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Responsabile: Dott.ssa Anna Morgan
Perdere l'udito: un problema frequente
La perdita dell'udito (o ipoacusia) è un disturbo abbastanza frequente che colpisce 1.5/1000 nati vivi, e che spesso si manifesta senza sintomi clinici. La sua classificazione si basa su diversi fattori, uno dei principali è l'età di insorgenza, da cui derivano le definizioni di ipoacusia a insorgenza tardiva e ipoacusia correlata all'età.
Un aspetto interessante è che nonostante vi siano più di 22 milioni di persone in Europa affette da ipoacusia tardiva o correlata all'età, ben poco si sa sulle cause genetiche di questo disturbo. Alcune ricerche avevano individuato un gene chiamato SLC7A8 che nel topolino provoca la perdita dell'udito. Altri studi su pazienti umani avevano dimostrato che il gene SLC7A8 può presentarsi in forme differenti (chiamate varianti genetiche).
Il gene SLC7A8—o più precisamente la proteina che esso codifica, chiamata LAT2—ha una funzione specifica: è una proteina trasportatore, che regola l'ingresso degli ormoni tiroidei all'interno delle cellule. Quando la sequenza di questo gene è alterata e la proteina risultante non funziona a dovere, si manifesta la sordità.
È facile capire come ipotiroidismo, una condizione in cui gli ormoni tiroidei funzionano poco, e la sordità siano strettamente correlate e derivino da un deficit di trasporto a livello cellulare causato dalle mutazioni del gene SLC7A8.
A conferma di ciò, il sequenziamento del genoma di 147 individui provenienti da villaggi italiani isolati ha permesso di identificare quattro mutazioni legate alla perdita dell'udito le quali compromettono il trasporto degli ormoni tiroidei.
Il Burlo Garofalo e il progetto sull'ipoacusia
In considerazione dell'eterogeneità dei fattori che causano ipoacusia, la Dr. Anna Morgan, biologa afferente alla Struttura Complessa Genetica Medica dell'ospedale infantile Burlo Garofalo, ha avviato un progetto focalizzato sullo studio del gene SLC7A8 nei casi di ipoacusia a insorgenza tardiva e senza sintomi, per caratterizzarne meglio la funzione e identificare nuovi farmaci capaci di modulare la sua attività.
Un simile risultato aprirebbe la strada a una diagnosi più precisa e a trattamenti più efficaci.
Da ricerche precedenti era emerso che il 2,5% di tutti i casi di sordità a insorgenza tardiva in assenza di sintomi è imputabile a mutazioni nel gene SLC7A8: la proteina che il gene mutato produce (LAT2), infatti, non riesce a svolgere adeguatamente la funzione di trasportatore di altre proteine.
La Dr. Morgan e il suo team hanno esaminato inizialmente 400 campioni di altrettanti pazienti con ipoacusia, provenienti da Europa, Caucaso, Asia centrale e Golfo Persico, con l'obiettivo di identificare mutazioni nella sequenza del gene SLC7A8.
Nel corso della ricerca sono state studiate diverse mutazioni nel gene SLC7A8, per individuare quelle che modificavano il comportamento della proteina dando risultati interessanti. Cambiando la sequenza del gene, a livello di DNA, si sono generate varianti proteiche con diversa conformazione e localizzazione nella cellula, per studiarne a fondo l'attività.
È stata poi esaminata una cosiddetta "biblioteca" (dall'inglese library), ovvero una raccolta di 1280 molecole potenzialmente interessanti dal punto di vista terapeutico. Si tratta di molecole che potrebbero essere usate stimolare un piccolo tratto di DNA a monte del gene, chiamato promotore. Se il promotore viene sollecitato, il gene produce più quantità di proteina.
Perché tale interesse per il promotore? I geni di ogni cellula sono presenti in doppia copia (una ereditata dal padre e una dalla madre) e, nel caso dell'ipoacusia, dei due geni ereditati dai genitori, una copia è funzionante. Da sola, però, non riesce a compensare la mancanza dell'altro.
I ricercatori, allora, si sono domandati: sarebbe possibile indurre il gene sano a produrre maggiori quantità di proteina in modo da sopperire alla carenza dell'altro gene? Da qui la ricerca di molecole in grado di stimolare la regione del promotore.
Questo progetto ha permesso di:
Identificare alcune varianti del gene SLC7A8, le più interessanti delle quali sono state selezionate e studiate approfonditamente;
Confrontare l'assetto genomico dei pazienti con specifici sintomi clinici;
Definire con maggiore precisione la distribuzione delle mutazioni del gene SLC7A8 nella popolazione europea, caucasica e asiatica;
Identificare molecole con potenziale azione terapeutica in grado di modulare l'attività del gene SLC7A8, le quali sono attualmente oggetto di ulteriori indagini e in attesa di poter essere inserite in trial clinici sull'uomo.
Aver compreso meglio il ruolo del gene SLC7A8 nell'ipoacusia senza sintomi schiuderà certamente nuove prospettive terapeutiche per combattere la sordità delle popolazioni di tutto il mondo.
Hearing loss: a quite common condition
Hearing loss (or hypoacousia) is a quite common condition, which affects 1.5/1000 live births and is often characterized by the absence of clinical features. Its classification rests on different factors: an important one is the age of onset, which gives the name to the most common forms termed late-onset (LO) hearing loss and age-related (AR) hearing loss.
Interestingly, despite more than 22 million people in Europe exhibit LO/AR hearing loss, little is known about the genetics of this condition. Previous investigations pointed at a gene called SLC7A8, which causes hearing loss in mice. Studies carried out on a group of human individuals showed that the SLC7A8 gene may come in different forms, termed genetic variants.
Importantly, SLC7A8 gene—or, more precisely, the protein that it encodes, called LAT2—has a specific function: it is a transporter that regulates the entry of thyroid hormones (TH) into cells. When the gene's sequence is altered and the resulting protein doesn't work properly, or is missing, deafness occurs.
It's easy to see how hypothyroidism (a condition whereby TH work poorly) and hearing loss might be tightly connected, stemming from a transport deficit at cellular level caused by mutations in the SLC7A8 gene.
In fact, the genome sequencing of 147 individuals from isolated Italian villages allowed the identification of four hearing loss-bound mutations, which compromise the transport of thyroid hormones.
Burlo Garofolo and the hearing loss project
Reasoning about the factors that cause hearing loss Dr. Anna Morgan, a Burlo Garofolo biologist relating to the Department of Medical Genetics, set up a project aimed to define the role of SLC7A8 gene in no-symptoms late-onset hearing loss cases. The ultimate goal of the project was to identify new therapeutic drugs able to modulate the gene's activity, a result that could have important implications for precise diagnosis and treatment of patients.
Previous data showed that mutations in SLC7A8 account for >2.5% of all late-onset no-symptoms hearing loss cases, and that the resulting altered protein (LAT2) cannot act properly as a transporter.
Morgan and her team's examined initially 400 samples of LO no-symptoms hearing loss patients, coming from Europe, Caucasus, Central Asia and the Arabian Gulf, and screened them to identify sequence variations in the SLC7A8 gene. In addition, they examined other mutations in the same gene, to characterize those that induced the most interesting alterations in the protein's behaviour.
The researchers examined several mutations in the SLC7A8 gene, to spot those that most changed the protein's (LAT2) behaviour, with interesting results. By changing the DNA sequence in the gene, they generated protein variants with different conformation and cell localization, whose properties were then investigated.
They also examined a so-called library (a huge collection) of 1280 potentially therapeutic molecules, to spot those that could be used in innovative therapies. These molecules could be used to stimulate a small chunk of DNA, called promoter, upstream the gene. If the promoter is stimulated, the gene produces bigger amounts of protein.
Why such an interest for the promoter? The genes in a cell are hosted in pairs (one from the father and the other from the mother): in the case of hypoacousia, even in the presence of a working copy of the gene the protein it produces is not enough to compensate for the missing/mutated gene. The scientists asked: would it be possible to trigger the healthy gene to produce extra quantities of the protein, and thus compensate for the mutated gene? This is what prompted the search for molecules able to boost the promoter's activity.
The project allowed:
* To identify SLC7A8 gene variants; the most interested ones were selected and further studied;
* To compare the genome settings with specific clinical symptoms;
*To define more precisely the distribution of mutations in the SLC7A8 gene in the European, Caucasian and Asiatic populations;
* To identify drugs able to modulate the SLC7A8 gene, which are currently under further investigation, before they can be used for human clinical trials.
This project helped a better understanding of the role of SLC7A8 in hearing loss and will disclose further avenues for better treatment of hearing loss in the populations worldwide.
