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Buona sera! Oggi è: Sabato, 19/Maggio/2012, sono le ore: |
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Carriera Prof. Cao A.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA CARRIERA E DELLA ATTIVITÀ SCIENTIFICA
DEL PROF. ANTONIO CAO |
Antonio Cao nato a Cagliari il 04.05.1929, si laureò in Medicina e Chirurgia nel 1954 nell´Università di Cagliari e nello stesso anno divenne Assistente Universitario presso la Clinica Pediatrica dell´Università di quella città.
Nel 1962, all´età di 33 anni, ottenne la libera docenza in Clinica Pediatrica, e divenne aiuto presso la Clinica Pediatrica dell´Università di Cagliari. Successivamente, nel 1968, si trasferì, come aiuto, nella Clinica Pediatrica di Perugia a seguito del Prof. Willi Tangheroni. |
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| MALATTIE NEUROMUSCOLARI |
I suoi interessi scientifici si concentrarono inizialmente sulle malattie genetiche del sistema nervoso centrale e del muscolo scheletrico. Degni di menzione dell´attività scientifica di quel periodo sono i suoi studi clinici sulle aberrazioni cromosomiche, sulle atrofie muscolari spinali, sulle sindromi di West e di Shwartz-Jampel (Humangenetik 26: 87-91,1975; Am. J. of Ophalmol 80: 585-90, 1975; Humangenetik 30: 259-63,1975; J. Med. Gen. 13: 131-5, 1976; Clin. Genet. 12: 290-6, 1977; J. Neurol. Sci. 35: 175-87, 1978; Human Genetics 46: 111-4, 1979).
In quello stesso periodo egli si interessò anche di aspetti biochimici della patologia muscolare, dimostrando come nel muscolo di diverse miopatie, inclusa la distrofia muscolare progressiva tipo Duchenne, si poteva osservare una distribuzione degli isoenzimi della lattico deidrogenasi e della creatinfosfichinasi di tipo fetale, probabilmente indicativa del processo di rigenerazione delle fibre muscolari.
Nel 1974 il Prof. Cao divenne Professore Straordinario di Pediatria e venne chiamato a dirigere l´Istituto di Clinica Pediatrica dell´Università di Cagliari (II° Cattedra), posto che occupa tuttora ed occuperà fino all´ottobre prossimo, quando per limiti di età verrà collocato fuori ruolo. Dal 1992 è diventato direttore dell´Istituto CNR per la Ricerca sulle Talassemie ed Anemie Mediterranee di Cagliari, posto che occupa anche al momento attuale.
All´inizio degli anni 80 il Dipartimento di Pediatria diretto dal Prof. Cao si è trasferito nel nuovo Istituto per la Microcitemia del quale il Prof Cao è diventato Direttore. |
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| TALASSEMIE |
| Talassemia: Patologia molecolare |
In Sardegna dal 1975 il Prof. Antonio Cao cominciò a interessarsi di emoglobinopatie e specie di talassemie, la malattia autosomica recessiva più comune nella regione sarda, che divenne il suo settore preferito di studio fino al momento attuale.
In quegli anni in collaborazione con Yuet Wai Kan ed i suoi assistenti Stefano De Virgiliis, Mario Furbetta, Renzo Galanello, Cristina Rosatelli e Paola Cossu, il Prof. Cao studiò le talassemie, dapprima con le tecniche della biosintesi delle catene globiniche in vitro e quindi, dal 1978, subito dopo il clonaggio dei geni rispettivi, con metodi molecolari.
Tra i risultati più significativi va menzionata la definizione delle basi molecolari della Talassemia nella popolazione sarda e l´individuazione della omogeneità dei difetti molecolari relativi consistenti per il 95% in una singola mutazione (mutazione non senso C T al codone 39 (°39) (J. Med. Gen. 15: 443-7, 1978; Hemoglobin 3: 33-46, 1979; J.Clin. Inv. 68: 1012-7, 1981; J. Med. Gen. 18: 196-9, 1981; Blood 79: 512-6,1992).
Questo risultato indicò, per la prima volta, la marcata omogeneità genetica della popolazione sarda, che sembra, per questa e altre informazioni, probabilmente essere discendente da un numero limitato di fondatori. |
| Diagnosi prenatale di talassemia |
Fin dal 1975 queste informazioni vennero applicate alla diagnosi prenatale di talassemia.
Il gruppo da lui diretto in collaborazione con Y.W. Kan, fu infatti il primo a poter fare questa diagnosi dapprima con l´analisi delle catene globiniche sul sangue fetale e successivamente con lo studio di polimorfismi associati al gene -globinico (Bam HI) ed infine con l´individuazione diretta della mutazione. (Lancet 2: 790-2, 1975; Lancet 1: 269-71, 1977; Isr. J. Med. Sci. 14: 1107-10, 1978; J. Med. Gen. 16: 366-8, 1979; Ann. N.Y. Aca. Sci. 344: 165-80, 1980; Br. J. Haematol. 44: 441-50, 1980; Br. J. Haematol. 47: 319-21, 1981; J. Med. Genet. 18:476-8,1981; J. Med.Genet. 19: 81-7, 1982; N. Eng. J. Med. 309: 284-7, 1983; Lancet 1: 241-3, 1985; Pre. Dia. 6: 159-67, 1986; J. Med. Genet. 23: 456-8, 1986; Br. J. Hae. 63: 215-20, 1986; J. Med. Gen. 24: 97-100, 1987; J. Med. Gen. 25: 762-5, 1988; Pren. Diagn. 8:393-7,1988; Pren. Diagn. 9: 629-38, 1989; Mol. Bio. and Med. 6: 55-63, 1989; J. Med. Gen. 26: 363-7, 1989; J. Med. Gen. 27: 249-51, 1990; Ann.N.Y. Acad. Sci. 612:215-25, 1990; Hum. Gen. 89: 585-9, 1992; Baillieres Clin.Haematol 6 :263-86, 1993 ; Baillieres Clin. Haematol. 11:215-38,1998). La possibilità di fare la diagnosi prenatale condusse successivamente il gruppo del Prof. Cao a organizzare dopo appropriata campagna educativa un programma di screening degli eterozigoti per la talassemia a livello di popolazione.
Questo screening, associato alla consultazione genetica non direttiva ed alla diagnosi prenatale, portò ad una riduzione marcata delle nascite di bambini talassemici (talassemia major) che si portò da 1:250 in assenza di prevenzione ad 1:4000 (Am. J. Hum. Gen. 33: 592-605, 1981; Cli. Gen. 26: 12-22, 1984; Blood Rev. 1: 169-76, 1987; Curr. Op. Genet. Dev. 1: 48-53, 1991; Sem. Hem. 33: 66-75 1996; Jama 278: 1273-77, 1997). |
| Patologia molecolare della talassemia |
Il gruppo del Prof. Cao in collaborazione con Y.W. Kan individuò nel 1980 il secondo sito di restrizione polimorfo (dopo l´Hpa I nel gene) nella specie umana. Si tratta del sito Bam HI 3° al gene globinico che risultò anche essere il linkage disequilibrium con la mutazione °39 (N. Eng. J. Med. 302: 185-8, 1980); questa informazione venne utilizzata per la diagnosi prenatale.
Successivamente al gruppo diretto dal Prof Cao si aggiunse il Dr Mario Pirastu di ritorno dagli USA dopo un periodo di addestramento nel laboratorio del Prof. Y.W. Kan. In quel periodo questo gruppo di ricerca dimostrò che la mutazione °39 era contenuta in 9 differenti aplotipi globinici, generatesi probabilmente attraverso un processo di crossing-over o conversione genica (Proc. Natl. Acad. Sci USA 84: 2882-5, 1987).
Questo risultato indicò come la mutazione °39 fosse molto antica, probabilmente già presente nella popolazione fondatrice. Un´altra ricerca di interesse da menzionare è quella riguardante la definizione molecolare di una forma particolare di talassemia (talassemia sarda) caratterizzata nell´eterozigote fenotipicamente da alti livelli di HbF e bassi livelli di HbA2 (J. Med. Genet. 19: 184-92, 1982).
La lesione molecolare responsabile di questo particolare tipo di talassemia risultò essere la presenza nello stesso cromosoma di due diverse mutazioni: la B°39 e la sostituzione nucleotidica C T in posizione -196 A (Science 223: 929-30, 1984; Blood 75: 526-8, 1990; Hemoglobin 16: 503-9, 1992). Questa ultima mutazione determina una attivazione della produzione di catene di entità tale da compensare il difetto delle catene.
Tale informazione permise di capire come la omozigosi per la talassemia sarda fosse associata ad un fenotipo attenuato (talassemia intermedia), questa è la prima dimostrazione nella specie umana dell´esistenza di due mutazioni nella stessa regione cromosomica, delle quali una A (-196 C T) capace di modulare positivamente gli effetti negativi dell´altra (° 39). |
| Patologia molecolare delle talassemie |
| Negli anni successivi gli studi del Prof. Cao portarono a caratterizzare molecolarmente le talassemie nella popolazione sarda. Il difetto prevalente risultò essere la delezione di un singolo gene (-/ ) mentre con incidenza minore venne osservata la delezione dei due geni globinici in cis (genotipo --/ ). Ciò spiega la presenza in Sardegna della malattia da HbH (--/-) con una incidenza di 1:1250 nati vivi e l´estrema rarità dell´idrope fetale (--/--) (Hemoglobin 2: 333-49, 1978; Blood 54: 1434-8, 1979; J. Med. Gen. 17: 357-62, 1980; Proc. Natl. Acad. Sci. 78:5833-7, 1981; Blood 60: 509-12, 1982; Br. J. Haematol 58: 361-8,1984; Ped. Res. 20:1077-81, 1986; Br. J. Haematol. 63:485-96, 1986; Cli. Gen. 38: 327-31, 1990). Successivamente si aggiunsero al gruppo altri due brillanti collaboratori il Dr. Paolo Moi e il Dr. Georgios Loudianos. Accanto alle alfa talassemie da delezione vennero definiti anche difetti puntiformi dei geni globinici dei quali uno al codone iniziale del gene maggiore 2 globinico risultò essere nettamente prevalente (J. Clin. Chem. 259: 12315-7, 1984; J. Clin. Inv. 80: 1416-21, 1987; Br. Jo. of Hae. 79:117-9, 1991; Hum. Gen. 89: 323-8, 1992; Blood 79: 512-6, 1992) a conferma della relativa omogeneità della popolazione sarda. |
| Patologia molecolare delle talassemie |
Le talassemie non hanno rilevanza clinica di per se ma intereagendo con la eterozigosi per la talassemia, attraverso la ridotta produzione delle catene, possono determinare una diminuzione della HbA2 che, con il suo aumento, è il marcatore fondamentale dello stato di portatore di talassemia.
Le ricerche del gruppo portarono a caratterizzare molecolarmente le talassemia in Sardegna ed in altri paesi del Mediterraneo ed a dimostrare, per la prima volta, che la cotrasmissione della talassemia (in cis o in trans) con la eterozigosi per la talassemia era capace di determinare il fenotipo del portatore di talassemia con HbA2 normale (Blood 62: 341-5, 1983; Br. J. Haematol. 67: 225-9, 1987; Blood 72: 530-3, 1988; Hum. Gen. 87: 237-8, 1991; Blood 77: 2087-8, 1991; Hum. Mut. 1: 169-71, 1992; Br. J. Haematol. 84:166-8, 1993; Hum. Mut. 3: 71-72, 1994) che può sfuggire facilmente alla definizione usando metodi di screening basati sulla determinazione dell´MCH-MCV.
Anche nel caso della talassemia venne dimostrato che un difetto singolo (27 C T) era largamente predominante in Sardegna, confermando ancora una volta quanto già descritto per altri sistemi genici (Blood 72: 530-3, 1988; Blood 75: 1747-9, 1990; Am. J. Hum. Gen. 50: 422-6, 1992; Am. J. Hum. Gen. 50: 422-6, 1992). |
| Correlazione fenotipo-genotipo: talassemia |
Nel contempo vennero iniziati anche studii sulla correlazione fenotipo-genotipo (Blood. Rev. 8: 1-12, 1994). Per quanto riguarda il portatore di talassemia, questi studi portarono a dimostrare per la prima volta che la cotrasmissione della talassemia con talassemia (genotipo -/- o mutazioni puntiformi del gene maggiore 2) era capace di normalizzare i valori ridotti dell´MCV-MCH sì da creare difficoltà nella individuazione dei portatori di talassemia (J. Pediat 99:105-8, 1981; J. Med. Gen. 18: 40-2, 1981; Br. J. Haematol. 52: 465-73, 1982; Blood 62: 226-9, 1983; Br. J. Haematol. 53: 667-71, 1983; Hemoglobin 8: 25-35, 1984).
Le informazioni sulla interazione vennero utilizzate per modificare opportunamente lo schema di screening per la talssemia, che viene attualmente eseguito, infatti, includendo nel primo gruppo di esami la valutazione di MCV-MCH e la determinazione quantitativa della HbA2. Questo schema proposto dal gruppo di Cagliari è utilizzato attualmente in tutto il mondo.
L´omozigosi per la talassemia si associa per lo più al fenotipo della talassemia major e meno frequentemente a quello della talassemia intermedia. Il gruppo di Cao studiò le ragioni molecolari del fenotipo attenuato (talassemia intermedia) e dimostrò che esso poteva essere provocato, in un certo numero di casi, dalla cotrasmissione con l´omozigosi-talassemia della talassemia (genotipo -/- o mutazioni puntiformi del gene maggiore 2 globinico) che attraverso la riduzione della produzione di catene diminuisce lo sbilanciamento /+ , determinante patogenetico fondamentale della talassemia (Br. J. Haematol 41: 203-10, 1979; Mol. Biol. Med. 1: 1-10, 1983; J. Ped.103: 35-9, 1983; J. Med. Genet 21: 153-6,1984; Blood 73: 601-5, 1989; Blood 74: 823-7, 1989; Ann. N.Y. Acad. Sci. 612 90-7, 1990; Eur. J. Int. Med. 1: 227-36, 1990; Ann. N.Y. Acad. Sci. 850: 325-33, 1998).
Un´altro fattore capace di attenuare la gravità del fenotipo della omozigosi-talassemica fu individuato nella coereditarietà di mutazioni attivanti il promoter A (-196 C T )o G (-158 C T) le quali determinando un aumento di catene riducono anche esse in questo modo lo sbilanciamento / + globinico.
Il gruppo di Cagliari tra i primi dimostrò anche che l´interazione tra eterozigosi talassemica e il gene triplo, per l´aumento della produzione di catene globiniche, era capace di provocare anziché il fenotipo del portatore sano quello della talassemia intermedia (Blood 62: 1035-40, 1983). In molti casi, tuttavia, le cause dell´attenuazione della talassemia major non sono state fino ad ora identificate. Questo argomento è attualmente oggetto di ricerche in progresso.
Altre ricerche da menzionare sono costituite dalla caratterizzazione molecolare di diversi tipi di talassemia silente (Br. J. Haematol. 74: 480-6, 1990; Br. J. Haematol. 80: 222-6, 1992; Blood 81: 2818-9, 1993; Br. J. Haematol. 88: 562-5, 1994) vale a dire di eterozigoti talassemici che si esprimono fenotipicamente solo con uno sbilanciamento del rapporto globinico e l´individuazione di portatori di talassemia con gene globinico intatto.
Queste forme sono nel nostro istituto attualmente oggetto di intensi studi per identificare il difetto molecolare, che probabilmente risiede nel gene codificante uno dei fattori di trascrizione necessari per l´espressione delle beta globine (Blood 76: 2164-5, 1990; Br. J. Haematol. 81: 283-7, 1992).
Il gruppo di Cao infine ha caratterizzato diverse varianti emoglobiniche che provocano per la loro iperinstabilità il fenotipo della talassemia intermedia anziché quello di una anemia emolitica (Hb iperinstabili) (Blood 75: 1378-9, 1990; Blood 77: 371-5, 1991; Human. Mutation 1: 124-8, 1992) contribuendo così alla conoscenza delle sequenze del gene globinico importanti per la stabilità della molecola.
Infine, nel campo delle correlazioni genotipo-fenotipo, di recente, il gruppo di Cagliari ha dimostrato che l´associazione del difetto "Gilbert" in pazienti i con diversi tipi di talassemia (portatore sano, talassemia intermedia e major) determina la comparsa dell´ittero o ne provoca un aggravamento (Br. J. Haematol 99: 433-436, 1997; Haematol. 84:103-5, 1999). |
| Regolazione dei geni globinici |
Dal 1990 il gruppo di Paolo Moi ha sviluppato una linea di ricerca originale sulla regolazione dei geni globinici che li ha condotti tra i primi ad individuare e caratterizzare una regione chiave della regione di controllo dei geni globinici (LCR). In un primo tempo, con tecniche di interazione DNA-proteine è stato dimostrato che nel sito ipersensitivo 2 della LCR era presente una sequenza nucleotidica assolutamente centrale per il funzionamento di quel potente enhancer e dei geni globinici posti sotto il suo controllo.
È stato osservato anche che la sequenza corrispondeva al sito di legame del fattore di trascrizione AP1 ma che presumibilmente legava fattori regolatori diversi da AP1. Poiché mutazioni anche puntiformi di quella sequenza abolivano totalmente l´attività dell´enhancer si è ritenuto che i fattori che vi si legavano svolgessero anch´essi un ruolo regolatorio assolutamente centrale. Si sono perciò avviate procedure di clonaggio delle proteine interagenti che portarono ad isolare in alcuni anni 5 fattori di trascrizione appartenenti tutti alla famiglia delle leucine zipper.
Tre fattori, fNF-E2, Nrf1 e Nrf2, hanno spiccate omologie nella regione di legame e sono stati classificati in una unica famiglia (CNC family). Altri due fattori isolati sono ugualmente tra loro omologhi ma appartengono alla famiglia degli oncogeni Maf. Questi ultimi esplicano la loro attività regolatoria sia omodimerizzando tra di loro che eterodimerizzando coi membri della famiglia CNC.
Studi successivi hanno mostrato che i complessi NF-E2/Maf sono effettivamente dei regolatori della ematopoiesi ed hanno prevalentemente un ruolo nel controllo della megacariocitopoiesi e dell´espressione dei geni ß-globinici murini. Complessi Nrf2/Maf e Nrf1/Maf svolgono invece un ruolo centrale nel controllo della reazione di detossificazione da xenobiotici e farmaci in genere con possibile effetto anticarcinogeno.
Il gruppo della Ristaldi ha mutagenizzato il promoter del gene globinico introducendovi le sequenze consensus CACCC prossimale e distale e CAAT del gene globinico da sole o in combinazione. L´attività dei promoter e selvaggi e dei mutanti su descritti sono state analizzate in sistemi cellulari di espressione transitoria eritroidi e non eritroidi. I risultati hanno dimostrato che l´inserzione del CACCC prossimale nel gene globinico è capace in ambiente eritroide di potenziarne marcatamente l´attività sì da competere con il promoter selvaggio del gene globinico.
Queste ricerche hanno rilevanza per futuri tentativi di terapia della talassemia basati sull´attivazione del gene globinico (Blood Cells Mol. Dis 25: 193-209,1999).
Lo stesso gruppo della Ristaldi, in collaborazione con il Department of Cell Biology and Genetics, Erasmus University Rotterdam diretto dal Prof. Frank Grosveld, ha studiato i meccanismi molecolari che regolano l´espressione dei geni globinici umani ed in particolare il ruolo di un elemento del promoter del gene globinico umano (posizione -50), "lo Stage Selector Element (SSE)" nello switching emoglobinico in vivo mediante l´uso di topi transgenici.
Gli animali utilizzati erano transgenici per "ln 72" un costrutto contenente tutta la cluster dei geni globinici sia normali che mutagenizzati in posizione -50.
I risultati hanno mostrato che la regione -50 del gene globinico umano linked con il gene globinico non influenza il silenziamento del gene e non agisce quindi sul processo di switching pur avendo un effetto potenziante sul promoter globinico nelle prime fasi dello sviluppo (EMBO in corso di stampa). |
| Patologia molecolare delletalassemia |
Anche nel campo delle talassemie, il gruppo di Cao ha potuto stabilire, per primo nel mondo, l´esistenza di correlazioni genotipo-fenotipo, dimostrando come i determinanti da non delezione provocano un fenotipo più grave dei determinanti delezionali (- ) (Br. J. Haematol. 55: 711-3, 1983; J.Med Gen 20: 425-9, 1983; Br. J. Haematol 63: 485-96, 1986; J. Clin Invest. 80: 1416-21, 1987; Br. J. Haematol. 79:117-9, 1991) per la mancata azione compensatrice del gene in cis nelle mutazioni puntiformi.
Inoltre il gruppo di lavoro della Ristaldi ha clonato e sequenziato i geni globinici della pecora, ed ha analizzato l´espressione dei geni sopranumerari di questa specie chiarendo il meccanismo della loro regolazione (Vestri e coll. Blood 8: 2317-2322, 1994). Uno dei fattori determinanti il livello di espressione è risultato essere la distanza del gene sovranumerario dalle sequenze regolatrici poste a monte (LCR). Il sequenziamento dei geni globinici ovini ha anche permesso di dimostrare il meccanismo di formazione i geni globinici sovranumerari che avviene attraverso processi di crossing over ineguale o di conversione genica.
Il gruppo della Ristaldi ha anche studiato l´espressione differenziale dei due geni globinici umani in collaborazione con il Prof. S. A. Liebhaber del Department of Human Genetics, Pensilvania University. Diversi costrutti contenenti geni globinici umani sono stati usati per esperimenti di transfezione transiente e stabile di cellule eritroidi umane.
L´analisi quantitativa dei livelli di mRNA codificato dai due geni 1, e 2 globinici hanno consentito di stabilire che la maggiore espressione del gene 2 globinico rispetto all´ 1 non è dovuto a difetto di posizione. |
| Patologia molecolare dellatalassemia nell´area mediterranea |
Negli anni 80-90 numerosi ricercatori dei paesi dell´area Mediterranea, dell´Asia e dell´Africa vennero nel nostro istituto per un periodo di addestramento.
Molti di essi sono stati capaci di organizzare successivamente centri di diagnosi e studio delle emoglobinopatie nel loro paese. Mentre si trovavano nel nostro istituto questi ricercatori ebbero la possibilità di definire le patologie molecolari delle talassemia nella loro popolazione (Italia Continentale, Turchia, Grecia, Portogallo) (J. Med. Genet 24: 378-9, 1987; J. Med. Genet. 25: 766-8, 1988; Blood 71: 983-8, 1988; Hum Genet 78: 13-5, 1988; Haematol 74: 341-5, 1989; Br. J. Haematol. 71: 309-12, 1989; Blood 77: 1342-7, 1991; Acta Haematol. 86: 174-8, 1991; Br. J. Haematol 80: 222-6, 1992; Human Mutation 1: 420-2, 1992; Human Mutation 3: 309-11, 1994; Br. J. Haematol 88: 562-5, 1994;).
Queste ricerche hanno portato un contributo alle nostre conoscenze sull´anatomia funzionale del gene globinico ed alla definizione dei rapporti genotipo-fenotipo e sono state di grande utilità pratica per lo screening e la diagnosi prenatale.
Va sottolineato, in particolare, anche per interesse antropologico, che nella popolazione corsa la mutazione talassemia prevalente è risultata essere la °39, la medesima riscontrata con altissima frequenza nella popolazione sarda.
Questi risultati, unitamente al rilievo della identità degli aplotipi globinici contenenti il gene °39 nelle due popolazioni, sta ad indicare l´esistenza di una notevole vicinanza genetica tra esse. |
| Ricerche cliniche nella talassemia |
L´unità clinica del gruppo coordinato dai Proff. Cao, De Virgiliis e Galanello ha condotto ricerche che hanno consentito di migliorare il trattamento dei pazienti affetti da talassemia major e intermedia. Tra queste ricerche va segnalato che, per primo, il gruppo di ricerca clinica ha dimostrato che la desferrioxamina B, se data precocemente e/o ad alte dosi può determinare una grave displasia metafisaria provocando un quadro di nanismo a torace corto Morquio simile (Eur.J. Pediat. 137: 267-71, 1981; J. Pediat. 113: 661-9, 1988; Arch. Dis. Child. 63: 250-5, 1988) e che gli episodi di "epatite acuta" complicanti la talassemia major sono dovuti a mutanti del virus C (Lancet 343: 388-90, 1994). Il gruppo clinico ha anche dimostrato che il trattamento con interferone nell´epatite C complicante la talassemia major è efficace solo quando il sovraccarico di ferro epatico è limitato (J. Pediat. 125: 123-128, 1994). Ricerche recenti ancora non pubblicate hanno contribuito a stabilire che il Diferiprone (L1) è un chelante orale discretamente efficace e con una accettabile tossicità. Queste ricerche hanno portato alla registrazione del L1 in Europa.
Il nostro gruppo e particolarmente la Prof.ssa Franca Argiolu ha anche organizzato un Centro di Trapianti di Midollo Osseo nel quale sono stati trapiantati 73 pazienti con talassemia major da donatori familiari HLA compatibili.
I risultati hanno mostrato una sopravvivenza libera da malattia oltre il 90%. Diverse ricerche sono state condotte in questo settore, tra le quali è interessante quella che dimostra elevati livelli di produzione di HbF dopo trapianto di midollo con donatore portatore sano di talassemia (Br. J. Haematol. 72: 561-6, 1989) a dimostrazione di una particolare capacità dell´eterozigote di riattivare la produzione di catene. |
| Patologia molecolare di altre malattie Mendeliane |
Negli ultimi anni diversi gruppi di ricerca sotto la direzione del Prof. Cao hanno studiato dal punto di vista molecolare numerose malattie genetiche nella popolazione sarda tra cui la fibrosi cistica (Hum. Genet 85: 415, 1990; Hum. Mol. Genet. 2: 83-4, 1993; Hum. Mol. Genet 2: 1739-40, 1993; J. Pediat 127: 281-3,1995; Hum Mutat. 11: 337, 1998), l´ellitocitosi ereditaria (Blood 75: 2235-44, 1990; J. Biol. Chem 268: 22656-662, 1993), L´emofilia A (Blood 75: 662-70, 1990; Genomics 7: 115-8, 1990; Genomics 23: 352-361, 1994), la distrofia muscolare progressiva X-mediata (Clin. Genet 42: 35-8, 1992; J. Neurol. Neurosurg. Psychiat 56: 26-31, 1993; Human Genetics 92: 103, 1993; Dev. Med. Child Neurol 35: 70-3, 1993; N. Engl J. Med. 329: 921-5, 1993; Clin. Genet. 43: 247-9, 1993; Hum. Mutat. 6: 137-8, 1998), l´insufficienza mentale legata all´X (Am. J. Med. Genet. 43: 475-8, 1992), il nanismo di Laron (J. Endocrinol Invest 20: 286-288, 1997) il diabete insipido vasopressina-resistente (Hum. Mol. Genet 3: 1685-1686, 1994), la malattia di Gaucher (Hum. Genet. 94: 314-315, 1994), la deficienza di glucosio-6 fosfatodeidrogenasi (Hum. Genet 94: 560-2, 1994), la testotoxicosi (Hum. Mutation 7:164-166 1996) il difetto di DAX-1 (Hman Mutation 8:183-4, 1996), la distrofia maculare (Arch. Ophthalmol 114: 448-456,1996), il glaucoma ad angolo aperto AD (Intern. Ophthalmol. 20: 1-5 1996; Arch. of Ophthalmol. 116: 793-7, 1998), la malattia di Crigler-Najjar (J. Med. Genet 34: 122-125 1997), e la sindrome di Alagylle (Hum. Mutation 14: 394-400, 1999).
Tra i risultati più significativi di questo gruppo di ricerca vanno ricordati quelli relativi alla malattia di Wilson. Questo gruppo, infatti, ha partecipato, in collaborazione con il Dr. Conrad Gilian al clonaggio del gene, il cui difetto è responsabile della malattia (ATP7B), ha definito molecolarmente il promoter di questo gene e la patologia molecolare di questa malattia nelle popolazioni del bacino del mediterraneo (N. Eng. J. Med. 327: 57, 1992; Pren. Diagn. 14: 999-1002, 1994; Hum. Genet 98: 640-642 1996; Eur. J. Pediat. 157: 128-129, 1988; Am J Hum Genet. 62: 484-485, 1998; Am J Hum Genet. 62: 581, 1998; Hum. Mutation 12: 89-94, 1998; Eur. J. Pediat. 6: 487-91, 1998; J. Med. Genet. 36: 833-6, 1999; Genet Test 4: 399-402, 2000).
In particolare è da menzionare che in Sardegna, in analogia ad altri sistemi genici è stata osservata una mutazione prevalente, responsabile di oltre il 60% dei difetti (Curr. Opin Hematol 66-73, 1993) localizzata nel promoter.
Attualmente questo gruppo di ricerca sta conducendo uno screening neonatale pilota con microchips per la malattia di Wilson nella popolazione sarda ove la malattia ha una frequenza di 1:10.000 nati vivi. I soggetti individuati come affetti verranno seguiti ed in fase preclinica trattati con solfato di zinco nella speranza di prevenire l´insorgenza dei sintomi della malattia.
Il gruppo di ricerca diretto dal Prof. Antonio Cao ha anche collaborato con S. Antonarakis al clonaggio del gene AIRE responsabile della poliendocrinopatia autoimmune tipo 1 ed ha definito la patologia molecolare di questa malattia in varie popolazioni tra cui i sardi (Hum Mutation 14: 294-303, 1999) nei quali ancora una volta è stata osservata una mutazione prevalente. |
| Genetica molecolare delle malattie multifattoriali: IDDM tipo I e sclerosi multipla |
Il gruppo di ricerca di Francesco Cucca è impegnato nello studio delle basi genetiche delle malattie multifattoriali piu´frequenti in Sardegna, in particolare del diabete mellito di tipo 1 (o insulino dipendente).
Il loro interesse si e´ inizialmente rivolto alla determinazione del contributo dei loci presenti nella regione MHC nella predisposizione alla malattia (Hum Immunol 37, 85-94, 1993, Tissue Antigens 44: 234-240.1994, Hum Immunol. 43: 301-308, 1995). Quest´ultimo studio ha chiarito in modo inequivocabile il ruolo di alcuni alleli codificati dal locus DRB1 come componenti primarie nella protezione e predisposizione alla malattia. Negli stessi anni e´ stato identificato un nuovo allele MHC (DQB1*0305) e sono stati delucidati i meccanismi della sua generazione (Tissue Antigens 41: 263-266, 1993 e Hum Immunol. 40: 143- 149,1994).
Successivamente il loro interesse si e´ spostato verso la ricerca di geni di sucettibilita al diabete di tipo 1 localizzati al di fuori della regione MHC attraverso analisi di linakage estese a tutto il genoma. ("Nature Genet. 19: 297-300, 1998"), e in vari cromosomi di interesse: ("Hum Mol Genet. 7: 517-524, 1998"), ("Am. J. Hum Genet. 63: 547-556, 1998"), ("Diabetes. 47: 1525-1527, 1998"), e ("Diabetes 47: 1797-9, 1998").
In particolare si segnala un lavoro in cui si analiza il linkage fra il diabete di tipo 1 e il cromosoma X ("Nat. Genet..19: 301-302, 1998"). È stato inoltre escluso che l´evidenza di linkage sul cromosoma X fosse secondaria a fenomeni aspecifici non legati alla malattia come una distorsione della segregazione meiotica ("Am. J. Hum. Genet. 66:330-2, 2000").
In epoca più recente, utilizzando nuovi approcci statistici, è stato inequivocabilmente dimostrato che i loci DRB1 e DQB1 codificano per le principali componenti di predisposizione al diabete all´interno della regione MHC ("Hum Mol. Genet. 9:1291-301, 2000"0 e "Hum. Mol. Genet. 9: 2967-2972, 2000") ma anche che esistono effetti modificatori di suscettibilita´ determinati da altri loci MHC: ("Hum. Mol. Genet. 10: 881-889, 2001).
Lo studio delle basi genetiche del diabete di tipo 1 e´ servito anche come modello per l´analisi di altre malattie multifattoriali come la sclerosi multipla (Hum. Mol. Genet.7: 1235-1237, 1998 e Journal of Neurology. 247:677-680, 2000").
Infine, l´attenzione si è rivolta alla definizione dei parametri essenziali per il mappaggio dei geni coinvolti nelle malattie multifattoriali oggetto delle nostre ricerche. Inizialmente si è dimostrato che il "linkage disequilibrium" non mostra differenze significative fra la popolazione sarda generale a la popolazione britannica ("Nat. Genet. 25: 320-3, 2000").
Successivamente è stato confermato questo risultato ma si è anche dimostrato sperimentalmente che nei piccoli paesi dell´interno della Sardegna il linkage disequilibrium è significativamente più accentuato che nella popolazione sarda generale e in altre popolazioni a causa di effetti di deriva genetica occorsi nella storia di questi piccoli paesi ("Hum. Mol. Genet. 9: 2947-2957, 2000").
Infine, in un altro studio ("Hum. Mol. Genet. 9: 2959-2965, 2000") è stato dimostrato che la popolazione Sarda non mostra grossolani effetti di stratificazione genetica e come tale rappresenta una popolazione ideale per studi di associazione casi-controllo. |
| Genetica molecolare di malattie malformative multiple e polifattoriali |
L´attività di ricerca si è svolta soprattutto nel campo della Genetica Medica, ed in particolare nel campo del Genoma Umano.
Dal 1989 al 1991 l´attività era volta alla creazione e validazione dei reagenti per la mappa fisica del genoma umano. Inizialmente ci si è concentrati sui vettori di clonaggio di tipo YACs che hanno permesso per la prima volta di assemblare un "contig" di YACs della grandezza di 8 Mb che rappresenta tutta la banda citogenetica Xq26. (Proc. Natl. Acad. Sci USA 88: 2179-2183, 1991); (Proc. Natl. Acad. Sci USA 89: 177-181, 1992).
Nel 1992 al 1996 è cominciata l´analisi del cromosoma X al fine di identificarne il suo contenuto genico.
(Genomics 17: 456-462, 1993; Human Molecular Genetics. 3: 735-740, 1994 ; Genomics 22:249-251, 1994; Genomics 34: 55-62, 1996).
Nel 1996 al 1999 sono cominciati diversi progetti di "clonaggio per posizione" tesi ad identificare i geni responsabili di alcune patologie monogeniche: il rachitismo familiare iposfatemico X-linked (Hum. Genet. 97: 60-68, 1996) la sindrome Linfoproliferativa X-linked (Genome Res 7: 27-36, 1997); la sindrome di Borjeson-Forssman-Lehmann syndrome (Am. J. Med. Genet. 66: 227-234, 1996) la sindrome Toraco-Addominale (Am. J. Med. Genet. 61: 401-402, 1996) il Sindrome con Sito ambiguo Familiare (Am. J. Hum. Genet. 61: 395-401, 1997; Nat. Genet. 17: 305-309, 1997).
L´attività di ricerca si è comunque concentrata sull´identificazione del gene responsabile della Sindrome di Simpson-Golabi-Behmel ed ha permesso nel 1996 di identificare il gene Glypican3 (GPC3) (Nat. Genet. 12: 241-247, 1996). È stata inoltre studiato la struttura e la funzione del gene GPC3 (Genomics 45: 48-58, 1997).
Nel 1997 è cominciato il progetto di clonaggio per posizione della Sindrome Blefarofimosi-Ptosi-Epicanto Inverso (BPES) che ha permesso di identificare il fattore di trascrizione FOXL2 quale responsabile di questa patologia ereditaria (Nat. Genet.. 27, 159-166, 2001).
Vista l´importanza della popolazione Sarda per la sua omogeneità nello studio delle patologie multifattoriali, si è inoltre iniziato lo studio sistematico delle caratteritistiche di tali popolazione. Per identificare i geni di predisposizione alle patologie complesse è necessario conoscere un parametro fondamentale: il Linkage Disequilibrium (LD). Lo studio ha valutato il LD sul cromosoma X attraverso l´uso di diversi marcatori biallelici di tipo SNP.
L´analisi comparativa della popolazione sarda con altre popolazioni ha inoltre permesso di comprendere meglio le unicità della popolazione isolana (Nat. Genet. 25: 324-328,2000). |
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| FINANZIAMENTI, ATTREZZATURE E PREMI |
L´Istituto Microcitemico e l´IRTAM diretti dal Prof. Antonio Cao hanno ricevuto numerosi finanziamenti per la ricerca dall´Assessorato Igiene e Sanità della regione sarda, dal Ministero della Sanità, dal MURST, dal NIH, Da Telethon e dall´UE (v. allegato 1).
Le attrezzature rilevanti per la ricerca acquistate dall´Istituto Microcitemico e dall´IRTAM sotto la direzione del Prof. Antonio Cao vengono riportate nell´allegato 2
Grazie alle ricerche sulle talassemie ed alle applicazioni relative alla pratica clinica il Prof. Antonio Cao ha ricevuto i seguenti premi:
- "Allan Award" nel 1993 dalla Società Americana di Genetica Umana (primo italiano, la cui attività scientifica si sia svolta interamente nel nostro paese, a ricevere questo premio).
- 1° premio internazionale Maria Wilma e Bianca Querci attribuitogli dalla relativa fondazione nel 1995 dopo una competizione internazionale.
- "Martha Philipson Award" attribuitogli nel 2000 dall´Accademia dei Pediatri Scandinavi dopo una competizione internazionale.
Inoltre l´Istituto di Clinica Pediatrica per le sue attività venne selezionato come "WHO Collaborative Center for prevention and treatment inherited of hemoglobinopathies". |
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| REFERENTE RIVISTE ESTERE |
| Genetica |
American Journal of Human Genetics
Clinical Genetics
Community of Genetics
European Journal of Human Genetics
Human Genetics
Human Hereditary
Human Mutation
Journal of Medical Genetics |
| Ematologia |
Acta Haematologica
American Journal of Haematology
British Journal of Hamatology
Haematologica
Hemoglobin |
| Pediatria |
European Journal of Pediatrics
Journal of Pediatrics |
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| REFEREE SCIENTIFICO PROGETTI DI RICERCA |
Telethon
Department of Public Health (Ministero Sanità) for Metabolic disease (??)
Ministero Università e Ricerca Scientifica (MURST) |
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| PRODOTTI |
Metodologie per la diagnosi prenatale di ß-thalassemia
Carte di flusso per lo screening della ß-thalassemia
Screening neonatale, con analisi del DNA, per la malattia di Wilson
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| COLLABORAZIONI NAZIONALI E INTERNAZIONALI |
| Dr. F. Cucca |
Prof. Jhon Todd, Istituto CIRM, Cambridge, UK
Dott. Jorma, Università di Turku, Finlandia, UK
Dott. Steve Powis, Università di Londra, UK
Dott. Roberto Tosi, CNR, Roma
Prof. Mario Naioli, Facoltà di Medicina Interna, Università di Sassari |
| Dr. R. Galanello |
Dott. Dalla Piccola, Roma
Prof. Migliaccio
Prof. Lucio Luzzato
Dott. Cazzola
Dott. Gianni Romeo, Lione, Francia
Dott. Paolo Fortina, Philadelphia
Dott. Hussein, Egitto |
| Dr. G. Loudianos |
Jonathan Gitlin, Department of Pediatric, Children Hospithal, S. Louis
Cannavakis Emanuel, First Department of Pediatric
Aghia Sophia, Childrens Hospital, University of Athen |
| Dr. P. Moi |
Dott. Ottolenghi, Università Bicocca, Milano
Dott. Kan Y.W., University of California, San Francisco |
| Dr. G. Pilia |
David Shlessinger, NYH - NYA, USA
Argili Estratiaris, Columbia University, USA
Dominique Bonneau, Universitè di Poiteau, France
Michele D´Urso, CNR, Napoli
Paolo Gasparini, Bari |
| Dr. S. Ristaldi |
Dipartimento di Genetica Umana, University of Pennsylvenia
Dipartimento di Biologia cellulare e genetica, Erasmus, University of Rotterdam, Olanda
Dipartimento di Fisiologia, Università Cattolica, Roma
Dipartimento di Biologia, Sezione di Scienze Antropologiche, Università degli studi di Cagliari
Istituto di Neurofarmacologia, Università di Cagliari |
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| PROGETTI IN PROGRESSO |
| Talassemie |
Ricerche cliniche
La terapia ferro-chelante nella talassemia major è indispensabile per assicurare la sopravvivenza. Dei due chelanti il ferro disponibili la Desferrioxamina B è estremamente efficace e modestamente tossica ma è associata ad una scarsa compliance a causa della necessità di somministrazione per via di infusione sottocutanea continua con pompa portatile.
Per contro il Deferiprone ha il vantaggio di essere somministrato per OS ma è meno efficace e lievemente più tossico. L´associazione tra i due farmaci potrebbe avere una certa utilità consentendo di aumentare la compliance riducendo la tossicità. Esperimenti preliminari su un numero limitato di casi condotti da altri ricercatori sembrerebbero dimostrare l´utilità dell´associazione.
Il gruppo di Galanello ha iniziato un progetto di ricerca che si propone di valutare l´efficacia e la tollerabilità a lungo termine dell´uso combinato di Desferrioxamina B (20-50 mg per K/die) (Desferal), per via sottocutanea per 12-24 ore/die per 2/6 giorni per settimana e Deferiprone (L1, Ferriprox) somministrato alla dose di 75/mg Kg/die per 7 giorni alla settimana in pazienti con talassemia major con grave sovraccarico di ferro.
Un secondo progetto in corso si propone di valutare un nuovo chelante del ferro, un derivato tiazolico denominato (ICC 670) che da studi preclinici nell´animale ed in fase 1 nell´uomo si è rilevato molto promettente in termini di efficacia e sicurezza.
Patologia molecolare e correlazioni genotipo e fenotipo
Il gruppo di Galanello è impegnato per chiarire le basi molecolari delle forme attenuate di °-talassemia risultanti da omozigosi per la mutazione °39 e caratterizzate da elevata produzione di HbF. A questo scopo sono stati raccolti numerosi pazienti con queste caratteristiche provenienti da una zona ristretta del sud ovest della Sardegna in parte consanguinei tra loro nei quali è stato eseguito uno studio di "homozygosity mapping" utilizzando microsatelliti polimorfi mappanti sull´intero genoma umano alla ricerca di un linkage disequilibrium che indichi la posizione di un eventuale gene responsabile del fenotipo attenuato (forse promovente la sintesi di catene).
Questi studi hanno di già identificato delle zone di interesse che vengono ulteriormente definite utilizzando altri marcatori sia microsatelliti che polimorfismi di un nucleotide singolo (SNP) mappanti nella regione definita. Come controlli vengono studiati pazienti provenienti dalla medesima area con lo stesso genotipo ma con il fenotipo della talassemia maggiore.
Nel frattempo la stessa questione scientifica viene affrontata da Paolo Moi e Giusy Marini con lo studio della espressione differenziale di mRNA con la tecnica dei microchips su BFU di soggetti omozigoti per la mutazione °39 con il fenotipo della talassemia major o intermedia. Sono stati già identificati fino ad ora numerosi mRNA differenzialmente espressi nei pazienti °39 omozigoti con fenotipo intermedio rispetto a quelli con lo stesso genotipo e fenotipo major.
Lo stesso gruppo di Galanello ha anche in corso una analisi di linkage genomico in una interessante famiglia sarda estesa che presenta una anemia microcitica ereditaria con carenza marziale refrattaria al trattamento col ferro per via orale. I geni noti implicati sul metabolismo del ferro sono stati già esclusi. L´identificazione di questo nuovo gene potrebbe portare nuove informazioni di base sulle proteine che regolano il ricambio del ferro.
Un altro progetto in corso coordinato da Cristina Rosatelli si propone di chiarire le basi molecolari del fenotipo del portatore talassemico con gene globinico strutturalmente intatto.
Attualmente lo studio è rivolto ad una analisi quantitativa del mRNA globinico per stabilire se in questi casi vi sia un difetto quantitativo o qualitativo di esso. È in corso anche la raccolta di ulteriori famiglie con questo fenotipo con la speranza che si possa raggiungere il numero necessario per una analisi di linkage.
Regolazione dei geni globinici e terapia genica
Nel prossimo futuro il gruppo di Paolo Moi condurrà una linea di ricerca di clonaggio di fattori interagenti con il promotore globinico. Inoltre il gruppo ha in corso e svilupperà procedure di terapia genica della talassemia. In un primo approccio essi hanno mutagenizzato il fattore di trascrizione EKLF per modificarne il tropismo di legame e riattivare il gene globinico fetale. Si è finora riusciti nel primo intento ma non nel secondo.
Essi stanno verificando la fattibilità della terapia genica della Talassemia con chimere oligonucleotidiche sintetiche e stanno anche percorrendo la via di terapia genica tradizionale sviluppando cassette d´espressione basate su vettori lentivirali per i quali di recente sono apparsi in letteratura prime segnalazioni della loro efficacia in sistemi murini.
Il gruppo della Ristaldi ha di recente organizzato un laboratorio per la produzione di topi transgenici per poter studiare in vivo la regolazione dei geni globinici.
Gli studi già in corso si propongono due obiettivi:
- chiarire se vi sia un ruolo differente delle due sequenze CACCC del gene globinico nella vita fetale rispetto all´adulto poiché l´analisi di mutazioni spontanee di queste due sequenze in pazienti con talassemia indicherebbero che nel periodo fetale il CACCC distale ha un ruolo equivalente a quello prossimale differentemente dall´adulto in cui il CACCC prossimale ha un ruolo prominente.
- verificare in vivo se l´introduzione delle sequenze CACCC del gene ß nel gene globinico è capace di attivarlo come avviene in vitro. Queste ricerche hanno ovviamente rilevanza per prospettive di terapia genica.
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| Altre malattie monogeniche |
Wilson Disease
Il gruppo di lavoro coordinato da Georgeos Loudianos ha iniziato un progetto di screening pilota nei neonati sardi, ove la malattia di Wilson ha una elevata incidenza pari 1:10.000 nati vivi. Lo screening si baserà sull´analisi diretta delle 6 mutazioni più comuni (85% del totale) sul DNA estratto dalle carte di Guthrie con la metodica dei microchips. I neonati individuanti come affetti da malattia di Wilson verranno seguiti clinicamente monitorizzando i primi segni clinici e di laboratorio di accumulo di rame. In quel momento verrà iniziato un trattamento per via orale con solfato di Zinco con lo scopo di bloccare l´assorbimento intestinale di rame e così prevenire l´insorgenza delle manifestazioni cliniche della malattia.
Il progetto è di estremo interesse potendo dimostrare la possibilità di prevenire lo sviluppo delle lesioni devastanti epatiche e neurologiche caratteristiche di questa malattia.
Lo stesso gruppo continuerà gli studi in corso di caratterizzazione molecolare del difetto e di analisi genotipo-fenotipo su numerosi pazienti provenienti da popolazioni del bacino del Mediterraneo e del Medio Oriente (Italia Continentale, Grecia, Turchia, Portogallo, Spagna, Croazia, Yugoslavia e Iran). Questi studi potrebbero portare ad un progresso sulle nostre conoscenze sull´anatomia funzionale del gene ATP7B (il gene difettoso nella malattia di Wilson) e consentire di definire o escludere l´esistenza di correlazioni genotipo-fenotipo.
Infine lo stesso gruppo ha messo a punto su sistemi cellulari le metodologie per l´analisi funzionale delle mutazioni missenso (localizzazioni, traffico intracellulare rame-dipendente) con lo scopo ultimo di definire la loro patogenicità.
APECED
La sindrome poliendocrina autoimmune e candidiasi cronica mucocutanea di tipo I o APECED è una complessa malattia il cui gene responsabile, recentemente identificato, codifica per una proteina chiamata AIRE (Autoimmuneregulator). Sebbene la funzione della proteina non sia stata ancora definita, la presenza di alcuni motivi strutturali hanno fatto ipotizzare il ruolo di fattore regolatore della trrascrizione. Nella popolazione sarda un unico difetto molecolare con una frequenza del 98% sul totale mostra differenti manifestazioni cliniche. La mancata correlazione genotipo-fenotipo suggerisce il coinvolgimento di alcuni geni modificatori.
Un progetto in corso del gruppo ha lo scopo di chiarire il ruolo funzionale della proteina codificata dal gene AIRE focalizzando l´attenzione sia sulle interazioni della proteina con specifiche sequenze del DNA sia sulle interazioni con altre proteine. Tali studi potrebbero portare alla comprensione dei meccanismi che regolano il fenomeno dell´autoimmunità nell´uomo. |
| Sindromi Malformative Multiple E Malattie Polifattoriali |
Il gruppo di Francesco Cucca intende identificare i più importanti geni di predisposizione al diabete di tipo 1 e capire i loro effetti funzionali con l´obiettivo finale di un approccio consapevole alla prevenzione della malattia.
In particolare si intende procedere con il mappaggio fine e l´identificazione di un gene di prediposizione al diabete di tipo 1 da noi mappato attraverso uno studio di linkage sul cromosoma X.
Le evidenze sperimentali supportano l´ipotesi che questo locus di malattia sarebbe alla base dell´eccesso di pazienti diabetici maschi osservato in Sardegna e in altre popolazioni ad alta incidenza di malattia (Nat. Genet. 19: 301-302, 1998). Più recentemente si sono ottenute evidenze significative di associazione all´interno della regione critica del cromosoma X che hanno consentito di restringere la regione di interesse (dati non pubblicati). Questi risultati necessitano ora di essere estesi e replicati su casistiche più ampie e indipendenti. Simultaneamente si vuole escludere il coinvolgimento del cromosoma Y nel determinare la prevalenza di pazienti di sesso maschile in Sardegna. A tal fine intendiamo effettuare uno studio di associazione e un disegno sperimenatale di tipo caso-controllo in cui analizzeremo quindici polimorfismi binari localizzati nella porzione non ricombiante del cromosoma Y.
Un´altra linea di ricerca del nostro gruppo si basa sulla definizione delle componenti di suscettibilità e resistenza al diabete di tipo 1 codificate da geni localizzati nella regione HLA. L´associazione di questa regione con il diabete di tipo 1 è dominata da specifici alleli ai loci DQB1 e DRB1 (Hum. Immunol 43: 301-308, 1995 e Hum. Mol. Genet 9: 2967-2972, 2000) ma esistono anche altri loci HLA non-DR-DQ in grado di influenzare ulteriormente il rischio di sviluppare la malattia (Hum. Mol. Genet. 10: 881-889, 2001)..
In particolare, si è visto che nella popolazione sarda esistono 3 nuove regioni HLA, al di fuori dai loci DR-DQ, in grado di influenzare ulteriormente il rischio genetico per lo sviluppo della malattia.
Intendiamo ora procedere attraverso un sequenziamento sistematico e attraverso lo studio dell´espressione dei geni contenuti all´interno delle regioni di interesse, alla definizione dei geni e dei polimorfismi eziologici in grado di influenzare e annullare la sucettibilità alla malattia codificata dalle molecole DR e DQ. Inoltre l´analisi della struttura proteica, codificata dai principali alleli MHC di suscettibilità nell´uomo e in un modello murino di malattia, ha mostrato rimarchevoli gradi di identità che contrastano con altrettanto marcate similitudini fra gli alleli di protezione umani e murini (Hum. Molecul. Genet. in press).
I meccanismi patogenetici alla base della resistenza e della suscettibilità alla malattia sono quindi verosimilmente conservati in specie diverse. Intendiamo quindi utilizzare i modelli murini di malattia per studi funzionali volti alla definizione della basi patogenetiche della malattia.
Un obiettivo primario nella nostra ricerca sul DMT1 nei prossimi anni sarà infatti quello di riprodurre i meccanismi alla base della protezione dalla malattia anche negli individui geneticamente a rischio. |
| Studi di carattere multifattoriali (Asma, rigidità arteriosa) e della sterilità |
Nei prossimi anni, l´attività del gruppo di Pilia si concentrerà su due filoni di ricerca: lo studio della componente genetica di diverse patologie o condizioni fisiopatologiche multifattoriali in Sardegna e lo studio delle vie metaboliche coinvolte nello sviluppo e mantenimento della funzione ovarica.
Per quanto riguarda le patologie multifattoriali, saranno studiate oltre all´asma allergico (su cui sono stati condotti già numerosi studi preliminari), la rigidità arteriosa e lo spessore intimo-mediale e le diverse componenti della personalità (progetto finanziato dal National Institute of Health degli USA), le patologie autoimmunitarie tiroidee, ed il carcinoma della mammella. L´utilizzo della popolazione sarda permetterà di ridurre l´eterogenità e migliorerà le possibilità di scoprire le basi ereditarie di tali condizioni. L´identificazione dei geni coinvolti nella patogenesi di questi disordini permetterà inoltre di porre le basi razionali per l´intervento terapeutico mirato (farmacogenomica).
Per quanto riguarda la funzione ovarica, lo studio partirà dall´analisi del fattore di trascrizione FOXL2. Lo studio nell´uomo e nel modello murino ci permetterà di identificare le vie metaboliche responsabili della normale attività della gonade femminile. |
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| GRUPPI DI RICERCA DIRETTI DAL PROF. ANTONIO CAO |
Va sottolineato che la ricerca guidata dal Prof. Antonio Cao è stata condotta da personale di diversa estrazione comprendente ricercatori e professori universitari e ricercatori CNR oltre che borsisti e assegni di ricerca.
RICERCHE CLINICHE SULLA TALASSEMIA
Coordinatore: Renzo Galanello, Prof. Universitario Straordinario
RICERCHE MOLECOLARI E TERAPIA GENICA NELLE TALASSEMIE
Coordinatore Paolo Moi, aiuto ospedaliero
RICERCHE MOLECOLARI SULLA M. DI WILSON E ANALISI CORRELAZIONE GENOTIPO-FENOTIPO
Coordinatore Georgios Loudianos, aiuto ospedaliero
RICERCHE SULLA DIAGNOSI PRENATALE DI TALASSEMIA
Coordinatore Cristina Rosatelli (Professore Associato di Biologia Molecolare)
RICERCHE DI MAPPAGGIO E DI CARATTERIZZAZIONE MOLECOLARI DEL DIABETE MELLITO INSULINO-DIPENDENTE Coordinatore Francesco Cucca, Ricercatore Universitario
RICERCHE SULLE SINDROMI MALFORMATIVE SU MALATTIE POLIFATTORIALI (ASMA) E SULL´INVECCHIAMENTOCoordinatore Giuseppe Pilia, Ricercatore CNR
RICERCHE SULLE REGOLAZIONI DEI GENI GLOBINICI TRAMITE USO DI TOPI TRANSGENICI E KNOCK-OUT
Coordinatore Serafina Ristaldi, Ricercatore CNR |
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| PRINCIPALI RISULTATI SCIENTIFICI CONSEGUITI DAL PROF. ANTONIO CAO E DAL GRUPPO DI RICERCA DA LUI DIRETTO |
- Caratterizzazione molecolare di Thalassemie nella popolazione sarda, italiana, turca, portoghese greca e corsa con identificazione di difetti e combinazione di difetti che hanno consentito di far progredire le nostre conoscenze sulla patologia molecolare delle globine.
- Definizione originale di diverse metodologie di diagnosi prenatale di Talassemia da quelle fondate sull´analisi del sangue fetale e quelle basate su analisi mutazionale.
- Contributi importanti e originali nelle analisi delle correlazioni genotipo-fenotipo nella Talassemia.
- Identificazione di diversi nuovi fattori di trascrizione attivi sui geni globinici che hanno condotto ad una migliore comprensione della regolazione fine dell´espressione di questo gene.
- Caratterizzazione molecolare di numerose malattie monogeniche nella popolazione sarda, tra cui la malattia di Wilson e la poliendocrinopatia autoimmune tipo I. Gli studi eseguiti in queste due malattie hanno portato ad una migliore conoscenza delle rispettive patologie molecolari.
- Precisazione del ruolo dei geni DR e DQ nella determinazione del diabete mellito insulino-dipendente (IDDM) ed individuazione di un locus nel cromosoma X che in associazione al locus DR3, contribuisce alla determinazione del IDDM.
- Identificazione dei geni responsabili delle sindromi di Simpson Golabi-Behemel e Blefarofimosi-ptosi epicanto inverso(BPES) ed analisi della funzione delle rispettive proteine. Lo studio sulla BPES ha portato ad individuare il primo gene nella specie umana il cui difetto provoca sterilità femminile.
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