Aspetti genetici ed ereditari dell'Osteogenesi Imperfetta
INDICE
IL GENOMA IN GENERALE: COME NASCE UNA MALATTIA GENETICA
- Il Genoma (o DNA): il "libro" su cui è¨ scritto perché siamo quel che siamo
- Le Mutazioni: gli "errori di stampa" nel DNA che causano le malattie genetiche
DNA E OSTEOGENESI IMPERFETTA: DIAGNOSI E NUOVE SCOPERTE
- La mutazione che causa l'Osteogenesi Imperfetta: dove e come
- Alla ricerca di nuove mutazioni causa dell'O.I.. Lo stato dell'arte. I casi di Mosaicismo in Osteogenesi Imperfetta
Articoli tratti dalle relazioni al XXIV Convegno As.It.O.I. Onlus, dei dottori Giacomo Venturi e Massimiliano Corradi, biologi, ricercatori del Centro Regionale per le Malattie Metaboliche del Neonato dell'Università di Verona.
______
COMPILAZIONE IMPEGNATIVA
PER ANALISI MOLECOLARE DI OSTEOGENESI IMPERFETTA
Dal 2007 il Centro Regionale per le Malattie Metaboliche del Neonato diretto dal Prof Tatò della Clinica Pediatrica dell'UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI VERONA esegue le analisi genetiche sulle persone che hanno un sospetto di osteogenesi imperfetta, in modo gratuito, come se fosse un esame clinico di routine.
Per avere accesso a tali analisi è solo necessaria la compilazione della seguente impegnativa,
sulla quale non devono essere specificati codici di esenzione per invalidità, visto che in questo caso l'OI non è ancora stata accertata - ma codici e dati specifici che elenchiamo qui sotto:
Sull'impegnativa (ricetta rossa) devono essere indicati negli appositi spazi:
- Nome e cognome dell'assistito
- Codice fiscale dell'assistito
- Codice di esenzione R99999
- La specifica richiesta di prestazione, come mostrato in figura
- Data e firma del medico
Nel caso si voglia confermare la stessa mutazione riscontrata nel probando in altri componenti affetti o sospetti del nucleo familiare, si compili una nuova ricetta rossa come indicato precedentemente con la seguente specifica richiesta di prestazione:
"Ricerca di mutazione specifica causativa di Osteogenesi Imperfetta (DM 279/01)"
Nei casi di interruzione di gravidanza (indagine su DNA fetale) ed in tutti i casi in cui non sia possibile compilare l'impegnativa a nome dell'assistito, la diagnosi molecolare è da intendersi a pagamento e verrà fatturata all'ente che la richiede previa visione e accettazione del tariffario vigente presso il laboratorio dei dottori Giacomo Venturi e Massimiliano Corradi.
_________
I - IL GENOMA IN GENERALE: COME NASCE UNA MALATTIA GENETICA
Il Genoma (o DNA): il "libro" su cui è scritto perché siamo quel che siamo
La Genetica studia le caratteristiche tipiche che distinguono un individuo dall'altro, come il genere, la struttura fisica, la pigmentazione, la predisposizione ad alcune malattie.
Tali differenze sono dettate dalle "Istruzioni" in base a cui ognuno di noi è costruito e che sono per lo più ereditarie, cioè si tramandano, con poche ma fondamentali nuove diversificazioni, dai genitori ai figli.
Il complesso di tali Istruzioni, presenti in ogni individuo, é detto Genoma ed é costituito da DNA.
Il DNA é presente in ognuna dei 100.000 miliardi di cellule che formano una persona adulta, ripiegato in una sorta di lunghissimo "nastro" arrotolato che contiene i miliardi di informazioni necessarie a costruirci e a mantenerci in vita.
Il DNA é come un libro, scritto in una vera e propria lingua, un codice composto da 4 basi (sono le "lettere" del brevissimo alfabeto del DNA), che formano, combinate tra loro, 64 triplette (le "sillabe" del DNA, ognuna composta da tre "basi"; più triplette compongono un certo numero di parole fino a formare i famosi geni (le "frasi" di cui é composto il DNA, ognuna formata da un numero variabile di triplette).
Il libro del DNA serve a "dire" all'organismo quali e quante proteine sono necessarie all'organismo stesso per funzionare correttamente: infatti, sono proprio le proteine prodotte dalle nostre cellule la "materia" di cui sono composti i nostri tessuti (ossa, sangue, organi interni, ecc.) e ogni proteina necessaria all'organismo é raccontata dettagliatamente nei geni all'interno del DNA.
Le proteine somigliano a mobili componibili, formate da diverse combinazioni di soli 20 pezzi precisi, detti aminoacidi. Nel DNA sono scritte le istruzioni per montare correttamente le proteine, mettendo insieme gli amminoacidi giusti nella giusta sequenza: la sequenza degli aminoacidi nelle proteine è specificata dalla sequenza delle triplette nel DNA.
L'organismo attinge continuamente alle istruzioni presenti nel DNA per costruire le proteine che formano e mantengono efficienti gli organi, i tessuti e le cellule.
Torna all'Indice di questa pagina
Le Mutazioni: gli "errori di stampa" nel DNA che causano le malattie genetiche
Di generazione in generazione le istruzioni contenute nel DNA si tramandano dai genitori alla prole, pur con delle variazioni necessarie a rendere ogni individuo unico.
Tuttavia, può succedere che il continuo processo di trasmissione e diversificazione delle istruzioni contenute nel Genoma presenti talvolta delle anomalie.
Anche se esistono sistemi interni alle cellule che controllano e sanano alcuni piccoli errori, qualche volta un'anomalia sfugge e si "fissa" nel DNA dell'individuo.
Queste anomalie sono dette Mutazioni.
Non tutte le mutazioni hanno ripercussioni sull'organismo, ma alcune di esse provocano problemi profondi al metabolismo: si tratta delle tante malattie di tipo genetico, tra le quali vi è anche l'Osteogenesi Imperfetta.
Dunque, quando si verificano Mutazioni nei geni, ci si trova davanti a qualcosa di simile a "errori di stampa" presenti sul DNA, o di battitura in un giornale o un libro: questi errori causano "equivoci" che sono alla base di una produzione alterata, o di una mancata produzione di proteine necessarie all'organismo.
Le mutazioni possono essere presenti su uno o più geni. A seconda dei casi, esistono malattie "monogeniche" (causate dall'errore contenute in un solo gene), o "multifattoriali" (dove le malattie sono causate da più geni mutati contemporaneamente).
Non tutte le Mutazioni che causano malattie genetiche sono ereditarie, cioè trasmissibili dai genitori ai figli: una malattia genetica è ereditaria quando la Mutazione che l'ha creata, é presente nel DNA contenuto nelle cellule sessuali (spermatozoi e cellula uovo). In questo caso si dice che la mutazione é GERMINALE e può per questo essere replicata e portata in "dote" nel DNA dei figli, con probabilità variabili a seconda della patologia.
Esistono anche casi in cui la mutazione non passa alla prole, perchè essa non è presente nelle cellule sessuali (in questo caso si parla di mutazione SOMATICA).
Si può verificare, infine, un caso particolare: in uno stesso individuo possono esistere cellule che hanno un DNA che presenta una mutazione e altre cellule in cui il DNA è "regolamentare": in questa particolare composizione, detta MOSAICISMO é possibile che l'individuo non sia interessato da una malattia genetica, ma la sua prole possa presentare invece la patologia. Torneremo sul caso di mosaicismo nei prossimi paragrafi, relativamente all'Osteogenesi Imperfetta.
Torna all'Indice di questa pagina
II - DNA E OSTEOGENESI IMPERFETTA: DIAGNOSI E NUOVE SCOPERTE
La mutazione che causa l'Osteogenesi Imperfetta: dove e come
L'Osteogenesi Imperfetta è una malattia genetica le cui cause sono state tradizionalmente individuate nella mutazione di due geni (detti COL1A1 e COL1A2) che contengono le istruzioni per costruire la proteina chiamata Collagene I.
Il collagene è la proteina più abbondante nel corpo umano, circa il 30% della quantità totale di proteine e il 6% del peso corporeo. Esso é indispensabile nella formazione di tessuti quali cartilagine, tendine e osso.
Il collagene I, nel linguaggio del DNA, é descritto dalla successione di varie triplette: alcune di esse, che indicano l'aminoacido Glicina, sono quelle che più di frequente sono soggette a mutazione nel caso di Osteogenesi Imperfetta.
I genetisti considerano l'O.I. una patologia ad "espressività variabile", perchè si manifesta con caratteristiche e gravità di presentazione diverse, dovuta all'eterogeneità di mutazioni patologiche e all'elevato numero di tessuti e funzioni coinvolte: ossa, derma, legamenti, denti, udito...
L'O.I. presenta questa diversità perché sono diversi gli errori che possono verificarsi a causa dei due geni mutati, errori che sono a propria volta causa dei diversi Tipi in cui l'O.I. é solitamente classificata.
Nel caso dell'Osteogenesi Imperfetta di tipo I l'errore è dato da mutazioni presenti nel solo gene COL1A1: in questo caso il Collagene I prodotto è regolare ma ne viene prodotto meno del necessario perché la mutazione introduce una tripletta "di stop" in una delle due copie del gene, rendendolo di fatto inattivo. Dunque, l'O.I. di Tipo I è causata da un difetto quantitativo nella produzione del collagene.
Differente é la causa dei Tipi II, III e IV. In questo caso infatti il Collagene I prodotto difetta a livello qualitativo e ciò é dovuto a un problema di biosintesi (cioé di "montaggio") del collagene stesso. La mutazione coinvolge in questo caso una tripletta indicante la Glicina e causa la sostituzione di questo aminoacido con altri, generando appunto il difetto nella proteina alla base della patologia.
Il Collagene I forma una fibra costituita da tre filamenti intrecciati, due di tipo A1 e una di tipo A2. Un'errata istruzione che comporta la sostituzione di una Glicina in uno dei due geni porta ad interrompere l'unione e l'intreccio di questi tre filamenti, creando un Collagene di qualità scadente e dunque poco o nulla funzionale all'organismo. A seconda dell'altezza in cui la formazione della treccia viene interrotta si determina un diverso difetto, più o meno grave, del collagene I e dunque un differente Tipo di O.I..
Torna all'Indice di questa pagina
Alla ricerca di nuove mutazioni causa dell’O.I.. Lo stato dell’arte.I casi di Mosaicismo in Osteogenesi Imperfetta.
Oltre ai Tipi I, II, III e IV, sono stati di recente classificati da Glorieux i Tipi, V e VI ed è in corso la validazione di una ulteriore classificazione (Morello e altri) che identifica anche i Tipi. VII e VIII.
Questa nuova classificazione deriva da un approccio genetico che completa e supera quello istologico (analisi clinica dell'osso) adottato in precedenza e su cui era basata, per esempio, la "classica" identificazione di Sillence (4 Tipi più 1).
I recenti studi che combinano campo genetico e clinico, infatti, consentono di non limitarsi a osservare l'Osteogenesi Imperfetta come una collagenopatia (malattia legata al collagene), poiché esistono casi in cui l'O.I. é presente a livello clinico, anche se le analisi genetiche non rivelano mutazioni nei due geni del Collagene generalmente coinvolti nella patologia.
Gli studi genetici si sono dunque mossi alla ricerca di mutazioni su altri geni.
Queste ricerche hanno riportato alla scoperta di mutazioni a carico di due geni chiamati CRTAP e LEPRE1 che causano anomalie sul Collagene.
Sarebbero le mutazioni a carico di questi geni la causa delle forme VII (moderata) e VIII (letale) e di un'altra forma letale, assimilabile a quella di Tipo II.
Sono stati riscontrati casi in cui due genitori non affetti da O.I. hanno avuto due figli entrambi affetti da O.I..
Come si spiega?
L'Osteogenesi Imperfetta è infatti una malattia autosomica dominante, che ha cioè il 50% di possibilità di manifestarsi nella prole di un individuo in cui é presente la mutazione e che vede, salvo casi di mosaicismo, la malattia manifestarsi SEMPRE in un individuo in cui é presente la mutazione.
Dunque, il caso in cui due fratelli siano affetti da O.I., ma nessuno dei due genitori sia affetto dalla malattia, mette davanti il genetista a due ipotesi: la prima é quella di mosaicismo, la seconda é quella di casi di trasmissione autosomica recessiva, genericamente considerata assai rara, se non impossibile in O.I..
Le indagini dei genetisti sono andate in entrambe le direzioni.
Come già accennato nel primo paragrafo, il Mosaicismo vede in uno stesso individuo cellule con DNA mutato e cellule con DNA sano, in un individuo che può essere sano.
Anche nel Mosaicismo, come per le mutazioni comuni, è possibile avere casi Germinali e casi Somatici.
Il Mosaicismo Somatico (in cui la mutazione è presente fino al 50% di tutte le cellule che formano l'individuo) può essere Sintomatico o asintomatico, può cioè provocare la malattia nell'individuo o no: esiste infatti la possibilità che lo sviluppo scheletrico sia normale anche con il 50% di cellule ossee mutate.
E' importante sottolineare che l'analisi genetica può individuare un caso di mosaicismo somatico già da un prelievo di sangue (anche se è meglio analizzare più tessuti diversi), ma nel caso di Mosaicismo germinale, dove la mutazione è presente solo nelle cellule sessuali (interessando fino al 50% dei gameti) l'analisi del sangue non è utile a scoprirne la presenza nell'individuo.
Introdurre l'ipotesi di Mosaicismo aiuta a comprendere casi in cui l'Osteogenesi Imperfetta si è manifestata in coppie di fratelli i cui genitori erano APPARENTEMENTE privi di cellule mutate.
L'altra ipotesi per spiegare questo fenomeno è quella di trasmissione autosomica recessiva: in questo caso i genetisti devono individuare una mutazione presente in ENTRAMBI i genitori, che trasmessa ai figli "accenda" in loro la patologia. Proprio questo tipo di approccio ha consentito di individuare mutazioni causanti l'O.I. nei due geni CRTAP e LEPRE1, offrendo un'altra spiegazione al caso di due fratelli con O.I. figli di genitori sani.
Così la classificazione dei tipi di Osteogenesi Imperfetta sta andando ampliandosi, come illustra l'elenco seguente:
TIPO I lieve
EREDITA' Autosomica Dominante
GENE MUTATO: COL1A1
TIPO IIA letale
EREDITA' Autosomica Dominante
GENE MUTATO: COL1A1, COL1A2
TIPO IIB letale
EREDITA' Autosomica Recessiva
GENE MUTATO: CRTAP
TIPO III severo
EREDITA' Autosomica Dominante
GENE MUTATO: COL1A1, COL1A2
TIPO IV moderato
EREDITA' Autosomica Dominante
GENE MUTATO: COL1A1, COL1A2
TIPO V moderato
EREDITA' Autosomica Dominante
GENE MUTATO: Collagene normale: QUALE GENE?
TIPO VI moderato-severo
EREDITA' Autosomica Recessiva
GENE MUTATO: Collagene normale: QUALE GENE?
TIPO VII severo
EREDITA' Autosomica Recessiva
GENE MUTATO: CRTAP
TIPO VIII letale
EREDITA' Autosomica Recessiva
GENE MUTATO: LEPRE1
Articolo tratto dalle relazioni dei dottori Corradi e Venturi al XXIV Convegno As.It.O.I. - Anno 2008
Torna all'Indice di questa pagina
