ThomasBourgeron é dedito allo studio della genetica dell'autismo dal 2003 al prestigioso Istituto Pasteur di Parigi. Quando ha iniziato il suogruppo, al pari di altri gruppi di ricerca, puntava a trovare ilo i geni dell'autismo partendo da caratteristiche cliniche molto puree tipiche. Ora, alla luce dei dati é emersi dalle ricercheinternazionali, ritiene che la ricerca genetica ( e non solo) debbapartire da un'ampia gamma di sindromi, oggi tenute distinte nelleclassificazioni attuali. Questo dopo la constatazione che non c'écorrispondenza biunivoca tra alterazioni genetiche e sindromicliniche, ma al contrario che ad ogni alterazione geneticacorrispondono diversi quadri clinici e viceversa. Prendendo daChirstopher Gillberg l'acronimo ESSENCE Bourgeron ha fatto il puntodella situazione di questo nuovo orientamento della ricercanell'articolo Thegenetics and neurobiology of ESSENCE: The third Birgit Olsson lectureNord J Psychiatry 2015;Early Online:1 – 9.
Edecco la traduzione – riassunto, con utili spiegazioni per i nonaddetti ai lavori, di Giorgio Lenaz, Professore emerito di chimicabiologica all'Universitá di Bologna
Geneticae neurobiologia di sindromi precoci del neuro-sviluppo (ESSENCE*)ThomasBourgeron*ESSENCEè l’acronimo per “EarlySymptomatic Syndromes Eliciting Neurodevelopmental ClinicalExaminations”ovvero Sindromi sintomatiche precoci che richiedono esami clinicidello sviluppo del sistema nervoso.
ESSENCEè un termine che si riferisce alla condizione di bambini di etàinferiore a 3-5 anni che presentano una sintomatologia clinicadebilitante nei campi seguenti: (1) sviluppo globale; (2)comunicazione e linguaggio; (3) interazioni sociali; (4)coordinazione motoria; (5) attenzione; (6) motricitá; (7)comportamento; (8) umore; (9) sonno. I sintomi dei disordini delneuro-sviluppo sovente evolvono col tempo e possono migliorare comeil paziente cresce, ma molte disabilità sono permanenti. La diagnosie il trattamento di questi disordini possono essere difficili; iltrattamento spesso include farmaci e programmi educativi domiciliari e scolastici. Col progredire delle conoscenze di genetica eneurobiologia oggi si conoscono meglio le cause di ESSENCE. Questoarticolo esamina in dettaglio le conoscenze attuali sulle causegenetiche e suggerisce come migliorare la ricerca in questo campo.Definizionee incidenza Idisturbi precoci dello sviluppo nervoso colpiscono più del 10% deibambini, spesso con conseguenze permanenti e con effettisignificativi sulle famiglie. Questo gruppo è eterogeneo per gravitàe patofisiologia, comprendendo: sindrome alcoolica fetale, deficit diattenzione e iperattività, disabilità intellettiva, disordini delmovimento (tic), deficit di coordinazione dello sviluppo, dislessia,deficit specifici del linguaggio e infine disordini dello spettroautistico (ASD). Anche alcune malattie neuromuscolari come ledistrofie muscolari di Becker e Duchenne potrebbero essere inclusetra questi disordini poiché in alcuni pazienti influenzano la sferacognitiva, ma vengono considerate separatamente a causa dellasintomatologia predominante. I maschi sono più soggetti dellefemmine ai disordini del neuro-sviluppo, il che suggerisce che ci siauna specificità di genere per i fattori di rischio oppure diprotezione.Laquantità di fondi e di ricerca dedicati ad una determinata malattiadipendono dalla sua incidenza e gravità: è pertanto da sottolineareche la quantità di ricerca sulle disabilità intellettive è al disotto del livello prevedibile. Le cause di ESSENCE vanno da graviprivazioni sociali a fattori di rischio genetici, a malattiemetaboliche, a disordini immunologici, a malattie infettive, afattori nutrizionali, a traumi fisici, a fattori tossici eambientali. Tra tutti questi abbiamo oggi migliori conoscenze deifattori genetici, il che stimola nuove ricerche in ambitoneurobiologico. Lagenetica di ESSENCEVisono centinaia di geni che contribuiscono a determinare ESSENCE, mala complessità viene ulteriormente aumentata dal fatto che ognipaziente ha combinazioni diverse di mutazioni nuove o ereditate deigeni interessati.
Mutazionide novo(cioè non ereditate)Questeincludono mutazioni di basi singole, amplificazioni di tripletteripetute, variazioni del numero di copie di geni, riarrangiamenticromosomici [cioèlo spostamento di regioni del genoma]ed aneuploidia [cioèvariazione del numero dei cromosomi].L’aneuploidia si verifica in alcune sindromi di alteratoneuro-sviluppo come le sindromi di Down, di Klinefelter e di Turner.Riarrangiamenti e variazioni del numero di copie si verificano inalcune regioni preferenziali del genoma (es. nella sindromevelo-cardio-facciale, nelle sindromi di Angelmann e di Prader-Willi,oppure nella sindrome di Smith-Magenis). Di solito le variazioni dicopie sono specifiche per ogni singolo paziente e comprendono da unoa centinaia di geni. Un’espansione del trinucleotide ripetuto CGGsi osserva nella sindrome del cromosoma X fragile nel gene MRF1 checodifica per una proteina che regola l’espressione genica legandosiall’RNA. Mutazioni singole infine possono colpire geni nelcromosoma X (es. sindrome di Rett) o geni autosomici come SHANK3causando ASD.Nuovemutazioni ad alta penetranza probabilmente rendono conto di unagrande quota (15-50%) di disturbi del neuro-sviluppo, comechiaramente dimostrato per le disabilità intellettive e i disordinidello spettro autistico. Si conoscono abbastanza i fattori di rischioche aumentano la probabilità di tali mutazioni. In alcuni casiquesti fattori di rischio sono insiti nella struttura dei cromosomi,in altri sono esterni, come l’elevata età paterna che favoriscesostituzioni di basi singole. Riarrangiamenti cromosomici e mutazionisingole si osservano anche nei soggetti sani, ma i riarrangiamentisono più frequenti nei pazienti, mentre le mutazioni sono paritarie,tuttavia nei pazienti prevalgono mutazioni che portano a perditadella funzione [N.B. inaltre parole i riarrangiamenti cromosomici portano in genere a statipatologici, mentre molte mutazioni in singoli geni possono esseresilenti se non cambiano la funzione della proteina prodotta].Lamaggior parte delle mutazioni osservate in ASD sono state rilevatenel sangue [N.B. epertanto si ritengono comuni a tutte le cellule del corpo, quindioriginate precocemente nell’embrione],e pertanto possibili mutazioni somatiche originate durante losviluppo delle linee cellulari cerebrali non vengono rilevate: solostudi su prelievi autoptici post-mortempossono fornire dati su mutazioni somatiche specifiche per ilcervello.
Mutazioniereditarie monogeniche e poligeniche in ESSENCELeforme ereditarie monogeniche dei disturbi precoci dello svilupponervoso sono abbastanza frequenti (>10%). In ASD è stato stimatoche il 3-6% dei pazienti sono portatori omozigoti di due mutazionipatogene con perdita di funzione nello stesso gene. In paesi con altaconsanguineità il tasso di mutazioni recessive è ancora maggiore. Mutazionimultiple in regioni differenti del genoma possono pure contribuire aidisturbi precoci del neuro-sviluppo. Parecchi studi hanno dimostratoin tali pazienti la frequente presenza di più di una mutazionedannosa. Per esempio, su 42 pazienti con una specificamicro-delezione nel cromosoma 16, 10 pazienti presentavano unamutazione aggiuntiva, proporzione ritenuta abbastanza significativa.In genere il quadro clinico dei pazienti con due mutazioni era piùgrave di quello di pazienti con la sola mutazione secondaria. In unaltro studio tre pazienti con ASD aventi una mutazione sul geneSHANK2 presentavano una seconda mutazione su geni ben specificati.Una delle sfideattuali dei genetisti è quella di identificare nel genoma la miriadedi frequenti alleli che in maniera additiva aumentano il rischio disviluppare una patologia. Varianti comuni possono contribuire allaereditabilità di ASD per un 17-60% , e della sindrome da deficit diattenzione e iperattività per un 25-30%. Allo stesso modo è statostimato il contributo di polimorfismi di nucleotidi singoli (SNP)nella ereditabilità del quoziente di intelligenza o di aspettianatomici del cervello. Queste varianti comuni hanno un effettoadditivo molto debole, e pertanto studi associativi sull’interogenoma hanno finora rivelato pochissime varianti di sequenza checontribuiscono al rischio di disturbi precoci del neuro-sviluppo.Tuttavia, se pure l’informazione genetica è difficile datrasferire in diagnosi clinica, l’identificazione di alleli a bassorischio rappresenta un traguardo importante per comprenderel’architettura genetica di questi disordini. Inoltre quegli alleliche contribuiscono al rischio di disordini del neuro-sviluppo ciindicano geni e vie che sono in qualche modo implicati nellapatogenesi, e su cui quindi fissare l’attenzione della ricerca.
Databasedei geni implicati in ESSENCE.Esistonovari database genetici che forniscono informazioni sui geni implicatiin ESSENCE. In particolare per quanto riguarda ASD vi sono duedatabase che vengono aggiornati regolarmente: AutismKB e SFARI Gene.Un totale di 197 geni sono in comune ai due database, mentre altri255 sono propri solo di AutismKB e 226 solo di SFARI. La differenza èdovuta alle modalità con cui i geni vengono selezionati.
Viebiologiche implicate in ESSENCENegliultimi anni hanno dato un contributo fondamentale alla comprensionedei disturbi dello sviluppo nervoso tutta una serie di modellianimali nonché l’induzione di cellule staminali pluripotenti.Tuttavia la comprensione dei sintomi e del decorso individuale el’aspetto biologico dai fattori genetici a quelli ambientali dirischio per i circuiti nervosi implicati restano una sfidasostanziale per genetisti e neurobiologi.Peridentificare le vie neuronali implicate nella patogenesi di ASD sonostati compiuti parecchi studi genetici o trascrittomici [cioèesaminando gli RNA messaggeri trascritti dai geni implicati].Per esempio alcuni studi hanno dimostrato in soggetti ASD una minortrascrizione di geni implicati nella funzione sinaptica, mentreaumentava la trascrizione di geni implicati nell’attivazioneinfiammatoria e microgliale.Almomento sono cinque i percorsi che risultano implicati nei disturbidel neuro-sviluppo: il rimodellamento della cromatina, la dinamicadel citoscheletro, la traduzione del mRNA in proteine implicatenell’azione sinaptica , alcune vie metaboliche e infine laformazione e funzione delle sinapsi stesse. Si tratta di aspettieterogenei di varia natura, ma che possono avere un punto terminalecomune nella omeostasi neuronale. Alcune di queste vie possonosuggerire potenziali bersagli terapeutici.
Treproposte per una migliore ricerca su ESSENCE.
- Meno categorie, maggiori dimensioni
Ipiù recenti progressi della genomica hanno rivelato che una identicavariante genetica può aumentare il rischio di un largo spettro didisturbi in precedenza diagnosticati come malattie distinte. Questescoperte stanno contribuendo a una rielaborazione concettualedell’attuale nosologia psichiatrica. L’attuale DSM-5 (Diagnosticand Statistic Manual for Mental Disaeases) rende più semplice riconoscere sovrapposizioni fra diversecategorie diagnostiche, tuttavia le categorie ristrette e rigide oraesistenti tendono ancora a distaccare i ricercatori dai fenotipireali. Di recente molte iniziative, tra cui appunto la definizione diESSENCE, sono volte a migliorare la caratterizzazione fenotipicausando metodi più quantitativi. Questo sforzo tenta di definire lebasilari dimensioni della funzione cerebrale in relazione ai circuitineuronali noti usando molteplici metodi di indagine, andando oltre ladefinizione tradizionale. Un primo passo per andare oltre laclassificazione attuale sarebbe di raccogliere le informazioniattualmente separate di DSM-5 e disperse in laboratori diversi chespesso non comunicano fra di loro. Per far ciò occorre un maggiorgrado di condivisione dei dati.
- Più ricerca sulla diversità genetica e cerebrale nelle popolazioni umane e maggior condivisione dei dati.
Unproblema di tutti gli studi che vengono compiuti paragonando gruppidi individui “affetti” con “non affetti” è la tendenza deiricercatori a conoscere meglio i genotipi e i fenotipi dei pazientiche dei controlli, senza tener conto della diversità genetica efenotipica di entrambe le categorie. Lo stesso si verifica per glistudi in animali transgenici: praticamente tutte le conoscenze cheabbiamo oggi derivano da studi compiuti sull’effetto di variemutazioni in un unico ceppo di topi, senza considerare che lemutazioni potrebbero produrre effetti differenti in altri ceppimurini. Questa diversa risposta è stata effettivamente dimostrata instudi sull’effetto di una determinata mutazione in ceppi diversidel moscerino Drosophilamelanogaster.Finorasono stati sequenziati migliaia di genomi per comprendere la geneticadei disordini del neuro-sviluppo; è pure impressionante il numero distudi sull’espressione genica a livello cerebrale. Nonostante tuttociò, se vogliamo comprendere i legami tra variabilità genetica esviluppo cerebrale, dovremo studiare molte migliaia di cervelli alivello dell’espressione genica e della funzione, impresa moltocostosa e difficile.Inun campionario di piccole dimensioni è molto difficile stabilire unnesso tra genotipo e fenotipo, poiché i fattori genetici di rischioo sono rari con effetti forti oppure frequenti ma con effetti deboli:in entrambi i casi occorre avere a disposizione una casistica digrandissime dimensioni. Un’opportunità per aumentare la casisticaè la condivisione dei dati fra laboratori diversi. Finora ciò èstato assai difficile per vari motivi. Oggi sono però sorte alcuneiniziative informatiche: per esempio la NIF (Neuroscience InformationFramework) è un inventario dinamico aggiornato di risorseneuroscientifiche accessibile sul web a tutti i ricercatoriinteressati.
- Partecipazione dei pazienti e dei loro parenti alla ricerca.
Cisi sta rendendo conto oggi che i ricercatori non tengono insufficiente considerazione molti aspetti della qualità di vita deipazienti e dei loro parenti. Sono sorti movimenti che richiedonomaggior coinvolgimento dei pazienti e dei loro familiari nei progettidi ricerca, per esempio controllando la propria salute e ilprogredire di una malattia cronica. I dati riportati dai pazienti suInternet possono essere utili per accelerare i risultati dellericerche e per testare l’efficacia di farmaci.
ProspettivefutureLo sviluppo dellaricerca porterà senz’altro un miglioramento delle condizioni divita dei pazienti con disturbi del neuro-sviluppo e permetterà unaloro miglior integrazione nella società. Tuttavia esistono altreiniziative per favorire una tale integrazione: ci sono enti senzafine di lucro che aiutano soggetti autistici a trovare lavoro. Come igoverni spendono denaro pubblico per aiutare minoranze e portatori dihandicap visivi e uditivi, così dovrebbero fare anche per i soggettiautistici. Un punto importante dovrebbe essere quello di considerarei disturbi dello spettro autistico come un continuum di una vastagamma eterogenea: ciò permetterebbe un miglioramento della diagnosi,della terapia e dell’integrazione degli individui autistici. Giorgio Lenaz,Professore Emerito di Chimica biologica all'Universitá di Bologna
