Novità nella ricerca sulla sclerosi laterale amiotrofica

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1 Novità nella ricerca sulla sclerosi laterale amiotrofica Adriano Chiò Centro Regionale Esperto SLA (CRESLA) Dipartimento di Neuroscienze Rita Levi Montalcini Università degli Studi di Torino Gabriella Restagno Laboratorio di Genetica Molecolare OIRM-Sant Anna, AO Città della Salute e della Scienza di Torino

2 La SLA secondo Charcot Secondo Charcot la SLA non era una malattia ereditaria e verisimilmente era correlata a fattori patogenetici ambientali

3 La definizione classica della SLA La SLA è una malattia degenerativa, dell età adulta, a decorso progressivo, caratterizzata da interessamento: 1. del motoneurone spinale deficit di forza e atrofia muscolare a livello degli arti e dei muscoli del tronco 2. del motoneurone bulbare disfagia (difficoltà di deglutizione) e disartria (difficoltà di fonazione) 3. del motoneurone corticale spasticità agli arti, soprattutto quelli inferiori

4 Eterogeneità clinica della SLA

5 Le dimensioni fenotipiche della SLA I asse II MN I + II MN I MN PMA ALS PLS Flail arm & Flail leg Classic & bulbar Axial ALS UMN pred. ALS II asse ALS without dementia ALS Bi ALS Ci Isolated executive dysfunction ALS-FTD

6 Classificazione cognitiva dei pazienti: i dati del registro epidemiologico piemontese Assenza di deficit cognitivi Disfunzione esecutiva ALS-FTD Dr. Anna Montuschi, PsyD, Tesi di Dottorato in Neuroscienze, 2013

7 I geni della SLA: frequenza ed epidemiologia

8 British Twin Study: certificati di morte di pz con SLA - identificate 75 coppie di gemelli di cui almeno uno con SLA Swedish Twin Register: su coppie di gemelli - identificate 73 coppie di gemelli, di cui almeno uno con SLA Ereditabilità : 0,61 (0,38-0,78) Componente ambientale: 0,39 (0,22-0,62)

9 Frequenza delle forme a trasmissione mendeliana nella SLA SLA Sporadica: 85%?????????? SLA ereditaria: c9orf c9orf c9orf c9orf c9orf c9orf c9orf Altri geni TDP43 FUS SOD1 15%

10 Frequenza di fals per età di esordio dei pazienti % Dati Registro Piemontese SLA classi d età

11 L esplosione delle scoperte sulla genetica della SLA Renton et al, Nature Neurosci, in press

12 I geni (mendeliani) della SLA Nome Frequenza Eredita rietà ALS1 20% FALS 1% SALS AD/A R Gene Locus Proteina SOD1 21q22.1 Cu-Zn Superossido dismutasi ALS2 Rara AR ALS2 2q33 Alsina ALS3 Singola famiglia AD - 18q21 Sconosciuta ALS4 Rara AD SETX 9q34 Senatassina Nome Frequenza Eredit arietà ALS10 6% FALS 2% SALS Gene Locus Proteina AD TARDBP 1p36 TAR DNA-binding protein (TDP-43) ALS11 Rara AD FIG4 6q21 Fosfoinositide 5- fosfatasi ALS12 Rara AD/AR OPTN 10p15- p14 Optineurina ALS13? AD ATXN2 12q24 Atassina2 ALS5 Rara AR SPG11 15q15.1- q21.1 Spatacsina ALS14 1% FALS 0,5% SALS AD VCP 9p13.3 Valosin containing protein ALS6 4% FALS 0.5% SALS AD/A R FUS 16q12 Fused in sarcoma ALS15? X- linked D UBQLN2 Xp Ubiquilin2 ALS7 Singola famiglia AD - 20tel Sconosciuta ALS16 1-2% FALS? SALS AD PFN1 17p3.2 Profilin 1 ALS8 Rara AD VAPB 20q13 VAPB ALS- 1% FALS AD? SQSTM1 5q35.3 p62 ALS9 Rara AD? ANG 14q11.2 Angiogenina ALS/ FTD2 35% FALS 5% SALS AD c9orf72 9q21.2-9p13.3 c9orf72

13 Geni di suscettibilità nella SLA sporadica CHRNA4 Recettore nicotinico neuronale dell acetilcolina 20 mutazioni Da: Chen et al, Molecular Neurodegen, 2013

14 Geni modificatori

15 UNC13A è un modificatore della sopravvivenza della SLA

16 L età di esordio è modulata da un locus su 1p34.1 (studio su 4283 casi e 5112 controlli)

17 Temi comuni nei meccanismi patogeni dei geni SLA-correlati Da: Chen et al, Molecular Neurodegen, 2013

18 Epidemiologia genetica della SLA Per ora solo pochi dati, per lo più su popolazioni caucasiche Vi sono però già evidenze di rilevanti differenze fra le popolazioni

19 475 casi, Nessun caso di ANG o PFN1

20 444 casi Assenza di mutazioni SOD1 in Irlanda!

21 1512 casi

22 290 casi,

23 Correlazione genotipo-fenotipo

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26 Pleiotropismo dei geni correlati alla SLA: l esempio di TARDBP SLA tipica (Sreedharan et al, 2008) SLA con FTD (Chiò et al, 2010) SLA con sintomi extrapidamidali (Floris et al 2012) SLA con paralisi sopranucleare (Chiò et al, 2010) Paralisi sopranucleare, corea e FTD (Kovacs et al, 2009) FTD senza malattia del motoneurone (Borroni et al, 2009; Floris et al, submitted) Parkinsonismi atipici associati a FTD e UMN (Borghero et al, 2011) Malattia di Parkinson tipica (Quadri et al, 2011)

27 Perché TARDBP è correlata a così tanti fenotipi clinici? sono state identificate funzioni di TDP43 di considerevole complessità mediante le quali la proteina può agire influenzando vari processi cellulari (come la trascrizione del DNA, lo splicing premrna e l export/import dell m-rna

28 Da Buratti e Baralle, RNA Biology 2010

29 C9ORF72

30 2006

31 2009

32 2010

33 2011

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35 C9ORF72: foci di RNA nucleare Foci di RNA nucleare, possibile meccanismo patogeno di c9orf72 nella SLA e nella FTD

36 C9ORF72: aggregati citoplasmatici di repeat dipeptidici Like in other FTLD/ALS variants, characteristic intracellular inclusions of misfolded proteins define C9orf72 pathology, but the core proteins of the majority of inclusions are still unknown. Here we found that most of these characteristic inclusions contain poly-(gly-ala) and to a lesser extent poly-(gly-pro) and poly-(gly- Arg) dipeptide-repeat (DPR) proteins presumably generated by non-atg-initiated translation from the expanded GGGGCC repeat in three reading frames.

37 C9ORF72: complessità del quadro clinico Nei pazienti (e nelle famiglie) con SLA e FTD e mutazione C9ORF72 sono descritti sintomi atipici Sintomi psicotici (allucinazioni e deliri) Altri disturbi psichiatrici (es, disturbo ossessivocompulsivo) Sintomi parkinsoniani Elevata frequenza di suicidi (FTD?)

38 18F-FDG-PET: le aree ipometaboliche spiegano il quadro clinico complesso di C9ORF72 ALS-C9ORF72 Chio et al, EJNM submitted ALS-FTD nonmutated ALS cognitively normal non-mutated

39 Pleiotropia clinica e C9ORF72: perché? Verosimilmente legata a differenze di taglia dell espansione Problemi: L espansione si presenta diversa nei vari tessuti e forse nell ambito dello stesso tessuto Vi sono difficoltà tecniche nell individuare la reale taglia dell espansione

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41 Frequenza di espansioni C9ORF72 nella popolazione inglese: 0,15% (1/691) Beck et al, Am J Hum Genet 2013

42 Instabilità dell espansione Beck et al, Am J Hum Genet 2013

43 La taglia dell espansione non sembra correlare con il fenotipo

44 Presenza di un singolo aplotipo nei pazienti con linkage con 9p Maggiore frequenza dell aplotipo nelle popolazioni nord europee, con gradiente nord-sud

45 Majounie et al, Lancet Neurol 2012

46 I vichinghi e C9ORF72

47 Mutazioni di più geni SLAcorrelati nello stesso paziente

48 Mutazioni multiple Vi sono ormai molte descrizioni di casi con più mutazioni di geni diversi o con mutazioni in omozigosi L interpretazione di queste osservazioni non è chiara Ereditarietà complessa? Non patogenicità di alcune mutazioni? Implicazione: nei casi familiari anche in presenza di una mutazione occorre sequenziare tutti i geni noti

49 Casi con doppia mutazione patogena C9ORF72 e TARDBP

50 C9orf72 e TARDBP: N352S C9orf72 e FUS Q210H

51 Interazione fra genetica e ambiente Soprattutto nei casi di SLA sporadica è verosimile che uno o più fattori ambientali siano causa o concausa insieme a fattori genetici dell insorgenza della malattia, forse attraverso meccanismi epigenetici Lo studio di questa interazioni rappresenta una delle nuove frontiere della ricerca sulla SLA

52 Il progetto Euro-MOTOR The objective of Euro-MOTOR is to discover new causative and disease-modifying pathways to pave the way for novel therapies.

53 Euromotor Deep phenotyping di 1600 di pazienti identificati attraverso la collaborazione di 5 registri epidemiologici di malattia (Paesi Bassi, Irlanda, Piemonte, Lombardia e Puglia) analizzati con metodiche diverse Analisi fenotipica (funzione motoria, cognitività, neuroimmagini) Esposomica (fattori ambientali) Genomica (fattori genetici) Espressione genica (RNA) Proteomica Metabonomica

54 E tempo per la terapia genica nella SLA?

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56 Un problema aperto: la consulenza genetica

57 La consensus conference di Corteranzo (settembre 2012)

58 Problemi della consulenza genetica Non è nota la penetranza di nessun gene causale associato alla SLA Non è chiara la patogenicità di alcune mutazioni dei geni correlati alla SLA Non è noto il significato della sempre più frequente identificazione di mutazioni multiple Questioni etiche nell offerta dell analisi genetica, ai pazienti e ai familiari legate anche a scarse informazioni di cui disponiamo

59 Implicazioni etiche e legali Medici Psicologici Filosofici Sociali Legali Etici Informazione e consenso Diritto di richiedere o rifiutare il test Diritti degli altri Confidenzialita e privacy Rischio di discriminazione Diagnosi prenatale Rischio di eugenetica Natura del counseling genetico Diffusione di test acquistabili dal pubblico Disposizione dei campioni biologici

60 Se e come comunicare l esistenza di un rischio genetico La comunicazione della diagnosi deve includere la questione genetica? Aumenta il numero delle informazioni, esponenzialmente Aumenta il tempo da dedicare al paziente e ai familiari Maggior carico per i curanti Delegabile o da suddividere??

61 Raccomandazioni 1) il test genetico dovrebbe essere offerto ai pazienti con SLA che hanno un parente di primo o di secondo grado con anamnesi positiva per SLA, FTD o entrambe; 2) il test dovrebbe essere discusso, ma non offerto, a tutti gli altri pazienti affetti da SLA, chiarendone i limiti; 3) i test genetici non dovrebbero essere proposti a individui asintomatici, anche se a rischio, a meno che non lo richiedono essi stessi o siano inclusi in protocolli di ricerca.

62 Raccomandazioni 4) la consulenza genetica nella SLA dovrebbe tener conto delle incertezze circa la patogenicità e penetranza di alcune mutazioni, dell'eventuale presenza di mutazioni in geni diversi nello stesso individuo, della scarsa correlazione genotipo/fenotipo nella maggior parte dei geni di SLA, e della variabilità fenotipica di alcuni geni.

63 Raccomandazioni 5) sebbene le implicazioni psicologiche, sociali ed etiche dei test genetici nella SLA non siano state ancore indagate in maniera esaustiva, si raccomanda di istituire un gruppo multidisciplinare per la consulenza genetica nella SLA che possa affrontare tutti questi aspetti, tra cui la divulgazione dei risultati ad altri membri della famiglia e il rischio di discriminazione genetica.

64 Right to Know vs. Right to Ignorance

65 Ben sarebbe folle chi quel che non vorria trovar cercasse ( Orlando Furioso, Ariosto)

66 Raccomandazioni per le future ricerche nel campo della genetica della SLA

67 NIA, NIH

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69 Grazie per l attenzione!