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 2 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! 12 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 23 24 25 26 27 28 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 32 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.