Articoli Genetica Clinica/Umana Aprile 2016. R. Tenconi

Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana pubblicati in Aprile 2016 nelle seguenti riviste: British Medical Journal, Lancet, Lancet Neurology, Nature, Nature Biotechnology, Nature Genetics, Nature Medicine, Nature Neuroscience, Nature Reviews Genetics, Nature Reviews Neuroscience, NEJM, PNAS, Science & Cell.

ARTICOLI DA NON PERDERE

The rare and undiagnosed diseases diagnostic service – application of massively parallel sequencing in a statewide clinical service. Orphanet J. Rare Diseases 2016;11:77. Interessante iniziativa australiana di organizzazione dei servizi di Genetica nell’affrontare insieme con una buona collaborazione tra clinica e laboratorio l’applicazione di NGS per la diagnosi delle malattie rare. Con fondi limitati ma razionalizzando le procedure diagnostiche sottolineando la necessità di un’approfondita valutazione medica pre- e post-test e di una fattiva collaborazione con chi opera in laboratorio, rispettando il ruolo di ciascuno. Bella la tabella 1 sul potere della diagnosi (da far leggere ai colleghi che seguono magari da anni persone con una malattia rara senza preoccuparsi di tentare di identificarne la causa) e la Fig. 1 sulla metodologia adottata, dall’analisi del singolo gene, all’esoma targeted all’intero esoma, con la condivisione internazionale dei risultati e il loro utilizzo al fine dell’appropriato management clinico e della possibilità, se e quando possibile, del ricorso alla specifica sperimentazione clinica.

  Superheroes of disease resistance. Nature Biotechnology  2016;34:512. Come spesso succede il termine “eroe” viene attribuito a sproposito, in questo caso per segnalare l’articolo Analysis of 589,306 genomes identifies individuals resilient to severe Mendelian childhood diseases. Pg. 531 in cui si documenta che nelle malattie mendeliane la mancata penetranza è più frequente di quanto pensiamo. Oltre all’impatto sulla diagnostica questo risultato è uno stimolo ad identificare i resilienti per capirne i meccanismi molecolari della loro condizione e quindi la via per la terapia di malattie per poche delle quali è per ora disponibile una terapia farmacologica. Nell’articolo si citano i modulatori secondari noti (CCRR5 per l’infezione da HIV, mutazioni di geni globinici per la falcemia, mutazioni LoF di PCSK9 per l’iperlipidemia ed altre per il diabete, mutazioni in altre sedi per l’epidermolisi distrofica recessiva e per l’A. Fanconi, nel cane mutazioni di Jagged1 per la Duchenne). In questo lavoro vengono presentati i dati di sequenza genica e genomica di 12 studi riguardanti quasi 590.000 adulti, con uno screening mutazionale di 874 geni, causa di 584 gravi malattie mendeliane dell’infanzia. Sono stati individuati 13 adulti con mutazioni ritenute altamente penetranti di 8 malattie mendeliane (CFTR Fibrosi cistica, DHCR7 s. Smith-Lemli-Opitz, IKBKAP Disautonomia familiare, KRT14 Epidermolisi bollosa semplice, FGFR1 s. Pfeiffer, AIRE APECED, SOX9 Displasia Campomelica, SLC26A2 Atelostogenesi). Va tenuto presente però che possono esserci stati per le differenti tecniche usate sia resilienti non identificati sia falsi resilienti per errori, fenotipo non riconosciuto, mosaicismi. Altra considerazione del commento è che i numeri dei resilienti genetici sono piccoli richiedendo quindi un’analisi di un gran numero di persone per individuare modulatori per tutte le malattie monogeniche. Forse le indagini su popolazioni molto ampie, come Genomics England e US Precision Medicine Initiative, potranno essere utile per tale scopo.

Un’ottima prospettiva per le neuropatie ereditarie demielinizzanti:

Gene therapy, CMT1X, and the inherited neuropathies. PNAS 2016;113:4552. Commento di una pubblicazione sullo stesso fascicolo (Intrathecal gene therapy rescues a model of demyelinating peripheral neuropathy. Pg. E2421) di una possibile terapia genica per la m. Charcot-Marie-Tooh XL dominante (CMT1X)(MIM #302800). Questa neuropatia è dovuta a mutazione del gene GJB1 (gap junction beta 1) il cui prodotto è Cx32 (connessina32). La CMT1X, e in genere le neuropatie demielinizzanti ereditarie, sono dovute a geni che esprimono cellule schwann mielinizzanti e l’ostacolo alla terapia genica è di come accedere a più strutture nervose con espressione genica cellula specifica.

In questo lavoro si è ricorsi al topo Cx32 nullo (Cx32 KO), che dai 3 mesi postnatali sviluppa una neuropatia demielinizzante progressiva. Con un’unica iniezione subaracnoidea , a 2 mesi di vita, con vettore lentivirale, che esprime CJG1 e con un promotore specifico per la mielina, il virus accede all’endonevrio dei nervi spinali ed è incorporato nelle cellule bersaglio dove si documenta diffusamente nelle cellule Schwann adulte del sistema nervoso periferico una prolungata espressione del gene trasdotto. A livello fenotipico questa espressione è associata ad un netto miglioramento istopatologico, funzionale e clinico.

Questi risultati stimolano la programmazione di sperimentazione preclinica e clinica per le altre neuropatie genetiche demielinizzanti.

Due articoli importanti per la consulenza genetica:

Huntington disease. Neurology 2016;87:247. Editoriale (segnalato da Enrico Grosso) di un articolo sulla stessa rivista Huntington disease reduced penetrance alleles occur at high frequency in the general population. Neurology 2016;87:282 che ha come sottotitolo “More common than you think?”. La m. Huntigton è causata da un’espansione trinucleotidica CAG nel primo esone di HTT: valori normali sono di <27 CAG in ambedue gli alleli, coloro che hanno ≥ 40 ripetizioni CAG (allele con penetranza piena) sviluppano la malattia con l’età avanzata, ripetizioni tra 27 e 35 non danno malattia ma il portatore, soprattutto se maschio, può avere figli con un’espansione CAG di ≥ 36 di un allele e infine coloro con CAG di 36-39 (allele con penetranza ridotta) possono sviluppare la malattia o essere asintomatici. La prevalenza che conosciamo di questa malattia (4 to 7 per 100,000 persone) è stata calcolata in studi di pz e dei loro familiari.  Nel lavoro viene calcolata la frequenza di alleli della malattia con ripetizioni CAG in 7.315 persone della popolazione generale della British Columbia, USA e Scozia. Nelle 3 popolazioni la frequenza dell’allele con ≥ 36 ripetizioni è risultata uniformemente di 1:400 persone con penetranza molto più bassa rispetto a quanto ritenuto: per età ≥ 65 anni un minimo di 0.2% per 37 ripetizioni e del 2% per 38 ripetizioni. Gli AA ipotizzano che vi sono persone anziane con pochi segni clinici per la ridotta penetranza dell’allele che non vengono diagnosticate per la scarsa clinica e la mancanza di familiarità e suggeriscono di applicare più frequentemente in questa popolazione il test genetico. Altra interessante considerazione riguarda la possibilità in futuro di identificare le espansioni di triplette con l’applicazione routinaria di WES o WGS che comporterebbe una maggior probabilità di risultati inattesi (e i problemi connessi con la loro comunicazione). Limiti dello studio: per come è stato programmato (anonimizzazione dei campioni di DNA) non sono stati sottoposti ad un’accurata valutazione medica né sono disponibili informazioni relative alla loro famiglia i 18 portatori di ≥ 36 ripetizioni CAG e quindi non sono state individuate possibili persone paucisintomatiche che avrebbero potuto aumentare la stima della penetranza. E infine, sempre per la penetranza, non essendo riportata l’età potrebbero esserci persone giovani per le quali sarebbe stato opportuno un follow-up più lungo.

  Defeating Alzheimer’s disease and other dementias: a priority for European science and society. Lancet Neurology 2016;15:455)(tra i vari centri anche uno italiano). Documento della commissione sull’Alzheimer e altre malattie simili di Lancet Neurology : bellissimo aggiornamento e raccomandazioni su vari aspetti: 1. Epidemiologici, con la stima del numero di pz con Alzheimer in 28 nazioni europee (Fig. 1) e la prevalenza per età nei vari continenti e nazioni (Fig. 3); 2. Economici sanitari. 3. Preventivi come l’individuazione di fattori di rischio e di protezione, le varie sperimentazioni cliniche in corso con interventi multidominio per la prevenzione del deficit cognitivo (in Tab. 4); 4. Genetici di suscettibilità individuale (ereditabilità >60%) con un 2% di casi da mutazione di un gene (a trasmissione AD), ed altri geni di suscettibilità individuati con GWAS (in Tab. 6 le varianti genetiche, quelle causa di malattie e quelle ad alto o ridotto impatto in base alla loro frequenza). In questo capitolo anche l’indicazione (sospetto diagnostico, familiarità), le modalità e gli aspetti etici relativi all’applicazione di test genetici diagnostici o presintomatici (quali geni, parenti sani ecc.). Altri capitoli: 5. Gli aspetti biologici-patogenetici, i modelli animali; 6. Clinici e diagnostici;  7. Terapeutici con i farmaci approvati dai vari SS europei, le sperimentazioni cliniche avanzate (Tab. 11 epoca presintomatica, Tab. 12 in sintomatici senza demenza e Tab. 13 in fase avanzata con demenza) e gli interventi terapeutici non farmacologici. Infine le questioni etiche sulla prevenzione, sulla diagnosi prima della comparsa della demenza, sulla comunicazione diagnostica, sul management e sulle cure terminali.

MALATTIE NEUROLOGICHE/NEUROMUSCOLARI/NEURODEGENERATIVE/ PSICHIATRICHE

TREM2 variants: new keys to decipher Alzheimer disease pathogenesis. Nature Reviews Neuroscience 2016;17:201. TREM2 è un recettore di membrana della superfamiglia delle immunoglobuline espressa nella microglia del SNC. Una variante di TREM2 (R47H) è stata recentemente identificata con GWAS come importante fattore di rischio per l’Alzheimer non familiare. Da notare che in precedenza sono state descritte mutazioni inattivanti in omozigosi di questo gene in una rarissima condizione (M. Nasu-Hakola), malattia geneticamente eterogenea caratterizzata da osteodisplasia policistica lipomembranosa con leucoencefalopatia sclerosante (MIM #221770). Quindi TREM2 svolge un ruolo importante nella funzione microgliale e osteoclastica. E altre varianti di TREM2 sono state trovate associate ad altre malattie neurodegenerative come la Demenza Fronto-temporale, ALS e il Parkinson. Questo suggerisce che difetti di TREM2 costituiscono fattori di rischio generali delle malattie neurodegenerative. In questo Progress article vengono presentati i risultati di recenti ricerche per la comprensione dei meccanismi patogenetici a livello di funzione microgliale esercitati da TREM2 nelle fase di stazionarietà e di sviluppo dell’Alzheimer con particolare riguardo ai meccanismi correlati con la neurodegenerazione, anche ricorrendo a modelli murini. Interessante per la genetica clinica i dati in Tab. sui geni dell’immunità innata che al GWAS hanno mostrato SNP con una significativa associazione (positiva ma anche negativa) con l’Alzheimer, tra cui altri geni TREM e DC33.

Progranulin Deficiency Promotes Circuit-Specific Synaptic Pruning by Microglia via Complement

Activation. Cell 2016;165:921. La perdita di progranulina (PGRN), fattore di crescita che partecipa a numerosi processi fisiologici e patologici, che si verifica in alcuni pz con Demenza Fronto-temporale (MIM #607485) determina nel modello murino difetti lisosomiali ed eccessiva produzione di complemento che favorisce una regolazione selettiva sinaptico da parte della microglia e deficit comportamentali che possono essere trattati bloccando il complemento stesso. Quindi l’attivazione del complemento e il pruning sinaptico mediato dalla microglia sembrano essere i principali fattori, piuttosto che la conseguenza, della neurodegenerazione da carenza di progranulina. Quanto osservato fa anche individuare un funzione sconosciuta della progranulina nell’inibizione dell’attivazione anomala della microglia durante l’invecchiamento.

Sex differences in Alzheimer’s disease and other dementias. Lancet Neurology 2016;15:451. Commento sul fatto, interessante, che per queste malattie neurodegenerative ci sono differenze tra maschi e femmine, sono ad es. più frequenti nel sesso femminile, le donne positive all’allele ε4 del gene della apolipoproteina E sono a rischio maggiore di sviluppare la malattia, hanno un’evoluzione clinica differente, una più veloce progressione dell’atrofia ippocampale mentre i maschi hanno una più rapida progressione in presenza di rilevante iperintensità della sostanza bianca periventricolare, una miglior risposta a terapie con inibitori acetilcolinoesterasici dovuta probabilmente a varianti del gene recettore α degli estrogeni e altro. Queste differenze, che vanno dalla genetica agli aspetti psicosociali, oltre ad essere un dato statistico costituisce un buon punto di partenza per la comprensione della patogenesi e quindi l’adozione di terapie per queste malattie così frequenti ed invalidanti.

Hyperactive somatostatin interneurons contribute to excitotoxicity in neurodegenerative disorders. Nature Neuroscience 2016;19:557. Pathogenesis for amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD) remains largely unknown. Using a mouse model of ALS and FTD, the authors found that somatostatin interneurons in motor cortex were hyperactive. This hyperactivity led to the disinhibition of pyramidal neurons and correlated with signs of excitotoxicity. Ablating somatostatin interneurons restored the excitability of pyramidal cells to a normal level and prevented neurodegeneration.

Hyperactive somatostatin interneurons contribute to excitotoxicity in neurodegenerative disorders. Nature Neuroscience 2016;19:557. La Sclerosi laterale Amiotrofica e la Demenza Fronto-temporale sono due malattie neurodegenerative con ampia sovrapposizione clinica i cui meccanismi patogenetici non sono noti. In questo lavoro si è ricorsi al modello murino di queste due malattie e si è documentato che gli interneuroni che esprimono somastatina sono iperattivi in età giovanile ed adulta mentre gli interneuroni positivi a parvalbumina sono iporeattivi. L’iperattività dei primi disinibisce i neuroni piramidali V strato (L5-PN) contribuendo alla loro eccitossicità (sofferenza e morte cellulare da liberazione incontrollata di neurotrasmettitori). L’ablazione focale mirata degli interneuroni che esprimono somastatina porta alla normalità l’eccitabilità dei L5-PN riducendo la neurodegenerazione e suggerendo così una possibilità terapeutica di queste due gravi e progressive condizioni per le quali non c’è cura.

Advancing the understanding of autism disease mechanisms through genetics. Nature Medicine 2016;22:345. Completa review clinica e genetica dell’autismo con descrizione di modelli animali e modelli in vitro da cellule staminali che, integrati, possono favorire le conoscenze della fisiopatologia di questa frequente condizione ed aprire la strada per un’efficace terapia che ora è possibile solo per la patologia comportamentale con due farmaci, il risperidone per l’aggressività e la ripetitività comportamentale e l’aripiprazolo per ridurre l’irritabilità. In Fig. 1 presentata l’architettura genetica dell’autismo, con la percentuale di pz con mutazioni note (le sindromi rappresentano il 3.4%, le CNV 1.28% e le SNV 1.34%) e la percentuale di rischio di patologia attribuibile alle varie mutazioni, in buona parte ipotizzabili varianti genetiche comuni con piccolo effetto additivo (49%) e un 41% non note. Numerosi i modelli murini, sia di CNV che delle varie patologie sindromiche e non sindromiche con specificato il fenotipo cellulare e clinico e numerosi i modelli in vitro. In Tab. 3 presentate le numerose aree cerebrali coinvolte dalla neocorteccia al cervelletto, l’evidenza di tale interessamento e le specifiche potenziali terapie come la rapamicina per geni che controllano la neurogenesi e la crescita o antagonisti di PI3K per mutazioni di geni, come FMR1, con incremento di densità delle spine dendritiche. E le future direzioni della ricerca e terapia.

Autism DNA hub opens. Nature 2016;34:364. Lo scorso Marzo c’è stato un accordo tra NextCODE e Simon Foundation nel creare la più grande banca dati sull’autismo, Simons Simplex Collection (SSC), che sarà disponibile per i ricercatori online per confronti genomici su larga scala.

Schizophrenia genetics complements its mechanistic understanding. Nature Neuroscience 2016;19:523. News & Views sull’articolo citato tra gli articoli del Febbraio 2016 (Schizophrenia risk from complex variation of complement component 4. Nature 2016;530:177 ), che sottolinea il ruolo del complesso maggiore di istocompatibilità nel rischio di Schizofrenia fornendo così utilissime informazioni sulla neurobiologia di questa patologia.

Rare genetic variants and schizophrenia. Nature Neuroscience 2016;19:525. Commento di un articolo sullo stesso fascicolo (Rare loss-of-function variants in SETD1A are associated with schizophrenia and developmental disorders. Nature Neuroscience 2016;19:571) che apre con una premessa valida anche per altre patologie a base biologica complessa e ritenute simili (autismo ad es., vedi sopra), cioè che la schizofrenia può essere dovuta a più varianti comuni che conferiscono ognuna un rischio ridotto di patologia o a varianti rare, talora private, che comportano un rischio molto maggiore di malattia. Ma l’attribuzione di causa a queste varianti è resa complessa dal numero di varianti che risultano dall’analisi genomica e necessitano per essere validate di un’ampia popolazione in studio, come è stato fatto nell’articolo commentato. Infatti l’analisi con WES, applicato in 4.264 pz, 9.343 controlli e 1.077 nuclei familiari (trio)(della letteratura), ha trovato una significativa associazione di varianti con perdita di funzione (LoF) del gene SETD1A (istone metiltransferasi) e rischio di schizofrenia (queste transferasi con la metilazione degli istoni provocano la condensazione cromatinica e la repressione trascrizionale).  Nel commento si sottolinea che per individuare in queste comuni patologie con alta ereditabilità le cause genetiche è necessario aumentare il più possibile, anche ricorrendo a database disponibile, la popolazione in studio. Un’altra considerazione riguarda il ruolo di altri geni regolatori della cromatina, come RBBP5, TRRAP, UBR5, KDM2B e KDM5C. Di questi geni ne sono state trovate mutazioni de novo LoF, che non hanno però raggiunto la significatività statistica.

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GENETICA UMANA/CLINICA

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Osteogenesis imperfecta. Lancet 2016;387:1657. Seminario su questa malattia rara del tessuto connettivo

(1:15.000-20.000 nati), che ha come principale manifestazione clinica il coinvolgimento del tessuto scheletrico, fragile, deformità e deficit di crescita. E’ considerata nella massima parte dei casi una collagenopatia. Ha una trasmissione autosomica dominante e solo recentemente sono state individuate alcune forme recessive. Viene proposta una classificazione genetica in sostituzione della classica suddivisione in quattro quadri clinici (Sillence). La nuova classificazione individua 5 gruppi sulla base del pathway metabolico interessato come quello della sintesi, struttura e processamento del collagene, sulla sua modificazione post-traduzionale, sul suo ripiegamento e cross-linking, sulla ossificazione e mineralizzazione e sulla differenziazione osteoblastica (vedi bellissima Tabella con le varie forme e le due nuove AR). Interessante per il rapporto genotipo/fenotipo la Fig. 1 con mutazioni della molecola del procollagene tipo 1: mutazioni dal sito di clivaggio N propeptidasi al C propetide causa del classico fenotipo OI, con uno spettro che va dalla OI/s. Ehlers-Danlos alla OI a massa ossea alta, mentre mutazioni del sito N propeptidasi causano la s. Ehlers-Danlos VII A/B. Con un capitolo dedicato alla clinica, al follow-up clinico e alla terapia (bifosfonati).

Cortical-Bone Fragility — Insights from sFRP4 Deficiency in Pyle’s Disease. NEJM 2016;374:2553. Articolo di Giugno del gruppo di Losanna (A. Superti-Furga e Luisa Bonafè) e di Boston che individua in 4 pz con WES il gene causativo della malattia Pyle (Displasia metafisaria, MIM %265900), malattia caratterizzata da aumento delle trabecole metafisarie, osso corticale assottigliato e fragilità scheletrica con fratture. La proteina codificata dal gene, sFRP4 (secreted frizzled-related protein 4), è un inibitore solubile di segnale Wnt fondamentale per l’omeostasi scheletrica. Nel modello murino si osserva la buona crescita dell’osso spugnoso mentre è alterata la crescita dell’osso corticale che conferisce stabilità dello scheletro, sottolineando quindi che i due tipi di osso hanno diversi meccanismi di crescita. Nel topo KO di Sfrp-4 trattato con un recettore solubile di Bmp2 o con anticorpi anti sclerostina (una proteina espressa quasi esclusivamente dagli osteociti e che agisce inibendo il sistema Wnt) si rileva una normalizzazione di crescita dell’osso corticale. Una possibile terapia di stimolazione selettiva dell’osso corticale non solo per pz con questa rarissima malattia ma anche per una patologia molto più frequente come l’osteroporosi.

Mutations in nuclear pore genes NUP93, NUP205 and XPO5 cause steroid-resistant nephrotic syndrome. Nature Genetics 2016;48:457. La s. nefrosica resistente agli steroidi (SRNS), la seconda come frequenza come causa di malattia renale con insufficienza alla stadio terminale prima dei 30 anni, è dovuta ad una disfunzione dei podociti responsabile  di un’alterata filtrazione glomerulare con glomerulosclerosi focale segmentale. E’ una malattia geneticamente eterogenea con >30 geni noti, ma in circa il 70% dei casi non è identificabile la causa genetica. Per identificare nuovi geni di SRNS sono stati studiate con mappatura per omozigosi e WES 160 famiglie e ne sono state trovate tre con diverse missenso in omozigosi di NUP93, gene che codifica la proteina del poro nucleare 93 (il complesso del poro nucleare, costituito da numerose proteine, media il trasporto selettivo di molecole). L’analisi di sequenza esonica ad alta resa di un altro campione internazionale di 1.800 famiglie con SRNS ha individuato altre tre famiglie con mutazioni missenso o troncanti in eterozigosi composta di residui altamente conservati sempre del gene NUP93. E’ stata individuata una famiglia con SRNS a comparsa precoce con mutazione missenso di un’altra proteina del gene NUP205, che interagisce con il prodotto di NUP93 nell’anello interno del complesso del poro nucleare. Ed è stata identificata un’ulteriore famiglia con SRNS precoce con mutazione di XPO5 che codifica la proteina del poro nucleare esportina 5, che coopera con le altre nucleoporine. In sintesi mutazioni di questi 3 geni sono causa di un’entità clinica distinta di SRNS. Nel lavoro si dimostra con studi in vitro che il pathway di segnale SMAD dipendente da BMP7 svolge un importante ruolo patogenetico nella SRNS. Un possibile bersaglio per eventuali future terapie.

Patient iPSCs: a new discovery tool for Smith-Lemli-Opitz syndrome. Nature Medicine 2016;22:343. Commento di un articolo (Modeling Smith-Lemli-Opitz syndrome with induced pluripotent stem cells reveals a causal role for Wnt/β-catenin defects in neuronal cholesterol synthesis phenotypes. Pg. 388) sul ricorso alle cellule staminali pluripotenti indotte per studiare in vitro il meccanismo patogenetico della s. SLO (MIM #270400) da mutazioni di DHCR7 (sterol-delta 7 reduttasi), sindrome caratterizzata da malformazioni multiple e deficit intellettivo. Le mutazioni comportano un accumulo di 7DHC ed una carenza di colesterolo che determina malformazioni multiple e anomalie cerebrali causa di deficit cognitivo e comportamentale. Nel lavoro, ricorrendo a fibroblasti di pz con tale patologia, si dimostra che l’accumulo di specifici precursori del colesterolo sregolano il pathway Wnt/β catenina responsabile della precoce differenziazione neuronale. L’attivazione del segnale Wnt è in grado di prevenire il fenotipo neuronale delle iPSC con la mutazione e questo suggerisce che tale pathway è un promettente bersaglio terapeutico nella s. SLO.

Major spliceosome defects cause male infertility and are associated with nonobstructive azoospermia in humans. PNAS 2016;113:4134. Il 30-35% dell’infertilità nell’uomo è dovuta a fattori maschili e di questi il 10-15% dovuti ad azoospermia, metà degli azoosperimici sono di tipo non ostruttivo (NOA) con causa non nota. In questo studio si è ricorsi ad un modello animale (Drosofila) ed è stata valutata la funzione di uno SNP strettamente associato (mediante GWAS) nell’uomo a NOA. E’ stato osservato che il componente dello splicesoma U2A, l’omologo di SNRPA1 dell’uomo, è necessario per la differenziazione spermatogoniale. In particolare la transizione dalla proliferazione alla differenziazione dipende dalla funzione dello splicesoma maggiore ed è abolita da mutazioni missenso di SNRPA1. Quindi probabilmente l’alterata regolazione dello spliceosoma costituisce nell’uomo una causa di NOA. Da rilevare, scrivono gli AA, che sono poche le mutazioni di geni associati allo splicesoma, quelli noti sono causa di degenerazione retinica e della s. Taybi-Linder (Nanismo microcefalico osteodisplasico primordiale, tipo 1, MIM #200710).

Lenz-Majewski mutations in PTDSS1 affect phosphatidylinositol 4-phosphate metabolism

at ER-PM and ER-Golgi junctions, PNAS 2016;113:4314. Il Nanismo iperostotico Lenz-Majewski (MIM #151050) è una rara condizione autosomica dominante con disabilità intellettiva, displasia sclerosante dello scheletro con iperostosi progressiva e bassa statura, anomalie cranio-facciali e dentali, cute lassa ed anomalie delle estremità come brachidattilia e sinfalangismo il cui gene, PTDSS1. Le mutazione del gene-malattia, recentemente identificato (2014), determinano una resistenza dell’enzima, una fosfatidilserina sintetasi (PSS1), all’inibizione di feedback della fosfatidilserina (PS). In questo studio si dimostra in vitro che la sintesi di PS strettamente legata a trasporto dal reticolo endoplasmatico di PS dipendente da PI4P, una delle chinasi fosfatidilinositolo. Le mutazioni di PSS1 non solo interessano i livelli cellulari di PS e la sua distribuzione ma comportano anche un’alterazione dell’omeostasi lipidica alterando il metabolismo legato a PI4P.

Whole-Genome Sequencing of a Healthy Aging Cohort. Cell 2016;165:1002. I risultati di un’analisi genomica (WGS) di una piccola popolazione di anziani in buona salute senza interventi medici, condizione differente dalla longevità, da considerare come un carattere poligenico complesso che non risulta associata alle note varianti della longevità (come APOE e FOXO3A), ma è associata ad una ridotta suscettibilità genetica all’Alzheimer e alla malattia coronarica. In questo studio non si è osservata come atteso una ridotta frequenza di rare varianti patogene, fatto che indica la presenza di fattori genetici protettivi delle malattie. Questo suggerisce che la buona salute in età avanzata è un fenotipo solo in parte simile a quello della longevità. Nella popolazione studiata è stata inoltre documentata un’associazione con varianti genetiche comuni e rare che potrebbero, se confermate con altri studi, costituire i fattori genetici protettivi del declino cognitivo e di altre caratteristiche dell’età.

Wellness ’omics in clinics. Nature Biotechnology 2016;34:450. Collaborazione tra Providence Health & Services e Institute of Systems Biology (ISB) per una medicina basata sulla tecnologia dell’omica (proteomica, metabolomica, microbioma intestinale) in tempi diversi per prevedere, prevenire o identificare la malattia prima della comparsa dei segni clinici.

Developing context-specific next-generation sequencing policy. Nature Biotechnology 2016;34:466. Lettera che solleva un aspetto importante di salute pubblica: la regolamentazione e i rimborsi per l’applicazione del NGS nella diagnostica clinica. E il ruolo della FDA nel regolamentare, ad es. verificando le caratteristiche del test come la sua validità clinica, l’applicazione clinica in un campo in così rapida evoluzione. Le attuali offerte delle compagnie sono molto varie (preconcezionale, preimpianto e prenatale inclusa la tecnica non invasiva, screening neonatale, WES oWGS, profilo genetico tumorale, predisposizione per malattie comuni, farmacogenomica). Vengono classificate le offerte di 43 compagnie certificate, alcune (solo 3) offrono servizi in vari campi mentre altre solo in alcuni come nella diagnostica-prognostica dei tumori. Interessante la Tab. 1 su rischi e benefici delle varie tecniche con esempi.

Mitchochondrial replacement therapy: the IOM report and its aftermath. Nature Review Genetics 2016;17:189. Commento delle raccomandazioni e limitazioni contenute nel rapporto dell’Institute of Medicine (IOM) sulla tecniche di sostituzione con donazione di mitocondri (mitochondrial replacement)(MRT) per madri con mutazione del mtDNA alla luce della recente legislazione USA (Mitochondrial replacement techniques: ethical, social, and policy considerations . Febbraio 2016)(vedi selezione Articoli Febbraio 2016 Finding an ethical path forward for mitochondrial replacement. Science 2016;351:668).  Dopo il riconoscimento dell’ottimo lavoro svolto 4 critiche: 1. Report un po’ “parochial” perché non analizza completamente quanto considerato in UK dove l’argomento è stato discusso per anni, anche in parlamento. 2. Cosa se ne fa degli embrioni di sesso femminile visto che il suggerimento proposto è giustamente di fare una sperimentazione solo per embrioni maschi per evitare mutazioni germinali trasmissibili? 3. E ancora la sperimentazione solo per embrioni maschi per la limitazioni delle opzioni riproduttive può risultare inaccettabile per qualche bioeticista o qualche membro della società (mah! Ndr) e, 4° punto, contrastare con quanto dice la Costituzione americana (mah! Pensavo che i causidici ci fossero solo da noi, ndr).

Unusual maintenance of X chromosome inactivation predisposes female lymphocytes for increased

expression from the inactive X. PNAS 2016;113:E2029. La presenza di molti geni dell’immunità nel cromosoma X determina nelle femmine un vantaggio immunitario rispetto ai maschi comportando però una maggiore suscettibilità alle malattie autoimmunitarie. I risultati di questo lavoro nel topo e nella nostra specie depongono per una parziale riattivazione del cromosoma X silente nei linfociti delle femmine sopvraesprimendo quindi i geni correlati con l’immunità e questo spiegherebbe la loro maggior suscettibilità alle malattie immuni.

Fanconi Anemia Proteins Function in Mitophagy and Immunity. Cell 2016;165:867. I geni del pathway della Anemia Fanconi (FA) sono importanti soppressori di tumore la cui funzione meglio caratterizzata è di riparare il DNA nucleare danneggiato. Loro mutazioni sono responsabili di FA caratterizzata da insufficienza midollare ematologica e dallo sviluppo di cancro. In questo lavoro si dimostra in vitro che mutazioni genetiche sono causa anche di alterata autofagia di virus e dei mitocondri danneggiati. Il pathway della FA è quindi formato da geni di autofagia selettiva che hanno un ruolo sinora non noto nell’immunità e nell’omeostasi degli organelli. Questi risultati hanno delle importanti implicazioni per la miglior comprensione della patogenesi della FA e dello sviluppo di tumori associati dovuti a difetto di riparazione del DNA associato ad un’alterata mitofagia.

Segnalo solo: Enhanced gene targeting to evaluate Lynch syndrome alterations. PNAS 2016;113:3918 che commenta due articoli: LNA modification of single-stranded DNA oligonucleotides allows subtle gene modification in mismatch-repair-proficient cells. Pg. 4122 e Oligonucleotide-directed mutagenesis screen to identify pathogenic Lynch syndrome-associated MSH2 DNA mismatch repair gene variants. Pg. 4128 in cui si propone una tecnica per discriminare le varianti di sequenza causative dalle altre, evento comune per varianti di sequenza nel sospetto di s.Lynch,  ricreando le stesse varianti in alcune linee cellulari idonee per studi funzionali.

GENE EDITING

Embryo-editing research gathers momentum. Nature 2016;532:289. Nonostante il bando internazionale sul gene-editing negli embrioni umani stanno o sono state approvate ricerche in questo campo, anche in Europa (Karolinska Inst., Francis Crick Inst. Londra) e sono in corso laboriose revisioni di lavori sottoposti ad alcune riviste internazionali. Alcuni bioeticisti sottolineano che tale ricerca non contrasta la regola di impedire la creazione di un essere umano geneticamente modificato. Ma l’argomento è ancora dibattuto.

TERAPIE NUOVE E MODELLI ANIMALI

A ‘‘Better Baby’’ with Gene Editing? Cell 2016;165:547.  Recensione di un libro (GMO Sapiens: The Life-Changing Science of Designer Babies. Paul Knoepfler. Singapore: World Scientific (2016). 266 pp. $28.00). L’A, un biologo di cellule staminali e blogger, intende con il libro, che vuole ‘‘readable (even enjoyable)”, favorire la discussione sul gene editing tra persone ben informate e ricercatori e medici. La parte principale di questo libro, che non tratta solo di Homo sapiens Genetically Modified, ma anche di alimenti GMO, fertilizzazione in vitro, clonaggio umano e di sostituzione mitocondriale, riguarda il gene editing embrionale per avere “a better baby”, con le caratteristiche fisiche e comportamentali che i genitori desiderano abbia. E pareri sui vari argomenti di esperti. Viene citata la prima esperienza con l’editing di embrioni umani nella Sun-Yat Sen University in Cina, che ha suscitato la presa di posizione con una moratoria della National Academy of Sciences lo scorso anno. Meno nota è invece la prima esperienza disastrosa di trasferimento mitocondriale, fatta nella stessa Università, con morte di un feto e con la nascita di due neonati prematuri, fatto che ha bloccato l’applicazione clinica di tale tecnica. Il commento al libro termina sottolineando il ruolo della blogosfera nell’influenzare, se non determinare, il dibattito su questo argomento.

The Public and the Gene-Editing Revolution. NEJM 2016;374:1406. La National Academy of Sciences Americana ha  (NAS) co-ospitato un incontro internazionale sul Gene editing nell’uomo i cui organizzatori hanno proposto un forum internazionale per raccogliere i suggerimenti e le prospettive di vari stakeholder (portatori di interesse), tra cui il grande pubblico. In questa Perspective sono presentati i risultati di una valutazione di 17 sondaggi degli ultimi 30 anni per conoscere cosa ne pensano gli americani della terapia genica e del gene editing negli adulti e nei bambini, cosa ne pensano della possibilità di intervenire a modificare le caratteristiche genetiche delle linee germinali o degli embrioni e se sono interessati a sottoporsi a test genetici in futuro. Un primo risultato è la considerevole ignoranza dell’argomento, anche se le domande erano state molto semplificate. Solo il 31% ne aveva letto o sentito parlare. In generale buona parte delle persone (70-80%) vede positivamente la terapia genica e il più recente gene editing sia per curare che per prevenire le malattie. La maggioranza (60%) è d’accordo su una ricerca finanziata con fondi pubblici e che la FDA approvi le terapie geniche possibili. Ancora la maggioranza approva il gene editing per curare le malattie gravi (84%) e anche i difetti congeniti non fatali (66-77%) e quasi il 60% è favorevole per il gene editing per genitori in modo che non abbiano figli affetti. Solo una minoranza approva il gene editing per migliorare l’intelligenza o l’aspetto dei figli. E solo il 26-46% è d’accordo per correggere geni mutati per ridurre il rischio di gravi malattie in epoca prenatale. Per la decisione se intervenire con il gene editing prenatale il 53% degli americani è del parere che deve essere lasciata ai ricercatori, medici ed ad altri esperti (solo il 9% pensa che debba essere responsabilità dei politici). Richiesti perché non hanno fatto test genetici l’83% risponde perché non ci avevano mai pensato, il 32% per i costi e il 21% perché non voleva sapere. Ma il 50-75% ritiene che in futuro lo richiederà.

The CRISPR Way to Think about Duchenne’s. NEJM 2016;374:1684. In questo articolo di implicazioni cliniche della ricerca di base si commentano i risultati di tre articoli già segnalati (vedi selezione del Marzo 2016) sul ricorso nel modello murino (topo mdx) al gene editing CRISPR-Cas9 per rimuovere la mutazione causa di malattia e consentire con successo l’espressione del gene Duchenne. Questo sistema è applicabile per l’80% delle mutazioni malattia dell’uomo. Le altre terapie geniche per questa malattia sono il ricorso a farmaci in grado di “saltare” la mutazione (skipping esonico)(e consentire l’espressione di una proteina, anche se meno funzionante, ndr), sono in corso sperimentazioni cliniche, ma per una limitata proporzione di pz e con somministrazioni ripetute, e la terapia genica con vettore virale, anche in questo caso ad effetto parziale e con somministrazioni ripetute. Ma l’attuale gene editing è meno efficace rispetto alle altre terapie perché la correzione di sequenza genica può avvenire in un numero limitato di cellule trattate, per la possibilità che l’intervento sul genoma avvenga in sedi non volute e possa avere effetti negativi e per altri aspetti che probabilmente verranno risolti, rendendo comunque tale tecnica clinicamente per ora non applicabile.