Nuove scoperte sulle ripetizioni CAG intermedie: mappatura del continuum di espansione

Perché alcune persone con ripetizioni CAG intermedie, una “zona grigia” genetica nella malattia di Huntington, sviluppano sintomi neurologici mentre altre no? Questo articolo tratta un recente studio che ha affrontato questa domanda cercando l’espansione somatica, ovvero piccoli cambiamenti nel DNA, in individui con diverse dimensioni di ripetizioni CAG. Utilizzando una tecnologia di ricerca ultra-sensibile su campioni di sangue, il team ha scoperto che le ripetizioni CAG intermedie subiscono effettivamente un’espansione, ma i cambiamenti sono in genere molto piccoli. Sebbene ciò confermi che le ripetizioni intermedie fanno parte di uno spettro continuo di instabilità genetica, la ricerca non ha trovato un chiaro legame tra questa espansione nel sangue e la presenza di sintomi. Questo articolo illustra ciò che questa nuova ricerca rivela sul panorama genetico dell’HD.

La zona grigia dell’HD

La malattia di Huntington (HD) si sviluppa quando le persone hanno una ripetizione delle lettere genetiche C-A-G nel loro gene huntingtin. Le persone con 40 o più ripetizioni svilupperanno la malattia nel corso della loro vita, mentre le persone con 36-39 ripetizioni hanno quella che gli scienziati chiamano “penetranza ridotta”, il che significa che alcuni sviluppano sintomi mentre altri no.

Le lunghezze di ripetizione di 27-35 sono chiamate “alleli intermedi”. “Intermedio” significa che la ripetizione rientra nell’intervallo che causerà o meno malattie, e “allele” è la copia del gene huntingtin che qualcuno ha ereditato dalla madre o dal padre. Sebbene queste lunghezze di ripetizione non siano considerate causa di malattia, presentano incertezza per le famiglie. Questi alleli intermedi possono espandersi quando vengono trasmessi da genitore a figlio, raggiungendo potenzialmente lunghezze che causano la malattia nella generazione successiva. Inoltre, alcune persone con numeri CAG intermedi sviluppano sintomi neurologici pur essendo al di sotto della tradizionale soglia dell’HD.

Questa situazione colloca le lunghezze CAG intermedie in una “zona grigia” controversa, sollevando domande fondamentali: cosa significa questo per il futuro? Queste sequenze di DNA cambiano nel tempo durante la vita di una persona? Tali cambiamenti potrebbero spiegare perché alcuni portatori di alleli intermedi sviluppano sintomi mentre altri no?

La domanda di ricerca

Gli scienziati sanno da tempo che il DNA può cambiare nel corso della vita di una persona, attraverso vari processi. Alcuni sono semplici come le mutazioni causate dai danni dell’esposizione al sole, e altri sono più complicati e meno compresi. Un recente argomento caldo nella ricerca sull’HD che coinvolge i cambiamenti del DNA è un processo chiamato “espansione somatica”.

L’espansione somatica è un processo biologico in cui le ripetizioni CAG possono espandersi in diverse cellule del corpo nel tempo nelle persone con il gene per l’HD. È interessante notare che queste espansioni tendono a essere maggiori nei tipi di cellule cerebrali che sono più vulnerabili alla morte nell’HD. Molti ricercatori pensano che queste crescenti espansioni CAG possano contribuire a quando e come si sviluppano i sintomi.

Un team di ricerca guidato dalla Dr. Maria Ramos-Arroyo ha testato l’idea che le persone con ripetizioni CAG intermedie potrebbero anche sperimentare l’espansione somatica, e che questo potrebbe spiegare perché alcuni portatori di ripetizioni CAG intermedie sviluppano sintomi neurologici mentre altri no. Per testare questa idea, hanno utilizzato il sequenziamento del DNA ultra-sensibile per studiare 355 persone attraverso l’intero spettro CAG, inclusi 191 individui con lunghezze di ripetizione intermedie.

I risultati dello studio

Tecniche ultra-sensibili rivelano piccoli cambiamenti

Il team ha utilizzato un test molto sensibile, chiamato sequenziamento MiSeq (pronunciato “my seek”), su campioni di sangue di persone in questo studio. MiSeq è una tecnica abbastanza sensibile da rilevare cambiamenti del DNA che i test genetici di routine non rileverebbero. Da questo, il team ha scoperto che le persone con ripetizioni CAG intermedie sì sperimentano l’espansione somatica. Tuttavia, questi cambiamenti sono piuttosto piccoli. Quando si verifica l’espansione, è in genere limitata a solo una o due ripetizioni CAG aggiuntive in una piccola frazione di molecole di DNA.

La lunghezza ereditata conta più del tempo

I ricercatori hanno anche trovato un modello importante in ciò che influenza queste espansioni. La lunghezza della dimensione della ripetizione CAG ereditata ha un impatto molto più forte sull’espansione somatica rispetto all’età. Per le ripetizioni CAG intermedie, ogni ripetizione CAG aggiuntiva nella sequenza ereditata ha avuto circa 40 volte più impatto sull’espansione rispetto a ogni anno di età aggiuntivo. Questa è un’enorme differenza!

Emerge un modello continuo

I risultati ci ricordano che la lunghezza CAG rappresenta uno spettro continuo piuttosto che categorie distinte. I dati hanno rivelato che il comportamento di espansione somatica segue un chiaro continuum. Le persone con ripetizioni CAG ereditate più lunghe hanno mostrato progressivamente più espansione, con lunghezze CAG intermedie che si inseriscono naturalmente tra lunghezze normali e che causano la malattia. Ciò conferma che le lunghezze di ripetizione intermedie non sono una categoria biologica separata, ma parte di questo spettro più ampio.

Il cervello mostra tassi di espansione più elevati rispetto al sangue

Quando i ricercatori hanno esaminato il tessuto cerebrale di una persona con 33 ripetizioni CAG che aveva sviluppato sintomi, hanno scoperto che le regioni del cervello mostravano tassi di espansione più elevati rispetto al sangue, con l’area del cervello correlata al movimento (putamen) che mostrava il cambiamento maggiore. Ciò corrisponde ai modelli osservati nelle persone con HD, ma è importante ricordare che questa analisi è stata limitata a un singolo individuo.

Nessun chiaro legame con i sintomi

È importante sottolineare che questo studio non ha trovato un chiaro legame tra l’espansione somatica e i sintomi nei portatori di ripetizioni CAG intermedie. I ricercatori hanno studiato 78 persone con lunghezze CAG intermedie che avevano sintomi neurologici (l’85% aveva problemi di movimento, il 27% aveva problemi cognitivi e il 29% aveva sintomi comportamentali), ma non sembrava esserci una differenza nei loro livelli di espansione del sangue rispetto ai portatori senza sintomi. Ciò suggerisce che l’espansione somatica da sola non spiega perché queste persone avevano sintomi di HD mentre altri con simili lunghezze CAG intermedie non li avevano.

Cosa significano questi risultati?

Per i portatori di lunghezze di ripetizione intermedie e le loro famiglie, questi risultati non cambiano lo stato attuale della pratica clinica o dei test predittivi. Poiché non esiste un chiaro legame tra il livello di espansione somatica nel sangue e la presenza di sintomi neurologici, ciò significa che la misurazione delle espansioni CAG per le persone con lunghezze intermedie non può essere utilizzata per prevedere la salute futura di un individuo. Inoltre, poiché i cambiamenti genetici che coinvolgono l’espansione somatica sono rilevabili solo con metodi di ricerca avanzati, non sarebbero identificati dai test genetici standard disponibili per le famiglie.

Da un punto di vista scientifico, la conferma di uno spettro continuo di lunghezze CAG è un significativo passo avanti. Dimostra che le lunghezze CAG intermedie seguono gli stessi processi genetici delle lunghezze di ripetizione che causano l’HD, solo a livelli molto più bassi.

Tuttavia, ci sono ancora ostacoli nell’utilizzo di questi risultati per le famiglie HD per aiutarle a sapere se i portatori di lunghezza intermedia svilupperanno sintomi della malattia. Il design di questo studio cattura solo un’istantanea nel tempo piuttosto che seguire gli individui per anni, limitando la nostra comprensione di come si sviluppano questi cambiamenti. Inoltre, la difficoltà di rilevare queste sottili espansioni limita la portata degli studi che possono essere condotti.

Ma la conoscenza aggiuntiva che le ripetizioni CAG, anche nell’intervallo intermedio, 1) esistono su un continuum, 2) sperimentano anche espansioni di ripetizione e 3) sono talvolta associate a sintomi, offre ai ricercatori una migliore comprensione dell’HD. Con tali informazioni, gli scienziati possono lavorare verso progressi che alla fine ci daranno una migliore comprensione di ciò che influenza lo sviluppo dei sintomi.

Direzioni di ricerca future

I ricercatori possono basarsi su questi risultati e porre domande su chi svilupperà i sintomi e perché. Per fare ciò, gli scienziati devono considerare gli ostacoli alla ricerca identificati in questo studio.

Il percorso da seguire richiederà probabilmente una combinazione di un monitoraggio più dettagliato delle persone nel tempo e studi su scala più ampia. Seguire gli individui per molti anni consentirebbe ai ricercatori di monitorare sia i cambiamenti genetici che la progressione dei sintomi nelle stesse persone con l’avanzare dell’età. L’espansione a un numero maggiore di persone sarebbe anche preziosa, anche se ciò rimane impegnativo data la natura specifica dei test di sequenziamento genetico utilizzati in questo studio. Biomarcatori più accessibili potrebbero facilitare studi più ampi.

Questo studio fornisce una mappa più dettagliata del panorama genetico del gene huntingtin, confermando che anche le persone con lunghezze di ripetizione CAG intermedie fanno parte di un continuum di instabilità somatica. Sebbene non stabilisca un legame tra questa instabilità e i sintomi, definisce chiaramente le sfide e le priorità per i prossimi passi della ricerca che potrebbero aiutare gli scienziati a capire chi svilupperà o meno i sintomi.

Riassunto

• L’espansione somatica del CAG si verifica attraverso un continuum: le lunghezze CAG intermedie mostrano un’espansione piccola ma rilevabile che si adatta agli stessi modelli che vediamo nelle espansioni complete dell’HD.
• Non sembra esserci una chiara relazione tra espansione e sintomi: nell’ambito di questo studio, il livello di espansione somatica nel sangue non ha spiegato chiaramente perché alcune persone con lunghezze di ripetizione CAG intermedie sviluppano sintomi mentre altre no.
• Sono necessarie ulteriori ricerche: studi più ampi che monitorano le persone nel tempo saranno essenziali per comprendere meglio lo sviluppo dei sintomi nelle persone con lunghezze di ripetizione CAG intermedie, potenzialmente migliorati da biomarcatori più accessibili.

Per saperne di più

Articolo di ricerca originale, “Instabilità somatica della ripetizione CAG negli alleli intermedi del gene HTT e la sua potenziale associazione con un fenotipo clinico” (accesso aperto).