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
***
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).
***
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.
***
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.
Nessun commento:
Posta un commento