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2 ottobre 2017

Varianti del gene ENaC (canale per il sodio) possono essere associate a un andamento non progressivo della malattia FC in soggetti omozigoti F508del

G. Borgo

La ricerca di geni (detti “modificatori”) in grado di modificare gli effetti patogeni delle mutazioni CFTR , e quindi l’andamento della malattia polmonare FC, ha portato all’identificazione di alcuni geni implicati nella risposta infiammatoria e immunitaria: TNFalfa, TGFbeta1, MBL2. Questi geni modificatori sono stati individuati attraverso studi di un grande numero di malati, suddivisi in gruppi con caratteristiche cliniche estreme (quadro grave contrapposto a quadro di modesto impegno), osservati però in una ristretta fascia di età (in genere tra i 20 e i 30 anni per raccogliere il massimo numero di pazienti). Questo studio adotta un disegno diverso: seleziona una casistica molto piccola ma molto particolare. Si tratta di soggetti che hanno superato 50-60 anni, hanno genotipo classificabile come severo in quanto sono omozigoti F508del e ciononostante hanno malattia polmonare che nel corso degli anni non è progredita (sono chiamati “long term non progressive phenotype”, cioè con manifestazioni di malattia non progressive nel lungo termine). Il gene su cui si concentra l’interesse di ricerca è il gene del canale del sodio ENaC.

Si sa che i sintomi FC sono dovuti a mutazioni del gene CFTR, che comportano un difetto di funzionamento della proteina-canale addetta al trasporto del cloro e dell’acqua fuori della cellula (canale CFTR). Però in FC è implicato indirettamente anche un altro canale, quello per il sodio, il cui gene è chiamato ENaC. Questo gene regola il riassorbimento di sodio e acqua all’interno della cellula. In FC il canale ENaC funziona in eccesso (probabilmente in dipendenza dell’anomalia del canale CFTR) e fa rientrare nella cellula epiteliale bronchiale troppo sodio e troppa acqua, col risultato di contribuire a una ancor maggiore disidratazione delle secrezioni. L’ipotesi è che se il gene ENaC non fosse così attivo, la malattia FC sarebbe meno aggressiva e, infatti, da qualche tempo la ricerca di base si è dedicata a trovare “inibitori” di questo canale (molecole che ne riducano l’attività).

In un recente studio (1) un gruppo di ricercatori ha voluto scoprire se avevano varianti del gene ENaC cinque soggetti con FC che, nonostante un genotipo classificato come severo (omozigoti per la mutazione F508del) avevano raggiunto e oltrepassato la maturità (52, 53, 63, 66, 67 anni rispettivamente) ed erano arrivati a questa età in buone condizioni di salute. Oltre che dalla rarità clinica, l’interesse era suggerito dalla possibilità di disporre dell’andamento della funzionalità respiratoria di questi pazienti nell’arco di età fra i 40 e i 60 anni (periodo 1992-2014). In questo lungo periodo il loro declino funzionale era stato molto modesto, ben inferiore a quello atteso in base alle statistiche per gli omozigoti F508del. Avevano tutti e cinque FC in forma “classica”: cloro elevato nel sudore, Pseudomonas nell’escreato, per lo più nella forma mucoide, insufficienza pancreatica e 4 su 5 avevano diabete correlato a FC. Ma non avevano manifestato progressione della malattia polmonare e la loro FEV1 si era stabilmente mantenuta su valori buoni o decisamente molto buoni (tranne uno con valore moderato).

La parte della ricerca svolta attraverso indagini di genetica molecolare ha indagato il DNA dei cinque soggetti attraverso una tecnica potente (WES: Whole Exome Sequencing, Sequenziamento dell’intero Esoma, cioè della parte del gene che fa produrre la proteina canale). Con WES viene esaminata la sequenza di tutto l’esoma, cioè la parte del DNA che all’interno della cellula   codifica per tutte le proteine presenti nell’organismo vivente, e che si stima contenga quasi il 90% delle mutazioni associate a patologia. Nei cinque soggetti con FC era già nota la presenza della mutazione F508del del gene CFTR, sono però emerse, come era da aspettarsi data la grande varietà che caratterizza il DNA di ogni individuo, varianti a carico di altri geni: attraverso appositi strumenti informatici è stata verificata la loro non patogenicità. Quando è stata preso in esame il gene ENaC (di cui è nota la sequenza normale) si è visto che quattro dei cinque soggetti presentavano varianti di ENaC rare e in precedenza non segnalate. A questo punto era necessario conoscere il funzionamento del canale in presenza di queste varianti, e per farlo i ricercatori hanno usato un modello particolare: l’ovocita di una rana acquatica chiamata Xenopus, in cui hanno iniettato le varianti identificate e fatto in modo che producessero il canale ENaC (una specie di “terapia genica” su singola cellula). Il passaggio del sodio attraverso il canale genera delle correnti elettriche che sono state misurate con tecniche particolari, arrivando a stabilire che due su tre delle varianti geniche individuate nei pazienti determinavano una riduzione del funzionamento di ENaC e quindi di riassorbimento del sodio. Gli autori hanno peraltro sottolineato i limiti del modello cellulare scelto, ipotizzando che, nei pazienti considerati, anche la terza mutazione potesse comportare ipofunzione di ENaC. Si spiegherebbe così la benignità della malattia in quei pazienti, nonostante il loro genotipo classicamente “severo” (omozigoti F508del).

L’inibizione del canale ENaC produce un effetto benefico sull’idratazione delle vie aeree e sulla funzione mucociliare dell’epitelio bronchiale: lo hanno dimostrato in vitro diversi studi, fra cui alcuni finanziati da FFC. In questo studio vi sarebbe evidenza che la ridotta funzione del canale può avvenire naturalmente grazie all’effetto di varianti del gene ENaC. Il gene ENaC, con tali particolari varianti, risulterebbe così un “gene modificatore” importante nell’evoluzione della malattia polmonare FC. Questo rinforza l’importanza di sviluppare eventuali farmaci inibitori del canale (quelli finora noti si sono rivelati poco appropriati), che imitino l’effetto di alcune rare varianti naturali del gene. Un tale approccio potrebbe interessare tutti i malati FC indipendentemente dalle mutazioni CFTR che portano.

1. Agrawal PB, Wang R, Li HL, Schmitz-Abe K, et Al. Epithelial Sodium Channel ENaC is a Modifier of the Long Term Non-progressive Phenotype Associated with F508del CFTR Mutations”. Am J Respir Cell Mol Biol. 2017 Jul 14. doi: 10.1165/rcmb.2017-0166OC. [Epub ahead of print].