Cos'è la sindrome di Dravet?

Anche se una mutazione non è necessaria per la diagnosi, può sostenere una diagnosi clinica ed è utile capire cosa sono il DNA, i geni e le mutazioni. Ogni persona ha due copie del gene SCN1A: una da ciascun genitore. Molte mutazioni trovate nella sindrome di Dravet rendono una copia disfunzionale, lasciando solo una copia funzionale. Questo si traduce in una condizione chiamata aploinsufficienza, il che significa che una copia funzionante non è sufficiente a prevenire i sintomi. Circa il 90% delle mutazioni di Dravet sono de novo, cioè non sono ereditate da un genitore, ma piuttosto sono nuove mutazioni nel bambino.

Che cos’è il DNA?

Il DNA è l’insieme delle istruzioni contenute in ciascuna delle cellule del nostro corpo. Le istruzioni dicono alla cellula come costruire le proteine di cui ha bisogno per funzionare. Un filamento di DNA è una lunga catena di 4 diversi nucleotidi (abbreviati in A, T, C e G) infilati insieme in un ordine particolare, lunga miliardi di nucleotidi. Poiché c’è così tanto DNA nelle nostre cellule, esso è organizzato in 23 coppie di cromosomi, proprio come due serie di enciclopedie sarebbero organizzate in 23 volumi ciascuna. Quando uno spermatozoo e un uovo, ciascuno contenente 23 cromosomi, si combinano, il risultato è un totale di 46 cromosomi, organizzati in 23 coppie corrispondenti.

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Cos’è un gene?

Le 23 coppie di cromosomi sono ulteriormente divise in segmenti più piccoli chiamati geni. Un gene è come un capitolo di un’enciclopedia e contiene le istruzioni per produrre una specifica proteina. Ogni gene è un piccolo segmento di DNA ed è quindi anche una lunga catena di 4 diversi nucleotidi infilati insieme in un ordine particolare. Poiché le nostre cellule hanno una copia di ogni gene da ogni genitore, ogni cellula ha due copie di ogni gene, a meno che il gene sia portato sul cromosoma X o Y che determina il sesso. SCN1A non si trova sul cromosoma X o Y.

I geni sono letti in gruppi di 3 nucleotidi chiamati codoni. Ogni codone è tradotto in uno dei venti aminoacidi, che sono poi infilati insieme come perline di una collana. Gli aminoacidi interagiscono tra loro in base alle loro proprietà chimiche, in modo simile a come le perline magnetiche si attraggono e si respingono quando sono piegate in una mano. Quando gli aminoacidi interagiscono, la lunga catena si ripiega su se stessa per formare una forma 3-D molto specifica. Nel caso di SCN1A, questa forma 3-D è un canale ionico che funziona come un canale a cancello nella membrana cellulare, lasciando entrare e uscire gli ioni di sodio dalla cellula. L’afflusso e l’efflusso di ioni permette ai segnali elettrici di propagarsi lungo i neuroni.

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Cos’è una mutazione?

Una mutazione è un cambiamento nella sequenza prevista di nucleotidi all’interno di un gene. Questo cambiamento nella sequenza originale del DNA può alterare la sequenza degli amminoacidi, il che può far terminare prematuramente la catena, ripiegarsi in modo improprio o alterare in altro modo la funzionalità del canale dello ione sodio. Sebbene SCN1A abbia 160.000 nucleotidi, il corpo modifica questa sequenza di 160.000 fino a circa 6.000 nella trascrizione finale di SCN1A che serve come istruzioni per il canale ionico del sodio. Eppure, con oltre 6.000 posizioni nucleotidiche, non c’è da meravigliarsi che la maggior parte delle mutazioni riportate in letteratura non sono ancora state viste in un altro paziente.

Ricorda che ogni cellula contiene effettivamente due copie di SCN1A; una da ciascun genitore. Di solito, solo una copia è mutata, una condizione definita eterozigosi. Circa il 4% delle mutazioni osservate nella sindrome di Dravet sono ereditate direttamente dai genitori, con il genitore che spesso sperimenta meno e meno gravi sintomi rispetto al bambino in un fenomeno noto come penetranza ridotta.

Ci sono tre tipi principali di mutazioni: missenso, nonsenso, e inserzioni/cancellazioni.

Missenso:

Una mutazione missenso è una semplice sostituzione di un nucleotide con un altro in una singola posizione in un gene. Questo leggero cambiamento nella sequenza dei nucleotidi può risultare o meno in un aminoacido cambiato nella catena lunga.

Se una mutazione missenso si verifica vicino a una regione che forma i pori del canale ionico del sodio, è probabile che alteri significativamente la funzione del canale ionico e causi un caso più grave di epilessia legata a SCN1A come la sindrome di Dravet. Se una mutazione missenso si verifica in una posizione meno critica sul gene, può produrre sintomi clinici più lievi o nessun sintomo. Circa il 47% delle mutazioni osservate nei pazienti Dravet sono mutazioni missenso.

Una mutazione missenso riportata da una società di analisi può apparire così:

Variante 1: Trasversione G>T
Posizione nucleotidica: 4073
Posizione del codone: 1358
Cambio di aminoacidi: Triptofano>Leusina
Variante di significato sconosciuto (eterozigote)

Questo dice che la mutazione era una sostituzione di T con G nella 4073a posizione del nucleotide (di 6000 nel gene finale che viene letto). Ricordate che i nucleotidi sono letti in gruppi di 3, chiamati codoni, quindi 4073 diviso 3 vi dà la posizione dell’aminoacido o codone di 1358. L’aminoacido Leucina è stato sostituito con l’aminoacido Triptofano. Il laboratorio non è in grado di determinare il significato perché le mutazioni missenso possono essere associate a presentazioni cliniche sia lievi che gravi. Il paziente ha solo una copia di questa mutazione ed è quindi eterozigote. Questa mutazione reale è effettivamente in una regione del poro del canale ionico del sodio, e questo paziente ha la sindrome di Dravet.

Nonsenso:

Le mutazioni non senso sono simili alle mutazioni missenso in quanto un nucleotide viene sostituito con un altro. Tuttavia, nel caso di una mutazione senza senso, questa sostituzione fa sì che il codone venga letto come un segnale di “STOP”. La cellula smette di leggere il gene prematuramente, e la proteina è significativamente accorciata, o troncata. Le mutazioni nonsense sono spesso associate a epilessie più gravi legate a SCN1A, come la sindrome di Dravet. Circa il 20-40% delle mutazioni nella sindrome di Dravet sono mutazioni senza senso (troncamento). Una mutazione nonsenso può essere riportata così:

“La mutazione c.3985C>T (eterozigote) che risulta in un codone di terminazione o stop a Arg 1329 è stata rilevata nell’esone 20 del campione del paziente ed è associata alla sindrome di Dravet.”

Questo dice che il nucleotide C è stato sostituito con una T in posizione 3985, che ha portato alla sostituzione dell’aminoacido Arginina con un codone di stop in posizione 1329. (3985 nucleotidi, letti in gruppi di 3, corrispondono a 1329 aminoacidi.) Solo una delle due copie di SCN1A nel paziente è mutata (eterozigote), come avviene di solito. “Ambra”, “Opale” e “Ocra” possono apparire sul rapporto del laboratorio e sono alcuni dei nomi dei codoni di stop. Il laboratorio può essere abbastanza sicuro che questa mutazione sia produttrice di malattia a causa dell’alta correlazione tra le mutazioni di troncamento e la sindrome di Dravet.

Questa stessa mutazione può essere riportata da un altro laboratorio in questo modo:

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Questo rapporto non specifica la posizione del nucleotide, ma identifica la posizione dell’aminoacido come 1329, e l’asterisco (*) accanto alla posizione dell’aminoacido indica un codone di stop. Di nuovo, il laboratorio è sicuro che questa mutazione provocherà la sindrome di Dravet.

Inserzioni/Delezioni:

A volte, uno o più nucleotidi vengono eliminati dal gene. Se uno o due nucleotidi sono inseriti o cancellati, la cornice di lettura dei codoni è spostata, e ogni aminoacido è scorretto da quel punto della catena in poi. Questo di solito causa un canale ionico del sodio disfunzionale. Inoltre, lo spostamento della cornice di lettura spesso fa sì che uno dei codoni più in basso nella catena venga interpretato come un codone di stop, terminando prematuramente una catena già disfunzionale.

Se un gruppo di 3 nucleotidi viene inserito o eliminato, solo un codone viene aggiunto o eliminato, rispettivamente, e la proteina può ancora essere funzionale a seconda della posizione di tale inserimento o eliminazione.

Grandi segmenti di DNA possono essere inseriti o eliminati, compreso l’intero gene SCN1A e/o geni vicini. Queste mutazioni hanno fenotipi diversi e rappresentano circa il 2-5% delle mutazioni di Dravet.

Mosaicismo:

Quando la mutazione avviene nello sperma, nell’uovo o molto presto dopo la fecondazione, tutte le cellule figlie derivate dall’embrione in crescita contengono la mutazione. Questo è il caso della maggior parte delle mutazioni trovate nella sindrome di Dravet.

Tuttavia, se la mutazione avviene più tardi nello sviluppo dell’embrione, solo le cellule discendenti dalla cellula mutata porteranno la mutazione. Le cellule discendenti dalle cellule non mutate dell’embrione rimarranno sane. Questo risulta in un individuo che è mosaico per la mutazione. Più tardi ha avuto luogo la mutazione, più bassa è la percentuale di cellule discendenti dalla cellula mutata, e più bassa è la “% di mosaicismo” o “carico di mosaico”. (Questa è un’ampia generalizzazione: In realtà, il grado di specializzazione delle cellule al momento della mutazione gioca un ruolo significativo nel luogo in cui le cellule mutate sono concentrate nel corpo del paziente e qual è il carico finale del mosaico). Uno studio ha riportato che le mutazioni SCN1A con un carico di mosaico del 12-25% erano potenzialmente patogene, con una penetranza ridotta, cioè non tutti coloro che portavano la mutazione in forma di mosaico mostravano segni o sintomi.

SNP’s:

Le mutazioni sono in realtà un fenomeno naturale che si è verificato in tutti gli organismi per migliaia di anni. La maggior parte dei cambiamenti nella sequenza del DNA hanno poco o nessun effetto sui prodotti proteici finali perché si verificano in regioni che vengono eliminate durante l’elaborazione del gene, o la loro posizione nella proteina finale non altera la sua funzione. Infatti, molti membri della popolazione sana hanno varianti nei loro geni che sono condivise con una percentuale significativa della popolazione. Poiché queste varianti non hanno sintomi clinici evidenti, sono chiamate polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) e non sono considerate mutazioni. Il tuo rapporto di laboratorio può includere questi SNP, ma la loro presenza non è considerata un test SCN1A positivo.

Cosa significa questo per il paziente?

Ricercatori ed epilettologi stanno imparando ogni giorno di più sul ruolo che le mutazioni SCN1A hanno nella sindrome di Dravet e nelle epilessie correlate. A questo punto, è chiaro che le mutazioni SCN1A di qualsiasi tipo possono essere responsabili della sindrome di Dravet. Tuttavia, poiché alcune mutazioni SCN1A sono presenti in individui con sintomi lievi, ci sono probabilmente molti fattori di modifica che determinano la gravità dei sintomi che risultano dalla mutazione. Le mutazioni SCN1A sono utili per sostenere una diagnosi clinica, ma ricordate che circa il 20% dei pazienti con la sindrome di Dravet non hanno alcuna mutazione rilevata, e una mutazione non è necessaria per la diagnosi.

Sono tutte cattive notizie?

No! C’è così tanta ricerca attiva sulla SCN1A e sulle epilessie correlate che gli scienziati stanno scoprendo nuove conoscenze e potenziali percorsi terapeutici ogni giorno. Il fatto che una sindrome epilettica come quella di Dravet possa essere ricondotta a una causa principale, nonostante molti fattori e modificatori sconosciuti, la rende un obiettivo attraente per la ricerca e dà ai pazienti la speranza di una cura.

Aggiornato 2016 da Nicole Villas

Cos’è la sindrome di Dravet?