Farmaco inverte danno al gene Dyrk1a associato all’autismo

Damon Page, neuroscienziato, ha studiato un nuovo meccanismo alla base del sottobosco cerebrale osservato in individui con mutazioni del gene Dyrk1a collegato al disturbo dello spettro autistico. Insieme al suo team di ricerca è riuscito a collegare un farmaco esistente, un ormone della crescita, che potrebbe invertirne i danni.

Lo studio “Dyrk1a Mutations Cause Undergrowth of Cortical Pyramidal Neurons via Dysregulated Growth Factor Signaling” di Jenna Levy et al. è stato pubblicato sulla rivista  Biological Psychiatry .

Gene Dyrk1a associato all’autismo: è possibile invertire i danni con un’adeguata terapia farmacologica?

Jenna Levy, la prima autrice dell’articolo e studentessa laureata nel laboratorio di Page, è riuscita a tenere traccia degli effetti dei geni Dyrk1a mancanti, progettando le cavie in modo tale che manifestassero una o due copie difettose del gene Dyrk1a nel tessuto cerebrale in via di sviluppo. Il risultato è stato è interessante: nei topi, il cervello si è sviluppato in modo anomalo, evidenziando una diminuzione delle dimensioni dell’organo e del numero di neuroni, oltre a un numero ridotto di altre cellule cerebrali.

Gli studiosi hanno altresì portato avanti studi proteomici “imparziali“, per osservare se i topi con gene mutato avevano livelli anormalmente alti o bassi di altre proteine ​​sconosciute che avrebbero potuto possedere un impatto sullo sviluppo del cervello. Grazie all’impiego di una tecnologia chiamata “spettrometria di massa tandem ad alta risoluzione accoppiata alla cromatografia liquida“, hanno osservato che nei topi mutanti erano presenti livelli ridotti di 56 proteine ​​cellulari e livelli aumentati di 33. Molti di questi erano noti geni di rischio di autismo, alcuni implicati nell’invio dei segnali di crescita.

“Le cascate di segnalazione specifiche che abbiamo trovato alterate nei mutanti di Dyrk1a sono implicate in molteplici meccanismi causali dell’autismo“, ha spiegato Levy.

Attraverso una tecnica di biologia computazionale chiamata Ingenuity Pathway Analysis è stato possibile individuare proteine ​​alterate. In un secondo momento, sono stati modificati i segnali coinvolti nella segnalazione nervosa, nella creazione di sinapsi e nella crescita degli assoni, le estensioni lunghe e isolate che danno ai neuroni la loro forma peculiare. Inoltre, più forme della proteina Tau erano esaurite nei topi Dyrk1a.

“Questi dati implicano cascate di segnalazione che in precedenza non erano note per essere alterate dalle mutazioni di Dyrk1a”, ha affermato Page. Sono stati identificati diversi geni collegati all’autismo, 200 per l’esattezza. Purtroppo, come ha spiegato lo scienziato, si conosce ben poco sui loro ruoli e sulle loro relazioni con il disturbo, dettagli che contribuiscono a rendere difficile la diagnosi e gli sforzi di sviluppo del trattamento.

“È importante sottolineare che per le considerazioni sul trattamento, questo studio suggerisce che potrebbe esserci un punto di convergenza per più cause di autismo”, sottolinea  Page. “L’attività anormale di questo percorso sembra essere condivisa tra varie cause genetiche dell’autismo, indicando la possibilità di un bersaglio molecolare comune per le terapie“.

Secondo lo scienziato, meno dell’1% dei soggetti con diagnosi di disturbo dello spettro autistico porta mutazioni di Dyrk1a. La metà di questi manifesta tratti comportamentali autistici e circa il 70% ha una bassa statura. Molti più pazienti invece, con diagnosi di autismo mostrano microcefalia, o circonferenza della testa inferiore alla media, circa 1 su 20. Le mutazioni legate all’autismo a un gene chiamato Pten possono causare un effetto opposto, crescita eccessiva del cervello o macrocefalia.

“Quello che non sapevamo prima è che le interruzioni di segnalazione che causano microcefalia, sottobosco cerebrale, sembrano essere il rovescio della medaglia delle interruzioni di segnalazione che causano macrocefalia, crescita eccessiva del cervello”, chiarisce Page.

Queste sono le ragioni che hanno spinto gli esperti ad ipotizzare un plausibile ripristino della segnalazione della crescita a un livello elevato, utilizzando un noto ormone della crescita, potrebbe salvare il sottobosco del cervello: “Abbiamo pensato che il trattamento con il fattore di crescita insulino-simile 1, IGF-1, dovrebbe aumentare l’attività della cascata di segnalazione a valle, che dovrebbe comportare un aumento della crescita”, ha spiegato Levy.

La sperimentazione sui topi ha fornito segnali significativi: dopo aver trattato le cavie con gene Dyrk1a dalla nascita al giorno 7, la microcefalia osservata è migliorata e, al microscopio, il tessuto cerebrale ha mostrato una crescita dei neuroni normalizzata. Questo primo risultato spinge i ricercatori ad andare avanti ed indagare sul potenziale del trattamento dell’ormone della crescita che, se confermato, potrebbe avvantaggiare una minoranza di bambini con autismo, quelli con mutazioni di Dyrk1a o mutazioni e manifestazioni correlate a valle, inclusa la microcefalia.

È importante tenere presente che l’autismo è caratterizzato da disturbi con alla base diverse cause, di conseguenza sarà necessario lavorare su terapie mirate. Le mutazioni di Dyrk1a che sono responsabili dell’autismo, sembrano essere sporadiche, il che significa che non sono tipicamente ereditate, ma piuttosto appaiono casualmente, conclude Page.