“Le mutazioni genetiche che si verificano naturalmente durante le prime fasi dello sviluppo di un embrione possono causare il grave difetto alla nascita della spina bifida”, rileva un nuovo studio sperimentale sui topi condotto da scienziati della UCL.
La ricerca, pubblicata su Nature Communications, spiega per la prima volta come “una mutazione a mosaico, unmutazione che non viene ereditata da nessuno dei genitori, ma si verifica in modo casuale durante le divisioni cellulari nell’embrione in via di sviluppo, provoca la spina bifida.
In particolare gli scienziati, con sede presso l’UCL Great Ormond Street Institute of Child Health, hanno scoperto che quando una mutazione nel gene Vangl2 (che contiene le informazioni necessarie per creare il tessuto del midollo spinale) era presente nel 16% delle cellule del midollo spinale in via di sviluppo di embrioni di topo, questo era sufficiente per produrre la spina bifida.
(Spina bifida-immagine Credit Public Domain).
I ricercatori affermano che i risultati si aggiungono alla comprensione di come e perché le mutazioni a mosaico possono influenzare e interrompere la funzione cellulare, comprese quelle delle cellule vicine, contribuendo a causare difetti alla nascita.
Per i genitori, i risultati possono aiutare a ridurre il peso sentito da coloro che credono che il loro bambino abbia ereditato la spina bifida attraverso i loro geni e credono che anche i futuri bambini potrebbero ereditare la condizione. Questo è spesso discusso durante la consulenza genetica.
Spina bifida e conoscenze attuali
La spina bifida fa parte di un gruppo di difetti alla nascita chiamati difetti del tubo neurale che colpiscono il cervello o il midollo spinale. Si verificano nel primo mese di gravidanza, spesso prima ancora che una donna sappia di essere incinta. Le persone nate con questa condizione subiscono danni ai nervi perché una parte del loro midollo spinale rimane esposta mentre si trovano nell’utero. I progressi degli ultimi anni consentono ai chirurghi di alcuni centri in tutto il mondo, inclusi il Great Ormond Street Hospital e l’University College London Hospital, di eseguire interventi chirurgici sui feti nell’utero per ridurre le conseguenze neurologiche della loro condizione.
Alcuni difetti del tubo neurale possono essere prevenuti assumendo integratori di acido folico prima e durante la gravidanza, ma queste condizioni continuano a colpire circa una gravidanza su mille a livello globale. I ricercatori affermano di non comprendere appieno perché si verificano mutazioni a mosaico, sebbene possano essere coinvolti fattori ambientali e non possono ancora stabilire un collegamento con l’assunzione (o meno) di acido folico durante la gravidanza. Nonostante ciò, dicono che l’acido folico è noto per aiutare le cellule embrionali a produrre DNA e incoraggiano tutte le future mamme ad aggiungere acido folico alla loro dieta da prima del concepimento.
Commentando le potenziali cause della spina bifida, il Principle Investigator, Dr. Gabriel Galea (UCL Great Ormond Street Institute of Child Health), ha affermato: “È noto che alcuni fattori ambientali aumentano il rischio che si verifichino queste condizioni e pochissime persone affette o i loro genitori ricevono un diagnosi genetica. La scoperta che le mutazioni a mosaico, che causano la spina bifida, potrebbero non essere ereditate da nessuno dei genitori e non sono necessariamente presenti nel sangue o nella saliva comunemente usati per i test genetici, potrebbe spiegare perché”.
Fonte:EurekAlert
Mutazioni genetiche
Le mutazioni genetiche avvengono in ogni cellula durante lo sviluppo. Per crescere da un ovulo fecondato in un feto, ciascuna delle nostre cellule deve replicarsi e dividersi per aumentare di numero e crescere. Le cellule devono copiare il loro DNA ogni volta che si dividono, ma possono verificarsi errori che modificano la sequenza del DNA nelle cellule figlie. Questi errori del codice del DNA, chiamati mutazioni, vengono quindi ereditati da tutte le cellule derivate da quella cellula. Se queste mutazioni si verificano nelle cellule germinali – l’uovo e gli spermatozoi – vengono ereditate dal genitore alla prole. Molte mutazioni non avvengono nelle cellule germinali, ma piuttosto nelle cellule che danno origine a specifici tipi di tessuto. Queste sono note come mutazioni a mosaico.
Approccio sperimentale allo studio
Negli esseri umani con spina bifida sono state identificate una serie di mutazioni genetiche, ma in molti casi non era noto se potessero causare la spina bifida.
In questo studio sperimentale, i ricercatori hanno causato una specifica mutazione, che inattiva un singolo gene chiamato Vangl2 negli embrioni di topo. Questo gene fa parte di un percorso di segnalazione cellulare che indica alle cellule in che direzione stanno affrontando all’interno di un tessuto. Mutazioni in questo percorso erano state identificate in persone che avevano difetti del tubo neurale e recenti rapporti dagli Stati Uniti e dalla Cina avevano precedentemente trovato mutazioni a mosaico della via Vangl2¬ nel 15% dei feti umani con spina bifida. Affinché il percorso di segnalazione cellulare funzioni normalmente, le cellule devono interagire con i loro vicini per comunicare informazioni direzionali.
Per lo studio, i ricercatori hanno indotto questa mutazione di Vangl2 in una piccola percentuale di cellule che formano il midollo spinale in via di sviluppo dei topi. Ciò è stato fatto in un certo numero di embrioni di topo. I ricercatori hanno quindi contato la percentuale di cellule spinali che ospitavano questa mutazione in quelle che avevano coperto con successo il midollo spinale con la pelle (cioè si erano sviluppate normalmente), rispetto a quelle che avevano un midollo spinale esposto (avevano spina bifida).
I ricercatori hanno scoperto che quando il gene mutato Vangl2 era presente solo nel 16% delle cellule in via di sviluppo del midollo spinale, si verificava la spina bifida.
Dicono che questi risultati mostrano che il processo di segnalazione cellulare è sorprendentemente vulnerabile alle mutazioni a mosaico non ereditabili. Ogni cellula mutante arresta il funzionamento di ciascuna delle sue cellule vicine per promuovere lo sviluppo del midollo spinale. E ogni cellula ha in media sei cellule vicine, amplificando notevolmente gli effetti di ciascuna cellula mutante.
Spiegando i risultati, il dottor Gabriel Galea ha detto: “Abbiamo scoperto che la necessità per le cellule di parlare tra loro le rende squisitamente vulnerabili alle mutazioni nel percorso di segnalazione in cui agisce Vangl2. Ora dobbiamo capire se questa vulnerabilità si estende ad altri geni che potrebbe causare spina bifida. Rilevare queste mutazioni a mosaico nelle persone viventi richiederà progressi tecnologici e un’attenta analisi dei tessuti asportati durante l’intervento chirurgico “.
