica, con conseguente ipermutazione (quantificabile con 249 mutazioni/Mb) molto superiore a quelle riscontrabili in altri tipi di cancro, anche di quelli ad alto tasso di mutazione come il melanoma e il tumore polmonare. Viene quindi suggerito un nuovo meccanismo di progressione del cancro in cui si produce una precoce esplosione di mutazioni dopo l’ablazione del sistema di riparazione del DNA.

Large multiallelic copy number variations in humans. Nature Genetics 2015;47:296. Sappiamo che nel genoma umano le variazioni segmentali del numero di copie (CNV) interessano migliaia di loci e che quelle rare e di una certa dimensione (di centinaia di kb) spesso sono causa di malattia. Sappiamo anche che le migliaia di quelle di ridotte dimensioni, sia del che dup, sono un fattore di rischio per molte malattie complesse. Ci sono però molte ecntinaia di segmenti genomici che hanno un numero di copie molto variabile, definite CNV multialleliche (mCNV), che sono molto meno conosciute, perché di difficile identificazione con le usuali metodologie molecolari. E’ stata adottata una tecnica che è in grado di definire il numero di copie, gli alleli e gli aplotipi presenti a livello delle mCNV di dimensioni maggiori. Queste mCNV sono responsabili della principale variazione di dosaggio genico e di espressione genica nell’uomo. Nella stessa popolazione si osservano CNV con ridotto numero di copie accanto a pochi soggetti con alto numero di copie per alleli che hanno duplicato molte volte un segmento genomico. Vengono presentati i possibili vantaggi nel conoscere la distribuzione di queste mCNV per chiarirne l’evoluzione e per cercarne una correlazione con vari fenotipi in ogni popolazione.

Insurance companies are slow to cover next-generation sequencing. Nature Genetics 2015;21:204. Commento che inizia sottolineando un’esperienza comune a chi fa counseling genetico: “The use of NGS “is very enticing (attraente) to families. You’re able to take a number of disorders that [have similar symptoms] and look at them all at one time. It also takes less time than it has in the past, allowing for a possible diagnosis in a matter of weeks rather than months”. Ma il problema in USA è che alcune assicurazioni non vogliono pagare per il NGS. Viene presentato il caso di un bambino immigrato in USA e proveniente dalla Repubblica Dominicana con possibile sindrome Hermansky- Pudlak Syndrome (HPS)(il pannello HPS costa da 1.500 a >6.000 $). Allora si è prudentemente ripiegato sull’analisi con Sanger del singolo gene TYR, che è risultato mutato e quindi il b. non ha HPS ma più semplicemente l’albinismo oculo-cutaneo OCA1, il costo dell’esame fatto è di 400 $ (questa comunque è una buona lezione per tutti, non andare in automatico chiedendo a tutti NGS, ndr). Le assicurazioni dicono che non c’è ancora evidenza di un vantaggio clinico di NGS, cioè non si sa se il test offra vantaggi misurabili nel management del pz. Ma le cose stanno lentamente cambiando, è appena stato dato il codice per NGS (sinora in alcune sedi è stato fatto dando codici non specifici). Questo almeno per un pannello di geni. E per WES o WGS, i cui costi sono di 5.000-15.000$ con il rischio poi di trovare risultati inattesi che ne faranno ancor più aumentare i costi? Vengono riportate alcune situazioni in cui alcune assicurazioni hanno pagato, mentre in altre no con i costi che ricadono quindi sulle famiglie, questo con la motivazione che il test è ancora sperimentale o per ricerca. Si stanno proponendo studi (US Institute of Medicine ) per la verifica dell’utilità clinica di NGS e fino a quando non ci saranno evidenze di vantaggio chi paga “may continue to put the brakes on readily paying for NGS tests” (sarebbe utile fare i calcoli invece su quanto l’uso di NGS può evitare l’odissea diagnostica che costa molto di più, oltre al disagio per il pz/famiglia, ndr).

Human Disease Modeling Reveals Integrated Transcriptional and Epigenetic Mechanisms of NOTCH1 Haploinsufficiency. Cell 2015;160:1072. Una parziale risposta alla domanda “why half full is not enough”. Nel lavoro, usando cellule endoteliali derivate da cellule staminali (iPSC) umane di eterozigoti di mutazioni di NOTCH1, causa di anomalie cardiovascolari, alterano la risposta trascrizionale ed epigenetica allo shear-stress (tensione tangenziale) emodinamico, che in vivo protegge le valvole dalla calcificazione, causando una derepressione dei network genetici (più di 1.000 geni) dell’osteogenesi, dell’infiammazione e dello stress ossidativo.

Ancora aploinsufficienza: Pumilio1 Haploinsufficiency Leads to SCA1-like Neurodegeneration by Increasing Wild-Type Ataxin1 Levels. Cell 2015;160:1087. Una bella introduzione sulle malattie da malripiegamento proteico, dall’Alzheimer, Parkinson, ALS, malattie da poliglutamina come Huntington, in cui il meccanismo patogenetico è rappresentato da proteine che malripiegate si accumulano nei neuroni e producono un effetto tossico. Talora, prosegue l’introduzione, l’effetto sul SNC è esercitato anche da un accumulo della proteina normale, come nella duplicazione della proteina precursore dell’amiloide, causa di Alzheimer precoce o la duplicazione o triplicazione della α-sinucleina nel Parkinson familiare. E così nel più comune Parkinson familiare in cui mutazioni di LRRK2 causano un incremento di sintesi proteica, questo almeno nella Drosofila. L’Atassia spinocerebellare tipo 1 (SCA1, MIM #164400) è una delle malattie poliglutaminiche da espansione di una tripletta CAG nella regione codificante il gene ATAXIN1, ad inizio nell’età adulta con patologia motoria da degenerazione cerebellare e morte per insufficienza respiratoria da disfunzione bulbare. Il meccanismo patogenetico è costituito dall’accumulo di atassina nei neuroni perché non degradabile dal pathway ubiquitina proteasoma. Per studiarne le modificazioni post traduzionali si è ricorsi al modello transgenico murino. Si è osservato che la proteina legante RNA PUMILIO1 (PUM1) non solo regola l’atassina modificando la stabilità dell’RNA ma svolge anche un ruolo importante nella funzione neuronale. Perdita di Pum1 nel topo comporta una neurodegenerazione simile alla SCA1 con aumento dei livelli di Atxn1. Studiando vari incroci di topi si arriva alla conclusione che nell’uomo sia l’aumento dei livelli di atassina con duplicazione di ATAXIN1 che l’aploinsufficienza di PUM1 contribuiscono alla neurodegenerazione. Dai risultati ottenuti uno stimolo a studiare nelle proteinopatie le regolazioni post traduzionali che possono chiarirne la loro patogenesi.

BIOLOGIA

Multicolor CRISPR labeling of chromosomal loci in human cells. PNAS 2015;112;3005. Applicando la tecnica CRISPR multicolor in fluorescenza è possibile determinare nelle cellule viventi la distanza intranucleare tra loci posizionati in cromosomi diversi e il rispettivo posizionamento e distanza di due loci sullo stesso cromosoma e confrontarla con la loro distanza lineare sulla mappa fisica, permettendo così di valutare l’entità del compattamento del DNA in quella regione. Un mezzo quindi che studia le interazioni intra- ed intercromosomiche durante la progressione del ciclo cellulare o durante la regolazione epigenetica o in risposta a stimoli cellulari.

Myosin VI deafness mutation prevents the initiation of processive runs on actin. PNAS online March 6, 2015:E1201. Mutazioni della miosina VI causano nell’uomo sordità e 3 mutazioni missenso note ne interessano il dominio motorio. Nel topo una missenso sempre nel dominio motorio e una nulla che causano sordità. Queste mutazioni alterano la normale organizzazione e il mantenimento delle stereocilia, che sono strutture ricche di actina che sporgono dall’estremità apicale delle cellule ciliate cocleari. In questo lavoro si prova che una di queste mutazioni altera l’inizio del movimento miosinico in condizioni di normali concentrazioni di ATP. Si dimostra che tale difetto è curabile ricorrendo alla terapia con piccole molecole.

MODELLI ANIMALI E NUOVE TERAPIE

Social deficits in IRSp53 mutant mice improved by NMDAR and mGluR5 suppression. Nature Neuroscience 2015;18:435. In alcune malattie psichiatriche, come l’autismo e la schizofrenia, è presente deficit sociale. Nel topo mancante di IRSp53 (o BAIAP2), che codifica una proteina multi-funzione abbondante nelle sinapsi eccitatorie e che regola le spine dendritiche, vi è un deficit sociale associato ad un’aumentata funzione di NMDRR. Il trattamento con un antagonista di NMDAR o con un antagonista del recettore metabotropico glutammatergico 5, che indirettamente inibisce la funzione di NMDAR, normalizza l’interazione sociale. E si osserva che viene normalizzata sia la funzione di NMDR che la plasticità nell’ippocampo e il firing neuronale nella corteccia mediale prefrontale. Quindi l’alterazione funzionale di NMRDR porta a deficit sociale, e la sua correzione ha effetti terapeutici.

Increased dopamine D2 receptor activity in the striatum alters the firing pattern of dopamine neurons in the ventral tegmental area. PNAS 2015;112:E1498. I pz con schizofrenia hanno un deficit cognitivo non trattabile. Ricorrendo ad un modello animale (topo) che ha difetti di apprendimento, di memoria e motivazionale si dimostra che questi sintomi derivano da anomalie a carico dei neuroni che rilasciano dopamina nell’area ventrale tegmentale. Ricorrendo a topi ingegnerizzati ad esprimere un maggior numero di recettori neuronali dopaminergico D2 nello striato si dimostra che la manipolazione farmacologica selettiva dell’attività dei recettori NMDA nell’area ventrale tegmentale potrebbe essere un bersaglio farmacologico per questa malattia frequente ed invalidante.

CARATTERI-MALATTIE COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE

Common variants in ACYP2 influence susceptibility to cisplatin-induced hearing loss. Nature Genetics 2015;47:263. Il cisplatino è comunemente usato nella terapia dei tumori solidi, ma ha anche effetti sfavorevoli tra cui la perdita di udito irreversibile. Questo studio con GWAS di 238 bambini con tumore cerebrale di recente identificazione ha identificato varianti del gene ACYP2 associate all’ototossicità da cisplatino. Studio replicato in ulteriore campione. Le varianti di questo gene comportano un forte rischio di una rapidissima perdita di udito ed sono correlate con la gravità dell’ototossicità.

Discovery of six new susceptibility loci and analysis of pleiotropic effects in leprosy. Nature Genetics 2015;47:267. Sono noti numerosi loci di suscettibilità nell’infezione da micobatterio della lebbra, ma non sufficienti per spiegarne l’ereditabilità. Questo è un nuovo studio con GWAS (8.313 cinesi e 16.017 controlli) che conferma i precedenti loci e ne identifica altri sei. I loci della lebbra hanno una tendenza ad essere associati alle malattie infiammatorie e autoimmunitarie. L’ipotesi che viene fatta e che necessita di conferma è interessante: risposte immunitarie ed infiammatorie forti sono vantaggiose contro le infezioni, ma aumentano il rischio di malattie autoimmunitarie ed infiammatorie.