Per molti decenni l’autismo è stato ritenuto di pertinenza di psicologi ed educatori. Finalmente, anche se con ritardo, la classe medica si sta accorgendo che deve conoscere l’autismo: per diagnosticarlo precocemente, per fare gli esami clinici e strumentali utili, per curare le patologie associate e le malattie comuni delle persone affette, sapendo interpretare il loro modo di esprimere il disagio e il dolore. Speriamo che presto i medici abbiano a disposizione anche farmaci per i sintomi nucleari dell’autismo. All’autismo hanno dedicato recentemete reviews molto approfondite due riviste mediche importanti: il Canadian Medical Association Journal (Anagnostou, E. et al. Autism spectrum disorder: avances in evidence-based practice, CMAJ. 2014 Jan 13)e, soprattutto, il Lancet (Lai, MC et al. Autism, Lancet 2014; 383: 896–910) In entrambi gli articoli gli autori raccomandano di eseguire come primi esami in tutti i casi di disturbo dello spettro autistico la ricerca dell’X fragile e il genome – wide microarray. Se è facile comprendere cosa sia la ricerca di un gene mutato, forse non a tutti è noto quali siano le potenzialità del microarray. La cosa più semplice per spiegarlo credo che sia copiare un referto di tale esame dove, oltre alla descrizione delle anomalie riscontrate, c’è una interpretazione delle stesse. L’interpretazione deve essere fatta da professionisti molto preparati in quanto molte CNVs riscontrabili con tale esame non hanno nessun significato patologico, poche hanno un significato eziologico e molte hanno un ruolo indefinito, un possibile ruolo come fattori di suscettibilità, ma con un notevole margine di dubbio. Queste ultime forse potrebbero essere utili in un prossimo futuro per una suddivisione in sottogruppi biologici predittivi di risposta a nuovi farmaci, come auspicano Ghosh e colleghi nell’articolo “Drug discovery for autism spectrum disorder: challenges and opportunities, Nature Reviews Drug Discovery, 12, 777–790 (2013) doi:10.1038/nrd4102” recensito in un precedente messaggio. Per dare un’idea concreta di ciò che tale esame puo’ evidenziare riporto il referto di un array – CGH fatto ad un giovane con disturbo dello spettro autistico e ritardo mentale al campus biomedico di Roma. Confesso che più che il referto di un esame, a me sembra una lectio magistralis Il paziente presenta sette riarrangiamenti insorti de novo, ossia non presenti nel genoma del padre e della madre. La presenza di sette riarrangiamenti de novo indica una forte tendenza all’instabilità genomica. I riarrangiamenti insorti de novo sono tutte duplicazioni localizzate in regioni a bassa (due duplicazioni) o assente variabilità genomica (cinque duplicazioni), cioè in regioni del genoma che non sono presenti sul database delle varianti comuni nella popolazione generale DGV (Database of Genomic Variants http://proiects.tcag.ca/variation/). Inoltre queste aberrazioni si trovano in regioni del genoma in cui non sono presenti duplicazioni segmentali. Per questi motivi è possibile che la presenza di queste aberrazioni possa avere contribuito alla patologia del paziente in oggetto, sebbene si tratti di duplicazioni e non delezioni (studi di genetica e modelli animali documentano varie problematiche in carenza di una o ambedue copie alleliche, mentre mancano evidenze di problemi da sovradosaggio allelico) ed i geni contenuti nelle zone duplicate non siano noti per essere connessi alla patologia autistica e/o al neurosviluppo. Infatti questi geni non compaiono negli elenchi dei geni implicati nell’autismo presenti in diversi siti web o nella letteratura corrente (https://id.sfari.org/; http://autismkb.cbi.pku.edu.cn/; Pinto et al Nature 466:368-72, 2010 suppl table VII), nella lista dei geni soggetti ad imprinting parentale (http://www.geneimprint.com/) e nelle tre liste di mutazioni esoniche de novo riscontrate in pazienti autistici di più recente pubblicazione (Sanders et al., Naure 485:246-50, 2012). Tuttavia, alcuni di questi geni sono implicati in processi biologici di base come la sintesi delle proteine mitocondriali (RARS2), la regolazione dell’espressione genica (NEATI e TEAD4), la divisione cellulare (SKA2) e le membrane basali degli epiteli (COL4A1). Pertanto data l’eterogeneità e la complessità del disturbo autistico non si può escludere che tali geni abbiano avuto un ruolo nell’insorgenza della malattia. Qui di seguito vengono così descritte le duplicazioni insorte de novo e il ruolo funzionale di alcuni geni in esse contenute: 1. La duplicazione del cromosoma 6, regione q15 do 14,146 bp interessa l’introne 1 del gene RARS2 che codifica per la proteina mitocondriale arginina t-RNA sintetasi. Tale proteina regola la sintesi delle proteine mitocondriali e pazienti portatori di mutazioni in questo gene presentano anomalie nel processo della traduzione a livello mitocondriale. Il geneRARS2 è riportato sul data base OMIM (www.ncbi.nlm.nih.gov/omim) come gene malattia (OMIN ID: 611524): mutazioni in omozigosi e/o eterozigosi composta, sia esoniche che introniche, sono state riscontrate in pazienti affetti da ipoplasia pontocerebellare di tipo 6. Pazienti affetti da questo disordine presentano un cervelletto ipoplastico, severo ritardo nello sviluppo, ipotonia, epilessia e microcefalia (Edvardson et al., Am J Hum Genet 81: 857-862, 2007). Sebbene sia difficile prevedere che tipo di impatto possa avere avuto sul paziente in oggetto una duplicazione intronica del gene RARS2, il fenotipo neurologico e la regione cerebrale coinvolta nei pazienti portatori di mutazioni in questo gene, suggeriscono che questa aberrazione potrebbe aver avuto un ruolo nella malattia di 2. La duplicazione del cromosoma 11, regione q13.1, interessa il gene NEATI (OMIM ID: 612769). Questo gene specifica un RNA non codificante che fa parte della struttura dei paraspeckles, strutture nucleari riboproteiche implicate nella ritenzione all’interno del nucleo degli RNA messaggeri (Clemson et al, Mol Cell, 33:717-726, 2009). Si tratta di strutture dinamiche che sono trascrizione dipendenti e che sono quindi indirettamente coinvolte nel processo della trascrizione. 3. La duplicazione del cromosoma 12, regione p13.33, interessa i primi 3 esoni del gene TEAD4 (OMIM ID: 601714), un fattore di trascrizione espresso quasi esclusivamente nel muscolo scheletrico (Jacquemin et al., J Biol Chem, 271:21775-21785, 1996). 4. La duplicazione del cromosoma 13, regione q34, coinvolge parzialmente i primi 40 esoni del gene COL4A1 (OMIM ID: 120130) che codifica per la subunità alfa 1 del collagene di tipo IV. Quest’ultimo è una componente essenziale per la stabilità della membrana basale degli epiteli. Mutazioni in questo gene sono infatti associate a malattie gravi quali, ad esempio, la poroencefalia di tipo 1 e la malattia dei piccoli vasi del cervello con emorragia. Nei pazienti affetti dalla malattia dei piccoli vasi del cervello, il sangue scorre con difficoltà nelle arterie cerebrali determinando morte cellulare e diversi sintomi neurologici quali problemi di equilibrio, scarsa difficoltà nel pensare e nei movimenti. Modelli animali hanno dimostrato che mutazioni del gene COL4A1 in eterozigosi causano emorragia cerebrale perinatale (Gould et al.,Science 308: 1167-1171, 2005). 5. La duplicazione del cromosoma 17, regione q22, interessa i quattro geni SKA2, MIR454, MIR301A e PRR11. Il gene SKA2 codifica per una proteina che fa parte del complesso SKA1, un complesso proteico che legandosi ai microtubuli regola la segregazione dei cromosomi durante la mitosi. MIR454 e MIR301A codificano per dei piccoli RNAs, detti microRNA o miR, che svolgono un ruolo essenziale nel controllo dell’espressione genica post-trascrizionale regolando la stabilità e la traduzione degli RNA messaggeri. L’importanza di alcuni microRNA nel processo di sviluppo e di maturazione del cervello è stata dimostrata di recente (Li & Jin, Nat Rev Neuroscience 11: 449, 2010). Inoltre, è nota la disregolazione di alcuni microRNA (ad esempio miR-21, miR-132, miR-195) in pazienti affetti da schizofrenia o da disturbo autistico (Mellions & Sur, Front Psychiatry. 3:39. 2012). I microRNA che sono stati trovati nei pazienti autistici o schizofrenici regolano la post-trascrizione di alcuni geni del neuro sviluppo quali PTEN e Mecp2. I MIR 454 e MIR 301A non sono attualmente annoverati tra quelli associati all’autismo (Tabella 1 di Mellions e Sur, 2012). Tuttavia, data la recente scoperta dei miR e i pochi studi effettuati su pazienti autistici, non si può escludere che questi abbiano avuto un ruolo nell’insorgenza del disturbo autistico in …. 6. Le duplicazioni del cromosoma 3, regione p22.3, e del cromosoma 5, regione q22.1, coinvolgono rispettivamente sequenze parziali, sia introniche, sia esoniche, dei geni DZIPIL e TMEM232, la cui funzione non è nota. E’ quindi difficile stabilire se questi due geni abbiano avuto un impatto significativo sulla malattia di …… Tra le aberrazioni ereditate per via patrilineare e/o matrilineare localizzate in regioni genomiche caratterizzate da assente variabilità genetica e dall’assenza di duplicazioni segmentali, si osservano la duplicazione parziale del gene SYNJ2, cromosoma 6 regione q25.3, e la delezione dei geni SDR42E1 e HSD17B2 localizzati sul cromosoma 16, regione q23.3. Il gene SYNJ2 (OMIM ID: 609410) è l’unico gene del paziente in oggetto che compare in una delle liste dei geni candidati per l’autismo (Pinto et al. Nature 466:368-72, 2010 Suppl TableVII). Tuttavia, il CNV elencato nella tabella VII di Pinto et al. è molto più grande (1704720 bp) di quello riscontrato nel paziente in oggetto e include altri quattro geni. Inoltre, tale riarrangiamento è una delezione (non una duplicazione come in …) associata ad autismo, sordità, epilessia, dimorfismi facciali e perdita di sostanza bianca. Il gene codifica per la proteina sinaptojamin 2, appartenente alla famiglia della fosfatasi 5 inositolo polifosfato. Chuang et al. (Cancer Research, 64: 8271-8275, 2004) hanno dimostrato che sinaptojamin 2 promuove la migrazione e l’invasione cellulare in colture cellulari di glioma. Infine, la perdita di una copia dei geni HSD17B2(OMIN ID: 109685) e SDR42E1 ereditata per via patrilineare potrebbe anch’essa avere contribuito all’insorgenza della malattia in …. Sebbene l’associazione tra il disturbo autistico e la mancanza di una copia di questi due geni non è facilmente intuibile. Infatti la funzione del gene SDR42E1 non è nota mentre il gene HSD17B2 codifica per l’idrossisteroide (17 beta) deidrogenasi 2, un enzima che catalizza sia l’interconversione del testosterone ad androstenedione sia l’interconversione dell’estradiolo ad estrone. In conclusione, la presenza di sette riarrangiamenti de novo in regioni a bassa o assente variabilità genetica nella popolazione evidenzia l’elevata instabilità genomica che caratterizza il genoma di…… Questo fenomeno potrebbe avere contribuito alla patogenesi del disturbo autistico e/o ad aumentare la vulnerabilità del paziente stesso verso questa patologia. Tuttavia, la presenza di duplicazioni più che delezioni, ed il coinvolgimento di geni che non sono direttamente associati alla malattia autistica in quanto coinvolti in processi biologici di base, riducono la probabilità che siano microdelezioni o duplicazioni il veicolo principale di questo contributo, che potrebbe essere maggiormente dovuto a mutazioni puntiformi oppure ad alterazioni genomiche molto piccole. Si segnala inoltre che fattori ambientali, non quantificabili e identificabili mediante la presente analisi, potrebbero aver contribuito in associazione a quelli genetici all’insorgenza del disturbo autistico e del ritardo mentale in …. Prof. Antonio M. Persico Dott Carla Lintas Policlinico Universitario Campus Biomedico, Roma ,