Un intoppo nella trama rivela perché le sequenze di DNA contano nella malattia di Huntington

Per chi si trova nella “zona grigia” della malattia, tra le 36 e le 39 ripetizioni, capire quando e quali sintomi potrebbero manifestarsi è fondamentale. Un nuovo studio fa luce sui diversi modelli di sequenza presenti, che potrebbero spiegare perché persone con lo stesso numero di ripetizioni CAG abbiano traiettorie di malattia così differenti. Vediamo cosa hanno scoperto.

Le basi della genetica della malattia di Huntington

Negli esseri umani, tutti possiedono un tratto di lettere genetiche C-A-G all’interno del gene della huntingtina (HTT). Nella malattia di Huntington, quando questo tratto si espande oltre le 40 ripetizioni, i sintomi si sviluppano solitamente a un certo punto della vita.

Esiste anche una sconcertante zona grigia tra le 36 e le 40 ripetizioni, in cui alcuni individui sviluppano la malattia, mentre altri potrebbero non mostrare mai sintomi chiari. A complicare le cose, non conta solo il numero di ripetizioni C-A-G, ma anche l’esatta sequenza delle lettere genetiche! Un team di scienziati di Vancouver e Parigi ha studiato la sequenza del DNA di persone con ripetizioni CAG comprese tra 36 e 42, scoprendo come sia il numero di ripetizioni che il modello della sequenza possano influenzare l’esordio e la progressione della malattia.

Un intoppo nella trama: come i modelli di sequenza influenzano la malattia

Immagina la sequenza di ripetizioni C-A-G come una trama tessuta a maglia: ogni “punto” rappresenta le lettere del DNA (A, C, G e T) ripetute per formare un lungo filo uniforme. Tuttavia, il gene HTT non è fatto solo di punti C-A-G. Proprio accanto al tratto C-A-G, c’è una seconda regione tessuta con un modello diverso, che usa ripetizioni C-C-G. Insieme, queste formano un modello combinato piuttosto che un unico blocco ininterrotto. Questi schemi sono intrecciati per formare la prima parte del gene HTT. Spesso vengono inserite piccole variazioni o “intoppi”, un po’ come usare un filo di colore diverso per un punto occasionale. Queste variazioni non alterano la proteina finale (HTT), ma hanno enormi implicazioni sul momento in cui iniziano i sintomi. Nel corso degli anni, studiando molti pazienti, gli scienziati hanno svelato alcuni modelli comuni. Vediamo più da vicino quelli che già conosciamo.

Regolare: è il modello più comune, in cui il tratto C-A-G è interrotto da un “intoppo” C-A-A. Anche il tratto C-C-G vicino è interrotto da un punto C-C-A. Queste interruzioni spezzano il modello in segmenti più brevi e sono generalmente associate a un esordio dei sintomi più tardivo e prevedibile per un dato numero di ripetizioni C-A-G.

Perdita di interruzione (LOI): in questo modello, sia le ripetizioni C-A-A che quelle C-C-A sono prive delle loro interruzioni. C’è un lungo filo uniforme e ininterrotto di C-A-G seguito da un tratto C-C-G altrettanto ininterrotto. Questa trama diventa più incline a sfilacciarsi e, mentre la cellula cerca di riparare questi problemi, il tratto può allungarsi sempre di più man mano che il filo di DNA si separa più facilmente. Le persone con questo modello sviluppano i sintomi anni prima di quanto previsto in base al solo numero di ripetizioni C-A-G.

Perdita di interruzione C-C-G (CCG-LOI): in questo modello, il tratto di ripetizioni C-A-G presenta ancora un singolo intoppo C-A-A, ma il resto della sequenza C-C-G è ininterrotto. Ciò dimostra che i cambiamenti non devono necessariamente colpire entrambe le parti del filo in modo uguale. Anche questo modello è stato collegato a un esordio precoce dei sintomi. Alterare solo una sezione o avere un solo intoppo può comunque avere grandi impatti!

Leggere il modello, non solo contare i punti

Per decenni, i test genetici per la malattia di Huntington si sono concentrati sul conteggio del numero di ripetizioni, misurando essenzialmente la lunghezza della trama senza guardare a come fosse effettivamente tessuta. I test attuali possono ignorare le interruzioni e le variazioni sia nelle regioni C-A-G che in quelle C-C-G limitrofe; ciò significa che due persone con lo stesso numero di ripetizioni possono avere modelli completamente diversi che influenzano l’età di esordio e la progressione della malattia.

Per capire davvero come questi modelli di tessitura influenzino la malattia, i ricercatori hanno esaminato da vicino l’esatta sequenza di ripetizioni HTT nel DNA di 328 persone con lunghezze di ripetizione CAG comprese tra 36 e 42. Hanno combinato i dati di due grandi gruppi: 162 individui dalla Francia e 166 da Vancouver e centri internazionali affiliati. Insieme, hanno creato uno dei più grandi set di dati focalizzati specificamente sulla cosiddetta zona grigia e sulle ripetizioni CAG più brevi.

Il team ha utilizzato una tecnologia di sequenziamento ad alta risoluzione. Immaginalo come disfare un intero maglione o un cappello lavorato a maglia per controllare quale tipo di punto è stato usato. Il sequenziamento può rivelare interruzioni e variazioni all’interno dei tratti C-A-G e C-C-G. Quando i ricercatori hanno esaminato gli individui del gruppo francese nella zona grigia (36-39 ripetizioni, 68 persone in totale), quasi il 27% (19 su 68) presentava un modello di tessitura irregolare invece del design standard.

I metodi esistenti possono sottostimare la lunghezza delle ripetizioni CAG ininterrotte, quindi la presenza o l’assenza di un “punto di intoppo” ha delle conseguenze. In 11 dei 19 casi, conoscere il vero modello avrebbe spostato gli individui dalla categoria della zona grigia a una zona a rischio più elevato in termini di esordio dei sintomi e della malattia.

Emerge un nuovo modello

I ricercatori hanno anche identificato un nuovo modello e una sequenza che hanno chiamato perdita di interruzione CAG (CAG-LOI). Cinque persone presentavano un’interruzione nel tratto di ripetizione C-C-G ma non in quello CAG, il che significa che la parte di ripetizione CAG non ha intoppi. È la prima volta che viene trovato questo modello e ciò sottolinea l’importanza di guardare direttamente la sequenza delle ripetizioni!

Cosa rivelano i modelli di tessitura sui sintomi

Chi presentava i modelli con perdita di interruzione (senza intoppi) ha sviluppato sintomi motori molto prima rispetto a chi aveva la sequenza regolare. Rispetto ai comuni modelli di previsione basati solo sulla lunghezza delle ripetizioni, l’esordio dei sintomi in questi individui è avvenuto quasi 13 anni prima del previsto. Tuttavia, questo effetto era più marcato per le lunghezze CAG maggiori (39-42) e quasi la metà degli individui nell’intervallo 36-38 CAG era sintomatica indipendentemente dal modello di sequenza.

Lo studio non si è fermato al momento in cui iniziano i sintomi. Seguendo le persone nel tempo, i ricercatori hanno dimostrato che le variazioni nella sequenza influenzano anche la progressione della malattia. Gli individui con i modelli di perdita di interruzione hanno manifestato un peggioramento più rapido dei sintomi motori, con punteggi motori che aumentavano quasi il doppio più velocemente rispetto alle persone con la sequenza regolare. Anche le misure della velocità di pensiero sono diminuite più rapidamente in questo gruppo, suggerendo che le differenze nella sequenza del DNA influenzano più del solo movimento.

Perché il modello della trama conta per i test, la consulenza genetica e le sperimentazioni cliniche

Per chi vive nella zona grigia CAG della malattia di Huntington, l’incertezza fa parte dell’esperienza da molto tempo. Un risultato che mostra 36-39 ripetizioni CAG può sollevare domande difficili: si svilupperanno i sintomi? Se sì, quando? E come si presenterà la malattia? Questo studio aiuta a spiegare perché sia così difficile rispondere. I test genetici standard si concentrano sul conteggio delle ripetizioni, ma non rivelano come la sequenza sia tessuta insieme. Come mostra questo studio, le persone nella zona grigia possono avere modelli di sequenza che possono anticipare l’esordio dei sintomi e influenzare la velocità di progressione della malattia.

Per la consulenza genetica, in particolare per chi si sottopone a test predittivi, sapere quando potrebbero manifestarsi i sintomi potrebbe essere fondamentale per pianificare la propria vita. Due persone con lo stesso numero CAG possono affrontare rischi molto diversi a seconda del modello di sequenza sottostante. Integrare le informazioni sulla sequenza potrebbe aiutare a fornire discussioni più chiare e personalizzate su rischi, tempi e aspettative, specialmente in prossimità delle soglie tradizionali.

Questi risultati potrebbero avere implicazioni importanti anche per le sperimentazioni cliniche. Spesso, gli studi si affidano alla lunghezza delle ripetizioni CAG per definire l’idoneità e stimare lo stadio della malattia. Se i modelli di sequenza influenzano sia l’esordio che la progressione, raggruppare i partecipanti solo in base al numero di ripetizioni potrebbe involontariamente mescolare persone con traiettorie di malattia molto diverse. Leggere il modello della trama CAG con più attenzione potrebbe migliorare il modo in cui i trial vengono progettati, interpretati e confrontati.

La biologia della malattia di Huntington è complessa!

Infine, questo lavoro rafforza un messaggio più ampio che sta emergendo nella ricerca sulla malattia. La biologia del gene HTT, il suo modello di sequenza e come prevedere quando inizieranno i sintomi sono tutti fattori estremamente complessi oggetto di indagine. È importante sottolineare che il gene HTT non è l’unico fattore determinante per l’esordio dei sintomi. Decenni di ricerca hanno dimostrato che altri geni coinvolti nella riparazione del DNA, noti come modificatori genetici, possono influenzare l’età di esordio. I modificatori genetici sono un fattore che questo studio non valuta. Non è importante solo il modello o la variazione di sequenza nel gene HTT, ma anche il modello di altri geni che producono proteine per la riparazione del DNA!

Man mano che gli strumenti per il sequenziamento diventano più accessibili ed economici, andare oltre il semplice conteggio delle ripetizioni verso una migliore comprensione dei modelli di sequenza potrebbe aiutare a ridurre l’incertezza, migliorare la prognosi e, in definitiva, portare a una migliore assistenza per chi affronta una diagnosi di malattia di Huntington.

I punti chiave

• La “zona grigia” CAG: le persone con 36-39 ripetizioni CAG si trovano in una “zona grigia” della malattia di Huntington e possono avere età di esordio e sintomi molto diversi.
• Il metodo: i ricercatori di Vancouver e della Francia hanno usato il sequenziamento del DNA per leggere l’esatto modello o sequenza di individui con 36-42 CAG, rivelando cambiamenti che i test standard di conteggio delle ripetizioni solitamente ignorano.
• Il modello di sequenza conta: le interruzioni o “intoppi” (e la loro perdita) all’interno dei tratti di ripetizione C-A-G e C-C-G giocano un ruolo fondamentale nel determinare quando iniziano i sintomi; la perdita di interruzioni porta a un’età di esordio più precoce.
• Perché guardare il modello?: chi rientra nell’intervallo di 36-39 ripetizioni CAG può avere varianti di sequenza che i test genetici standard non rilevano. Gli individui senza interruzioni hanno mostrato un peggioramento più rapido dei sintomi motori e un declino più veloce della velocità di pensiero dopo l’inizio dei sintomi.
• In sintesi: leggere l’intera sequenza del DNA potrebbe migliorare la consulenza genetica, affinare la prognosi della malattia e aiutare a progettare sperimentazioni cliniche migliori.