I ricercatori del National Institutes of Health negli Stati Uniti, hanno scoperto una nuova condizione neurologica caratterizzata da problemi di coordinazione motoria e linguaggio, la scoperta è stata pubblicata nella rivista npj Genomic Medicine.
Gli scienziati del National Human Genome Research Institute (NHGRI) impegnati nel Programma per le malattie non diagnosticate (UDP), hanno identificato la condizione neurologica in tre bambini, due fratelli e un bambino non imparentato. I tre bambini avevano tutti problemi con la coordinazione motoria e la parola; un bambino aveva anomalie nel cervelletto, la parte del cervello che tra le altre funzioni è coinvolta in movimenti complessi. Inoltre, tutti i bambini presentavano mutazioni in entrambe le copie del gene ATG4D.
Il gene ATG4D aiuta nel processo di pulizia cellulare chiamato autofagia, per rimanere in salute è utilizzato dalle cellule per abbattere e riciclare le proteine danneggiate e altri elementi difettosi della cellula.
L’autofagia è un processo fondamentale utilizzato dalle cellule di tutto il corpo, ma i neuroni per la sopravvivenza dipendono particolarmente dall’autofagia. Tuttavia, si sa poco su come il gene ATG4D contribuisca alla salute dei neuroni.
La prima indicazione degli effetti del gene ATG4D sulla salute del cervello è emersa da uno studio del 2015 in cui i ricercatori hanno identificato una malattia neurologica genetica tra i cani Lagotto Romagnolo (una razza canina italiana nota per la folta e impermeabile pelliccia ed essere l’unica razza canina al mondo specializzata nella ricerca del tartufo su qualunque tipo di terreno, anche il più impervio).
I cani colpiti dalla condizione neurologica presentavano comportamento anormale, atrofia del cervelletto, problemi di coordinazione motoria e movimento oculare e mutazioni del gene ATG4D.
Gli scienziati mentre questo studio del 2015 ha rinvigorito l’interesse della ricerca sul ruolo del gene ATG4D nel cervello, dovevano ancora collegarlo a qualsiasi malattia neurologica negli esseri umani.
May Christine Malicdan, scienziata, ricercatrice accademica del National Institutes of Health, autrice dello studio, ha affermato:
«Tra le malattie genetiche, abbiamo risolto molti dei frutti più bassi, ora, stiamo raggiungendo i frutti più alti – geni come ATG4D che sono più difficili da analizzare – e abbiamo gli strumenti genomici e cellulari per farlo».
Le analisi computazionali hanno previsto che le mutazioni del gene ATG4D dei tre bambini avrebbero prodotto proteine disfunzionali. Tuttavia, altri tre geni nel genoma umano svolgono ruoli molto simili al gene ATG4D e, in alcune cellule, questi altri geni possono compensare una perdita del gene ATG4D.
È stato evidenziato che sebbene tutte le cellule del corpo condividano lo stesso genoma, alcuni geni sono più importanti per determinate cellule. I ricercatori quando hanno studiato le mutazioni del gene ATG4D dei bambini nelle cellule della pelle, le varianti non hanno influenzato il processo di riciclaggio delle cellule, ma questo potrebbe non essere vero nel cervello.
May Christine Malicdan ha affermato:
«Il cervello è così complesso e i neuroni hanno funzioni molto specializzate, per adattarsi a queste funzioni, neuroni diversi utilizzano geni diversi, quindi i cambiamenti ridondanti nei geni possono avere un impatto importante nel cervello».
I ricercatori per simulare le cellule che dipendono maggiormente dal gene ATG4D, hanno eliminato i geni simili nelle cellule cresciute in laboratorio, poi hanno inserito le mutazioni del gene ATG4D dei bambini. I ricercatori hanno determinato che le cellule con le mutazioni del gene ATG4D dei bambini non potevano eseguire i passaggi necessari per l’autofagia, indicando che i sintomi dei bambini sono probabilmente causati da un riciclaggio cellulare insufficiente.
May Christine Malicdan ha detto:
«Tuttavia, molto del gene ATG4D rimane sconosciuto, abbiamo solo uno studio generico di molti importanti processi cellulari come l’autofagia».
È noto che una malattia rara che coinvolge cambiamenti in un gene può aiutare a capire come quel gene agisce in un processo cellulare molto importante, sappiamo che altri componenti dell’autofagia sono coinvolti in disturbi neurologici comuni, come il morbo di Alzheimer. La conoscenza di questo raro disturbo neurologico potrebbe portare a nuove strade di ricerca sul coinvolgimento del gene ATG4D in condizioni più comuni.
May Christine Malicdan ha detto:
«Questa è la domanda da un milione di dollari nella ricerca sulle malattie rare. Le malattie rare possono aiutarci a comprendere i percorsi biologici, così possiamo capire meglio come questi percorsi contribuiscono ad altre condizioni rare e comuni».
Il team di ricercatori e medici del National Human Genome Research Institute nel loro studio continuano a lavorare con i bambini. I ricercatori mirano a identificare più pazienti con la condizione neurologica. I trattamenti per la cura non sono dietro l’angolo, ma imparando di più sul gene ATG4D e sull’autofagia, i ricercatori potrebbero essere in grado di sviluppare nuovi trattamenti per questa condizione e altre che coinvolgono i percorsi dell’autofagia.