Nuove scoperte genetiche sulla sindrome di Lennox-Gastaut

Le encefalopatie epilettiche, conosciute anche come encefalopatie epilettiche o di sviluppo (DEEs), sono un gruppo di tipi di epilessia seri. Queste condizioni sono caratterizzate da Crisi difficili da trattare, cambiamenti significativi nell'attività cerebrale e ritardi o regressi nello sviluppo cerebrale. Sono comuni, rappresentando circa il 40% dei nuovi casi di epilessia nei bambini sotto i tre anni.

Ci sono due gruppi principali di queste condizioni in base al momento in cui compaiono i sintomi. Il primo gruppo, l'encefalopatia epilettica infantile precoce (EIEE), si verifica nei neonati o nei bambini. Esempi di questo gruppo includono la sindrome di West e la sindrome di Dravet. Il secondo gruppo, l'encefalopatia epilettica a esordio infantile, include solitamente la sindrome di Lennox-Gastaut (LGS). La LGS colpisce circa l'1%-2% di tutti i pazienti epilettici e fino al 10% dei bambini con epilessia. Le persone tendono a mostrare sintomi tra l'età di 1 e 8 anni. La condizione è nota per vari tipi di crisi, in particolare le crisi toniche e schemi specifici nei test EEG.

Le cause delle encefalopatie epilettiche rimangono per lo più sconosciute. Recenti ricerche hanno trovato molti geni legati a queste condizioni, con oltre 100 geni associati a EIEE/DEEs. Questi geni spiegano il 22% al 40% dei casi di EIEE. Al contrario, solo un pugno di geni legati a LGS è stato identificato, rendendo difficile individuare la causa di questa condizione.

In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato il sequenziamento dell'intero esoma (WES) su famiglie con individui diagnosticati con LGS che non avevano cause conosciute per la loro condizione. Hanno attentamente cercato cambiamenti genetici dannosi analizzando il DNA di ciascuna famiglia. Si sono concentrati su diversi fattori, come il comportamento dei geni nel cervello e tratti noti legati alla malattia.

Hanno identificato tre geni cruciali legati alla LGS: SBF1, CELSR2 e TENM1. Hanno anche trovato 42 altri geni che potrebbero essere coinvolti, suggerendo che comprendere questi geni potrebbe aiutare a riconoscere nuove cause di epilessia in futuro.

#Partecipanti allo Studio

In questo studio, sono state coinvolte 235 famiglie con bambini affetti da LGS. Questo includeva 234 coppie di genitori e figli e un bambino adottato. Tutti i partecipanti erano cinesi Han e non avevano legami familiari. I bambini erano stati diagnosticati con LGS e mostrano crisi frequenti con caratteristiche specifiche.

I ricercatori si sono assicurati di seguire le linee guida etiche corrette, ottenendo il consenso dalle famiglie coinvolte.

#Sequenziamento dell'Intero Esoma e Valutazione delle Variazioni

Il processo di WES implica l'esame dell'intera regione codificante dei geni. I ricercatori hanno adottato diversi passaggi per identificare possibili Mutazioni dannose nei partecipanti.

1. Filtrazione Generale: Hanno inizialmente cercato cambiamenti genetici che potessero essere dannosi, come mutazioni nonsense o frameshift, e hanno escluso quelle troppo comuni nella popolazione generale.

2. Analisi dell'Eredità: Hanno poi esaminato l'origine di queste mutazioni per capire come potessero aver causato la condizione all'interno di ciascuna famiglia, concentrandosi su mutazioni de novo e schemi di ereditarietà dai genitori.

3. Filtraggio del Profilo Genico: Il team ha esaminato i geni interessati e ha determinato se fossero associati all'epilessia e quanto tolleranti fossero a specifici tipi di mutazioni.

4. Selezione di Geni Candidati: Hanno identificato geni che sembravano avere mutazioni ripetute nei pazienti, suggerendo un legame con la LGS.

Tutte le mutazioni candidate sono state confermate attraverso ulteriori test utilizzando il sequenziamento Sanger, e i geni recentemente identificati sono stati sottoposti a ulteriori analisi.

#Risultati dello Studio

I ricercatori hanno identificato tre geni principali con legami significativi alla LGS:

• SBF1: Questo Gene aveva molte nuove mutazioni legate alla LGS, confermate tramite test.
• CELSR2: Questo gene aveva cambiamenti trovati più spesso del previsto tra i pazienti.
• TENM1: Anche questo gene aveva mutazioni che sembravano aumentare il rischio di sviluppare la LGS.

Il team ha anche scoperto 42 altri geni che mostrano potenziale coinvolgimento.

#Caratteristiche Cliniche dei Geni Identificati

Lo studio ha esaminato i dettagli specifici dei pazienti con mutazioni in questi tre geni chiave. Hanno analizzato il tipo di cambiamenti genetici presenti e come questi cambiamenti potessero essere correlati alle crisi sperimentate dai pazienti.

Ad esempio, i pazienti con mutazioni SBF1 avevano spesso crisi gravi che non rispondevano bene ai farmaci. Quelli con mutazioni CELSR2 mostrano una gamma di risposte al trattamento, con alcuni che riuscivano a controllare le loro crisi con farmaci specifici. Allo stesso modo, le mutazioni TENM1 erano collegate a schemi particolari di crisi.

#Esperimenti in Modelli Animali

Per comprendere meglio il ruolo di questi geni nelle crisi, i ricercatori hanno anche condotto esperimenti con modelli animali. Hanno creato mosche e pesci zebra con mutazioni nei geni corrispondenti.

Nei modelli di mosca, inattivare i geni ha dimostrato di aumentare l'attività simile a quella delle crisi. Le mosche mostravano durate maggiori di comportamenti simili alle crisi rispetto alle mosche di controllo.

Nei modelli di pesce zebra, i ricercatori hanno usato la tecnologia CRISPR per creare modelli knockout. I pesci zebra knockout presentavano schemi di nuoto anomali tipici del comportamento da crisi e avevano un tasso di mortalità più elevato. Questo ha messo in evidenza il ruolo che questi geni giocano nella normale funzione cerebrale e nell'attività delle crisi.

#Risultati del Modello Animale

Gli esperimenti hanno dimostrato che le mosche con geni mutati avevano una maggiore probabilità di mostrare sintomi simili a quelli delle crisi. Nei pesci zebra con modifiche genetiche, i ricercatori hanno notato cambiamenti comportamentali significativi che si allineavano con l'attività delle crisi.

Ad esempio, i pesci zebra modificati mostravano movimenti rapidi e altri segni tipicamente associati alle crisi. Il team ha condotto registrazioni dettagliate dell'attività cerebrale nei pesci zebra e ha scoperto che quelli con mutazioni genetiche avevano un numero maggiore di scariche nell'attività elettrica del cervello.

#Conclusione

Questo studio ha fornito importanti informazioni sulla base genetica della sindrome di Lennox-Gastaut e ha evidenziato l'importanza di analisi individualizzate nella ricerca di cause di epilessia. Concentrandosi su specifiche variazioni genetiche legate alla LGS e impiegando un processo analitico che considera le sfumature dell'ereditarietà genetica, i ricercatori hanno trovato nuovi percorsi per comprendere meglio queste condizioni.

I risultati suggeriscono che è necessaria un'ulteriore indagine per convalidare i potenziali ruoli di questi geni candidati nell'epilessia. Inoltre, i modelli animali utilizzati in questa ricerca possono essere preziosi nello sviluppo di terapie mirate per gli individui che soffrono di queste forme gravi di epilessia.

Andando avanti, comprendere come questi geni interagiscono e contribuiscono all'epilessia potrebbe migliorare le opzioni di diagnosi e trattamento per i pazienti colpiti, aprendo la strada a approcci medici più personalizzati nella gestione dell'epilessia e dei disturbi correlati.