GENETICA – MUTAZIONI GENETICA – TRASMISSIONE FAMILIARE

La maggior parte delle malattie umane, forse con la sola eccezione delle malattie infettive, riconosce una base genetica o almeno una predisposizione genetica, anche se spesso questa è di difficile individuazione perché il fenotipo clinico (ovvero le manifestazioni della malattia) è risultato dell’interazione dell’assetto genetico dell’individuo con fattori ambientali

(malattie multifattoriali). Le malattie monogeniche sono quelle condizioni nelle quali l’alterazione di un singolo gene è in grado di causare la malattia. Per capire le regole di base della trasmissione delle malattie genetiche è necessario tenere sempre presente che il nostro patrimonio genetico è doppio. In altre parole, abbiamo due copie di ogni gene, una ereditata dalla madre ed una ereditata dal padre.

Nelle malattie aritmogene su base genetica la trasmissione può essere:

Autosomica dominante: 50% di probabilità che la malattia venga trasmessa, indipendentemente dal sesso.

Autosomica recessiva: la malattia è presente clinicamente solo se il difetto è ereditato in doppia dose, cioè da entrambi i genitori. Il difetto genetico sarà, pertanto, presente in omozigosi. Il portatore di un singolo gene anomalo (eterozigote) può essere definito come portatore sano della malattia. In una coppia dove entrambi i genitori sono portatori sani (eterozigoti) si ha il 25% di probabilità di avere un figlio che non abbia il difetto genetico, il 25% di probabilità di avere un figlio omozigote (che pertanto manifesterà la malattia) e il 50% di probabilità di generare un eterozigote (portatore sano). Le malattie autosomiche recessive sono più frequenti se vi è consanguineità tra i genitori.

Nella realtà della pratica clinica, due elementi rendono più complesso lo studio dell’ereditarietà di una malattia: essi sono la penetranza incompleta e l’espressività variabile.

Per penetranza si intende il rapporto tra numero di individui affetti (che manifestano il fenotipo) e numero di individui portatori della mutazione. Esempio: se su 10 soggetti che portano la mutazione, 6 risultano affetti, si dice che la penetranza è del 60%. L’espressività variabile è dovuta al fatto che uno stesso difetto genetico si può manifestare in modo differente in individui diversi: per questo motivo potremo avere, nella stessa famiglia, soggetti con manifestazioni cliniche anche molto gravi e soggetti con la malattia in forma lieve.

Come si svolge una analisi genetica?

Estrazione del DNA

La prima tappa dell’analisi genetica è l’estrazione del DNA. Il DNA è contenuto in tutte le cellule del nostro organismo e quindi, in teoria, può essere estratto da qualsiasi tessuto. Nell’attività clinica di tutti i giorni si preferisce utilizzare il sangue venoso, che rappresenta una fonte di DNA facilmente ottenibile con un semplice prelievo. Il DNA viene estratto dai globuli bianchi, le uniche cellule nucleate del sangue. Attraverso varie reazioni, il DNA è separato dalle proteine che costituiscono le nostre cellule. Il processo di estrazione di DNA richiede 24-48 ore prima che il DNA sia pronto per essere sottoposto all’analisi genetica. Ovviamente maggiore sarà il numero di geni che dovranno essere analizzati, maggiore sarà il quantitativo di DNA che dovremo avere a disposizione.

La tecnica della PCR (Polymerase Chain Reaction) è la metodologia di base della maggior parte degli studi di genetica e biologia molecolare. Mediante la PCR è possibile ottenere migliaia di copie del frammento di DNA che desideriamo studiare. Infatti, il DNA ottenuto con l’estrazione da sangue è in genere in quantità troppo esigua per essere analizzato. Per ottenere questo tipo di amplificazione selettiva è necessario “tagliare” dal DNA totale il frammento che ci interessa e poi moltiplicarlo (creando copie identiche) fino ad averne la quantità necessaria per svolgere l’analisi. Questa “fotocopiatrice biologica” utilizza un enzima (la DNA Taq polimerasi) ed un apparecchio in grado di modificare in modo molto rapido e preciso la temperatura nelle provette che contengono il DNA da analizzare (il cosiddetto termociclatore): in questo modo è possibile ottenere una quantità di DNA sufficiente per eseguire gli studi per ricerca di mutazione.

È da osservare che la PCR permette di amplificare solo frammenti relativamente corti di DNA (per la ricerca di mutazione si utilizzano frammenti di 150-300 paia di basi), ma un gene è di solito composto da alcune migliaia di paia di basi. Risulta quindi chiaro che per analizzare un intero gene, saranno necessarie molte reazioni di PCR. Questo fatto rende spesso molto lunga e laboriosa l’indagine genetica, specialmente per le malattie nelle quali sono stati identificati molti altri geni.

Analisi del DNA

Il DNA amplificato mediante PCR può essere analizzato in vari modi per la ricerca dei difetti genetici. Le tecniche più utilizzate sono: SSCP (Single Strand Conformational Polymorphism), DHPLC (Denaturating High Performance Liquid Chromatography) e Sequenziamento. Indipendentemente dai dettagli tecnici di queste diverse metodiche, lo scopo finale è quello di identificare le mutazioni, ovvero gli errori nel DNA che sono alla base della malattia. Il DNA (acido desossiribonucleico) è composto da una lunghissima catena di molecole, le cosiddette basi (Adenina, Timina, Citosina e Guanina).

Le mutazioni

Come già detto, un gene può essere costituito da una catena di molte migliaia di basi di DNA. In alcuni casi, anche un solo errore (per esempio un’adenina al posto di una guanina) può essere causa di una malattia genetica.

I tipi principali di mutazioni sono:

le mutazioni puntiformi in cui una singola base del DNA è “sbagliata”

le delezioni in cui si ha la perdita di un pezzo di DNA di grandezza variabile

le inserzioni che sono dovute all’aggiunta anomala di un frammento di DNA in un gene

Nel DNA possono essere presenti, inoltre, dei polimorfismi: essi sono alterazioni della sequenza genica presenti nella popolazione generale con una frequenza superiore all’1%. Alcuni polimorfismi, pur non provocando malattia, possono essere responsabili di una modulazione delle manifestazioni cliniche.

La patogenesi

L’individuazione di una mutazione nel DNA di un soggetto con malattia aritmogena aiuta a comprendere in modo più approfondito la patogenesi del disturbo e fornisce un elemento importante al medico per identificare le cure più appropriate, rendendo possibile una stratificazione del rischio in base al genotipo e un approccio terapeutico gene-specifico. Inoltre, l’identificazione del difetto genetico è di aiuto ai familiari del paziente, perché rende possibile l’individuazione dei portatori silenti di malattia e l’esecuzione di una diagnostica prenatale.

La consulenza cardio-genetica

La consulenza cardio-genetica è un procedimento diretto ad aiutare le famiglie in cui sia stata individuata una malattia cardiaca su base genetica ad affrontare i problemi connessi alla malattia stessa. La consulenza è, quindi, parte integrante del test genetico: lo dovrebbe precedere – per dare al paziente la possibilità di scegliere se avvalersi dello screening genetico conoscendone in maniera approfondita le limitazioni e le possibili conseguenze a livello della persona stessa e dei familiari, sia in senso positivo sia negativo – e poi concludere, al fine di garantire al paziente il massimo possibile dell’informazione sulle implicazioni cliniche della diagnosi stessa. Inoltre, nel corso della consulenza, il paziente può esprimere liberamente il suo desiderio di essere o meno messo al corrente dei risultati dell’analisi, di informare o meno i familiari, di eseguire o meno l’analisi nei figli se minorenni.

La consulenza genetica dovrebbe essere svolta da figure professionali specificamente addestrate ad usare procedure, norme e comportamenti differenti da quelli in uso nella normale pratica clinica. La finalità della consulenza genetica è informativa e non direttiva, con lo scopo di fornire ai soggetti che ne usufruiscono gli elementi necessari per prendere le opportune decisioni.

Quando e perché l’analisi genetica?

Se il quadro clinico del paziente è già diagnostico, l’analisi genetica fornisce due informazioni fondamentali: la prima relativa al paziente, la seconda relativa ai familiari del paziente. Per quanto riguarda il paziente stesso, l’individuazione della variante genetica di una malattia in cui possono essere coinvolti diversi geni, può aiutare in una migliore stratificazione del rischio ed ad indirizzare la terapia in modo gene-specifico. Una volta identificato il difetto genetico del probando (il primo individuo affetto di una famiglia che giunge all’osservazione del medico), l’estensione dell’analisi genetica nei familiari apparentemente sani o con un quadro clinico sfumato, porta all’identificazione dei cosiddetti “portatori silenti”, soggetti che, se anche al momento della diagnosi non presentano problemi clinici rilevanti, possono sviluppare la malattia in un secondo tempo o in determinate condizioni. Quando la diagnosi di malattia sia solo sospettata, l’identificazione di un gene mutato la rende certa.

Studio approfondito a livello clinico

È fondamentale ricordare che per tante malattie monogeniche sono stati identificati solo alcuni dei geni-malattia: questo limite fa sì che la mancata identificazione di una mutazione non permetta di escludere la diagnosi di malattia.

Per questa ragione i soggetti sottoposti all’analisi genetica devono essere precedentemente studiati in modo approfondito a livello clinico. Da qui l’importanza, per il centro che esegue l’analisi genetica, di poter accedere a tutte le informazioni cliniche relative al paziente: questo per evitare indagini non appropriate o eseguite su geni che non siano da mettere in correlazione al quadro clinico del paziente.

È possibile eseguire una diagnosi prenatale nelle famiglie dove sia stato identificato il difetto genetico responsabile della malattia. La diagnosi prenatale, per il suo ruolo delicato, va sempre preceduta da una consulenza genetica accurata con scopo informativo verso i fruitori dell’indagine stessa.

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