Analisi genetica e biochimica per la diagnosi della megalencefalia

La megalencefalia si presenta come un’iperplasia del parenchima cerebrale e si caratterizza per un forte incremento della dimensione della circonferenza cranica. La condizione può derivare da diversi disordini tra cui: malattie metaboliche, come la malattia di Alexander e quella di Canavan, e le sindromi di Sotos e Noonan. Alcune patologie caratterizzate da megalencefalia come la megalencephaly-capillary malformation syndrome (MCAP) e megalencephaly-polymicrogyria-polydactyly-hydrocephalus syndrome (MPPH) presentano diverse condizioni cliniche:

• progressiva megalencefalia
• polimicrogiria
• malformazioni capillari
• sindattilia
• displasia del tessuto connettivo
• polidattilia

Negli ultimi anni è stato dimostrato che MCAP e MPPH, oltre a condividere la sintomatologia, presentano entrambe delle mutazioni attivanti del pathway PI3K-AKT-mTOR (mTOR-pathway).

Il pathway di mTOR è coinvolto in numerose funzioni come la sintesi proteica, sintesi lipidica, autofagia e metabolismo energetico; risultando dunque fondamentale per le funzioni biologiche essenziali. La proteina mTOR è stata originariamente scoperta come bersaglio molecolare della rapamicina, un immunosoppressore utilizzato nel trattamento della sclerosi tuberosa. L’attivazione costitutiva del pathway PI3K-AKT-mTOR sembra giocare un ruolo importante nella patogenesi della macroencefalopatia.

Un altro studio ha confermato il legame tra megalencefalia ed il pathway mTOR rilevando la presenza di mutazioni inattivanti di PTEN, un soppressore della via di segnalazione di mTOR, nei pazienti autistici con macroencefalia.

Chiarire il meccanismo molecolare alla base della megalencefalia risulta cruciale per identificare nuovi agenti terapeutici, come la rapamicina, nel trattamento di tale patologia.

Lo studio prevede un’analisi genetica e biochimica in 13 pazienti con significativo aumento della circonferenza cranica e sintomi neurologici come ritardo dello sviluppo ed epilessia. Oltre all’analisi delle caratteristiche cliniche sono state testate le diverse molecole coinvolte nella via di segnalazione mTOR. Per valutare l’attivazione del pathway mTOR, sono stati effettuate delle analisi western blot per determinare la fosforilazione della proteina ribosomiale S6, un bersaglio molecolare di mTOR, e analizzati 15 geni coinvolti nel pathway mTOR mediante sequenziamento.

Sono state identificate mutazioni patogenetiche in 6 dei 13 pazienti nei geni: AKT3 (1 paziente), PIK3R2 (2 pazienti), PTEN (3 pazienti). In aggiunta, 5 di questi pazienti con mutazioni geniche e 3 pazienti che non presentavano tali mutazioni mostravano un incremento dei livelli della forma fosforilata della proteina S6. In tutti i pazienti coinvolti nello studio sono state riscontrate alcune caratteristiche cliniche come il ritardo dello sviluppo e dismorfia facciale ma assenza di sindattilia/polidattilia o malformazioni capillari.

La combinazione di metodi genetici e biochimici ha dimostrato il coinvolgimento del pathway di mTOR in circa il 70% dei pazienti con megalencefalia, sottolineando l’importante contributo del pathway nella patogenesi di tale disordine. L’approccio combinato potrebbe essere utile per identificare i pazienti con una megalencefalia associata ad un’alterazione del pathway mTOR, che potrebbero quindi trarre beneficio dall’utilizzo clinico di specifici inibitori di mTOR.

Fonte:

Yutaka Negishi et al. A combination of genetic and biochemical analyses for the diagnosis of PI3K-AKTmTOR pathway-associated megalencephaly. BMC Medical Genetics (2017) 18:4