Studio dell’eterogeneità genetica in pazienti affetti da Sickle Cell Disease mediante analisi del DNA mitocondriale

L’anemia falciforme (SCD) comprende un gruppo eterogeneo di disturbi caratterizzati dalla presenza di almeno un allele che codifica per la variante HbS dell'emoglobina (HBB: c20A>T) e da un secondo allele HBB caratterizzato da una variante patogenetica (HbS, HbC, B° e B+). Il risultato è un diverso grado di polimerizzazione dell'emoglobina a cui si associa un diverso fenotipo clinico. Tale eterogeneità è dovuta inoltre ad alterazioni a carico di altri geni quali HBA1 , HBA2, HBG2, BCL11A e regione intergenica HBS1L-MYB. Il DNA mitocondriale (mtDNA) rappresenta un'importante fonte di informazioni per ricostruire la storia delle popolazioni e ricostruire le origini materne degli individui. È ampiamente descritta una filogenesi dettagliata del mtDNA a livello globale, in cui i diversi aplogruppi sono definiti da specifici motivi mutazionali e limitati a certe aree geografiche ed a gruppi di popolazioni. Lo scopo di tale lavoro è quello di studiare ed approfondire l'eterogeneità genetica dei pazienti affetti da anemia falciforme, attraverso una caratterizzazione degli aplotipi mitocondriali. Lo studio è stato condotto su 37 pazienti ( 25 di origine africana, 9 europea, 3 americana) affetti da anemia falciforme giunti in Umbria tra il 2000 e il 2018: 20 (HbS/HbS), 10 (HbS/ β+ o β0-talassemia) e 7 (HbS/HbC). E’ stata sequenziata la regione di controllo del mtDNA di ciascun paziente (da nt. 16024 a 210) includendo quindi la regione ipervariabile (HVR) I e la maggior parte dell'HVRII. Sono state annotate le varianti mutazionali rispetto alla sequenza di riferimento di Cambridge (rCRS, NC012920) e ricostruito l’aplogruppo d’appartenenza (software Haplogrep https://haplogrep.i-med.ac.at). L’analisi delle sequenze della regione di controllo del mtDNA ha mostrato 94 siti polimorfici, in particolare sono presenti: 9 transversioni e 2 indel (1 delezione e 1 insersione). Dall’allineamento con la sequenza rCRS sono stati ottenuti 32 diversi aplotipi: 4 risultano condivisi tra 2 o 3 campioni, ma solo 3 coppie hanno dichiarato di essere imparentate per linea materna. Invece 1 aplotipo è stato individuato in 2 soggetti africani, non parenti, 1proveniente dalla Costa d'Avorio e 1 del Benin. I diversi aplotipi sono stati classificati in 30 linee mitocondriali, appartenenti a 12 diversi macro-aplogruppi: B, D, G, JT, L0, L1, L2, L3, M*, R0, UK e X. Nel gruppo HbS/HbS sono stati identificati i seguenti cluster mitocondriali: 1 JT, 1 B, 2 G, 6 L2, 4 L1, 1 M*, 1 UK, 2 L3 e 2 L0. Nel gruppo HbS/ β-tal: 3 R0, 1 X, 3 JT, 1 L2, 1 D e 1 L3. Infine nel gruppo HbS/HbC: 4 L2, 2 L3 e 1 M*. L'analisi delle variabilità mitocondriale ha permesso di caratterizzare la struttura filogeografica degli individui affetti da SCD. Lo studio di nuove alterazioni genetiche nucleari e mitocondriali, insieme all’incrocio con i dati clinici porterà sempre più verso una precisa stratificazione dei pazienti, che rappresenta un requisito necessario sia a fini diagnostici che per la gestione clinica del paziente. Dal momento che il mtDNA è uno strumento molecolare che permette di ricostruire nel tempo e nello spazio gli spostamenti delle popolazioni umane, esso offre un forte contributo nel comprendere l’origine geografica degli individui, dal punto di vista materno. Pertanto questa accurata stratificazione genetica potrebbe ottimizzare le analisi di routine per i pazienti con origini incerte o sconosciute e migliorare il loro trattamento e la qualità della vita.