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Perché studiare le malattie genetiche?
• Perché tutti hanno diritto a sperare in una cura, non importa
quanto rara sia la loro malattia
• Telethon è una charity italiana che dal 1990, su
mandato di una comunità di pazienti affetti da distrofia
muscolare, finanzia la migliore ricerca per arrivare
alla cura delle malattie genetiche rare
• Per queste malattie, proprio a causa della loro rarità,
spesso non esiste ricerca, non esistono terapie
• Vogliamo cambiare questo stato di cose perché per noi
ogni persona è importante
I NUMERI DI TELETHON
(fino a giugno 2014)
• 423 milioni di euro
investiti in ricerca
• 2.532 progetti finanziati
• 1547 ricercatori titolari di
progetti
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Muscolo scheletrico: la cellula è spesso lunga quanto il muscolo, con diametri da 10 a 100
micron (anche se un muscolo atrofizzato è più spesso)
Muscolo scheletrico
Tendine
Fascio muscolare
Vasi sanguigni
e nervi
FIBRA
MUSCOLARE
miofibra
Struttura del muscolo scheletrico
os
so
perimi
sio
Vasi sanguigni
Fibra
muscolare
(miofibra)
tendi
epimis
endomis
ne
io
equilibrio tra la morte (necrosi) e io
la rigenerazione delle miofibre
fascicolo
La rigenerazione delle miofibre avviene in genere nell’ambito di tre settimane ed è
sostenuta da cellule “giovani” presenti tra le miofibre e denominate cellule satelliti.
La morte delle miofibre porta alla liberazione di creatina chinasi (CK) e lattato-deidrogenasi (LDH)
Normale
Duchenne
Immunofluorescenza
Cellule umane in coltura osservate al
microscopio ottico in contrasto di
fase, ingrandimento 630x
Le stesse cellule osservate al
microscopio ottico in fluorescenza,
ingrandimento 630x
I RICERCATORI
Cosa vuol dire fare ricerca?
➢Conoscere il problema
➢Avere una idea originale
➢Formulare un’ipotesi e
trovare i finanziamenti
➢Eseguire gli esperimenti
➢Analizzare i risultati e
verifica dell’ipotesi
➢Trovare la cura!
TELETHON
I batteri sono gli esseri viventi più piccoli
Utili per amplificare il DNA e creare costrutti utili per lo
studio e la cura
Le cellule in coltura
I RICERCATORI
Cosa vuol dire fare ricerca?
➢Conoscere il problema
➢Avere una idea originale
➢Formulare un’ipotesi e
trovare i finanziamenti
➢Eseguire gli esperimenti
➢Analizzare i risultati e
verifica dell’ipotesi
➢Trovare la cura!
TELETHON
I ricercatori Telethon
Che cosa vuol dire fare ricerca?
➢Identificare il problema
➢Avere un’idea originale
➢Formulare un’ipotesi e trovare i finanziamenti
➢Eseguire gli esperimenti
➢Analizzare i risultati e verificare l’ipotesi
➢Trovare la terapia!
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IL DNA
Acido desossiribonucleico
C
G
‘la doppia elica della vita’
A
T
2 catene
complementari
Grazie per l’attenzione!
www.telethon.it
Oral-facial-digital I (OFD1)
X-linked VACTERL-hydrocephalus (FANCB)
(AP1S2) Turner, XLMR-hydrocephalybasal ganglia calcification
Coffin-Lowry (RSK2)
Nance-Horan (NHS)
Pyruvate dehydrogenase deficiency (PDHA1)
Glycerol kinase deficiency (GKD)
Duchenne
muscular
dystrophy(DMD)
(DMD)
Duchenne muscular
dystrophy
Ornithine transcarbamylase deficiency (OTC)
XMRE (Renin receptor; ATP6AP2)
Renpenning, Sutherland-Haan,
(PQBP-1) Cerebropalatocardiac (Hamel),
Golabi-Ito-Hall, Porteous
Epilepsy/macrocephaly (SYN1)
Stocco dos Santos (KIAA1202)
XLMR-cleft lip/palate (PHF8)
Menkes disease (ATP7A)
Phosphoglycerate kinase deficiency (PGK1)
Allan-Herndon (MCT8, SLC16A2)
Cantagrel spastic paraplegia (KIAA2022)
XLMR-macrocephaly-large ears (BRWD3)
Mohr-Tranebjaerg (DDP, TIMM8A)
Pelizaeus-Merzbacher (PLP)
Arts, PRPP synthetase superactivity (PRPS1)
Mitochondrial encephalopathy (NDUFA1)
Danon cardiomyopathy (LAMP2)
FG/Lujan phenotype (UPF3B)
Chiyonobu XLMR (GRIA3)
Lowe (OCRL1)
Simpson-Golabi-Behmel (GPC3)
Christianson, Angelman-like (XLC9A6)
Fragile XA (FMR1)
Mucopolysaccharidosis IIA (IDS)
Myotubular myopathy (MTM1)
Adrenoleukodystrophy (ABCD1)
Rett, PPM-X (MECP2)*
Autism (RPL10)
Creatine transporter deficiency (SLC6A8)
*XLMR-hypotonia-recurrent infections (MECP2 dup)
IL CROMOSOMA X
22.3
22.2
22.1
21.3
21.2
21.1
11.4
11.3
11.23
11.22
11.21
11.1
11
12
13
21.1
21.2
21.3
22.1
22.2
22.3
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Autism (NLGN4)
Telecanthus-hypospadias (MID1)
MIDAS (HCCS)
XLMR-infantile seizures, Rett like (STK9)
Spermine synthase deficiency (SMS)
Partington, West, Proud, XLAG (ARX)
Norrie (NDP)
OFCD, Lenz microphthalmia (BCOR)
Monoamine oxidase-A deficiency (MAOA)
Turner macrocephaly (HUWE1)
Goltz (PORCN)
XLMR-choreoathetosis (HADH2)
X-linked Cornelia de Lange (SMC1L1, SMC1A)
Aarskog (FGDY)
XLMR-cerebellar dysgenesis (OPHN-1)
Graham coloboma (IGBP1)
Opitz-Kaveggia FG, Lujan (MED12/HOPA)
XLMR-Hypotonic Facies
-thalassemia mental retardation,
Carpenter-Waziri, Holmes-Gang, Chudley Lowry, (XNP, XH2)
Juberg-Marsidi(?), Smith-Fineman-Myers(?)
Hypotonia-seizures (ARHGEF9)
XLMR-short stature-muscle wasting (NXF5)
Epilepsy-mental retardation limited to females (PCDH19)
X-linked lissencephaly (DCX)
XLMR-optic atrophy (AGTR2)
XLMR-hypogonadism-tremor (CUL4B)
XLMR-nail dystrophy-seizures (UBE2A)
XLMR-macrocephaly-Marfanoid habitus (ZDHHC9)
Börjeson-Forssman-Lehmann (PHF6)
XLMR/growth hormone deficiency (SOX3)
Lesch-Nyhan (HPRT)
X-linked hydrocephaly-MASA spectrum (L1CAM)
Periventricular nodular heterotopia, Otopalatodigital 1, (FLN1,
Otopalatodigital 2, Melnick-Needles
FLNA)
Incontinentia pigmenti (NEMO, IKBKG)
Dyskeratosis congenita (DKC1)
Greenwood Genetic Center, updated March 2008
Se invece c’è un errore nel gene…….. .. , e nella ricetta
La torta non sarà buona
…e il gene funzionerà male
ATTGCGGGCCAATCGTA
ATTGCGGACCAATCGTA
X
zucchero…
…aggiungere 100 g di ……sale…
X
Avremo quindi una malattia genetica
in tutto il mondo nascono ogni anno
otto milioni di bambini con un grave
difetto di origine parzialmente o
totalmente genetico
Quali i possibili difetti?
I RICERCATORI
Cosa vuol dire fare ricerca?
➢Conoscere il problema
➢Avere una idea originale
➢Formulare un’ipotesi e
trovare i finanziamenti
➢Eseguire gli esperimenti
➢Analizzare i risultati e
verifica dell’ipotesi
➢Trovare la cura!
TELETHON
Il DNA può essere paragonato ad un libro di ricette; un gene può essere paragonato ad
una singola ricetta (ad esempio una torta).
Se la sequenza delle lettere che formano il
gene, e quindi le parole della ricetta, sono
messe nel giusto ordine…
ATTGCGGGCCAATCGTA
…aggiungere 100 g di zucchero…
…il gene funzionerà bene, ……….e la torta verrà buona.
ADA-SCID
grave immunodeficienza severa combinata
(malattia dei bambini bolla)
Difetto del gene ADA, importante per la maturazione dei linfociti
cellule del sistema immunitario fondamentali per la difesa dell'organismo dalle
infezioni
Leucodistrofia metacromatica
Leucos= bianco; dys = negazione o cattivo funzionamento + trophía = nutrimento
metā= oltre, cambiamento; chroma= colore (chromatikos)
Mancanza dell'enzima Arilsolfatasi A (ARSA)
•Atassia
•Tetraplegia
•Cecità
•Alterazioni neurologiche
La guaina mielinica
Accumulo di sulfatidi (tossici)
Oligodendrocita
Sindrome di Wiskott-Aldrich
Immunodeficienza primaria legata al cromosoma X (madri portatrici sane)
Difetto del gene WAS che produce una proteina che aiuta a organizzare lo
scheletro della cellula, soprattutto dei linfociti (cellule del sistema immunitario
fondamentali per la difesa dell'organismo dalle infezioni)
•Alterazioni coagulazione del sangue
•Eczema
•Infezioni
•Tumori (leucemia)
I VIRUS
Più piccoli dei batteri: hanno bisogno
delle cellule per replicare
Virus e chirurghi molecolari
LA NUOVA FRONTIERA DELLA BIOLOGIA
LE CELLULE STAMINALI
Cosa sono le cellule staminali?
Sono cellule capaci di dare origine a tutti i tipi di
cellule
Le cellule staminali embrionali se coltivate in vitro
proliferano illimitatamente e possono differenziarsi,
per sostituire tessuti danneggiati,
se vengono sottoposte a fattori di crescita.
Alcuni obiettivi nel campo della medicina sono stati
raggiunti, ma altri rimangono solo potenziali.
Luglio 2013
La terapia genica ex vivo
Vettore lentivirale con
il gene corretto
Cellule staminali
del sangue
Paziente
Cellule con il
gene corretto
Chemioterapia
Infusione del
farmaco
Disegno adattato dall’ editoriale a commento del lavoro: Biffi et al, Science, 2013
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Piccoli, grandi sorrisi
Sindrome di
Wiskott-Aldrich
Leucodistrofia
metacromatica
I NUMERI DELLA RICERCA TELETHON (2013)
dal 1990
e soprattutto
la cura definitiva di 16 bambini
affetti da una gravissima immunodeficienza, prima
incurabile.