Scelta di articoli di Genetica Clinica/Umana
pubblicati in Ottobre 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, Nature Reviews Neurology
(new entry), NEJM, PNAS, Science & Cell.
ARTICOLI DI
INTERESSE
Quando
l’esoma fallisce:
Mutations in SNORD118 cause the cerebral microangiopathy
leukoencephalopathy with calcifications and cysts.
Nature Genetics 2016;48:1185
(molti AA, di cui 2 italiani e due pz italiani). Una malattia segnalata nel
1996 in 3 bambini con una progressiva degenerazione cerebrale con
microangiopatia caratterizzata da vasi sanguigni simil-angiomatosi con gliosi e
deposizione di fibre Rosenthal con neuroimmagini di leucoencefalopatia,
calcificazioni intracraniche e cisti, a trasmissione AR (LCC, MIM #614561). In
questo lavoro gli AA hanno raccolto in 12 anni DNA di 40 pz con età di
presentazione dall’infanzia a 54 anni di 33 famiglie prevalentemente di origine
europea, con, stranamente data la rarità della condizione, una bassa
proporzione di genitori consanguinei (3/33). L’analisi esomica di 18 pz non ha
consentito di identificare il gene malattia, identificazione resa possibile
dall’analisi di linkage e dell’aplotipo di 5 coppie di fratelli affetti con
genitori non consanguinei e di 2 figli di due famiglie con genitori
consanguinei. Riconosciuta la probabile sede delle varianti in un segmento di
1.2 Mb del cromosoma 17, sono stati rivalutati ma senza successo i risultati dell’esoma. Ma
il sequenziamento mediante cattura di 3 Mb del genoma del cromosoma 17 ha
consentito di individuare in ogni pz due varianti a bassissima frequenza del
gene SNORD118. Il ricorso al sequenziamento Sanger ha confermato nell’intero
campione di pz la presenza di mutazioni bialleliche del gene. Tredici delle 36
varianti ritenute patogene erano nuove (non presenti nel database EsAC), 11
varianti sono state riscontrate in più di una famiglia. Studi funzionali in vitro dimostrano che le varianti modificano la
trascrizione, riducendo il legame al
gene SNU13, o interferendo con il processamento dell’RNA del gene, quindi
con perdita di funzione. Questa omogeneità genetica contrasta con l’ampia variabilità (nascita-60
anni) dell’esordio della patologia, variabilità che potrebbe essere dovuta alla
presenza di alleli ipomorfi. Il gene SNORD118 è un gene non
codificante proteine e codificante box C/D snoRNA U8, piccoli RNA nucleolari della biogenesi e funzione
ribosomiale. Quindi una nuova ribosomopatia. Particolarmente interessante per
la Genetica Medica la considerazione finale: che mutazioni interessanti
l’espressione di U8 snRNA (SNORD118)
sono essenziali per l’omeostasi cerebrale vascolare e, soprattutto, le difficoltà
che talora si incontrano nell’individuare con NGS la(e)
variante(i) causativa(e) in sedi non codificanti proteine, dove gli algoritmi in silico per stimarne la patogenicità
possono fallire.
Phenotype is king, researchers say, after 20 family members have
condition misdiagnosed. BMJ 2016;355:i5834. Commento di un articolo (The Promise and
Peril of Precision Medicine:
Phenotyping
Still Matters Most. Mayo Clin Proc 216;91:1606) che riporta un errore interpretativo di un test genetico in una
famiglia con figlio di 13 anni morto improvvisamente nel sonno con importati ricadute
negative. All’autopsia trovati segni di miocardiopatia imprecisabile con
dilatazione cardiaca, ma non è stato eseguito alcun test genetico. Sottoposti i
genitori ed il fratello ad una valutazione cardiologica, negativa; ma il
monitoraggio prolungato del fratello ha identificato un breve episodio di
tachicardia parossistica sopraventricolare che è stata interpretata come
tachicardia ventricolare non sostenuta. Proposta la diagnosi di Sindrome QT
lungo anche per quanto successo nel fratello e sottoposto ad impianto di
defibrillatore. In seguito (!!) eseguito un test genetico commerciale con
identificazione di una variante di sequenza (missenso) del gene KCNQ1 che il laboratorio ha definito come “probabilmente patogena”. Da qui la
diagnosi di s. LQT1 e la ricerca
della variante nei membri della famiglia paterna, trovata in molti di loro, che
sono stati quindi considerati affetti dalla stessa condizione. A questo punto i
genitori ed altri membri della famiglia si sono rivolti per una seconda
opinione alla Mayo Clinic dove viene messa in dubbio la diagnosi per l’assenza
di sintomatologia nei portatori e la negatività dei relativi ECG. In più la
variante trovata è sì rara ma non risulta avere le caratteristiche di una
variante con perdita di funzione. Quindi hanno eseguito la ricerca della
variante di KCNQ1 su sangue su carta bibula del fratello deceduto (finalmente! Ndr)
risultata negativa. WES ha individuato invece, dopo varie ipotesi di
trasmissione e una lunga selezione di varianti, una variante missenso de novo del gene DES causa di una cardiomiopatia
dilatativa, compatibile con il quadro autoptico.
Lezioni: 1. test genetico all’affetto e non a
coloro a rischio, 2. l’anatomo-patologo nei casi di morte improvvisa si
preoccupi di conservare appropriatamente (ad es. congelare, ndr) tessuto cardiaco
e sangue per future analisi, 3. i curanti non basino le loro conclusioni sul
referto di test commerciali (la risposta deve essere l’esito di una
collaborazione tra laboratorio e clinico che si occupa del caso, ndr), ma “do
your own homework” e quindi valutino se quanto risulta dal referto è
compatibile con quanto clinicamente osservato, in questo caso infatti tutti i
portatori della variante di KCNQ1 erano clinicamente e con ECG normale.
A whole-genome analysis framework
for effective identification of pathogenic regulatory variants in Mendelian
disease. AJHG 2016;99:595
(citato da Nature Review Genetics
October 2016). Genomiser è un nuovo sistema di analisi per
l’interpretazione delle varianti non codificanti, aspetto che costituisce il
principale ostacolo all’applicazione di WGS in diagnostica clinica nelle
malattie mendeliane. In più aiuta anche ad associare varianti regolatorie a
specifiche malattie mendeliane.
Early somatic
mosaicism is a rare cause of long-QT syndrome. PNAS 2016;113:11555. Come sappiamo il mosaicismo (ndr, buona la definizione: “genetic
variation within an individual that arises from errors in DNA replication
during early development”) sta assumendo sempre più rilevanza
come causa di malattia genetica in moltissime condizioni, oltre al cancro. Ma conosciamo
ancora poco dell’entità di eterogeneità cellulare in grado di produrre malattia
e pochi sono gli strumenti diagnostici per identificarla.
(Caso clinico
molto istruttivo, ndr): femmina quasi a termine con blocco AV 2:1, cesareo in
36sg. A 1 ora blocco AV 2:1 intermittente con molti episodi di torsades
de pointes
con QT di 542 ms. Impiantato un defibrillatore/cardiovertitore ed eseguita una
ganglionectomia dello stellato bilaterale. A 6 mesi miocardiopatia dilatativa,
trapianto cardiaco ortotopico (espiantato il cuore della pz e impiantato quello
del donatore). Per diagnosi ricorso al pannello commerciale di geni LQTS (a 1
giorno) e al WGS (a 3gg) con risposta rapida. In 10a giornata
(quindi se non ho capito male dopo 7 gg! Ndr) trovata una mutazione missenso in SCN5A ma con
variante presente nella pipeline rapida ed assente in altre due pipeline,
quindi tenui segni di mosaicismo (23.5%), variante assente con il Sanger nel campione
di sangue. Ma il sospetto di mosaicismo ha indotto ad applicare WES al trio che
ha individuato solo nella probanda una proporzione di alleli mutati del 7.5%. Nell’analisi
genetica condotta su singole cellule ematiche la variante è stata isolata in 3 su
36 cellule, con conferma Sanger. Dall’analisi genetica con NGS di cellule
derivate dai 3 foglietti embrionali (mesoderma su sangue, endoderma su urina e
saliva, ed ectoderma su saliva) trovato che l’allele mutato è presente nel
7.9-14.8% delle letture di alta qualità. Quindi la presenza della mutazione in
tutte tre i foglietti embrionali fa pensare che la mutazione si sia prodotta
nel corso delle divisioni cellulari blastocistiche prima della gastrulazione e
che non riguardi solo le cellule ematopoietiche. Infatti il sequenziamento di
RNA di tessuto cardiaco (al momento del trapianto) ha indicato un’espressione
dell’allele mutato nel 5.4-11.8% dei trascritti. Infine applicando un modello
computazionale di elettrofisiologia cardiaca si dimostra definitivamente che il
mosaicismo del tessuto di conduzione del miocardio è legato alla patologia
aritmica. Per valutarne la frequenza nei disturbi aritmici sono stati cercati
segni di mosaicismo in campioni biologici di 7.500 soggetti testati da
laboratori di genetica commerciali con una o più tecniche di NGS (>30 geni
analizzati). In tutto 4 persone (0.05%), tra queste un bambino, hanno mostrato
un apparente mosaicismo per uno dei geni LQTS. Calcolando che nel ∼30% dei pz aritmici
si riesce a trovare una mutazione causativa si può stimare che la prevalenza
del mosaicismo nei casi non diagnosticati sia di∼0.17%. Sono
state trovati anche altri 3 soggetti con mutazione patogena in mosaico di un
gene LQTS in famiglie indagate per parente affetto e considerate quindi come
fondatori. Questo conferma che la mutazione somatica avvenuta precocemente nel
corso dello sviluppo è rara ma è comunque una causa di ricorrenza di aritmia.
La prevalenza
osservata (0.05%) è sicuramente una stima conservativa in quanto considera solo
mutazioni che interessando tutti i tessuti avvengono nelle prime 4 divisioni
postzigotiche e per accertare la possibilità di mosaicismo con effetto clinico
avvenuto in fasi più tardive occorrono analisi del DNA di tessuti affetti o da
DNA libero. Dal punto di vista diagnostico viene opportunamente segnalato che
il ricorso al pannello commerciale di geni LQTS è risultato negativo (in genere
le mutazioni somatiche non vengono riportate nei pannelli commerciali) e che il
23.5% delle letture con la variante costituivano in questo caso un’indicazione
per la presenza di un mosaico, con Sanger negativo. Quindi NGS è il mezzo più
efficace per identificare un mosaicismo, soprattutto se si ricorre a tecniche
con alto numero di letture. Importante raccomandazione: applicare, anche per
individuare mosaicismi, nei neonati con malattia da causa non nota che mette a
rischio la vita o con sospetto di malattia genetica WES o WGS invece di usare
il pannello di geni standard (della patologia principale, ndr)(lavoro eccellente utile ad indicarci come applicare le nuove
tecniche genetiche diagnostiche e l’attenzione che si deve porre nella lettura
e nell’interpretazione dei risultati, non solo per le malattie cardiovascolari;
ndr).
Genetic reckoning. Nature 2016;538:140. Editoriale su un importante aspetto della
nostra attività, che è la necessità di riverificare la patogeneticità che è
stata attribuita, soprattutto applicando NGS, alle varianti trovate. Da uno
studio pubblicato sullo stesso fascicolo (Deadly mutations in a new light. Pg. 154) si è riscontrato che in ExAC (Exome
Aggregation Consortium), il maggior catalogo delle variazioni
esoniche, molte varianti sono state erroneamente classificate come patogene.
Risulta che in media ogni persona ha 54 varianti attualmente classificabili
come patogene, anche se 41 di queste sono così comuni nella popolazione umana
che è del tutto improbabile che siano associate a gravi malattie. Quindi va
fatta una attenta valutazione della situazione ricorrendo anche a nuovi criteri
valutativi. Viene portato un esempio di un noto genetista medico che ha individuato
per diagnosi in un pz una variante legata inaspettatamente all’insufficienza
renale riportata troppo frequentemente in EsAC per essere patogena. Per
approfondire ha rintracciato da uno studio pubblicato (ClinSeq) a cui aveva
partecipato altri 5 portatori della stessa variante proponendosi di verificare
in loro la funzione renale. Molto bello ma non realizzabile su larga scala.
Occorrono quindi database con dati genetici correlabili a cartelle cliniche in
dettaglio della persona, come potrebbero essere la US
president’s Precision Medicine Initiative (previsti dati di almeno 1 milione di
americani) e UK 100,000 Genomes Project. Quanto trovato in questo lavoro comunque
indica cautela interpretativa. Nelle analisi genetiche per identificare la
causa delle malattie si è passati dagli studi di ampie famiglie in cui la
patologia ricorreva generazione dopo generazione ad analisi mutazionali di
popolazioni selezionate per patologia trascurando la popolazione normale. E
questo ha portato ad attribuire erroneamente a molte delle varianti trovate un
significato patologico, con conseguenze reali per i pazienti.
(Conclusione un po' scontata, ndr):
quando si trova una variante che si sospetta legata ad una malattia verificarne
prima la frequenza in database come ExAC e, soprattutto prima di concludere che
è patogena, verificare se può avere un ruolo funzionale nella malattia. “Let
the reckoning begin” (a braccio, riprendiamo da capo, ndr).
Deep sequencing
of 10,000 human genomes. PNAS 2016;113:11901. Craig Venter e il gruppo del suo istituto presenta una buona notizia per la genetica
umana e clinica: sulla base del sequenziamento di oltre 10.000 genomi umani con
una copertura di 30x-40x per stabilire la qualità dei risultati e
dell’individuazione di nuove varianti si rileva che il sequenziamento dell’84%
del genoma di una persona è di buona qualità e che queste regioni includono il
91.5% delle sequenze esoniche e coprono il 95.2% delle sedi delle varianti
patogene che conosciamo. In base alla distribuzione delle varianti sono state
identificati alcune sedi intolleranti alla variazione, in sedi in cui più
frequentemente sono localizzate le mutazioni patogene che conosciamo. Questi
risultati quindi fanno concludere che le comuni
piattaforme ora usate sono qualitativamente idonee per l’applicazione in campo
clinico.
Prenatal and
pre-implantation genetic diagnosis. Nature Reviwes Genetics 2016;17:643.
Le malattie genetiche sono numerose (>4.600 fenotipi OMIM) e frequenti: ognuno
di noi è portatore di alleli che in omozigosi sono causa di malattia, lo 0.17%
della popolazione è portatore di una traslocazione cromosomica apparentemente bilanciata che
spesso causa infertilità o aborto o malformazioni congenite nei figli e, per l’età
materna al concepimento in crescita in tutto il mondo occidentale, sta aumentando
di conseguenza nei concepiti anche il rischio di anomalie cromosomiche di
numero. In questa Perspective vengono presentate tutte le tecniche applicabili
per la diagnosi/screening genetico prenatale e preimpianto e lo stato
dell’arte, specificandone le attuali potenzialità e limitazioni, delle nuove
tecniche del presente-prossimo futuro costituite dall’analisi dell’intero
genoma della singola cellula e del cfDNA (cell free) fetale recentemente
introdotto nella pratica ostetrica. Viene accuratamente presentata la storia
della diagnosi prenatale, partendo da lontano (1966), con il bandeggiamento cromosomico
degli anni ’70 che l’ha resa più precisa, la prima diagnosi preimpianto con
selezione nel 1992 (Fibrosi cistica), la prima diagnosi di esclusione di
trasmissione del gene mutato paterno su plasma materno nel 2002,
l’identificazione di CNV con aCGH nel 2005 e nel 2006 lo screening genomico su
singola cellula sempre con aCGH fino ai giorni nostri (Fig. 1, da lezione,
ndr). Particolarmente utile l’aggiornamento su un tema molto caldo:
l’introduzione di WES in diagnosi prenatale; sul feto studi retrospettivi
dicono che sarebbe molto utile, in corso uno studio prospettico, ma come
sappiamo ci sono molte difficoltà da superare. In teoria la tecnica non
invasiva NIPT potrebbe essere l’‘holy grail’ (l’obiettivo finale ma sfuggente
di una ricerca, ndr), tecnica in cui si sta provando lo screening delle
microdelezioni, che però è ancora in valutazione per i valori predittivi
positivi e negativi troppo bassi; ma per l’applicazione di WES siamo ancora più
lontani. Viene presentata la storia della diagnosi genetica preimpianto (prima
applicazione nell’uomo nel 1990) e l’evoluzione. Vedi poi la Tab. 1 in cui
vengono presentate le varie tecniche per identificare le differenti anomalie
genetiche e cosa per ora è possibile fare usando materiale biologico ottenuto
da tecniche invasive (CVS o AF) e da cfDNA. Se gli studi in corso
(proof-of-concept) confermeranno la fattibilità della ricerca di aneuploidie genome-wide
l’esame potrebbe entrare rapidamente nella pratica clinica di tutte le
fecondazioni assistite. Una parte della Perspective è anche dedicata alla
diagnosi e allo screening preimpianto. In Tab. 2 elencate le varie anomalie
identificabili e le relative tecniche usando la metodologia dell’amplificazione
dell’intero genoma. Alla fine gli aspetti etici futuri ma anche attuali con ad
es. il ricorso all’impiego routinario di aCGH in NIPT per il rischio di trovare
CNV di significato incerto o a bassa penetranza. Tutto questo porterà a
cambiare considerevolmente la pratica clinica prenatale con un nuovo counseling
genetico e nuovi approcci medici prenatali (con il ricorso ai vari “….oma”).
Noninvasive
chromosome screening of human embryos by genome sequencing of embryo culture
medium for in vitro fertilization. PNAS 2016;113:11907 (molti AA cinesi, ndr). Lo screening cromosomico preimpianto (PGS) si
applica per selezionare embrioni ottenuti in
vitro individuando per l’impianto quelli senza anomalie cromosomiche. Ma la
tecnica di biopsia ed analisi citogenetica è tecnicamente impegnativa e non
priva di rischi immediati per il prodotto del concepimento ed anche perché non
se ne conoscono gli effetti a distanza. E’ quindi opportuna la ricerca di vie
alternative non invasive, anche perché alcuni studi (alcuni di italiani)
indicano la presenza di DNA embrionale nel fluido bastocistico su cui sono
stati anche analizzati i cromosomi e la presenza di DNA genomico e
mitocondriale nel terreno di coltura dell’embrione. In questo studio si
conferma che è possibile applicare lo screening cromosomico non invasivo (NICS)
ricorrendo all’analisi del DNA genomico presente nel liquido di coltura e
quindi evitare la procedura invasiva. Dopo aver validato sperimentalmente la
tecnica ricorrendo alla amplificazione dell’intero genoma con MALBAC ed
all’analisi con NGS si è sperimentato NICS in sette embrioni ottenuti da
fecondazione in vitro di coppie con
anomalie di struttura cromosomica (2 traslocazione bilanciata, 1 inversione), azoospermia
(uno con 47,XXY), aborti ricorrenti (1), insuccesso ricorrente di impianto (1).
In 6 si è ottenuta con successo la gravidanza clinica e in 4 vi è stata la
nascita di un bambino sano, in 1 la gravidanza è ancora in corso (per l’unico
embrione non sopravvissuto la motivazione al NICS era di traslocazione). Il
metodo applicato per la sua elevata accuratezza e per la sua noninvasività
costituisce una valida alternativa alla biopsia
embrionale nelle fecondazioni in vitro.
MALATTIE NEUROLOGICHE/NEUROMUSCOLARI/NEURODEGENERATIVE/ PSICHIATRICHE
Classifying
change and heterogeneity in amyotrophic lateral Sclerosis. Lancet Neurology
2016;15:1111 (Autore italiano). Commento di una Personal
View sullo stesso fascicolo (Amyotrophic lateral sclerosis: moving towards a
new classifi cation system. Pg. 1182)(tra gli AA anche un neurologo e
ricercatore italiano) sulla necessità per la ALS di un aggiornamento dei criteri
diagnostici rispetto alla classificazione di 15 anni fa (criteri El Escorial, successivamente rivisti – criteri Airlie
House e Awaji-Shima), malattia per la quale non ci sono certi test
diagnostici né biomarcatori e la cui diagnosi si basa sulla clinica e sui
risultati dell’EMG dopo avere escluso condizioni simili. Il termine ALS
comprende più condizioni e viene sostituito in alcuni paesi (UK ad es.) con
Malattia del motoneurone. Non è chiaro se i fenotipi chiamati Atrofia muscolare
progressiva e Sclerosi primaria laterale siano parte della ALS o vadano
considerati come condizioni autonome. Analogamente le Paralisi bulbare o psuedobulbare
talora vengono distinte dalla ALS anche se potrebbero far parte dello spettro fenotipico
della ALS. Lo stesso, in presenza di deficit cognitivo, tra ALS e Demenza
fronto-temporale (in Fig. 1 si specificano i principali segni clinici di queste
condizioni). L’articolo auspica il concorso di più tecniche, da quelle
molecolari alle neuroimmagini e a biomarcatori che insieme potranno chiarire
meglio i vari fenotipi e consentire una diagnosi precoce di questa malattia che
è più frequente di quanto ritenuto (>3:100,000
persone), con età di comparsa più avanti negli anni rispetto a quanto noto e
con rapporto tra maschi e femmine affetti simile.
Sclerosi Laterale Amiotrofica (ALS): la più comune
causa di ALS e Demenza Fronto-temporale è l’espansione esanucleotidica GGGGCC nel
primo introne di C9ORF72 che genera dipeptidi tossici. Ne viene studiato il
meccanismo patogenetico.
C9orf72 Dipeptide Repeats Impair the Assembly, Dynamics, and Function of
Membrane-Less
Organelles. Cell 2016;167:774.
Toxic PR Poly-Dipeptides Encoded by the C9orf72 Repeat Expansion Target
LC Domain Polymers. Cell 2016;167:789.
Calpain 1 in
neurodegeneration: a therapeutic target? Lancet Neurology 2016;15:1118. Lettera alla rivista in cui AA che hanno segnalato pz con Paraplegia
Spastica 76 (MIM #616907), una rara malattia AR da mutazioni inattivanti il
gene CAPN1 (Calpaina 1) che compare sui 20-30 anni, propongono un meccanismo
patogenetico di funzione neuroprotettiva, anche sulla base di studi nei modelli
animali, del prodotto di tale gene. D’altra parte però ci sono studi nell’uomo
e in modelli animali da quali risulta che l’inibizione delle calpaine, inclusa
la 1, ha un effetto neuroprotettivo in alcune patologie neurologiche quali il
trauma cranico e l’Alzheimer facendo pensare ad un ruolo dell’iperattivazione
di questi enzimi nella patogenesi di tali e suggerire un effetto terapeutico
ricorrendo a loro inibitori (ClinicalTrials.gov,
NCT02220738, terminata la fase 1). L’ipotesi allora potrebbe essere che la
Calpaina 1 abbia effetti neuroprotettivi a livelli normali e che sue
modificazioni in eccesso o in difetto comportano segni neurologici. Ma potrebbe
anche essere che la sovrattivazione della Calpaina 1 nel trauma cranico e
nell’Alzheimer sia una risposta al danno, non la causa. Necessari ulteriori
studi con il ricorso a studi in vitro
su neuroni umani da cellule staminali totipotenti indotte per verificare
l’utilità del ricorso all’inibizione della Calpaina 1 per attivare l’effetto
neuroprotettivo in queste due patologie.
Mutations associated with familial Parkinson’s disease alter the
initiation and amplification steps of
α-synuclein aggregation. PNAS 2016;113:10328. L’α-Sinucleina
(SNCA), proteina espressa abbondantemente nell’encefalo soprattutto a livello
presinaptico, è il principale componente dei corpi Lewy, inclusioni intraneuronali
tipiche del Parkinson e di altre malattie neurodegenerative tra cui la demenza
con corpi Lewy. Mutazioni di α-Sinucleina sono presenti nel Parkinson familiare
ad insorgenza sia precoce che tardiva. In questo lavoro in vitro vengono presentati i risultati ottenuti ricorrendo ad
approcci sperimentali e teorici sull’effetto di mutazioni puntiformi su due
tappe dell’aggregazione sinucleinica, ritenute importanti per lo sviluppo della
malattia: la formazione inziale degli aggregati e la loro proliferazione.
Mutations in Human Accelerated Regions Disrupt Cognition and Social
Behavior. Cell 2016;167:341. L’analisi comparativa genomica ha identificato loci che sono molto
diversi tra la nostra specie e altre specie, loci che potrebbero essere
associati ad alcune specifiche caratteristiche umane come la socializzazione e
gli aspetti cognitivi. In queste regioni (Human Accelerated Regions) sono
particolarmente frequenti CNV de novo
associate all’autismo e viene stimato che mutazioni bialleliche di questi loci
sono causa del 5% di autismo di pz con genitori consanguinei. Utilizzando varie
tecniche e ricorrendo a topi transgenici gli AA hanno individuato mutazioni bialleliche
candidate in HAR che interagiscono con promotori di alcuni geni del neurosviluppo
tra cui CUX1, PTBP2, GPC4, and MEF2C, la cui alterata espressione è causa di
difetti di sinaptogenesi o di altre anomalie di sviluppo. Questi potrebbero
essere i meccanismi patogenetici di mutazioni in HAR.
TRiC subunits enhance BDNF axonal
transport and rescue striatal atrophy in Huntington’s disease. PNAS 2016;113:E5655. Degeneration of the
corticostriatal circuit is a key neuropathological and clinical feature of
Huntington’s disease (HD).of the corticostriatal circuit is a key
neuropathological and clinical feature of Huntington’s disease (HD). To define
disease mechanisms and explore treatments, we recreated the corticostriatal
circuit in microfluidic chambers using neurons from the BACHD mouse model of HD
and WT controls. We showed that expression of mutant huntingtin (mHTT) induced
defects in brain-derived neurotrophic factor (BDNF) transport in BACHD cortical
axons that resulted in atrophy of striatal target neurons. Introducing subunits
of the cytosolic chaperonin T-complex 1 (TCP-1) ring complex (TRiC) into BACHD
cortical neurons reduced mHTT, rescued defects in BDNF transport, and
normalized the size of striatal neurons. These findings encourage studies to
explore a role for TRiC reagents as possible treatments for HD
GENETICA
UMANA/CLINICA
***
and cognitive impairment. PNAS 2016;113:11289. Inizia con una frase che dovremmo sempre tenere presente quando
proponiamo l’esoma per un pz con una malattia che crediamo mendeliana: “Despite major advances in Mendelian genetics,
the role in normal human biology and the impact of mutation of >75%
of the 20,000 protein-coding genes in the human genome remain to be determined”. Va meglio quando c’è consanguineità, ovviamente. B. di 8 anni di
origine turca figlio di secondi cugini. A 8 mesi vomito ritenuto da
gastroenterite con aumento delle transaminasi rimaste però elevate con normale
funzione epatica, deficit di vit. D. e perdita di grassi con le feci. Ecografia
epatica normale, ma alla biopsia osservati segni di fibrosi e rigenerazione del
fegato, non chiari segni di cirrosi. Normale sviluppo staturo-ponderale,
lievemente ritardato lo sviluppo psico-motorio con segni di lieve disabilità
intellettiva (Wechsler 66). Neurologicamente disartria e andatura lievemente
atassica. Normale RM cerebrale. WES ha identificato una mutazione troncante di
una ossidoreduttasi perossisomiale, AcilCoA ossidasi 2 (ACOX2) del pathway
della biosintesi degli acidi biliari. Una patologia da tenere presente nel caso
di malattia cronica epatica e/o cirrosi da causa non nota anche perché
potenzialmente trattabile con acidi biliari esogeni impedendo così la
produzione di metaboliti epatotossici.
***
Angelman
syndrome — insights into a rare neurogenetic disorder. Nature Reviews Neurology
2016;12:584. Review su questa rara ma ben nota
malattia neurologica da perdita di funzione del gene UBE3A da varie cause come
mutazione o microdelezione dell’allele materno (a cui è associato un fenotipo
più grave probabilmente per delezione anche di altri geni come quelli del
recettore GABA), disomia uniparentale paterna o difetto di imprinting. In Tab.
1 la frequenza ed il rischio di ricorrenza delle varie genetiche, da cui
risulta un alto rischio per le mutazioni e per i difetti di imprinting.
Il meccanismo patogenetico sembra costituito dalla
inibizione della formazione delle sinapsi e del rimodellamento sinaptico
esperienza-dipendente. La terapia per ora consiste solo nel controllo delle
crisi convulsive, ma vi sono state sperimentazioni animali e cliniche per tentare
di attivare il secondo allele paterno, senza successo. Nel 2017-2018 è in
programma una sperimentazione clinica in fase 1 con il ricorso ad un
oligonucleotide antisenso per tentare di attivare l’allele inattivo paterno per
via intratecale. Gli studi sugli animali ci dicono però che se si può avere un
certo effetto clinico è necessario applicare la terapia molto precocemente. In
ogni modo la ricerca di queste malattie rare sarà sempre più attiva grazie ad
iniziative multicentriche come European Network for Human Congenital Imprinting
Disorders (EUCID.net) fondato nel 2013 che ha collaborazioni con centri USA,
giapponesi, basiliani, canadesi ed australiani. E molto attiva è anche la
partecipazione con contributi economici per la ricerca da parte delle varie fondazioni
internazionali, tra cui la Nina Foundation olandese, parte della Angelman
Syndrome Alliance e la Angelman Syndrome Foundation americana (e questo è
il messaggio da dare alle famiglie, ndr).
Rett Syndrome
and the Ongoing Legacy of Close Clinical Observation. Cell 2016;167:293. L’abstract dice: nel cinquantesimo dalla pubblicazione da parte di
Andreas Rett (Rett, A. Wien. Med. Wochenschr. 1966;116:723) di 22 ragazze con
una patologia neurologica cinicamente distinguibile ne vengono presentati i
progressi fatti nella comprensione dei meccanismi patogenetici e nello sviluppo
di possibili terapie oltre a sottolineare il contributo che l’ampia ricerca
fatta in questa sindrome ha portato nel campo della neurobiologia e nella genetica
delle malattie neurologiche. Storia (“A Peculiar Brain Atrophic Syndrome’’). Fenotipi
e storia naturale. Storia della genetica della Rett (“going fishing”).
Neurobiologia delle malattie da MECP2 nell’uomo e nel modello animale (perché
la sintomatologia non è congenita? perché quella sequenza di segni clinici, perché
si può avere anche nel modello murino adulto c’è questo tempo di latenza?). Prospettive
future, soprattutto per la terapia non facile perché la perdita di MECP2 altera
la funzione di migliaia di geni e anche perché sono interessati buona parte dei
neuroni e tutti i sistemi di neurotrasmissione Quindi la terapia
”will be no small feat (impresa)”. Infine tre interessanti considerazioni:
1. senza l’accurata descrizione clinica fatta da Rett e da Hagberg nel 1989 non
avremmo pensato a una sindrome sporadica a base genetica; 2. la stretta
collaborazione tra laboratorio e clinica e il gran numero di modelli animali
ottenuti hanno consentito di verificare l’ampio spettro fenotipico da varianti
di MECP2 e di iniziare a conoscere il ruolo dell’epigenetica nella
neurobiologia; 3: la reversibilità dei segni clinici nei modelli animali fa ben
sperare nel successo di futuri interventi terapeutici nell’uomo.
Genomics is
failing on diversity. Nature 2016;538:161. Dal
sottotitolo “some populations are still being left behind on the road to
precision medicine”. Già nel 2009 si era constatato che il 96% dei partecipanti
a studi di associazione genome-wide (GWAS) era di discendenza europea. Ora i
non europei sono il 20%, ma buona parte di loro sono di origine asiatica o
asiatici, con proporzioni del tutto trascurabili per nativi americani o
australiani, ispanici o latino-americani (vedi Figura). Nonostante le
raccomandazioni di NJH fatte 20 anni fa di includere negli studi genetici di
popolazione vari gruppi etnici i fondi stessi di NIH e di altra provenienza
continuano a trascurare vari gruppi etnici. Interessante l’analisi dei perché,
che sono organizzativi (più popolazioni includi nello studio più variabili da
controllare, più conveniente usare coorti già disponibili come Framingham Heart
Study), condivisione di stesse condizioni ambientali, sanitarie come
accessibilità a centri medici, ma anche storiche e culturali, come la non
disponibilità a dare informazioni o campioni biologici per progetti di ricerca.
Cosa si perde: l’identificazione di nuove varianti o di varianti rare che
contribuiscono alle malattie complesse, quindi la miglior comprensione della
loro base biologica. Ne vengono fatti esempi. Una distorsione nell’accertamento
avviene anche negli studi di sequenziamento con WES o WGS. Ma oltre ad
ostacolare la comprensione dei meccanismi biologici delle malattie complesse ha
impatto anche in campo medico nell’interpretazione quando applicate per
diagnosi nelle popolazioni poco studiate come quelle di origine africana. Che
fare? Favorire con finanziamenti studi multietnici, ma sono necessari anche
cambiamenti culturali, anche inclusivi delle diverse etnie. Così sarà possibile
far entrare la medicina di precisone nella pratica clinica.
Mitochondrial
dysfunction could precipitate motor neuron loss in spinal muscular atrophy.
Nature Reviews Neurology October 2016. In questa Research Highlight viene
commentato il risultato di uno studio in un nuovo modello murino di SMA da cui
risulta che la disfunzione mitocondriale con il conseguente difetto di
produzione energetica potrebbe essere la causa della morte dei motoneuroni (Hum
Molec Genet 2016;25:3395).
Why Cockayne syndrome patients do not get cancer despite their DNA
repair deficiency. PNAS 2016;113:10151. Perché la CS non è associata al
cancro, come lo Xeroderma Pigmentoso che come CS è dovuta a mutazioni di geni
del pathway della riparazione con escissione di nucleotidi (NER). L’analisi in vitro di cellule di pz con CS
dimostra che il difetto di riparazione accoppiata alla trascrizione (TCR)
aumenta la citotossicità ma non è mutagena. Quindi il non aumento di patologia
neoplastica nei pz CS, in cui l’aspettativa di vita è di 12 anni, è dovuto alla
mancanza di mutagenesi indotta da UV, e non dalla precoce letalità.
The dark side
of the human genome. Nature 2016;538:275.
Sottotitolo: Scientists are uncovering
the hidden switches in our genome that dial gene expression up and down, but
much work lies ahead to peel back the many layers of regulation. E, ancor più
chiaro, “The human genome is not
packed with ‘junk’ as previously thought, but with regulatory regions that
modulate gene activity. Con il
numero di geni stimati da 25.000 anni fa ai 19.000 di ora, che costituiscono
solo l’1-2% dell’intero genoma e il resto (99%) “dark matter” e centinaia di
migliaia di regioni funzionali che controllano l’espressione genica. In questa
nota tecnica vengono precisate le tecniche che possono aiutarci a capire, tra
queste l’impiego di CRISPR-Cas9.
Formation of new
chromatin domains determines pathogenicity of genomic duplications. Nature 2016;538:265
(alcuni AA italiani). Il locus di SOX9, importante fattore di trascrizione per
lo sviluppo, è in una regione genomica coinvolta in alcune patologie genetiche
con ampia variabilità fenotipica dello sviluppo sessuale e scheletrico. In questo
lavoro si analizza in che modo le duplicazioni genomiche in questa regione
interessano la struttura cromatinica di ordine superiore, in particolare domini
topologicamente associati (TAD), uno contenente SOX9 (SOX9 TAD) ed un secondo
che contiene due canali del potassio KCNJ2 e KCNJ16 (KCNJ
TAD). Il primo dominio, considerato un deserto genico, contiene molti
elementi regolatori e sedi mutazionali causa di malattie, con duplicazioni che
a seconda della loro dimensione e localizzazione danno luogo a condizioni come
l’inversione sessuale o la s. Cooks. In questo studio si è voluto analizzare le
differenze delle duplicazioni associate o non associate all’inversione sessuale
in fibroblasti di pz e di controlli ricorrendo alla chromosome conformation capture con high-throughput sequencing (4C-seq) e
a topi geneticamente modificati. Le duplicazioni comportano la formazione di
nuovi domini cromatinici (neo-TAD) che determinano la patologia molecolare. I
risultati fanno ritenere i TAD delle unità di regolazione genica con una
stabilità interna che può essere modificata da varianti di struttura geneomica.
Gli AA suggeriscono che la metodologia applicata può aiutare a prevedere
l’esito fenotipico di CNV trovate nella routine diagnostica per malformazioni
e/o disabilità intellettiva.
Biallelic hypomorphic mutations in a linear deubiquitinase define
otulipenia, an early-onset autoinflammatory disease. PNAS 2016;113:10127. Mutazioni di
geni dell’immunità innata sono causa di malattie autoinfiammatorie sistemiche. Sono
state studiate con l’esoma e screening del gene candidato famiglie di
consanguinei (2 famiglie turche, ciascuna con un affetto, e un’ampia famiglia
pachistana con 3 affetti) con componenti affetti da una malattia
autoinfiammatoria con febbre, esantema cutaneo e pustole dalle prime settimane
di vita, artralgia e rigonfiamenti articolari, diarrea, lipodistrofia e deficit
di crescita. La terapia steroidea ha dato qualche effetto, ma è stata più
efficace la terapia con inibitori di IL-1β (anakirna) o di TNF (infiximab). Risultati
normali o aumentati i livelli di T, B e cellule natural killer, normali o
aumentate le Ig. Identificata omozigosi con mutazioni (1 frame-shift e due
missenso) con perdita di funzione del gene Otulin (MIM #617099), codificante
una deubiquitinasi lineare
che elimina l'ubiquitina, piccola proteina ubiquitaria che induce modificazioni
post traduzionali di proteine regolando vari processi cellulari. Outiln è un
regolatore di Wnt e dei complessi del sistema di segnale dell’immunità innata. Quanto
descritto, oltre a quanto già noto per aploinsufficienza del gene A20 (MIM
#191163), che è un altro gatekeeper (a braccio “custode”, ndr) dell’immunità
innata, rende evidente lo spettro fenotipico di malattie genetiche da alterato
pathway ubiquitinico con sopraregolazione di citochine suggerendo la
possibilità di efficaci terapie che hanno come bersaglio la stessa citochina.
Mutations in mitochondrial enzyme GPT2 cause metabolic dysfunction and
neurological disease with
developmental and progressive features. PNAS 2016;113:E5598. Studiate con GWAS
due ampie famiglie di consanguinei con 14 membri affetti da una malattia
neurologica caratterizzata da disabilità intellettiva, microcefalia di origine
postnatale e paraplegia spastica variabile e progressiva. Identificato un locus
strettamente associato in 16q. L’applicazione di WES ha consentito di
individuare in omozigosi mutazioni inattivanti (una non senso e una missenso) la
glutammato piruvato transaminasi 2 (GPT2)(MIM #616238. Mental retardation,
autosomal recessive 49). Tale transaminasi regola importanti processi
metabolici tra cui il metabolismo degli aminoacidi e il ciclo tricarbossilico
(Krebs). Il glutammato poi è un substrato della sintesi del glutatione che è un
antiossidante cellulare. GTP2 è localizzata nei mitocondri ed è particolarmente
espressa nell’encefalo nelle prime fasi postnatali durante lo sviluppo dei
circuiti cerebrali. Il topo con fenotipo nullo Gpt-2 ha ridotta crescita
cerebrale e l’encefalo di topi mutanti ha anomalie del metabolismo
aminoacidico, del ciclo di Krebs e dei meccanismi di neuroprotezione. GTP2 è quindi
un importante enzima mitocondriale la cui carenza causa neurodegenerazione.
Geneticists should
offer data to participants. Nature 2016;539:7. Singolare ed
istruttiva esperienza di una ricercatrice di genetica umana che analizza DNA di
migliaia di anonimi sconosciuti. Come sempre bisogna provare per capire: chiesta
di partecipare come volontaria in una ricerca dando il proprio DNA per una
ricerca le è stata negata la possibilità di conoscere i propri dati, perché
questo non è previsto nelle ricerche biomediche e genetiche. Mentre questi dati
sono disponibili in database con accesso limitato ai ricercatori (ironicamente incluso
lei, ndr).
Retirement Study. PNAS 3 October 2016 :E6335. Sappiamo che l’accorciamento dei telomeri, strutture protettive della
parte terminale dei cromosomi, sono un segnale di invecchiamento cellulare, che
può essere dovuto a fattori genetici (ereditabilità 36-84%) ed anche da
varianti di singolo gene, oltre a fattori ambientali come lo stress subito in
età infantile o da adulto. In questo studio analizzando la lunghezza dei telomeri
da cellule salivari (Telome Health www.telomehealth.com/) di 4.600 persone di età => 50
anni in rapporto a riferiti episodi di stress finanziario, traumatico o sociale
nel corso dell’infanzia o in età adulta viene documentata una chiara relazione
tra telomeri corti e numero di fattori stressanti subiti in gran parte nel
corso dell’infanzia, con un incremento per ogni esperienza di stress,
soprattutto sociale o traumatico, non finanziario, dell’11% di probabilità di
avere ad età avanzata telomeri corti. Non c’è invece relazione tra lunghezza
dei telomeri ed un singolo evento di stress (sapevamo che lo stress fa male, ma come scrive L. De Crescenzio su “I
pensieri di Bellavista”: “Tra lo stress e la noia preferisco lo stress,
ndr).
Knockout! Knockout! Who’s Not There? Cell 2016;167:289. Già, e chi non
c’è? Commento di articoli già segnalati (Rare rewards.
Nature 2016;536:249
Editoriale e Analysis of protein-coding genetic variation in 60,706 humans.
Pg. 285 e A deep dive into
genetic variation. Pg. 277)(vedi selezione articoli dell’Agosto 2016) in
cui si sottolineano i risultati ottenuti dal Exome
Aggregation Consortium (ExAC), da cui risulta un’inattesa ridondanza di geni
nel nostro genoma di geni e un’ampia panoramica dei geni ritenuti essenziali,
con anche suggerimenti di cautela nell’interpretazione delle varianti allo
screening genomico mediante NGS.
An
atlas of embryogenesis. Nature Review Genetics October 2016. Pubblicato l’atlante del
trascrittoma dell’organogenesi umana che fornisce una mappa dell’espressione
genica organo-specifica durante le tappe fondamentali dello sviluppo (Gerrard, D. T., Berry, A. A., et al. An
integrative transcriptomic atlas of organogenesis in human embryos. eLife
2016;5:e15657).
The Structure of the Polycystic Kidney Disease Channel PKD2 in Lipid
Nanodiscs. Cell 2016;167:763. La malattia policistica renale AD, una delle più comuni malattie
monogeniche, è geneticamente eterogenenea con 4 geni noti, di cui 3 AD tra cui
il gene PKD2 (OMIM). In questo lavoro su nanodisc (membrane false) vengono
studiate le caratteristiche strutturali del canale ionico della malattia
policistica renale 2 (PKD2), proteina di membrana multipasso (che attraversano
il doppio strato fosfolipidico più volte e che funziona come un canale
cationico permeabile al calcio) e viene documentato il modo in cui le mutazioni
patogene alterano la struttura e la funzione del canale.
CLINICAL TRIALS
80% of China’s clinical trial data are fraudulent, investigation finds.
BMJ 2016;355:i5396. Secondo una ricerca del Center for Food and Drug Inspection di China Food and Drug Administration
(CFDA) in Cina i risultati della sperimentazione clinica di oltre dell’80% di 1.622
nuovi farmaci di cui è stata richiesta la registrazione al CFDA sono falsi o
difettosi o inadeguati. Secondo un manager ospedaliero, di cui non viene fatto
il nome, tutto questo era risaputo in ambito sanitario. Secondo lui in gran
parte dei casi questo è dovuto alla competizione ed al desiderio delle
compagnie farmaceutiche di partecipare al boom del mercato dei farmaci cinese (97 miliardi di €). Si sta pensando come fare per
evitare tutto questo.
Is this trial misreported? Truth seeking in the burgeoning age of trial
transparency. BMJ 2016;355:i5543. Sottotitolo: “One group’s efforts to monitor
misreporting of outcomes has irritated several medical journals, which argue
that the differences discovered are not clinically important. So how seriously
should we be taking it?”. In breve: che
succede in un’epoca di crescente richiesta di trasparenza sui risultati delle
sperimentazioni a chi si mette a controllare la veridicità di pubblicazioni di
risultati di sperimentazioni cliniche, come COMPare, e chiede che vengano pubblicate le correzioni?
Viene osteggiato dagli editori delle riviste. Uno spaccato impressionante con
un primo esempio dei primi anni 2.000 della paroxetina, un farmaco
antidepressivo (inibitore
selettivo della ricaptazione della serotonina,
vedi Spigolature
Ottobre 2016), in cui la casa farmaceutica faceva dire ai suoi agenti di
vendita che la pubblicazione su una rivista con peer review dei dati della
sperimentazione era un “landmark study …
demonstrates REMARKABLE efficacy and safety”. Ma le cose non erano proprio così perché “trial authors selectively present trial
results leading, almost inevitably, to a rosier picture than would have
occurred had the trial been reported according to the original protocol”. Lo scenario è poi risultato impressionante quanto
nel 2015 ha iniziato la sua attività COMPare: di 67 sperimentazioni pubblicate
sulle principali riviste internazionali (incluso BML, NEJM, Lancet, JAMA ecc.)
solo 9 riportavano i dati sugli outcome specificati nel programma sperimentale,
mentre le altre 58 hanno sostituito gli outcome indicati con altri. Poche delle
58 lettere all’Editore che segnalavano quanto trovato hanno portato ad una
segnalazione di correzione. Vengono riportati commenti dei vari editori su
queste lettere, chi ha rifiutato e chi invece ne ha accetto alcune. Ma alla
fine qualcuno riconosce che “Watchdog groups like COMPare play an important
role in educating the public and motivating journals and authors to do better”.
Nearly half of all trials run by major sponsors in past decade are
unpublished. BMJ 2016;355:i5955.TrialsTracker, un nuovo sistema
automatico sviluppato da ricercatori dell’Università Oxford per far luce
sull’attività delle industrie farmaceutiche ed università, ha trovato che negli
ultimi 10 anni il 65% (285) di sperimentazioni cliniche della Sanofi non sono mai
state pubblicate, (201, 37.6%) Novartis Pharmaceuticals, (194, 34.8%) US
National Cancer Institute, (186, 63.7%) Assistance Publique-Hôpitaux de Paris e
(183, 22.6%) GlaxoSmithKline. Uno sponsor —Ranbaxy Laboratories Limited
indiana, non ha mai pubblicato nello stesso periodo alcun risultato delle 96
sperimentazioni. All’altro estremo c’è una compagnia farmaceutica irlandese che
ha pubblicato i risultati di tutte le 96 sperimentazioni condotte. Buono il
suggerimento conclusivo di uno degli universitari che ha sviluppato
TrialsTracker “If any institution is concerned that it is doing badly in our
league tables (classifica), then there is one simple thing they can do: publish
their trial results, using their trial registry number, so that this
information can be accessed and read by doctors, researchers, and patients”.
CONSORT 2010 statement: extension to randomised pilot and feasibility
trials. BMJ 2016;355:i5239. Linee guida per migliorare la trasparenza e la qualità delle
pubblicazioni di sperimentazioni controllate randomizzate (Consolidated
Standards of Reporting Trials (CONSORT) statement).
European drug agency launches website giving open access to trial data.
BMJ 2016;355:i5700. EMA ha preparato un sito web per accedere ai dati clinici dei farmaci
presentati per le sperimentazioni cliniche. Iniziativa che ha richiesto 4 anni
per essere realizzata, anche per questioni legali poste da due industrie
farmaceutiche che non vogliono la pubblicazione dei dati clinici. Accesso che
favorirà la trasparenza delle procedure e porterà benefici e considerazione per
l’accademia e la pratica medica. La consultazione dei dati clinici è aperta a
tutti, le pagine sono a “prova di copia e incolla”. A regime verranno inseriti
nel sito dopo 60 giorni dalla presentazione della domanda di autorizzazione o
entro 150 giorni da quando il richiedente chiede di ritirare la propria
domanda.
Big win possible for Ionis/Biogen antisense drug in muscular atrophy.
Nature Biotechnology 2016:34:1002. Il 1 Agosto 2016 annunciato il successo di un
farmaco antisenso Nusinersen (oligonucleotide antisenso che riattiva con un
meccanismo di splicing il gene backup SMN2) nella terapia della SMA (vedi
Articoli interesse Settembre 2016:
Splicing solutions: Companies explore new techniques to fix splicing errors.
Nature 2016;22:967). Il farmaco era in sperimentazione clinica in fase 3 per
verificare i miglioramenti dell’attività motoria a tal punto che era già stato
anticipato che nella sperimentazione non vi sarà sarebbe stato più il gruppo
del placebo. Ora nel 2017 la FDA l’ha approvato.
Muscular
dystrophy drug looks set for commercial success despite clinical doubts.
Duchenne 2016;355:i5346. Etepliresen (Exondys 51) della Sarepta Therapeutics per
correggere gli errori di splicing, è
stato in sperimentazione per gli ultimi 4 anni per la cura del Duchenne ed i
cui risultati sono stati recentemente inviati alla FDA per l’approvazione, che
ha ora concluso così: “the main clinical
study on which it rests should probably be retracted by its authors”, ma dopo
ampio dibattito e pareri contrastanti nella commisisone scientifica, ha
approvato. Il Farmaco il cui costo è di 270.000 €/a, è prescritto dalla maggior
parte dei neurologi americani, ma comunque è applicabile solo per pz con una
certa mutazione (13% dei pz Duchenne). L’approvazione è dovuta al presidente
del Center for Drug Evaluation and Research della FDA perché la sua mancata accettazione
avrebbe comportato la rinuncia, per questioni economiche, dell’azienda
farmaceutica ad ulteriori sperimentazioni cliniche e perché comunque la FDA
deve essere dalla parte dei pazienti.
Sufficient
trial size to inform clinical practice. PNAS 2016;113:10518.
Splicing solutions: Companies
explore new techniques to fix splicing errors. Nature 2016;22:967
TERAPIA
FARMACOLOGICA/GENICA E GENE EDITING
CRISPR concerns.
Nature 2016;538:17. In un rapporto preliminare di 130 pag.
del 30 Settembre 2016 il Nuffield Council on Bioethics di Londra ha
precisato che le due nuove applicazioni tecniche resesi disponibili, l’editing
genomico degli embrioni umani e degli animali di allevamento, richiedono
ulteriori approfondimenti. Si riconosce che anche se è prevedibile che ci
vorranno anni prima che venga introdotto nelle procedure della riproduzione
umana, se ne stanno discutendo gli aspetti etici da molti soggetti e in molte
sedi. Come The US National Academies of Sciences, Engineering and Medicine USA
(è in programma un documento sul genome editing nell’uomo nei primi del 2107) e
in Europa un gruppo indipendente di eticisti per la istituzione di una
commissione europea per garantire che i metodi CRISPR siano applicati in
medicina in modo appropriato e sicuro. E questo riguarda gli aspetti medici e
condizioni rare come le malattie genetiche, ma da parte della stampa non
scientifica c’è anche l’idea che la tecnica possa essere usata anche per
migliorare il livello cognitivo delle persone.
L’altro
aspetto che viene considerato è l’applicazione negli animali di allevamento e
di come etichettare i relativi prodotti rendendoli tracciabili prima di
metterli sul mercato. L’applicazione in questo caso è sicuramente molto più
ravvicinata, infatti sono già in corso studi per ottenere bestiame senza corna
o maiali resistenti alle malattie più comuni, ma di questo si parla poco.
Genome editing using CRISPR-Cas9 to create the HPFH genotype in HSPCs:
An approach for treating sickle cell disease and β-thalassemia. PNAS
2016;113:10661. E’ noto da
tempo che persone con persistenza ereditaria di Hb fetale (HPFH), da delezione o
SNV di regioni del locus β-globinico che regolano la trascrizione e che hanno
un’elevata espressione permanente della Hb fetale, e che hanno anche mutazioni
della subunità β del gene emoglobinico causa di due differenti malattie (Falcemia,
β-talassemia), hanno una sintomatologia clinica della talassemia o della
falcemia attenuata.
L’impiego dell’editing genomico CRISPR
con mutazione provocata nei promotori di GBG1 e HBG2, che simula quanto avviene
nella HPFH, nelle cellule progenitrici dei globuli rossi, ha portato in vitro ad un aumento dei valori di HbF
in queste cellule a tale punto da inibire l’ipossia causata dall’anomala
morfologia eritrocitaria (A
genome-editing strategy to treat β-hemoglobinopathies that recapitulates a
mutation associated with a benign genetic condition. Nature Medicine
2016;22:987)(vedi selezione articoli Settembre 2016). In questo lavoro
sempre in vitro tramite un editing
genomico del locus β-globinico si è provocato su cellule staminali
ematopoietiche una delezione di 13 Kb per simulare ciò che avviene nella HPFH. Si
dimostra che vengono prodotti globuli rossi con alti livelli di HbF sufficienti
per inibire nella Falcemia le anomalie morfologiche indotte dall’ipossia in
queste cellule. Quindi una conferma, da parte di un altro gruppo, della
applicabilità di tale tecnica per il trattamento di due gravi malattie,
particolarmente diffuse in alcune nazioni e gruppi etnici.
MODELLI ANIMALI/IN VITRO
Humanized H19/Igf2 locus reveals diverged imprinting mechanism between
mouse and human and reflects Silver–Russell syndrome phenotypes. PNAS
2016;113:10938 (molti AA italiani). Sappiamo che l’imprinting genomico è un meccanismo
essenziale per lo sviluppo dei mammiferi e che le regioni di controllo
dell’imprinting (ICR) differiscono da specie a specie. In questo lavoro si è
voluto verificare il ruolo specie specifico dell’ICR del locus Igf2, la cui
sregolazione nell’uomo è causa della s. Beckwith e della s. Silver-Russel,
generando un topo in cui ICR umano (hIC1) ha sostituito quello murino (mIC1).
Si dimostra che hIC1 può sostituire senza danni la funzione di mIC1sull’allele
materno, mentre hIC1 causa una sregolazione funzionale del locus H19/Ihf2
sull’allele paterno determinando nel topo, quando trasmesso, deficit di
crescita, alterata metilazione hIC1 e assenza di espressione di H19 e Igf2. Nelle
cellule germinali maschili del topo knock-in, hIC1 non è completamente metilato
(NB: l’ipometilazione di IC1 è l’epimutazione che si trova più frequentemente
nei pz con s. Silver-Russel) e vi è un’amentata dimetilazione di H3K4me2 in
Hic1, dimostrando che anomalie di modificazione istoniche a livello di hIC1
interferiscono con il processo metilativo di hIC1 durante lo sviluppo delle
cellule germinali. Gli AA fanno presente che tale modello murino può essere
utile per studiare sia la s. Beckwith quando hIC1 è di trasmissione materna e
la s. Silver-Russel quando è di trasmissione paterna.
Mutant PFN1 causes ALS phenotypes and progressive motor neuron
degeneration in mice by a gain
of toxicity. PNAS 2016:E6209. Mutazioni del gene Profilin 1 (PFN1) sono causa di una forma di
Sclerosi Laterale Amiotrofica (ALS 18, MIM #614808), malattia neurodegenerativa
con perdita di motoneuroni che comporta paralisi e morte. PFN1 promuove la
polimerizzazione actinica e regola varie funzioni cellulari. In questo lavoro
si è voluto favorire lo studio dei meccanismi patogenetici tramite modelli
murini. Si è generato un topo transgenico portatore di una mutazione nota come
causa di ALS che manifesta il classico fenotipo della ALS.
Elevated ERK/p90 ribosomal S6 kinase activity underlies audiogenic
seizure susceptibility in fragile X mice. PNAS 2016;E6290. La s. FXS è
dovuta a silenziamento trascrizionale o a mutazione di FMR1 la cui proteina
(FMRP) lega >1.000 mRNA tra cui trascritti che codificano proteine
essenziali per la funzione sinaptica reprimendo la loro traduzione tramite lo
stallo del ribosoma. Il meccanismo patogenetico della sindrome consiste quindi
nell’aumentata sintesi proteica. In questo lavoro si dimostra nel modello
murino della FXS delle due principali molecole di segnale che regolano la
sintesi proteica, ERK e mTOR, solo ERK risulta avere una elevata attività nelle
neocorteccia che determina un’iperattivazione della chinasi RSK e un’iperfosforilazione
della proteina ribosomiale S6. L’inbizione di RSK comporta nel modello murino
la mancata comparsa delle tipiche convulsioni audiogeniche che sono
l’equivalente dell’ipersensibilità sensoriale presente nei pz con FXS. Da qui
un possibile target terapeutico per pz con la sindrome.
Adenosine A1 receptor antagonist rolofylline alleviates axonopathy
caused by human Tau ΔK280. PNAS 2016;113:11597. Non è ancora
chiaro come si produca la neurotossicità legata alla presenza di ammassi
neurofibrillari di Tau che sono presenti in alcune malattie neurodegenerative.
In questo studio in vitro e in topi Tau-transgenici si rileva che la
Rolofillina, un antagonista del recettore dell’Adenosina A1, farmaco proposto
per l’insufficienza cardiaca e renale, normalizza la funzione neuronale ed è in
grado di normalizzare la funzione cognitiva nel topo transgenico. Un possibile
suggerimento terapeutico.
Oligodendrocytes contribute to motor neuron death in ALS via
SOD1-dependent mechanism. PNAS 2016;113:E6496. Ricorrendo a modelli transgenici si è
dimostrato un coinvolgimento degli oligodendrociti nel poco noto processo
patogenetico della Sclerosi Laterale Amiotrofica. Ma non è stato possibile
sinora dimostrare nei modelli in vitro
o in vivo come partecipino a causare
la morte dei motoneuroni. In questo studio si dimostra che gli oligodendrociti
derivati da cellule staminali pluripotenti e da cellule progenitrici indotte di
pz con ALS sporadica e familiare svolgono un ruolo attivo nella morte dei
motoneuoni. La loro tossicità è mediata da fattori solubili e da contatto
cellula-cellula, indicando possibili vie terapeutiche. Infatti il KO di SOD1
nelle cellule progenitrici oligodendrocitiche dei casi sporadici e familiari è
in grado di evitare che si produca il danno neuronale in tutte le linee
cellulari, ad eccezione di quelle con mutazione da espansione di C9orf72 (causa
del 40% dei casi familiari e del 10% di quelli sporadici).
PPARγ-coactivator-1α gene transfer reduces neuronal loss and amyloid-β
generation by reducing β-secretase in an Alzheimer’s disease model. PNAS
2016;113:12292. PGC-1α è un regolatore trascrizionaledi geni del metabolismo
energetico che è in grado di ridurre la formazione di amiloide-β (Aβ) nelle
colture cellulare i cui livelli sono ridotti nell’encefalo di persone con
Alzheimer. La somministrazione di PGC-1α tramite vettore virale in alcune aree
cerebrali di un modello di Alzheimer murino ha determinato una riduzione di
formazione di placche Aβ riducendo così l’espressione dei principali enzimi
della produzione di Aβ e di conseguenza proteggendo buona parte dei neuroni e
normalizzando il profilo cognitivo dell’animale. Somministrazione selettiva di
PGC-1α come possibile promettente terapia dell’Alzheimer?
Insulin resistance and diabetes caused by genetic or diet-induced KBTBD2
deficiency in mice. PNAS 2016;E6418. Nel topo mutazioni di KBTBD2 (Kelch
Repeat And BTB Domain Containing 2) causa diabete insulino-resistente,
lipodistrofia, steatosi epatica e deficit di crescita. In questo lavoro si
dimostra che tale gene è un regolatore essenziale del pathway del segnale
insulinico e modula la sensibilità all’insulina limitando l’eccesso di p85α, la subunità
di regolazione di PI3K (fosfatidilinositolo-3-chinasi).
Central role for melanocortin-4 receptors in offspring hypertension
arising from maternal obesity. PNAS 2016;113:12298. E’ noto che vi
sia una correlazione tra obesità materna (evento che sta interessando un
crescente numero di donne) in gravidanza e malattie metaboliche cardiorenali
nei figli, tra cui l’ipertensione. In questo studio ricorrendo a topi
geneticamente modificati si dimostra che l’ipertensione primaria di origine
simpatica è secondaria all’esposizione precoce a obesità materna e che il
pathway melanocortinco è un possibile target terapeutico.
CARATTERI-MALATTIE
COMPLESSE/STUDI ASSOCIAZIONE
Genome-wide
associations for birth weight and correlations with adult disease. Nature 2016;538:248. Il
peso neonatale, influenzato da fattori fetali e materni e correlato con
malattie metaboliche dell’adulto (diabete 2 e m. cardiovascolari), lo si
ritiene dovuto solo all’impatto di condizioni ambientali sfavorevoli prenatale.
In realtà non è così. Da questo studio con GWAS si osserva che almeno il 15%
della varianza (indice di variabilità, ndr) del peso neonatale è dovuto a
fattori genetici fetali e che la correlazione tra fenotipo di sovracrescita
prenatale e malattia cardio-metabolica nell’adulto è in parte dovuta ad effetti
genetici, precisandone i pathway, come quello del sistema di segnale
insulinico, omeostasi glucidica, biosintesi del glicogeno e rimodellamento
cromatinico.
Trans-ancestry
meta-analyses identify rare and common variants associated with blood pressure
and hypertension. Nature Genetics 2016;48:1151.
Identificate 30 nuove regioni genetiche associate alla PA ed all’ipertensione,
tra cui 3 rare missenso di RBM47, COL21A1 e RRAS con maggior effetto rispetto alle varianti comuni, e varie rare
nonsenso e missenso di A2ML1 e ENPEP.
Meta-analysis
identifies common and rare variants influencing blood pressure and overlapping
with metabolic trait loci. Nature Genetics 2016;48:1162.
Oltre ai loci già noti identificati 31 nuovi loci associati, con missenso rare
o a bassa frequenza di 3 geni: NPR1, DBH e PTPMT1. I pathway interessati
riguardano i caratteri cardiometabolici, la funzione vascolare e lo sviluppo.
The genetics of blood pressure regulation and its
target organs from association studies in 342,415 individuals. Nature Genetics
2016;48:1171. Identificate 17 nuove associazioni, portando ad
un totale di 66 loci, associati alla PA. SNP che frequentemente interessano
elementi regolatori in cis del tono vascolare di molti tessuti.
Enhancer Variants Synergistically Drive Dysfunction of a Gene Regulatory
Network In Hirschsprung Disease. Cell 2016;167:355. Domanda
generale per le malattie complesse: “How do multiple noncoding variants with individually
small effects synergize to cause a complex disease”? Sappiamo che
l’Hirschsprung (HSCR) è geneticamente eterogeneo ma che comunque RET è il gene
critico per questa patologia in quanto sue varianti codificanti patogene sono
osservabili nel 21% dei pz, delezioni intrageniche nel 5% e varianti di
enhancer in oltre 98%. In questo lavoro ricorrendo a studi in vitro e in vivo nell’uomo
e nel topo si dimostra che varianti di 3 enhancer di RET agiscono in modo
sinergico nel comportare il rischio di m. Hirschsprung, influenzando
negativamente il legame con fattori di trascrizione (RARB, GATA2 e SOX10) e
l’espressione di RET con conseguente coinvolgimento del suo intero network. Viene
così dimostrato che varianti non codificanti funzionalmente indipendenti in un
network regolatorio amplificano i loro limitati effetti fornendo così un
modello per le malattie complesse.