Individuati sottotipi molecolari di autismo

 

 

DIANE RICHMOND

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XVIII – 27 novembre 2021.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

I disturbi dello spettro dell’autismo (ASD), causati da alterazioni pervasive dello sviluppo dell’encefalo, sono stati messi in relazione con un alto numero di alleli di rischio e la loro genetica continua ad essere studiata intensamente da molte scuole scientifiche e gruppi di ricerca in tutto il mondo. Sono stati identificati ormai centinaia di geni implicati, in modi diversi, nella precoce alterazione del piano neurogenetico di sviluppo delle connessioni sinaptiche e della loro organizzazione, e le ipotesi patogenetiche attualmente accettate riguardano uno spettro molto ampio di vie molecolari, supportando la vecchia tesi del nostro presidente e della nostra scuola neuroscientifica che postula all’origine della categoria nosografica dei disturbi dello spettro dell’autismo una molteplicità di processi patogenetici differenti, che danno luogo a esiti accomunati dai tratti clinici dell’autismo, ma da considerare e studiare nella loro specifica individualità patologica.

Anche se gli autori degli studi che identificano i geni di rischio e le varianti de novo con perdita di funzione indicano sempre uno o più passaggi molecolari responsabili della sequenza di eventi all’origine delle alterazioni, i meccanismi patogenetici nella loro effettiva e completa espressione non sono ancora conosciuti. E, come si è soliti dire in translational neuroscience, manca il sostrato molecolare dei disturbi autistici da un punto di vista “brain to behavior” dei meccanismi patogenetici.

Nasna Nassir della Facoltà di Medicina dell’Università Medica di Dubai e numerosi colleghi di istituti genetici e clinici canadesi hanno affrontato specificamente questo problema mediante l’analisi trascrittomica di singole cellule, che ha consentito loro di identificare dei sub-tipi molecolari di disturbi dello spettro dell’autismo definiti dall’impatto di varianti de novo con perdita di funzione sulla regolazione di cellule gliali.

Lo studio suggerisce una notevole importanza, per la patogenesi di questi disturbi, di sub-tipi di cellule non neuroniche, e in particolare di elementi gliali, indicando nuove vie biologiche da esplorare per comprendere i differenti meccanismi che possono operare disturbando lo sviluppo cognitivo e affettivo dei bambini che presentano i segni dell’autismo.

(Nasna Nassir et al., Single-cell transcriptome identifies molecular subtype of autism spectrum disorder impacted by de novo loss-of-function variants regulating glial cells. Human Genomics – 15 (1): 68, Nov 21, 2021).

La provenienza degli autori è la seguente: College of Medicine, Mohammed Bin Rashid University of Medicine and Health Sciences, Dubai (UAE); Biomedical Engineering Department, Mc Gill University, Montreal, QC (Canada); The Centre for Applied Genomics (TCAG), The Hospital for Sick Children, Toronto, ON (Canada); Genetics and Genome Biology, Hospital for Sick Children, Toronto, ON (Canada); Molecular Genetics, University of Toronto, Toronto, ON (Canada); Bioscience Institute, Newcastle University, Newcastle upon Tyne (Regno Unito).

Prima di esporre in sintesi i contenuti dello studio qui recensito, si propone un’introduzione ai disturbi dello spettro dell’autismo tratta da un nostro precedente articolo:

“Il disturbo pervasivo dello sviluppo cerebrale definito autismo infantile da Leo Kanner nel 1943 costituisce una categoria clinica intrinsecamente disomogenea, accomunata da tre tipi di manifestazioni presenti in misura più o meno marcata in quelli che attualmente si definiscono disturbi dello spettro dell’autismo : 1) precoci deficit comunicativi non causati da specifiche lesioni sensoriali o motorie; 2) mancanza della spontanea tendenza all’interazione con le persone dell’ambiente e capacità ridotta di interagire alla richiesta dell’adulto; 3) restrizione del campo di interesse nel rapporto con l’ambiente e comportamenti stereotipati con atti ripetitivi e non finalistici.

Anche se negli studi condotti fino alla fine degli anni Novanta solo il 5-10% dei piccoli pazienti diagnosticati di disturbo autistico presentava un dimostrabile contributo eziologico allo sviluppo della sindrome da parte di cause genetiche, mediche o neurologiche, oggi è chiaro che tratti di tipo autistico possono essere presenti in condizioni cerebrali fra loro diverse. Costantemente si osservano condotte di tipo autistico nella sindrome dell’X fragile (FraX), nella sclerosi tuberosa (ST), in alcuni errori congeniti del metabolismo, in varie anomalie cromosomiche e in anomalie congenite multiple, ma talvolta anche nella paralisi cerebrale infantile.

I progressi compiuti nei metodi e nelle tecniche dell’indagine genetica oggi consentono di riconoscere una notevole importanza ai fattori genetici. La genetica dell’autismo è complessa, eterogenea e, nella maggior parte dei casi, poligenica. Attualmente si studiano i ruoli dell’epistasi, cioè dell’interazione gene-gene, e dell’emergenesi, cioè delle sinergie fra fattori diversi.

È stata proposta e adottata per un certo tempo la distinzione tra autismo idiopatico e disturbi dello spettro dell’autismo, oggi la tendenza clinica prevalente adotta i criteri del DSM e dell’ICD, anche se è chiaro che alla categoria basata sulla sindrome di difetto di comunicazione e interazione con stereotipie motorie non corrisponde un’eziopatogenesi comune e, dunque, alle due categorie cliniche di disturbo autistico e disturbi dello spettro dell’autismo corrispondono entità patologiche differenti[1].

Lo studio di Nasna Nassir e colleghi ha indagato i pattern di espressione spazio-temporale e per tipo cellulare dei geni implicati nelle sindromi descritte clinicamente come ASD, integrando i trascrittomi di singole cellule cerebrali in vasta scala[2] con le varianti ASD de novo con perdita di funzioni (LOF, da loss of function) che riguardavano 852 geni su un totale di 40.122 casi.

Da tre distinte regioni del cervello umano in corso di sviluppo, cioè 1) corteccia anteriore del giro del cingolo, 2) giro temporale medio, 3) corteccia visiva primaria, i ricercatori hanno identificato numerosi blocchi di cellule singole, che hanno evidenziato un elevato vincolo evoluzionistico attraverso l’aumento di esoni critici del cervello e geni pLI. Questi blocchi si sono mostrati anche significativamente ricchi di varianti geniche LOF-ASD, che sono altamente attive in termini trascrizionali nelle regioni del cervello prenatale, quali la corteccia prefrontale dorsolaterale e la corteccia visiva.

Mappare le varianti geniche LOF-ASD nell’analisi del trascrittoma di singole cellule di cervello umano e cervello murino, ha consentito ai ricercatori di rilevare un’abbondanza di tali geni in sottotipi neuronici, ma soprattutto in sottotipi di cellule gliali, quali astrociti (p ˂ 6.4 x 10-11) ed oligodendrociti (p ˂ 1.31 x 10-09).

È emerso che tra i geni ASD ricchi di varianti LOF de novo patogeniche (come KANK1, PLXNB1) un sottogruppo ha una regolazione trascrizionale ristretta a tipi cellulari non neuronici altamente conservati in termini evoluzionistici. Questa associazione suggerisce fortemente la partecipazione dei sottotipi di cellule gliali alla patogenesi dei disturbi dello spettro dell’autismo e indica la necessità di esplorare nuove vie patogenetiche seguendo questa nuova indicazione.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

 

Diane Richmond

BM&L-27 novembre 2021

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Note e Notizie 12-12-20 Autismo e ricerca di autoanticorpi e stress ossidativo per nuovi trattamenti.

[2] Ordine di grandezza maggiore del milione di cellule.