Genetica medica

SCREENING PORTATORIA

livello sempre di screening nella popolazione si può fare anche uno screening dei portatori per identificarelo stato di portatore, che per le malattie recessive è ben importante saperlo.La frequenza di portatori per la fibrosi cistica (la malattia ha frequenza di 1/2500) è 1/25, il che vuol dire chesono tanti. Si tratta di un programma socialmente utile, rendendo consapevoli le future coppie della lorocondizione di portatori, in modo da prepararli su come affrontare la loro situazione famigliare.L’unico modo per trovare gli eterozigoti portatori della malattia è fare l’analisi del DNA, identificando lamutazione. Per identificare la mutazione bisogna partire con un test almeno di primo livello che può ancherisultare negativo e quindi si è costretti a fare un secondo livello e per ciò diventa assolutamente troppoindaginoso. Per questa ragione al momento in Italia non c’è lo screening dei

portatori per la fibrosi cistica, una malattia genetica che colpisce principalmente i polmoni e il sistema digestivo. Questo test molecolare è stato sviluppato per individuare le mutazioni nel gene CFTR, responsabile della malattia. Tuttavia, ci sono alcune sfide associate a questo tipo di screening. Innanzitutto, non è chiaro quando condurre il test, se durante l'infanzia o in età più avanzata. Inoltre, il test è lungo e costoso da eseguire. Inoltre, se ci limitiamo al numero di mutazioni, non possiamo ottenere una sensibilità del 100%. Nonostante queste sfide, ci sono alcuni esempi di screening di popolazione dei portatori che sono stati introdotti con successo in alcune regioni. Ad esempio, nel Nord Europa, dove la mutazione F508del del gene CFTR è molto diffusa, sono stati introdotti test di screening. Negli ebrei Ashkenaziti, il test è molto informativo a causa della diffusione della malattia di Tay Sachs e della fibrosi cistica, ed è stato quindi introdotto. In Africa, il test viene utilizzato per l'anemia falciforme. In Italia, in particolare in Sardegna, il test viene utilizzato per la talassemia a causa dell'alta frequenza dei portatori. Negli anni '70 è stato introdotto un test di screening dei portatori per la fibrosi cistica, ma ci sono ancora sfide da affrontare per migliorare l'efficacia e l'accessibilità di questo tipo di screening.totalità dei pazienti affetti. La malattia è causata da una mutazione nel gene CFTR, che codifica per una proteina coinvolta nel trasporto di ioni attraverso le membrane cellulari. La mutazione provoca un'alterazione nella funzione del canale ionico, con conseguente accumulo di muco viscoso nelle vie respiratorie. La diagnosi di fibrosi cistica si basa su diversi test, tra cui il test del sudore. Questo test misura la quantità di cloruro presente nel sudore, che è solitamente elevata nei pazienti affetti da fibrosi cistica. Altri test includono l'analisi del DNA per identificare specifiche mutazioni nel gene CFTR e la valutazione della funzione polmonare attraverso test come la spirometria. La diagnosi precoce è fondamentale per garantire un trattamento tempestivo e migliorare la prognosi dei pazienti affetti da fibrosi cistica. Inoltre, la diagnosi precoce consente di avviare programmi di screening per individuare portatori sani e fornire consulenza genetica alle famiglie interessate. In conclusione, la diagnosi di fibrosi cistica richiede una combinazione di test clinici, genetici e funzionali. L'identificazione precoce della malattia e dei portatori sani è essenziale per garantire un trattamento adeguato e per fornire consulenza genetica alle famiglie interessate.totalità di questi pazienti. Nonostante ciò possono essere presenti ulteriori sintomi che vanno ad aggravare le condizioni del paziente:

1. Insufficienza pancreatica: rappresenta la correlazione genotipo-fenotipo più forte e, di conseguenza, più studiata.
2. Ileo da meconio: ostruzione dell'intestino tenue e crasso presente all'incirca nel 15% dei pazienti. Si manifesta nei neonati, in particolare nelle prime 24h di vita, e deve essere necessariamente rimossa chirurgicamente.
3. CBAVD (Assenza congenita bilaterale dei vasi deferenti): in questo caso i maschi affetti da fibrosi cistica sono anche privi di dotti deferenti e ciò causa a sua volta l'assenza di spermatozoi nel liquido eiaculato, nonostante essi vengano comunque prodotti.

È stata condotta un'indagine sulle ~2000 mutazioni note per fibrosi cistica; in particolare, sono state studiate le mutazioni della proteina CFTR. Questa è normalmente espressa sulla

Membrana apicale delle cellule epiteliali

La membrana apicale delle cellule epiteliali è importante per il controllo del trasporto elettrolitico.

Fibrosi cistica

Sono state classificate in 5 categorie tutte le diverse mutazioni che colpiscono la proteina CFTR e causano la fibrosi cistica:

1. Classe 1: la proteina CFTR non viene sintetizzata, quindi è assente sulla membrana, a causa di una mutazione nonsense, frameshift oppure di una riduzione dello splicing quindi, in generale, da mutazioni che provocano la formazione di un codone di stop prematuro.
2. Classe 2: viene definita "mutazione con blocco di processing"; la proteina viene sintetizzata infatti è presente nel reticolo endoplasmatico di Golgi, ma non è in grado di raggiungere la membrana plasmatica poiché viene degradata. La delezione di fenilalanina, come in altre mutazioni missense, causa una errata conformazione della proteina e, di conseguenza, la degradazione precoce di CFTR.
3. Classe 3: è causata da mutazioni missense che...

causano un blocco di regolazione: la proteina arriva alla membrana ma la regolazione del canale stesso non è corretta, perché rimane sempre chiuso o sempre aperto (in questo caso sembra sempre chiuso). - Classe 4: anche in questo caso la causa è una mutazione missense che provoca una portanza alterata: gli ioni passano, ma non seguono la normale attività di passaggio che determina una regolare conduttanza (= c'è passaggio ma non corretto). - Classe 5: è causata da una ridotta sintesi di CFTR. Ci sono poi altre mutazioni che provocano lo stesso risultato come ad esempio missense con parziale degradazione. Alla fine, in ogni caso, la proteina non è presente in quantità ottimale. È anche possibile classificare le mutazioni in base alla gravità: - Mutazioni gravi: comprendono le prime tre categorie le quali causano infatti gravi difetti (la proteina non è presente sulla membrana - per mancata produzione).o per precoce degradazione - oppure viene espressa ma ci sono problemi a livello del canale). Una mutazione grave è correlata a una patologia grave, come ad esempio l'insufficienza pancreatica. Mutazioni mild → sono meno gravi e sono rappresentate dalle classi 4 e 5 (la proteina CFTR viene sintetizzata, ma non trasporta bene ioni o non è presente in quantità ottimale). Referto di un test genetico molecolare Il referto dovrebbe prevedere: - Tecnica utilizzata - Sensibilità del test nella popolazione in esame - Formulazione diagnosi - Formulazione del rischio residuo= per esempio la probabilità di essere malato in presenza di solo uno o nessuna mutazione. > Dopo un'analisi di I e II livello: detection rate 90% > Dopo un'analisi di I livello: detection rate 75% - Segnalazione dell'invio alla consulenza genetica TERAPIA GENICA Una malattia monogenica può essere causata da una mutazione che causa una perdita diè stato il Kymriah, approvato nel 2017 dalla FDA per il trattamento di alcuni tipi di leucemia linfoblastica acuta. Altri farmaci approvati includono Luxturna per la retinite pigmentosa ereditaria e Zolgensma per l'atrofia muscolare spinale. La terapia genica offre molte promesse nel trattamento di malattie genetiche e altre condizioni mediche, ma ci sono ancora molte sfide da affrontare per renderla una terapia più accessibile e sicura per tutti i pazienti.È stato Luxturna che è indicato per il trattamenti di pazienti con perdita della vista a causa di una distrofia retinica ereditaria causata da mutazione in omozigosi del gene RPE65 e che abbiamo abbastanza cellule retiniche vitali. La terapia genica consiste nella somministrazione in vivo del farmaco che consiste nel gene RPE65 non mutato veicolato da un vettore virale. Fibrosi cistica Sono state condotte molte sperimentazioni che hanno usato vettori virali modificati che veicolassero il gene CFTR normale nell'epitelio respiratorio. Si è pensato poi di usare una piccola molecola chimica come farmaco che sfruttasse comunque il fatto che conosciamo la causa genetica della malattia. È stata identificata una molecola chiamata Ivacaftor che si può somministrare oralmente e fa in modo che in pazienti che presentano una particolare mutazione venga potenziata la proteina con la mutazione della classe III. Si ha un miglioramento della funzione respiratoria e il

paziente aumenta di peso in seguito a trattamento con Ivacaftor. A partire da Ivacaftor sono state individuate altre molecole chimiche per esempio il Lumacaftor che è in grado di correggere la F508del. Siccome i malati possono essere degli eterozigoti composti sono possibili dei trattamenti combinati Ivacaftor-Lumacaftor.

Beta talassemia. Un paziente con una grave emoglobinopatia si deve sottoporre frequentemente a trasfusioni che determinano un accumulo di ferro, oppure un'opzione è il trapianto di midollo osseo però bisogna trovare un donatore compatibile. Nel 2019 è stata approvata una terapia trasfusione-dipendente per la beta talassemia con genotipo β0/β0 per cui non è stato possibile trovare un donatore di midollo compatibile. In questa terapia viene usato come vettore un lentivirus che include l'emoglobina normale. Le cellule vengono reinfuse a seguito di una chemioterapia mieloablativa per distruggere tutte le cellule emopoietiche del

paziente. Più recentemente è stato annunciato che per la beta talassemia e anemia falciforme è stato approvato un farmaco in cui non c’è un vettore virale che introduce nelle cellule del paziente il gene normale ma che corregge una sequenza genica nel genoma del paziente. La correzione avviene tramite CRISPR-Cas9 con cui si va a modificare l’espressione del gene BCL11A che codifica per un fattore di trascrizione che inibisce la trascrizione di un gene che codifica per l'emoglobina fetale che può andare a far parte del tetramero e garantisce una buona funzionalità dell’emoglobina nelle cellule dei pazienti.

Distrofia muscolare di Duchenne. È stato recentemente approvato un farmaco basato su un vettore adeno-associato che riduce le dimensioni del gene per la distrofina che permette la produzione di una distrofina più corta che però può comunque funzionare come nella distrofia di Becker.

Sclerosi laterale

La sclerosi laterale amiotrofica è una malattia neurodegenerativa che colpisce le cellule nervose responsabili del controllo dei movimenti muscolari volontari.