In un articolo pubblicato oggi su Development, i ricercatori hanno scoperto che la presenza di una terza copia del gene Dyrk1a e di almeno altri tre geni è responsabile di questi cambiamenti che avvengono durante lo sviluppo – chiamati dismorfologia craniofacciale – e che comportano un accorciamento della lunghezza del cranio e del viso da dietro a davanti e un allargamento del diametro della testa. La sindrome di Down, che colpisce 1 su 800 nati vivi, è nota come “disordine del dosaggio genico“, cioè comporta cambiamenti nel numero di copie di un gene. Le persone con la sindrome di Down hanno tre copie del cromosoma 21 invece di due. La presenza di tre copie di alcuni geni su questo cromosoma causa gli aspetti tipici della Sindrome di Down, ma non si sa ancora quali siano i geni responsabili. Utilizzando l’ingegneria genetica, i team guidati da Victor Tybulewicz del Francis Crick Institute e da Elizabeth Fisher dell’University College di Londra hanno creato ceppi di topi con duplicazioni di tre regioni sul cromosoma 16, che imitano la presenza di un terzo cromosoma 21. I topi presentano molti tratti tipici della sindrome di Down, tra cui cambiamenti nella forma del viso e del cranio. Precedenti ricerche hanno collegato un gene chiamato Dyrk1a ad aspetti della sindrome di Down; quindi, i ricercatori hanno voluto verificarne l’impatto sulla dismorfologia craniofacciale. In collaborazione con il gruppo di Jeremy Green del King’s College di Londra, hanno dimostrato che i topi con una copia in più di Dyrk1a avevano un numero ridotto di cellule nelle ossa della parte anteriore del cranio e del viso. Inoltre, le articolazioni cartilaginee alla base del cranio, chiamate sincondrosi, erano fuse in modo anomalo. Questi effetti sono stati in parte annullati quando la terza copia di Dyrk1a è stata rimossa, dimostrando che tre copie di Dyrk1a sono necessarie per causare questi cambiamenti nel cranio. I ricercatori ritengono che la presenza di una terza copia di Dyrk1a ostacoli la crescita delle cellule della cresta neurale, necessarie per formare le ossa della parte anteriore del cranio. Oltre a Dyrk1a, la ricerca ha dimostrato che anche altri tre geni contribuiscono ai cambiamenti del cranio, ma sono necessarie ulteriori ricerche per confermare la loro identità.
Trattamenti futuri
Victor Tybulewicz, Group Leader del Laboratorio sulla sindrome di Down al Crick, che ha lavorato con il primo autore Yushi Redhead, ha dichiarato: “Comprendere la genetica coinvolta nello sviluppo della testa e del viso ci dà indizi su altri aspetti della sindrome di Down, come le patologie cardiache. Poiché Dyrk1a è così fondamentale per la dismorfologia craniofacciale, è altamente probabile che sia coinvolto anche in altri cambiamenti nella Sindrome di Down”. Jeremy Green, professore di biologia dello sviluppo al King’s College di Londra, ha dichiarato: “Con l’aiuto di grandi collaboratori dell’Università di Calgary in Canada e di un gruppo di software di imaging medico qui al King’s, siamo stati in grado di applicare sia metodi tradizionali sia metodi molto innovativi per confrontare forme anatomiche complesse. Questi metodi sono stati abbastanza sensibili da rilevare differenze anche nelle fasi fetali. Questo ci ha aiutato a individuare non solo la posizione dei geni che causano la sindrome di Down, ma anche a ottenere indizi su come questi geni causano le differenze che causano”. I ricercatori mireranno poi a identificare i geni coinvolti nei difetti cardiaci e nel deterioramento cognitivo, avvicinandosi così alla comprensione di come sviluppare trattamenti mirati per gli aspetti della Sindrome di Down che hanno un impatto sulla salute.
