Fibrosi cistica e diagnosi genetica preimpianto per malattie monogeniche

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Fibrosi cistica e diagnosi genetica preimpianto per malattie monogeniche

Gli articoli della sezione "Il parere degli esperti" riguardano alcuni fra gli argomenti più importanti e dibattuti delle rispettive aree cliniche. Dato il livello di approfondimento raggiunto, i testi possono contenere termini e concetti molto complessi. L’utilizzo del glossario potrà essere di aiuto nella comprensione di questi articoli e altri contenuti del sito, più divulgativi, contribuiranno a chiarire gli argomenti trattati.


La fibrosi cistica è una malattia monogenica a trasmissione autosomica recessiva, con una frequenza di 1 individuo ogni 2500 nella popolazione caucasica, ed estremamente meno comune nella popolazione asiatica e africana. Si tratta di una patologia cronica e in genere progressiva, con insorgenza nella prima infanzia. È caratterizzata principalmente da danni a livello dell’apparato respiratorio (bronchite cronica), ma anche dell’apparato digerente e riproduttivo (difetti di crescita staturo-ponderale). In particolare, gli individui affetti sono caratterizzati da formazione e accumulo di muco denso e appiccicoso a livello polmonare, che causa una dilatazione delle vie aeree facilitando l’insorgenza di infezioni batteriche [1].

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Da un punto di vista biologico, la fibrosi cistica è causata da mutazioni a carico del gene regolatore di conduttanza transmembrana della fibrosi cistica (CFTR), localizzato a livello del cromosoma 7. Sono state descritte più di 1250 mutazioni, ma la mutazione più comune, detta “Delta-F508″ (DF508), è determinata dalla delezione di 3 paia di basi nell’esone 10, che causa la perdita della fenilalanina in posizione 508 (aminoacido essenziale, fondamentale per la sintesi di qualunque tipo di peptide non solo strutturale, ma anche enzimatico, ormonale ecc.). Il gene CFTR codifica per un canale transmembrana appartenente alla superfamiglia delle ATPasi, localizzato a livello della membrana apicale delle cellule epiteliali e deputato al trasporto dello ione cloro (Cl-). In condizioni normali, le vie aeree insieme alla secrezione di muco, secernono liquido acquoso diminuendone la densità. In condizioni patologiche questo meccanismo viene a meno; il difetto genico impedisce la formazione del normale gradiente osmotico necessario per la secrezione di acqua, con conseguente incremento della densità del muco nelle vie aeree [2].

Una caratteristica costante nei pazienti affetti da fibrosi cistica è la sterilità [3], in particolare nei maschi. Il 97-98% degli uomini affetti presenta un’assenza bilaterale congenita dei dotti deferenti, ovvero quei dotti coinvolti nel trasporto degli spermatozoi dai testicoli all’uretra, con conseguente mancanza di nemaspermi a livello del liquido seminale (azoospermia ostruttiva). Oggigiorno, la maggior parte degli uomini affetti da fibrosi cistica riesce a diventare padre grazie alle tecniche di procreazione medicalmente assistita (PMA). Le tecniche chirurgiche maggiormente utilizzate in questi casi sono:

  • la TESE (dall’inglese testicular sperm extraction) che consiste nell’isolamento degli spermatozoi da tessuto testicolare [4];
  • la TESA (dall’inglese testicular epidydimal sperm aspiration) che verte sull’aspirazione per via cutanea del tessuto testicolare [5];
  • la MESA (dall’inglese microsurgical epididymal sperm aspiration) che consiste nell’aspirazione microchirurgica di liquido che si trova nell’epididimo con conseguente isolamento degli spermatozoi [6];
  • la PESA (dall’inglese percutaneous epididymal sperm aspiration) che si basa nel recupero di spermatozoi attraverso l’aspirazione per via cutanea del liquido che si trova nell’epididimo [4].

Nel caso delle donne affette da fibrosi cistica, la patologia influenza il sistema riproduttivo femminile in maniera ridotta [3]. In particolare, l’assunzione di antibiotici e corticosteroidi per il controllo dei sintomi può favorire l’insorgenza di infezioni vaginali, causando prurito, irritazione e dolore durante la minzione e il rapporto sessuale. Inoltre, il ritardo nella pubertà, l’assenza o l’irregolarità del ciclo mestruale sono comuni nelle donne affette, dovuti a scarsa nutrizione, scarsa funzionalità polmonare e basso peso corporeo compromettendone la fertilità. Nonostante le varie complicazioni dovute alla malattia, l’infertilità nelle donne affette può generalmente essere affrontata attraverso gli stessi trattamenti usati nelle donne infertili sane anche se la gestazione potrebbe contribuire a un peggioramento dei sintomi della fibrosi cistica.

Come già accennato in precedenza, la popolazione di appartenenza costituisce uno dei fattori di rischio della malattia, ma l’ereditarietà familiare rappresenta quello principale. La storia familiare (l’anamnesi) dei futuri genitori è indispensabile. Essendo una malattia autosomica recessiva, quando due genitori portatori sani (eterozigoti per il gene CFTR, quindi portatori di una sola copia di geni anomali) hanno un figlio, esiste una probabilità su quattro (25%) che il bambino sia affetto da fibrosi cistica.

La diagnosi genetica preimpianto per malattie monogeniche (PGT-M) [7] rientra nella categoria dei test genetici preimpianto (PGT), insieme alla diagnosi genetica preimpianto per aneuploidie (PGT-A) e alla diagnosi genetica preimpianto per riarrangiamenti strutturali (PGT-SR). Sono tutte tecniche associate ai trattamenti di fecondazione in vitro (FIV), ma in particolare la PGT-M permette la ricerca di specifiche patologie negli embrioni di genitori affetti o portatori (condizioni certificate da genetisti). L’obiettivo primario è quello di prevenire il concepimento di un bambino affetto unicamente e specificatamente dalla patologia di la cui coppia è affetta o portatrice. Soprattutto, la PGT rappresenta un vero e proprio trattamento prediagnosi prenatale, risultando essere di grande utilità ed evitando nella maggior parte dei casi il ricorso all’aborto terapeutico.

La fibrosi cistica insieme all’emofilia A o B, alla distrofia muscolare, alla sindrome dell’X-Fragile, all’atrofia muscolare spinale, alla distrofia muscolare di Duchenne-Becker, alla neurofibromatosi e alla talassemia sono solo alcuni esempi delle oltre migliaia di patologie per cui è possibile effettuare la PGT-M. Prima del 2015 questo tipo di trattamento era riservato solamente a coppie infertili portatrici o affette da determinate patologie genetiche. Dal 10 giugno 2015, a seguito della Sentenza 96/2015 (Serie Speciale n. 23/2015) della Corte Costituzionale, l’accesso alla PGT-M è stato esteso anche alle coppie fertili portatrici o affette da malattie ereditarie. Prima di procedere con il vero e proprio percorso di PMA, gli aspiranti neo-genitori devono essere sottoposti a uno studio preliminare del loro DNA in modo tale da rendere più accurata la successiva diagnosi (set up pre-clinico). In alcuni casi le analisi genetiche possono coinvolgere anche altri membri della famiglia. Il DNA viene ottenuto tramite campioni biologici quali sangue, saliva o anche liquido seminale, e analizzato. Una volta completata questa procedura preliminare e ottenute le analisi dal laboratorio di genetica [7], la coppia viene sottoposta a un ciclo di procreazione medicalmente assistita. Dopo stimolazione ovarica controllata, prelievo degli ovociti (pick-up), preparazione del liquido seminale e ICSI (intracytoplasmic sperm injection), gli zigoti vengono lasciati in coltura fino allo stadio di blastocisti. Una volta raggiunta la quinta, sesta o settima giornata di coltura, la blastocisti viene sottoposta a biopsia del trofectoderma (TE). Dalle sei alle dieci cellule del TE (<5% della biomassa) vengono prelevate e mandate ad analizzare al laboratorio di genetica di riferimento. La blastocisti bioptizzata viene direttamente congelata tramite vitrificazione [7].

È importante sottolineare che la biopsia consiste in un prelievo di pochissime cellule del trofectoderma, ovvero quelle cellule coinvolte nello sviluppo placentare: questa metodologia di ultima generazione si è dimostrata essere sicura ed efficace, garantendo la non compromissione delle capacità di sviluppo e impianto dell’embrione.

In generale, tutte le tecniche di diagnosi preimpianto non comportano particolari rischi, se non quello che nessuno degli embrioni analizzati sia trasferibile. Nel caso in cui l’embrione risultasse “normale” per quella determinata patologia, la donna verrebbe sottoposta a trattamento di preparazione endometriale nei giorni precedenti al transfer embrionale (embryo transfer, ET) [8]. La blastocisti selezionata verrebbe scongelata nella giornata programmata per l’ET e trasferita in utero tramite apposito catetere.

L’accuratezza della tecnica varia sulla base del laboratorio di genetica con un range compreso tra il 95 e il 99% ma, in caso di gravidanza evolutiva, è sempre raccomandata un’analisi prenatale successiva. Quest’ultima comprende la villocentesi e l’amniocentesi che permettono il rilevamento di anomalie genetiche entro le prime 10-16 settimane di gestazione.

In conclusione, la PGT-M va a rappresentare oggigiorno un’alternativa solida e sicura per quelle coppie portatrici o affette da una determinata patologia genetica, che hanno il desiderio di una gravidanza senza complicazioni e un bambino sano.

Bibliografia

  1. Orphanet: database online sulle malattie rare e sui farmaci orfani. Copyright, INSERM 1999.
  2. Farrell PM, Rock MJ, Baker MW. The Impact of the CFTR Gene Discovery on Cystic Fibrosis Diagnosis, Counseling, and Preventive Therapy. Genes (Basel) 2020 Apr 8;11(4):401.
  3. Miller AC, Comellas AP, Hornick DB, et al. Cystic fibrosis carriers are at increased risk for a wide range of cystic fibrosis-related conditions. Proc Natl Acad Sci U S A 2020;117(3):1621-7.
  4. Panella P, Pepe P, Borzì P, et al. Azoospermic patient’s treatment: An experience of a PMA hospital unit and role of ultrasonography. Arch Ital Urol Androl 2016;88(4):314-6.
  5. Hao L, Li ZG, He HG, et al. Application of percutaneous epididymal sperm aspiration in azoospermia. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2017;21(5):1032-5.
  6. Bernie AM, Ramasamy R, Stember DS, Stahl PJ. Microsurgical epididymal sperm aspiration: indications, techniques and outcomes. Asian J Androl 2013;15(1):40-3.
  7. ESHRE PGT-M Working Group, Carvalho F, Moutou C, Dimitriadou E, et al. ESHRE PGT Consortium good practice recommendations for the detection of monogenic disorders. Hum Reprod Open 2020 May 29;2020(3):hoaa018.
  8. Bortoletto P, Bakkensen J, Anchan RM. Embryo transfer: timing and techniques. Minerva Endocrinol 2018;43(1):57-68.
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