La scoperta del Tigem di Napoli correla per la prima volta le centrali energetiche delle cellule con lo sviluppo del sistema nervoso dei vertebrati.
Nuova luce sulle basi genetiche di una rarissima malattia che colpisce le prime fasi dello sviluppo, la microftalmia con lesioni lineari della pelle: lo annuncia il gruppo di ricerca guidato da Brunella Franco dell'Istituto Telethon di genetica e medicina (Tigem) di Napoli sulle pagine della rivista American Journal of Human Genetics*.
Questa rara patologia è caratterizzata da un ridotto sviluppo degli occhi e dalla presenza di tipiche lesioni della pelle, a cui possono aggiungersi altre anomalie a carico del cervello, del cuore, dell'apparato urinario e genitale. «Ci occupiamo di questa rara sindrome da molti anni» spiega la ricercatrice: «nel 2006, in collaborazione con ricercatori tedeschi, abbiamo descritto il primo gene associato e ne abbiamo caratterizzato la funzione: si tratta di HCCS, un gene che contiene le informazioni per una proteina che partecipa alla produzione dell'energia necessaria alla cellula per compiere le proprie attività. Si tratta infatti di una delle numerosissime componenti dei mitocondri, le "centrali energetiche" delle nostre cellule, in cui avviene quella sofisticata successione di reazioni metaboliche chiamata catena respiratoria, essenziale per la produzione dell'energia».
Meccanismi fondamentali per la vita, da cui la rarità estrema di questa sindrome: nei maschi, che hanno una sola copia del gene HCCS (in quanto si trova sul cromosoma X), questa malattia è infatti incompatibile con la sopravvivenza. Nelle femmine, che invece hanno due copie del gene, la malattia può manifestarsi con estrema variabilità. Questo è dovuto al fatto che in ciascuna cellula delle persone di sesso femminile uno dei due cromosomi X viene "spento": a seconda di quali e quante cellule presentano "acceso" il cromosoma X contenente il gene difettoso, si hanno quindi manifestazioni cliniche più o meno marcate a carico di specifici tessuti. Esemplare, in questo senso, il caso di una paziente che aveva come unico sintomo le lesioni della pelle: nel corso della gravidanza, l'ecografia ha messo in luce che il suo feto si stava sviluppando con gravi malformazioni del cervello.
«Restavano però dei pazienti che, pur mostrando i tipici segni clinici di questa malattia, non presentavano difetti nel gene HCCS» spiega Alessia Indrieri, prima autrice del lavoro che su questa patologia ha svolto presso il Tigem il suo dottorato di ricerca. «Siamo quindi andati alla ricerca di altri geni candidati: la nostra attenzione è caduta su COX7B, che codifica per una componente ancora poco conosciuta della catena respiratoria e che si trova sul cromosoma X.
L'analisi del Dna dei pazienti ci ha dato ragione: in tre di loro abbiamo effettivamente riscontrato un difetto in questo gene. In seguito, gli esperimenti condotti sul modello animale della malattia hanno confermato come effettivamente questo gene sia importante per il corretto sviluppo di occhi e cervello già nelle prime fasi della vita fetale». Salgono così a 26 in totale i geni-malattia identificati dai ricercatori del Tigem di Napoli dal 1994 a oggi.
Questo risultato, in particolare, introduce delle prospettive nuove per chi studia le malattie mitocondriali: è la prima volta, infatti, che un difetto nelle componenti della catena respiratoria mitocondriale si traduce in un anomalo sviluppo del sistema nervoso già nella fase prenatale. «Tipicamente le malattie mitocondriali si manifestano dopo la nascita, più o meno precocemente ma comunque non durante la vita fetale» precisa Brunella Franco. «Il caso di questa sindrome suggerisce ai medici genetisti un'indicazione nuova, ovvero che anche anomalie dello sviluppo specifiche come quelle descritte nella microftalmia con lesioni lineari della pelle possono nascondere un'origine mitocondriale.
Questo è certamente utile per chi deve fare una diagnosi di una sindrome complessa come questa ed eventualmente suggerire il percorso assistenziale più adatto (per quanto non esista al momento una cura definitiva). Parallelamente, è interessante per noi ricercatori perché mostra come i mitocondri giochino un ruolo fondamentale nello sviluppo del sistema nervoso dei vertebrati, non solo nell'uomo ma anche in organismi evolutivamente più semplici come i pesci: approfondire lo studio dei meccanismi con cui questo avviene potrà aiutarci anche a capire come e quando eventualmente intervenire».
*A. Indrieri, V. van Rahden, V. Tiranti, M. Morleo, D. Iaconis, R. Tammaro, I. D'Amato, I. Conte, I. Maystadt, S. Demuth, A. Zvulunov, K. Kutsche, M. Zeviani, B. Franco, "Mutations in COX7B cause Microphthalmia with linear skin lesions, an unconventional mitochondrial disease". The American Journal of Human Genetics, 2012.
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