Storia naturale della malattia di Charcot-Marie-Tooth tipo 2A: un ampio studio multicentrico internazionale

La mitofusina-1 (MFN1) e la mitofusiona-2 (MFN2) sono proteine omologhe di mammiferi e membri di un’ampia famiglia di GTPasi transmembrana mitocondriali che presentano espressione ubiquitaria in cellule eucariote e giocano un ruolo fondamentale nella dinamica dei processi di rimodellamento mitocondriale governati dalla fusione e fissione mitocondriale. Questi due processi biologici altamente coordinati, tra altre funzioni, sono considerati critici nella mitigazione dello stress mitocondriale, contribuendo al controllo della qualità mitocondriale e alla facilitazione dell’apoptosi cellulare in caso di estremo stress cellulare. MFN2 è costituito da 757 aminoacidi, è una proteina codificata nel nucleo e ancorata alla membrana mitocondriale esterna tramite due domini transmembrana (TM1 e TM2). Gran parte della proteina, incluso il suo grande dominio GTPasico e due regioni ripetute coiled-coil (HR1/cc1 and HR2/cc2), sono citosolici. MFN2 è essenziale per la fusione mitocondriale; tuttavia, l’esatto meccanismo attraverso il quale questo avvenga non è completamente compreso. Un’ipotesi ampiamente accettata è che le proteine MFN2 sui lati opposti delle membrane mitocondriali medino il collegamento tramite interazioni omologhe primariamente di HR2, ma anche di regioni HR1. Inoltre, evidenze da neuroni in coltura ottenuti da topi knockout per Mfn2 e neuroni di embrioni di ratti e topi che espressavano varianti patogeniche conosciute di Mfn2, suggeriscono un ruolo di MFN2 nel trasporto assonale bidirezionale dei mitocondri. MFN2, inoltre, media siti di contatto tra reticolo endoplasmatico e mitocondri, importanti per l’omeostasi del calcio.
Mutazioni in MFN2 sono associate con la malattia di Charcot-Marie-Tooth di tipo 2A (CMT2A), rendendo conto del 4-7% di tutte le diagnosi di CMT e del 30% delle forme genetiche. Al confronto con CMT1A, la forma più comune di CMT, CMT2A è associata a un più severo e motorio predominante fenotipo che si manifesta usualmente in età più precoce e comporta un più alto carico di disabilità. Caratteristiche addizionali includono l’atrofia del nervo ottico fino al 9% dei pazienti, coinvolgimento delle corte vocali, disfunzioni dei motoneuroni superiori e lesioni della sostanza bianca alla RM. In aggiunta, varianti di specifiche posizioni di aminoacidi (per esempio p.Arg104), causano una sindrome più complessa con difficoltà di apprendimento.
Studi genotipo-fenotipo di casi di casi di CMT2A hanno mostrato una significativa eterogeneità fenotipica e allelica. Varianti missense nello stato eterozigotico sono frequentemente implicate in CMT2A e la maggior parte di queste risiede nel contesto o adiacente al dominio GTPasico. La dimerizzazione del dominio GTPasico può avvenire durante la legatura e la fusione mitocondriale e evidenze recenti suggeriscono che un meccanismo a dominanza negativa o di gain of function possa essere responsabile. Modelli in vitro e in vivo di CMT2A hanno mostrato che certe varianti patogeniche (p.Arg94Gln, p.Thr105Met) causano ipofusione mitocondriale, mentre altre (p.Leu76Pro, p.Arg364Trp) causano iperfusione mitocondriale. Certe varianti, come p.Arg94Trp/Gln e p.Arg364Trp sono state ripetutamente avvenire de novo e avvengono nei nucleotidi guanina e citosina che risiedono nelle sequenze CpG. Nonostante questo, il polimorfismo in MFN2, anche se non comunemente, avviene e pertanto l’interpretazione di nuove varianti di MFN2 è una sfida. Inoltre, i casi autosomici recessivi e semi dominanti di CMT2A presentano una eterogeneità allelica della condizione. Un tratto recessivo è ereditato e causa malattia in una forma recessiva e i portatori del tratto recessivo sono, usualmente, fenotipicamente normali. Tuttavia, il tratto recessivo è considerato anche essere ereditato di una forma semidominante, quando causa malattia lieve a insorgenza tardiva nello stato di eterozigosi. Esempi di varianti che mostrano ereditarietà semidominante in CMT2A includono p.Thr362Arg e p.Thr362Met. Degno di nota, il primo, è assente nel database genomico di popolazione (gnomAD), mentre il secondo è presente nove volte nel gnomAD. Comunque, queste sono varianti molto rare. Inoltre, la lipomatosi simmetrica multipla, una malattia rara e fenotipicamente distinta, caratterizzata da un aumento del tessuto adiposo prevalentemente a livello della parte superiore del corpo è stata associata a mutazioni bialleliche di MFN2. In ogni caso, almeno una delle varianti di MFN2 è p.Arg707Trp e fonotipicamente alcuni pazienti manifestano anche una neuropatia assonale a esordio tardivo.

L’obiettivo di questo lavoro è quello di fornire correlazioni genotipo-fenotipo per aiutare nell’interpretazione delle varianti, informare sulla prognosi e fornire dati sulla storia naturale della malattia per guidare il disegno di clinical trial. Gli autori hanno utilizzato la più ampia coorte di CMT2A, dati raccolti nel contesto del Inherited Neuropathy Consortium (INC-RDCRN) natural history study of CMT. In letteratura sono presenti studi cross sezionali genotipo-fenotipo di CMT2A che hanno descritto lo spettro fenotipico della malattia, ma mancano studi longitudinali sulla storia naturale della malattia. In questo studio di una coorte prospettica multicentrica di 196 pazienti con CMT2A dominante e autosomica recessiva, gli autori hanno effettuato un profondo studio genotipo-fenotipo delle caratteristiche alla baseline dei pazienti e dei dati longitudinali (1-2 anni) per descrivere la storia naturale della malattia.
L’esordio nell’infanzia di CMT2A autosomica dominante è il marker più predittivo di significativa severità di malattia ed è indipendente dalla durata di malattia. Quando confrontata con CMT2A autosomica dominante a esordio in età adulta, è associata a un più alto tasso di ortosi di caviglia e piede, uso a tempo pieno della sedia a rotelle, difficoltà della destrezza a anche un significativo più alto punteggio ai CMT Examination Score (CMTESv2) e CMT Neuropathy Score (CMTNSv2) al momento della valutazione iniziale.
Analisi dei dati longitudinali usando il CMTESv2 e la sua controparte Rasch-weighted (CMTESv2-R) hanno mostrato che nel corso di un anno, il CMTESv2 aumenta in modo significativo in CMT2A autosomica dominante. Inoltre, dopo 2 anni sia il CMTESv2 che il CMTESv2-R aumentano in modo significativo rispetto alla risposta standardizzata. Nella popolazione pediatrica di CMT2A (forme autosomiche dominanti e autosomiche recessive raggruppate insieme), la CMT Pediatric Scale aumentava significativamente sia a un anno che a due anni al confronto con la risposta standardizzata.
Con l’uso sempre più comune di pannelli di sequenziamento di nuova generazione, sempre più pazienti con CMT riceveranno un risultato genetico. Questo condurrà anche all’identificazione di un ampio numero di nuove varianti di MFN2, del cui significato ancora da conoscere. Ampi studi di coorte di CMT2A come questo sono importanti per aiutare gli investigatori nella ricerca della cura delle varianti. Inoltre, con le terapie geniche in sviluppo e coi clinical trial all’orizzonte, si rendono necessarie misure di outcome clinico.
Questo studio fornisce l’evidenza che il CMTESv2è un’efficacie misura di oputcome per clinical trial a 2 anni che, insieme al concorrente sviluppo di biomarkers efficaci, significa che i ricercatori sono in una buona posizione per effettuare trial clinici quando terapie candidate diverranno disponibili per CMT2A.

Natural history of Charcot-Marie-Tooth disease type 2A: a large international multicentre study

Menelaos Pipis, Shawna M. E. Feely, James M. Polke Mariola Skorupinska, Laura Perez, Rosemary R. Shy, Matilde Laura, Jasper M. Morrow, Isabella Moroni, Chiara Pisciotta, Franco Taroni, Dragan Vujovic, Thomas E. Lloyd, Gyula Acsadi, SabrinaW. Yum, Richard A. Lewis,Richard S. Finkel, David N. Herrmann, JohnW. Day, Jun Li, Mario Saporta, Reza Sadjadi, David Walk, Joshua Burns, Francesco Muntoni, Sindhu Ramchandren, Rita Horvath, Nicholas E. Johnson, Stephan Zu¨chner, Davide Pareyson, Steven S. Scherer, Alexander M. Rossor, Michael E. Shy and Mary M. Reilly for the Inherited Neuropathies Consortium – Rare Disease Clinical Research Network (INC-RDCRN)

https://academic.oup.com/brain/article/143/12/3589/6068060