[autismo-biologia] dalle malattie rare alla comprensione dei meccanismi patogenetici dell'autismo criptogenetico?

Lun 19 Gen 2015 15:47:12 CET

l Mercoledì 31 Dicembre 2014 20:22, daniela marianicerati <marianicerati a yahoo.it> ha scritto:

 Mi è stato inviato da un iscritto alla lista un messaggio presodalla rete da cui copio  qualche stralcio CELLULE STAMINALI per una TERAPIA PERSONALIZZATAA.   Alysson Muotri,professore di pediatria all’Universita’ dellaCalifornia, ed i suoi collaboratori hanno sviluppato un metodo per usare lecellule staminali raccolte dalla polpa dei denti per creare cellule staminalipluripotenti (iPS) _Muotri vorrebbe fondare una banca per questo tipo dicellule, derivandole da bambini con autismo; facendo poi differenziare questecellule in neuroni spera di comprendere i cambiamenti a livello cellulare emolecolare soggiacenti all’autismo. 
Fin qui il messaggio è corretto. Poi però prosegueC.     e’ interessante la possibilita’ che i neuroni derivati da unapersona con autismo possano essere usati per selezionare le terapie piu’ utiliper quella persona. Sembra che già ora sia possibile per ognipersona con autismo avere una terapia personalizzata con la procedura dellariprogrammazione delle cellule. 
In realtà questa procedura è utilizzata al momento attuale per studiare la patogenesi ed eventuali terapie conseguenti nelle malattie monogeniche.
Lo studio delle malattie monogeniche è una delle strade che sta compiendola ricerca per capire le malattie monogeniche stesse risalendo dalgene alla via di cui quel gene fa parte, con la speranza di arrivare allascoperta di  vie comuni alla grande massadei casi criptogenetici. 
19 gennaio
Un iscritto alla lista che lavora in questo campo mi ha riferito che per alcune malattie monogeniche si stanno già facendo dei piccoli trials su pazienti, ma tali trials non sono ancora pubblicati e l'esito ancora non si conosce. 
I lavori pubblicati parlano di ricerca e possibili terapie in vitro e non ancora in vivo.Per avere un'idea dello stato attuale della ricerca è interessante, tra gli altri, il seguente l'articolo"SHANK3 and IGF1 restore synaptic deficits in neurons from 22q13 deletion syndrome patients, Aleksandr Shcheglovitov e coll, Nature 2013, 14 nov, 503,  267 - 271.
L'articolo è di non facile lettura, per cui ho chiesto aiuto a Giorgio Lenaz che, disponibile come sempre, ci  ha mandato  quanto segue
SHANK3 e IGF1 ripristinano i deficit sinaptici inneuroni da pazienti con la sindrome da delezione del cromosoma  22q13

Shcheglovitov A et al

Stanford University,California

Sitratta di un lavoro sostanzialmente di base, che aumenta le conoscenze sui meccanismidella maturazione delle sinapsi e quindi indirettamente può dare indicazionirelative ai disordini correlati all’autismo. L’interesse di questo lavoro è lacreazione di neuroni e formazione delle relative sinapsi da cellule staminalipluripotenti umane. Il modellostudiato è una sindrome in cui si hanno, insieme a un difetto dello sviluppocerebrale, anche sintomatologie correlate all’autismo. La possibilità dicorreggere in vitro gli effetti della malattia con un fattore di crescita,quindi una molecola ormono-simile, potrebbe aprire prospettive terapeutiche.

Lasindrome di Phelan- McDermid (PMDS) è un disordine dello sviluppo neuronalecaratterizzato da rallentamento globale dello sviluppo, incapacità di parlare,disabilità intellettuale e forte rischio di sviluppare disordini dello spettroautistico (ASD). La sindrome è causata da delezioni eterozigoti nel cromosoma22q13.3. Tra i geni di questa regione si trova SHANK3 che codifica per unaproteina  situata nella zonapostsinaptica.  Rare mutazioni di SHANK3sono state associate a ASD idiopatici e schizofrenia. Sebbene SHANK3 sia ilgene candidato più probabile per la PMDS, non sono note le alterazioni molecolari e cellulariassociate a questa sindrome.

Inquesto studio gli autori hanno generato 6 linee di cellule staminalipluripotenti indotte (iPS) da fibroblasti cutanei di due pazienti  PMDS con autismo;  queste cellule presentavano estese delezioninel cromosoma 22,  in confronto acontrolli di linee cellulari iPS e cellule staminali embrionali precedentementecaratterizzate. Tutte queste linee sono state indotte a differenziarsi inneuroni maturi. L’analisi dell’espressione genica di queste linee ha dimostratoche solo il 2-5% delle cellule erano neuroni maturi dal punto di vista deicollegamenti sinaptici, tuttavia potevano venir arricchite di marcatorisinaptici con opportune tecniche di biologia molecolare presentando così altilivelli di SHANK1-3. 

Gliautori hanno poi investigato le caratteristiche elettrofisiologiche di questineuroni; i neuroni derivati dai pazienti PMDS presentavano alcune anomalieelettriche che rivelavano una diminuita attività sinaptica. Questa diminuitaattività non era dovuta alla lieve diminuzione osservata del numero di neuroni,ma era una caratteristica intrinseca delle cellule e coinvolgeva sia irecettori AMPA che quelli NMDA. [Nellesinapsi eccitatorie a glutammato ci sono due tipi principali direcettori-canali che trasportano ioni promuovendo l’attività post-sinaptica; irecettori detti AMPA dal nome di un agonista lasciano passare gli ioni Na+ eK+  e sono responsabili di unatrasmissione sinaptica “normale”, mentre i recettori NMDA, dal nomedell’agonista N-metil-D-aspartato, lasciano passare anche il Ca2+ e sono responsabilidel cosiddetto potenziamento a lungo termine che esalta la trasmissionesinaptica eccitatoria e si ritiene alla base della memoria edell’apprendimento]. Al contrario non esisteva alcuna alterazione dellesinapsi inibitorie che usano GABA come neurotrasmettitore.  Pertanto si può presumere che il difettosinaptico in PMDS sia dovuto a uno sbilancio fra eccitazione e inibizionesinaptica.

L’analisisuccessiva ha dimostrato che il difetto di eccitazione sinaptica eraeffettivamente dovuto a un diminuito numero di recettori AMPA e NMDA, mentre ilnumero di recettori GABA era normale. Inoltre studi di immuno-colorazionedimostravano che, oltre al diminuito numero di recettori,  c’era pure un numero minore di contattisinaptici eccitatori.

Ildifetto nella sindrome PMDS  si ritiene ingenere dovuto a mancanza di  una copia diSHANK3, tuttavia  nei pazienti  mancano numerosi altri geni (da 10 a 100); un’analisidell’espressione di  SHANK3 e altri geniper proteine implicate nello sviluppo delle sinapsi rivelava tuttavia che neineuroni studiati  solo l’espressione diSHANK3 era diminuita (sia l’RNA messaggero che la relativa proteina).

Unaprova decisiva che è la diminuita espressione di SHANK3 a provocare lealterazioni sinaptiche osservate è stata fornita aumentando l’espressione diSHANK3  artificialmente nei neuroni PMDS.  Dopo l’introduzione del gene SHANK3 contecniche di manipolazione molecolare l’attività elettrica eccitatoria di tuttii recettori AMPA e di gran parte dei recettori NMDA veniva normalizzata.  Ciò suggerisce tra l’altro che il ruolo diSHANK3 può essere differente sui due tipi di recettori.

Gliautori hanno poi tentato di ripristinare l’attività sinaptica con mezzifarmacologici; fra i molti tentativi solo la somministrazione di IGF1 [insulin-like growth factor 1 o somatomedinaC, fattore di crescita con proprietà anaboliche] ai neuroni PMDS è stata ingrado di aumentare i contatti sinaptici tramite l’aumentata sintesi delleproteine sinaptiche implicate nei contatti stessi e di ripristinare l’attivitàelettrica evocata da AMPA e NMDA.

Ulterioriesperimenti compiuti dagli autori hanno però mostrato che il meccanismo d’azione di IGF1 nei confrontidell’attività sinaptica in relazione a SHANK3 è estremamente complesso.Paradossalmente IGF1 fa diminuire i livelli di SHANK3 ma determina un aumentodi PSD95 [Si tratta di una proteina dellazona densa postsinaptica, capace di inviare segnali dei neurotrasmettitoriglutammato e dopamina al DNA nucleare] . I risultati sono di difficileinterpretazione, ma sembrerebbero dimostrare che sia SHANK3 che PSD95 sonorichiesti per la formazione delle sinapsi, ma in tempi diversi: SHANK3 èrichiesta in una fase precoce della formazione delle sinapsi, mentre IGF1promuove la successiva maturazione delle stesse sinapsi determinando la perditadi SHANK3 e il reclutamento di PSD95.

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