Osservatorio
sulla ricerca
speciale Ricerca GENETICA
In questa pagina sono riportate alcune informazioni sulla ricerca
genetica per la causa delle M.I.C.I., raccolte dalle varie fonti di informazione
quali i siti di associazioni di tutto il mondo per la lotta a queste malattie,
o dai siti che trattano in maniera specifica la ricerca medica.
Lista degli articoli:
- Il M. di
CROHN e la RETTOCOLITE ULCEROSA, sono MALATTIE GENETICHE ? -
Identificato un fattore responsabile dell'insorgenza del Morbo di Crohn
- Le origini genetiche di una malattia - Evidence for Inflammatory Bowel
Disease of a Susceptibility Locus on the X Chromosome - Gene Profiling
key to Inflammatory Bowel Disease - Progetto GENOMA, i primi risultati
- Le malattie infiammatorie croniche dell'intestino (M.I.C.I.) hanno una
PREDISPOSIZIONE GENETICA? - Genetics research in IBD - The great IBD gene
search - Chromosome 16: site of a genetic marker for Crohn's? - CCFA researcher
links chromosome 12 to Crohn's - Fine mapping of the chromosome 3p susceptibility
locus in inflammatory bowel disease - Update on Inflammatory Bowel Disease
Genetics - Genetic analyses of chromosome 12 loci in Crohn's disease -
Gene therapy of chronic inflammatory disease - International IBD Genetics
Researchers...Is IBD inherited? - The 'Genes' -
Il Morbo di Crohn e la Rettocolite
Ulcerosa, sono MALATTIE GENETICHE ?
Vito Annese
Unità Operativa e Laboratorio di Ricerca Molecolare di Gastroenterologia,
Ospedale IRCCS “Casa Sollievo della Sofferenza”, San Giovanni Rotondo
vito.annese@tin.it
INTRODUZIONE
La patogenesi del morbo di Crohn e della Colite Ulcerosa, nonostante
numerosi e approfonditi studi in campo immunologico e microbiologico, rimane
elusiva. Negli ultimi anni l’ipotesi dominante è che si verifichi
un’anomala risposta immunologica/infiammatoria da parte dell’ospite ad
antigeni comunemente presenti nel lume intestinale. Probabilmente a causa
di una perdita della “tolleranza” o di un’alterata permeabilità
intestinale, viene attivata la risposta immune ma soprattutto non si verificano
i normali meccanismi di controllo della risposta infiammatoria e pertanto
si determina la cronicità del processo infiammatorio (1).
Questa ipotesi ha necessariamente suggerito che uno dei fondamentali
meccanismi di regolazione della risposta immunologica ed infiammatoria
dell’ospite risiede nel suo patrimonio genetico (Fig. 1). Questo elemento,
unito alle evidenze epidemiologiche preesistenti (es. familiarità)
e al progressivo miglioramento tecnologico nel campo della genetica molecolare,
ha determinato un formidabile impulso per gli studi di genetica in queste
malattie.
PRESUPPOSTI EPIDEMIOLOGICI
Una serie di elementi clinici ed epidemiologici ha suggerito negli
anni ’80 ed all’inizio degli anni ’90 l’esistenza di una predisposizione
genetica per il m. di Crohn e la Colite ulcerosa.
L’incidenza delle malattie non è uniformemente distribuita
nel mondo essendo maggiore tra i caucasici rispetto ai neri ed agli asiatici.
Ma anche tra i caucasici si registrano sensibili differenze con un picco
nel ceppo Ashkenazi di ebrei di origine europea ed americana (Fig. 2).
E’ ovvio che l’incidenza è influenzata da una serie di fattori confondenti,
soprattutto ambientali, ma non tutte le differenze identificate sono spiegabili
solo sulla base di differenze socio-culturali (2).
L’associazione tra m. di Crohn o Colite Ulcerosa e malattie
genetiche (ad es. sindrome di Turner e glicogenosi di tipo IB)(Fig. 3)
e malattie autoimmuni (spondilite anchilopoietica, psoriasi, colangite
sclerosante, sclerosi multipla, celiachia) è stata più volte
documentata. In alcuni casi è stato evidenziato una correlazione
con specifici aplotipi HLA (come ad es. nella celiachia e colangite sclerosante)(3).
La storia familiare, riportata in percentuale variabile nelle
diverse casistiche ma attorno ad un range del 10-20%, è un altro
importante elemento a favore della predisposizione genetica (Fig. 4). Questo
dato è ulteriormente suffragato dall’evidenza che la presenza di
una familiarità rappresenta il più importante fattore di
rischio conosciuto di sviluppare queste malattie, con un incremento di
incidenza di 10-50 volte nei familiari di 1° grado del soggetto affetto
(probando)(4,5). E’ stato argomentato che i familiari di 1° grado condividono
verosimilmente gli stessi fattori di rischio ambientale (es. fumo). Ma
d’altra parte non si è evidenziato un incremento del rischio nei
partner dei pazienti.
Le stesse caratteristiche cliniche dei casi con aggregazione
familiare suggeriscono l’importanza della predisposizione genetica. Pur
nei limiti delle difficoltà della tipizzazione fenotipica della
malattia nel tempo, la maggior parte degli studi hanno posto in rilievo
la sorprendente concordanza per diagnosi e talora per sede e caratteristiche
cliniche della malattia nei casi familiari (6)(Fig. 5).
La concordanza nei gemelli, monozigoti, rispetto ai dizigoti
ed agli altri fratelli che arriva a valori del 50-60% soprattutto nel caso
del m. di Crohn, ha consentito, in analogia a quanto eseguito in altre
malattie, di calcolare un coefficiente di ereditabilità che nel
m. di Crohn è superiore a quello calcolato ad esempio per il diabete
e l’ipertensione arteriosa (7)(Fig. 6).
MODELLO GENETICO
Il m. di Crohn e la Colite Ulcerosa non vengono trasmesse con un modello
mendeliano classico (8). Analisi di segregazione eseguite in Germania e
Scandinavia hanno dimostrato che forse un singolo gene autosomico può
essere coinvolto in un piccolo sottogruppo di pazienti. L’ipotesi più
accreditata è che queste malattie siano geneticamente complesse,
con una chiara interazione di fattori ambientali. I geni coinvolti sono
sicuramente numerosi (forse addirittura 10-15) ed alcuni potrebbero essere
condivisi (9). Questo dato spiegherebbe la più frequente coesistenza
di m. di Crohn e Colite Ulcerosa in alcune famiglie rispetto alla possibilità
teorica. La diverse combinazione dei genotipi spiegherebbe anche la notevole
eterogeneità sul piano clinico di queste malattie. Un’altra ipotesi
di lavoro è che la malattia potrebbe essere determinata dall’interazione
di 2-3 geni principali (modello multilocus)(2). Questo potrebbe spiegare
la presenza di marker sub-clinici (es. alterata permeabilità intestinale)
anche nei familiari sani. La coesistenza dell’alterazione di questi geni
principali (es. alterata permeabilità ed alterata risposta immune),
in presenza di particolari condizioni ambientali potrebbe scatenare la
malattia. Un altro possibile modello è quello cosiddetto di eterogeneità.
Secondo questa ipotesi il m. di Crohn e la Colite Ulcerosa sono malattie
eziologicamente e geneticamente distinte, ma con una simile presentazione
clinica. Ciascuna delle diverse componenti della malattia potrebbe essere
ereditata con meccanismo distinto. Questo modello, che pure è il
più complesso, è anche il più flessibile (2). D’altra
parte nessuno di questi modelli spiega il progressivo aumento di queste
malattie nelle ultime decadi.
STUDI GENETICI
Qualunque sia il modello genetico coinvolto, per dimostrare che una
malattia presenti almeno in parte una patogenesi genetica, è necessario
individuare il gene candidato. Questa strategia, in analogia a quanto fatto
per altre patologie, è stata diffusamente utilizzata negli anni
’80 e buona parte dei ’90. Sulla base delle conoscenze della fisiopatologia
di queste malattie, si sono studiate le possibili mutazioni di alcuni geni
candidati (Tabelle I e II)(10) in studi caso/controllo. Per quanto molto
specifica, questa metodologia è tuttora limitata dalla conoscenza
della minoranza dei geni (circa un decimo) del nostro patrimonio genetico.
I dati sin qui ottenuti sono stati assai contradditori per la possibilità
di false positività (errore di stratificazione), linkage disequilibrium
o associazione casuale e non possono considerarsi conclusivi.
Più recentemente, con i notevoli progressi anche metodologici
che lo studio del genoma umano ha ottenuto, è stata utilizzata una
diversa strategia. Lo studio cioè della segregazione di particolari
marcatori (microsatelliti) all’interno di famiglie con due o più
soggetti affetti (Fig. 7). Dopo la prima segnalazione di Hugot et al nel
1996 (11), sono apparsi altri sei studi con l’analisi dell’intero genoma
con questa metodologia (Tabella III). Questi studi hanno segnalato un progressivo
aumento dei cromosomi (e quindi dei possibili geni) coinvolti. I numerosi
studi di replicazione eseguiti, anche nella popolazione italiana (12) hanno
confermato un linkage soprattutto sul cromosoma 16 (IBD1) per il m. di
Crohn e sul cromosoma 12 nella Colite Ulcerosa (IBD2). Sono in corso, anche
presso il ns. centro, ulteriori studi per ottenere una migliore definizione
dell’area di interesse sul cromosoma (“fine mapping”), di conferma del
locus in casi a presentazione sporadica, ed infine di identificazione del
possibile gene coinvolto. La strada da percorrere è comunque ancora
tanta perchè le aree di interesse descritte nelle varie popolazione
spaziano sul cromosoma di circa 30-40 centiMorgan, una superficie che contiene
diverse centinaia di geni (13) (Fig. 8).
Più recentemente una nuova metodologia di studio si va affermando.
Sono stati messi a punto dei filtri che contengono fino a 40.000 cloni
di cDNA, inclusi tutti i geni noti. Il principio in pratica è lo
studio del mRNA tissutale a partire ad esempio dalle cellule delle cripte
del colon. Previa estrazione dell’RNA, si esegue una sintesi del cDNA in
situ con successiva marcatura radoioattiva ed ibridizzazione con i filtri
di cDNA. Successivamente viene eseguite una complessa analisi per evidenziare
un’eventuale sovra o sotto-espressione di un particolare gene (14)(Fig.
9). Si tratta di una metodica molto innovativa ma tuttavia promettente,
anche in maniera complementare alle altre metodiche suddette.
POTENZIALI APPLICAZIONI CLINICHE
Al momento gli studi di genetica non hanno ancora consentito progressi
sostanziali nel campo dell’eziopatogenesi. Questo tipo di acquisizione
sono appunto quelle più importanti per arrivare ad una terapia genetica
che possa modificare in maniera definitiva la storia naturale di queste
malattie. Quello che invece gli studi di genetica sembrano consentire in
tempi più prossimi è quello di poter arrivare ad una tipizzazione
su base genotipica di alcune caratteristiche cliniche di queste malattie.
Chiunque abbia esperienza clinica conosce la notevole eterogeneità
clinica di queste malattie che si modifica anche nel tempo nello stesso
soggetto. Questo elemento di per sé complica una classificazione
in sottogruppi sulla base delle caratteristiche fenotipiche. Viceversa
è noto che alcune caratteristiche cliniche della malattia influenzano
la risposta alla terapia e l’evoluzione nel tempo, ad esempio in termini
di necessità di interventi chirurgici. Qualora una valutazione del
background genetico consentisse una migliore stratificazione dei pazienti
e magari consentisse di prevedere alcune caratteristiche della malattia,
questo sarebbe estremamente utile nella gestione clinica di questi pazienti.
Qualche elemento in questo senso è già disponibile. Ad esempio
alcuni aplotipi dell’HLA correlano significativamente con alcune caratteristiche
cliniche del m. di Crohn e della Colite Ulcerosa (Fig. 10)(15). Inoltre
è stato dimostrato che alcuni aplotipi del TNF correlano più
ad una o all’altra delle due malattie, oppure a peculiari caratteristiche
cliniche (es. forme fistolizzanti e con localizzazione al colon)(Fig. 11).
Questo dato, che sarebbe condizionato da una maggiore o minore produzione
del TNF determinata da distinti aplotipi, potrebbe avere anche delle ricadute
sulla risposta all’anticorpo anti-TNF in questi pazienti. In effetti è
stato dimostrato che alcuni aplotipi correlano con una maggiore o minore
risposta all’Infliximab. Questi dati per la verità non sono sempre
stati univoci e richiedono definitive conferme, ma hanno aperto il nuovo
filone della farmacogenomica, la possibilità cioè che la
tipizzazione genetica possa consentire di predire meglio la risposta alla
terapia o minimizzarne le complicanze (15). A questo proposito grande interesse
hanno trovato gli studi sul gene della tiopurina S-metiltransferasi (TMPT)
che determina la mutilazione dell’azatioprina e 6-mercaptopurina. Un allele
mutante di questo gene ne ridurrebbe la produzione e nei soggetti eterozigoti
per questo allele la possibilità di inibizione midollare indotta
dai metaboliti tossici questi farmaci sarebbe molto maggiore. Con il sempre
maggiore utilizzo di questi farmaci e la frequenza di circa il 10% di eterozigosi
e 0.3% di mozigosi nella popolazione, si comprende quando possa essere
importante con un semplice test acquisire questo dato (16). Tuttavia del
tutto recentemente è stato segnalato che la mutazione di questo
allele era presente solo in 11/40 pazienti con aplasia midollare da azatioprina,
(17) sottolineando che forse l’anomalia di questo gene non è l’unico
elemento responsabile della tossicità midollare.
CONCLUSIONI
Le evidenze disponibili confermano che il m. di Crohn e la Colite Ulcerosa
sono malattie con evidente predisposizione genetica e sono tra loro correlate
per la probabile condivisione di alcuni geni/malattia. Il modello genetico
è tuttavia complesso con importante componente di interazione con
i fattori ambientali e per il momento gli studi di genetica sono da considerarsi
ancora molto preliminari. Potenzialmente saranno molto utili per avvicinarsi
ai momenti patogenetici iniziali di queste malattie e di conseguenza potranno
sicuramente incidere anche nella terapia (genica ?). Tuttavia la strada
per l’identificazione dei geni responsabile sembra ancora lunga e difficile.
Al momento questi studi hanno già apportato delle importanti informazioni
sulla correlazione tra alcuni genotipi e fenotipi (ad esempio nel caso
dell’HLA o degli aplotipi del TNF). Inoltre si espande sempre più
l’importanza della farmacogenetica. Lo studio di particolari polimorfismi
o mutazioni potrà consentire forse il migliore utilizzo di alcuni
farmaci (es. il gene NAT per la mesalazina) o di prevenire possibili gravi
complicanze della terapia (es. il gene TMPT per la 6-mercaptopurina). Il
formidabile impulso scientifico che il progetto genoma ha avuto non potrà
non avere importanti ricadute anche nello studio di queste malattie
BIBLIOGRAFIA ESSENZIALE
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Year Book 1999. Bianchi Porro G, Ardizzone S (eds.) Mediserve 1999, pp.
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Curr Opin Gastroenterol 2000;16:297-305.
14. Fortina P, Stoeckert C, Annese V, et al. Microarray gene expression
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disease. Gastroenterology 2000;118:705-13.
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Tabella I - Elenco dei possibili geni candidati
Geni candidati |
Cromosomi |
NRAMP, KM |
2
|
GNAI2, MLH2 |
3
|
HLA, TNF, TAP2a, Motilina, Complemento |
6
|
Recettori a b Vb 11 celule T, EGF, HGF, MLH1,
MUC3 |
7
|
Recettore Vit. D, Citocheratine, IL-1, IFN-g |
12
|
ICAM |
13
|
GM, recettori g d cellule T |
14
|
Integrina CD11, E-caderina, Recettore IL-4 |
16
|
Antagonista recettore IL-1, Complemento BF,
ICAM |
19
|
Tabella II – Marcatori molecolari in cui è stato ottenuta
un’associazione positiva
Marcatori genetici |
Malattia |
Cromosomi
|
Antagonista recettore IL-1 (allele 2) |
RCU |
2q
|
NRAMP |
RCU/MC |
2p
|
HLA, TAP2 |
RCU/MC |
6p
|
TNF (a2b1c4e1) |
MC |
6p
|
TNF a -308 (allele 2) |
RCU |
6p
|
Motilina (allele 2) |
MC |
6p
|
Recettore b cellule T |
RCU/MC |
7q
|
MUC2 |
RCU/MC |
11p
|
Recettore Vit. D |
MC |
12
|
ICAM |
RCU/MC |
13,19
|
Tabella III – Elenco studi di linkage sull’intero genoma
Autori |
Cromosomi
con likage |
Hugot JP, Nature 1996 |
16
|
Satsangi J, Nat Gen 1996 |
3, 7, 12
|
Cho J, PNAS 1998 |
1, 3, 4, 16
|
Hampè J, Am J Hum Genet 1999 |
1, 6, 12, 16
|
Ma Y, Inflamm Bowel Dis 1999 |
5, 14, 17
|
Duerr J, Am J Hum Genet 2000 |
14
|
Rioux J, Am J Hum Genet 2000 |
5, 19
|
Identificato
un fattore responsabile dell'insorgenza del Morbo di Crohn
Tratto da mybestlife 16/07/2001
Si
è recentemente svolto il Congresso mondiale sulle Malattie infiammatorie
croniche intestinali organizzato dall'Università di Bologna e durante
il quale sono stati presentati i risultati di due ricerche indipendenti,
una americana e l'altra francese, che hanno portato all'identificazione
di un fattore responsabile dell'insorgenza del Morbo di Crohn.
I ricercatori avrebbero infatti scoperto la mutazione
del gene Nod2, presente con il doppio della frequenza in pazienti affetti
dalla malattia rispetto ad altri individui sani. Il gene incriminato si
trova soprattutto nei monociti, cellule difensive del sistema immunitario
congenito, e la modifica renderebbe tali cellule incapaci di riconoscere
i batteri scatenando così una reazione infiammatoria esagerata da
parte del sistema immunitario adattivo il quale, di conseguenza, reagisce
più lentamente. Il Morbo di Crohn non è una vera e propria
malattia ereditaria, tuttavia esiste una dimostrata predisposizione familiare;
la scoperta potrebbe quindi velocizzare il processo di identificazione
di altre mutazioni presenti nella malattia.
Nonostante l'importanza della scoperta, i ricercatori
sostengono che sarà necessario del tempo per mettere a punto nuovi
trattamenti terapeutici. Le statistiche stimano 300.000 soggetti colpiti
dalla malattia con 10.000 nuovi casi ogni anno, gli individui più
colpiti sono i bambini tra i 7 e gli 8 anni, i ragazzi al di sotto dei
18 anni e gli adulti tra i 55 ed i 65 anni.
Le origini
genetiche di una malattia
Tratto da Le Scienze OnLine sezione Notiziario
del 23.05.2001
Le infiammazioni dovute a questa patologia sono
dovute al fatto che il gene difettoso provoca un attacco dell'intestino
contro la sua normale flora batterica
Un gene che conferisce una particolare predisposizione
a sviluppare la malattia di Crohn, una malattia dell'apparato digerente,
è stato indicato indipendentemente da due gruppi di ricerca, in
Europa e negli Stati Uniti. La malattia compare quanto il sistema immunitario
stimola infiammazioni e ulcere nell'intestino. Secondo gli scienziati,
questo avviene perché il gene difettoso fa si che l'intestino attacchi
la sua normale flora batterica.
Secondo gli scienziati, responsabile della malattia,
che colpisce circa una persona su mille, sarebbe un gene noto come Nod2,
che è alterato in almeno il 15 per cento dei pazienti. La proteina
codificata da questo gene serve in effetti a individuare i batteri indigeni
dell'intestino e a coordinare le risposte immunitarie. In pratica, i pazienti
affetti dalla malattia producono una proteina modificata che non ha controllo
sul sistema immunitario. Senza questo controllo, il corpo attacca anche
i batteri innocui che vivono nell'intestino.
I genetisti avevano già identificato un
grande segmento del cromosoma 16, che sembrava implicato nella malattia,
ma trovare il gene responsabile fra i circa 30 milioni di lettere del DNA
non è stato un compito semplice. Entrambi i gruppi sono però
riusciti a ridurre man mano la parte interessata, fino a indicare con precisione
lo stesso gene.
Al momento, la malattia viene trattata con antinfiammatori
e, nei casi più gravi, chirurgicamente. Una migliore comprensione
della genetica potrebbe però migliorare sia le diagnosi che i trattamenti.
In particolare, il ripristino delle normali funzioni del gene Nod2 potrebbe
prevenire completamente la malattia.
Evidence for Inflammatory Bowel
Disease of a Susceptibility Locus on the X Chromosome
Published online 2 March 2001
GASTROENTEROLOGY 2001;120:834-840
SEVERINE VERMEIRE,* JACK SATSANGI, MARC PEETERS,* MILES PARKES,
DEREK P. JEWELL, ROBERT VLIETINCK,§ and PAUL RUTGEERTS*
Gastroenterology Unit, Radcliffe Infirmary, Oxford, England; and
§Department of Human Genetics and *Gastroenterology Unit, University
Hospital Gasthuisberg, Leuven, Belgium
Background & Aims: The technique of genomewide scanning has
been applied successfully in inflammatory bowel disease (IBD). A number
of putative susceptibility loci have been identified through genomewide
searches including replicated regions of linkage on chromosomes 12, 16,
6 (the HLA region), and 14. We have investigated the contribution of the
X chromosome in 145 Belgian affected relative pairs.
Methods: In the first stage of the study, 79 (68 CD, 11 mixed)
sibling pairs were genotyped at 12 microsatellite markers covering the
X chromosome. In the second stage, 10 additional markers in the X-pericentromeric
region were studied in the families involved in stage 1 together with 62
additional families (52 sibling pairs, 14 second-degree relative pairs).
Results: In the first stage, evidence for linkage was found
over a 30-cM pericentromeric region spanning dXs991, dXs990, and dXs8096
(multipoint maximum LOD score in the CD subgroup, 2.5; P = 0.0003). The
remainder of the X chromosome was excluded (exclusion under LOD-2) for
a locus with s = 2. Fine mapping in the second stage confirmed linkage,
and narrowed and shifted the linked region to Xq21.3 around dXs1203 (nonparametric
linkage [NPL], 2.90; P = 0.0017). The NPL-1 interval around the linkage
peak comprises 19.7 cM . Conclusions: These data provide suggestive evidence
for the presence and chromosomal location of an X-linked susceptibility
gene in IBD.
Gene Profiling Key to Inflammatory
Bowel Disease
SOURCE: Human Molecular Genetics 2001;10:445-456.
NEW YORK, Wednesday, March 14, 2001
By identifying more than 150 genes involved in ulcerative colitis and
Crohn's disease, scientists have deepened their understanding of the changes
that accompany inflammatory bowel disease.
Dr. Shukti Chakravarti and associates from Case Western Reserve University
School of Medicine in Cleveland, Ohio, were particularly interested in
pinpointing differences between ulcerative colitis and Crohn's disease--two
forms of inflammatory bowel disease (IBD). Previous studies had found only
four genes involved in IBD.
The investigators used a new genetic technology called DNA microarray
to look for differences in the expression of 7,306 genes in tissues taken
from the large intestines of six patients with Crohn's disease, six patients
with ulcerative colitis, and six healthy individuals. Their results are
published in the March issue of Human Molecular Genetics.
A total of 170 genes showed significant differences in their expression
levels--the degree to which they were turned on--in ulcerative colitis
and Crohn's disease, the researchers note. Most of the genes had not been
previously associated directly with IBD, though a number were clustered
within chromosome areas already linked to an increased risk of these diseases.
The functions of these genes spanned a broad spectrum of biological
functions, the report indicates, including the inflammation control, cancer
prevention, infection defense, and cell-cycle regulation.
Chakravarti, now at Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland,
told Reuters Health that this information can be used both to improve the
diagnosis of ulcerative colitis and Crohn's disease, and to understand
which genetic changes may lead to the development of these disorders.
"This study is a beginning for this kind of global gene expression
profiling. As we and others begin to accumulate this kind of data, we can
better classify ulcerative colitis and different types of Crohn's disease,"
Chakravarti said.
"Ultimately," Chakravarti concluded, "profiling of biopsy tissues will
help to follow progression of these chronic diseases and even help to predict
disease severity and possible tendencies for (complications)."
Inflammatory bowel diseases involve gastrointestinal symptoms including
pain, diarrhea, bleeding, as well as weight loss and fever. Ulcerative
colitis affects mainly the colon inner surface while Crohn's often extends
to the small and large intestine.
Progetto
GENOMA, i primi risultati.
From: http://www.ncbi.nlm.nih.gov
section “Genoma”
THE IMMUNE SYSTEM is a complex and highly developed system, yet its
mission is simple: to seek and kill invaders. If a person is born with
a severely defective immune system, death from infection by a virus, bacterium,
fungus or parasite will occur. In severe combined immunodeficiency, lack
of an enzyme means that toxic waste builds up inside immune system cells,
killing them and thus devastating the immune system. A lack of immune system
cells is also the basis for DiGeorge syndrome: improper development of
the thymus gland means that T cell production is diminished. Most other
immune disorders result from either an excessive immune response or an
'autoimmune attack'. Asthma, familial Mediterranean fever and Crohn disease
(inflammatory bowel disease) all result from an over-reaction of the immune
system, while autoimmune polyglandular syndrome and some facets of diabetes
are due to the immune system attacking 'self' cells and molecules. A key
part of the immune system's role is to differentiate between invaders and
the body's own cells - when it fails to make this distinction, a reaction
against 'self' cells and molecules causes autoimmune disease.
INFLAMMATORY BOWEL DISEASE (IBD) is a group of chronic disorders that
cause inflammation or ulceration in the small and large intestines. Most
often, IBD is classified either as ulcerative colitis or Crohn disease.
While ulcerative colitis affects the inner lining of the colon and rectum,
Crohn disease extends into the deeper layers of the intestinal wall. It
is a chronic condition and may recur at various times over a lifetime.
About 20% of cases of Crohn disease appear to run in families. It is a
'complex trait', which means that several genes at different locations
in the genome may contribute to the disease. A susceptibility locus for
the disease was recently mapped to chromosome 16. Candidate genes found
in this region include several involved in the inflamatory response, including:
CD19, involved in B-lymphocyte function; sialophorin, involved in leukocyte
adhesion; the CD11 integrin cluster, involved in microbacterial cell adhesion;
and the interleukin-4 receptor, which is interesting, as IL-4-mediated
functions are altered in IBDs.
Le malattie infiammatorie croniche dell'intestino (M.I.C.I.) hanno una
PREDISPOSIZIONE GENETICA?
Tratto da: AMICI Triveneto NEWS, n°1 – anno 4° - gennaio/marzo
2001
INTRODUZIONE
La causa della malattia di Crohn e della Colite Ulcerosa,
nonostante numerosi e approfonditi studi in campo immunologico e microbiologico,
rimane sconosciuta. Negli ultimi anni l'ipotesi dominante è che
si verifichi un'anomala risposta immunologia/infiammatoria
nei confronti di antigeni comunemente presenti nel lume intestinale. Probabilmente
a causa di una perdita della "tolleranza" o di un'alterata permeabilità
intestinale, viene attivata la risposta immune ma soprattutto non si verificano
i normali meccanismi di controllo della risposta stessa e pertanto si determina
un
processo infiammatorio che rimane cronicamente attivato.
Questa ipotesi ha necessariamente suggerito che uno dei fondamentali
meccanismi dì regolazione della risposta immunologica ed infiammatoria
di ogni soggetto risiede nel suo patrimonio genetico. Questo elemento,
unito alle evidenze epidemiologiche preesistenti (es. presenza di casi
familiari) e al progressivo miglioramento tecnologico nel campo della genetica
molecolare (es. progetto genoma), ha determinato un formidabile impulso
per gli studi di genetica in queste malattie.
PRESUPPOSTI EPIDEMIOLOGICI
Una serie di elementi clinici ed epidemiologici ha suggerito
negli anni '80 ed all'inizio degli anni '90 l'esistenza di una prodisposizione
genetica per le M.I.C.I.
L'incidenza delle malattie non è uniformemente
distribuita nel mondo essendo maggiore tra i caucasici rispetto ai neri
ed agli asiatici. Ma anche tra i caucasici si registrano sensibili differenze
con un picco nel ceppo Ashkenazi di ebrei di origine europea ed americana.
E' ovvio che l'incidenza è influenzata da una serie di fattori confondenti,
soprattutto ambientali, ma non tutte le differenze registrate sono spiegabili
solo sulla base di differenze etniche e sociali. L'associazione tra malattia
di Crohn o Colite Ulcerosa con malattie genetiche (es. sindrome di Turner)
ed autoimmuni (come spondilite anchilopoietica, psoriasi, colangite sclerosante,
sclerosi multipla, celiachia) è stata più volte documentata.
. La storia familiare. riportata in percentuale variabile nelle diverse
casistiche ma con un range di circa il 10-20%, è un altro importante
elemento a favore della predisposizione genetica. Inoltre il dato ancora
più rilevante è che la presenza di una familiarità
rappresenta il più importante fattore di rischio conosciuto di sviluppare
queste malattie, con un'incremento di 10-50 volte nei familiari di 1°
grado del soggetto affetto rispetto al resto della popolazione. E' stato
argomentato che i familiari di 1° grado condividono verosimilmente
gli stessi fattori di rischio ambientale (es. fumo). Ma d'altra parte non
si è evidenziato un incremento del rischio nei partner dei pazienti.
Le stesse caratteristiche cliniche dei casi con aggregazione familiare
suggeriscono l'importanza della predisposizione genetica. Pur nei limiti
delle difficoltà di classificare la malattia nel tempo, la maggior
parte degli studi hanno posto in rilievo la sorprendente concordanza per
diagnosi e talora per sede e caratteristiche cliniche della malattia nei
casi familiari (ad es. localizzazione ileale della malattia di Crobn o
tendenza a formare fistole). La concordanza nei gemelli, monozigoti, rispetto
ai dizigoti ed agli altri fratelli che arriva a valori dei 50-60% soprattutto
nel caso della malattia di Crohn, ha consentito, in analogia a quanto eseguito
in altre malattie, di calcolare un coefficiente di ereditabilità
che nella malattia di
Crohn è superiore a quello calcolato ad esempio
per il diabete e l’ipertensione arteriosa.
MODELLO GENETICO
La malattia di Crohn e la Colite Ulcerosa non vengono
trasmesse come le malattie genetiche classiche con un modello di tipo dominante
(es. anemia mediterranea) o recessivo. L'ipotesi più accreditata
è
che queste malattie siano geneticamente complesse, con una chiara interazione
di fattori ambientali. 1 geni coinvolti sono sicuramente numerosi (forse
addirittura 10-15) ed alcuni potrebbero essere condivisi nelle due malattie.
Questo dato spiegherebbe la più frequente consistenza
di malattia di Crohn e Colite Ulcerosa in alcune famiglie rispetto alla
frequenza attesa secondo le leggi della casualità. La possibile
diverse combinazione di geni coinvolti potrebbe spiegare anche la notevole
differenza sul piano clinico di queste malattie.
STUDI GENETICI
Qualunque sia il modello genetico coinvolto, per dimostrare
che una malattia presenti almeno in parte una patogenesi genetica, è
necessario individuare il/i gene/i candidato/i. Questa strategia, in analogia
a quanto fatto per altre patologie, è stata diffusamente utilizzata
negli anni '80 e buona parte dei '90. Sulla base delle conoscenze della
fisiopatologia di queste malattie, un gran numero di geni candidati è
stato studiato. I dati sin qui ottenuti nelle M.I.C.I. sono stati assai
contradditori e nessun gene stato con certezza individuato. Più
recentemente, con i notevoli progressi anche metodologici che lo studio
del genoma umano ha ottenuto, è stata utilizzata una, diversa strategia.
Lo studio cioè delle famiglie con due o più soggetti affetti
da M.I.C.I. In queste famiglie si vanno a ricercare particolari marcatori
dei DNA denominati microsatelliti e le loro caratteristiche nei soggetti
affetti.
Con complicati calcoli è possibile studiare l'intero
patrimonio genetico e individuare sui vari cromosomi le aree in cui potrebbero
essere presenti i geni-malattia. A partire dal primo studio nel 1996, diversi
ricercatori in tutto il mondo hanno raccolto grossi numeri di famiglie
e individuati alcuni cromosomi candidati. Maggiori conferme sono state
ottenute su due aree rispettivamente sul cromosoma 16 (IBD1, per la malattia
di Crohn) e sul cromosoma IBD2 per la Colite Ulcerosa). Da vari anni il
nostro centro è impegnato in questo settore di ricerca.
Grazie alla collaborazione determinante dei GISC (Gruppo
Italiano per lo Studio del Colon e Retto), del GISMII (Gruppo Italiano
per lo Studio delle Malattie Infiammatorie Intestinali) e della stessa
Associazione AMICI (in particolare la sezione Puglia) sono state raccolte
più di 100 famiglie con M.I.C.I. in tutta Italia. E' stato estratto
il DNA con un semplice prelievo di sangue dei soggetti affetti e dei loro
familiari e sono stati studiati numerosi cromosomi (3, 6, 7, 12 e 16).
Anche nella popolazione italiana è stata confermata un'area significativa
sul cromosoma 16. Gli studi continuano per definire ancora meglio quest'area
e ricercare il gene candidato, ed allo stesso tempo per evidenziare altri
cromosomi interessati.
CONCLUSIONI
Gli studi di genetica nelle malattie infiammatorie croniche
dell'intestino sono ancora molto preliminari. Potenzialmente saranno molto
utili per avvicinarsi a spiegare i momenti iniziali che determinano queste
malattie e di conseguenza potranno incidere anche nella terapia (forse
anche di tipo “genico”). Tuttavia la strada per l'identificazione dei geni
responsabili è ancora lunga e difficile. Non vi è indicazione
ad eseguire questo studio del DNA se non a scopo di ricerca perché
i dati in nostro possesso non ci consentono ancora di prevedere nell'ambito
di una famiglia i possibili soggetti a rischio.
E d'altra parte solo circa il 10% dei casi si presenta
in forma familiare. Questi studi inoltre stanno fornendo già importanti
indicazioni sulle caratteristiche cliniche della malattia. La presenza
di alcune combinazioni genetiche possono predire ad es. l'evoluzione più
severa o la presenza di manifestazioni extraintestinali. Infine è
nato praticamente un nuovo settore di ricerca che è quello della
farmacogenetica. Lo studio di particolari geni ci potrà forse consentire
di prevedere la migliore o peggiore risposta alla terapia o il maggior
rischio di alcune complicanze della malattia. Si affaccia all'orizzonte
una nuova era che, anche se non in termini brevissimi, potrà consentirci
di cambiare la storia naturale di queste malattie. E' importante al momento,
non sovrastimare e vagliare con cura l'importanza degli studi di genetica.
Va sottolineato ancora una volta che questi studi sono pura ricerca e a
volte richiedono diversi anni per essere validati ed avere dei risvolti
clinici per tutti i giorni.
LA RICERCA DELLE FAMIGLIE NON E'
FINITA; E' ESTREMAMENTE UTILE CHE GLI OPERATORI SANITARI CHE SEGUONO FAMIGLIE
CON PIU’ CASI DI MICI O GLI STESSI PAZIENTI DI QUESTE FAMIGLIE CHE DESIDERINO
PARTECIPARE ALLO STUDIO (E’ SUFFICIENTE UN SEMPLICE PRELIEVO DI SANGUE)
CI CONTATTINO. SAPREMO INDICARE IL CENTRO IN ITALIA A LORO PIU’ VICINO
CHE COLLABORA CON QUESTO STUDIO E LI TERREMO INFORMATI SUI RISULTATI.
Vito Annese, Angelo Andriulli
Unità Operativa di Gastroenterologia e Laboratorio
di Ricerca, Ospedale IRCCS "Casa Sollievo della Sofferenza",
San Giovanni Rotondo
vito.annese@tin.it - Fax 0882-411879
Genetics research in IBD
Tratto da: CCFA
Genetics is the study of heredity. The unique set of genes
and chromosomes you inherited from your parents determines everything from
the color of your eyes to whether you are predisposed to inflammatory bowel
disease (IBD).
It is likely that there is more than one gene for both
Crohn's disease and ulcerative colitis. But even if you carry one or more
of these mutant genes, you may not become ill. Interaction with a specific
environmental factor (e.g., a bacterium) probably is required to trigger
IBD.
In recent years, geneticists have identified many genetic
markers (distinctive DNA segments) and learned their locations on various
chromosomes. Now, they are screening people from families with multiple
cases of IBD to see whether they carry any of these markers. The presence
of such a marker may mean that a disease gene lies near it on the same
chromosome. Researchers also are studying specific genes, such as those
involved in the immune response, which may play a role in IBD.
When researchers find the genes for IBD, they can identify
people at greatest risk. They also can begin to develop therapies that
replace, alter, or block the activity of defective genes.
The greath IBD gene search
Tratto da: CCFA
Scientists estimate that there may be as many as 100,000
human genes. Over the years, thousands have been identified. Still among
the missing: the genes that determine whether you are likely to develop
Crohn's disease or ulcerative colitis.
When researchers identify the genes responsible for these
inflammatory bowel diseases (IBD), they will be able to pinpoint who is
at greatest risk. And one day, advances in gene therapy--which would allow
us to replace, delete, or neutralize defective genes--may yield a cure.
That is why researchers worldwide are racing to discover
these genetic culprits. In January 1996, CCFA co-sponsored investigators
who are sweeping the genome in an effort to find the genes for Crohn's
disease. Theodore M. Bayless, M.D., of the Johns Hopkins University Medical
Center, is spearheading this major effort. The foundation also is sponsoring
two studies that are seeking genetic markers for colon cancer, a possible
complication of long-term ulcerative colitis. In February 1996, a French
team announced that it had identified a potential marker for Crohn's disease
on chromosome 16. Work continues on chromosome 6, where, in 1991, CCFA-sponsored
research indicated a marker for ulcerative colitis may reside. And other
major medical centers are collecting blood samples from families with a
history of IBD for use in genetic studies.
Why is this field bursting with activity? In 1988, the
federal government launched the Human Genome Project, which seeks to identify
every gene in the human gene pool. Since then, geneticists, funded by both
government and private sources, have identified thousands of genes. The
Genome Project has spurred extraordinary developments in genetic engineering.
Exciting new technologies are enhancing researchers' ability to decode
the messages imprinted in our DNA. And every new-found gene or genetic
marker offers fresh clues that are helping scientists to unravel a host
of other genetic mysteries--including the riddle of IBD.
Compelling Evidence
Of course, even if you carry the gene for a particular
disease, you may not necessarily become ill. Many people, for instance,
carry the gene marker for Type I diabetes. Yet, they never develop the
disease. The same may be true for IBD. In fact, most researchers believe
that an unidentified environmental factor (possibly an intestinal bacterium)
triggers IBD in people who are genetically susceptible. Clearly, we still
have much to learn about the relationship between heredity and environment
in IBD. Nevertheless, scientists no longer doubt that genetics plays a
central role.
Some of the most compelling evidence has come from epidemiological
studies. For example, we know that Jews of European descent are at five
times greater risk than the general population. "[These rates] are consistent
over different times and geographic areas; social and educational factors
do not explain this ethnic difference, suggesting that genetic factors
are the primary influence," notes Richard H. Duerr, M.D., in "Genetics
of Inflammatory Bowel Disease," an article in the spring 1996 issue of
CCFA's scientific journal, Inflammatory Bowel Diseases.
A family history of IBD is the greatest risk factor of
all. If someone has a relative with the disease, his risk is estimated
to be at least 10 times that of the general population. Multiply that number
by three if the relative is a sibling. Studies of identical twins have
provided especially dramatic data. (Identical twins are produced by one
egg, and therefore have the same genetic profiles.) In 68 percent of the
twin pairs studied, both developed Crohn's disease; in 20 percent, both
members of the pair were affected by colitis. And if a husband and wife
both have IBD, the chances that their children also will have the disease
are doubled.
Yet, even within families, inheritance patterns can be
perplexing. For instance, if your Aunt Susan has Crohn's, why do you and
your brother have ulcerative colitis? And why is it that Aunt Susan's kids
have not been affected at all? As these questions suggest, these illnesses
present a serious challenge to geneticists.
A Crash Course in Genetics
Before we explore the complex genetics of IBD, we'll
need to review a few basic principles. Every human being has 46 chromosomes.
(We inherit 23 chromosomes from each of our parents.) Each chromosome is
made up of hundreds of genes. Both our genes and our chromosomes are composed
of deoxyribonucleic acid (DNA). DNA is a long, chainlike molecule that
is made up of four chemicals. These chemicals arrange themselves in a multitude
of patterns that determine your individual genetic code. The arrangement
of a particular set determines how a gene functions--or malfunctions.
Many hereditary traits are passed along in a straightforward
manner, known as Mendelianism. Let's look at a fairly simple example. Beverly's
parents both have brown eyes. The corresponding genes on each chromosome
that Beverly inherited are exactly alike--two genes for brown eyes. Therefore,
Beverly has brown eyes. Now Beverly marries a man with blue eyes. Each
of their children's gene pair for eye color may well include a gene for
brown eyes and an alternate gene, known as an allele, for blue eyes. Their
children might have brown eyes or blue eyes--or the genes might combine
to produce a new trait, such as hazel eyes. Some diseases are inherited
in this straightforward manner. Unfortunately, IBD is not one of them.
The Crooked Path
IBD researchers are now virtually certain that we are
seeking more than one gene--unlike the gene for eye color. They are investigating
two theories. The first posits that IBD is caused by a few genes, acting
in concert. As Dr. Duerr notes, this could explain why Aunt Susan has Crohn's,
but you and your brother have colitis: "One gene may predispose to both
[colitis and Crohn's] but be insufficient by itself to result in clinical
disease, which would occur only when another [colitis- or Crohn's-specific]
gene is present."
The second theory is that there are several different
forms of both Crohn's disease and ulcerative colitis. Each of these "subtypes"
represents a distinct disease process, with its own set of symptoms and
complications. And each subtype might be inherited in a different fashion:
one might be caused by a single dominant gene; another might be the product
of two genes acting together; and still another might be caused by multiple
genes. In other words, IBD might encompass every possible inheritance pattern.
The prospect of investigating these complicated scenarios
may seem daunting. But, thanks to advances in the field of genetics, the
great IBD gene search is gaining momentum.
How Will We Find the Genes?
Studies that use genetic markers will be key to locating
the genes responsible for IBD. A genetic marker is a segment of DNA that
has a distinctive, highly variable pattern. Scientists now know the variations
and locations of many genetic markers on each human chromosome. They are
using these markers in two kinds of studies.
In linkage studies, scientists compare genetic markers
in relatives from families in which there are multiple cases of IBD. They
are looking for the specific genetic markers that are inherited together--or
linked--with the disease genes in these families. Let's look at an example.
Researchers find that Paul and Joan Warren, a brother and sister who have
Crohn's disease, carry the same genetic marker. Since neighboring segments
of DNA tend to be linked and inherited together, disease genes are likely
to reside close to the genetic markers that are co-inherited with IBD in
families. Thus, the marker that Paul and Joan share could be a flashing
neon sign that might help us locate its neighbor: the gene for Crohn's
disease. On the other hand, this marker may be linked to a different Warren
family trait, such as curly hair. This is why researchers must screen hundreds
of families if they are to pinpoint disease-linked markers. Once they have
identified these markers, they can search the "neighborhood" for the disease
genes.
When geneticists perform association studies, they compare
DNA samples from a group of IBD patients who are not related with samples
taken from a group of unrelated healthy persons. If a particular genetic
variation keeps cropping up within the IBD group--but does not appear in
the other group--then we have identified a possible marker or a gene that
may be "associated" with the disease and, therefore, merits further study.
Narrowing the Field
Sometimes subclinical markers can help narrow the field.
Such markers are specific traits that can be detected before symptoms appear.
There are many kinds of subclinical markers: They may range from a family
history of disease to a particular antibody that appears in the blood.
Other markers would help researchers define the various
subsets of Crohn's disease and ulcerative colitis. For example, ANCAs (anti-neutrophil
cytoplasmic antibodies) have been found in some people with colitis, but
not in others. (ANCAs do not appear to be associated with Crohn's.) Now,
researchers are attempting to differentiate the characteristics of "ANCA
positive" colitis from "ANCA negative" colitis. If they are successful,
they can begin to design separate genetic studies for each group of patients.
Because each study would focus on a "homogeneous" population, the likelihood
of finding common markers and/or genes within each group would increase
exponentially.
Another approach is to focus on those groups of genes
that control critical functions in the disease process. For instance, most
researchers agree that IBD is caused by a defect in the body's immune response.
For this reason, most association and linkage studies have focused on genes
of the immune system (e.g., the HLA complex). The genes for two chemicals
that help regulate the immune response also may be implicated: The interleukin-1
receptor antagonist, which resides on chromosome 2, may play a role in
colitis, while tumor necrosis factor alpha could be associated with Crohn's.
Further studies are needed to determine the exact role that these and other
genes may play in IBD. In addition to conducting such "candidate-gene"
studies, which select a likely gene or group of genes for analysis, researchers
have now developed techniques that allow them to work systematically through
the entire genome in an effort to identify possible genetic culprits. These
technological advances should lead to exciting discoveries in the years
ahead.
James Watson, one of the scientists who broke the DNA
code, has said, "We used to think that our fate was in our stars. Now we
know that, in large measure, our fate is in our genes." For people with
IBD, who must live with pain and uncertainty every day, advances in genetics
may lead to a greater control over fate than we ever dreamed possible.
Chromosome 16: site of a genetic
marker for Crohn's?
Tratto da: CCFA
Researchers at the Institut Curie in Paris have identified
a potential genetic marker for Crohn's disease on chromosome 16. Geneticists
believe that there are probably several genes for both Crohn's disease
and ulcerative colitis. The data provided by this study, published in the
February 29, 1996 issue of Nature, may help narrow the search for at least
one of these genes.
What are Genetic Markers?
Simply put, a genetic marker is a segment of DNA with
a highly distinctive pattern which resides on a particular chromosome.
In recent years, researchers have identified many such markers (or unique
patterns). Now they are trying to determine the significance of these markers.
For instance, a specific marker may be related to a trait (e.g., eye color)
or a disease (e.g., inflammatory bowel disease or IBD). If it is, it usually
resides close to the genes that determine the trait or disease. It follows
that if you can find the marker, you can narrow the search for the gene
to a region on the chromosome.
The Nature Study
Siblings tend to have very similar genetic makeups. Therefore,
the French team searched for markers in pairs of siblings with Crohn's
disease. Twenty-five families with multiple cases of Crohn's were screened
for 270 markers. Four markers appeared in a sufficient number of these
siblings to show some promise. Two were on chromosome 16 and two on chromosome
1. Could any of these markers be inherited (linked) together with a gene
for Crohn's disease?
To help answer this question, the team chose a second
group, drawn from 53 different families. The members of this group were
screened for these four markers. This time, the researchers narrowed the
search to a possible marker on chromosome 16. The next step will be to
conduct studies in larger numbers of people to determine whether one of
the genes for Crohn's actually resides on this chromosome.
Why is this important?
Interestingly, a number of genes involved in the body's
immune response have already been found in this region of chromosome 16.
Since scientists believe that a defect in the immune system plays a role
in IBD, these particular genes also merit further study.
While the French study was limited to Crohn's disease,
these markers may be useful in studies of families with ulcerative colitis.
CCFA researcher links chromosome
12 to Crohn's
Tratto da: CCFA
In the past couple of weeks, we have reported on the new
studies being funded by CCFA. This week, we will focus on progress made
in a study that CCFA began funding in January 1997.
Dr. Richard H. Duerr and colleagues (University of Pittsburgh)
have found evidence that there is an ulcerative colitis susceptibility
gene on chromosome 12. This research confirms the findings of a British
study from 1996. The British study reported that Crohn's disease is also
linked to chromosome 12, but Dr. Duerr's study found evidence for a Crohn's
disease gene on chromosome 12 only in Jewish families.
Dr. Duerr's team assembled a group of geneticists to search
the human genome (the complete set of chromosomes) for regions that contain
genes for Crohn's disease. They have so far recruited 707 study subjects
from 177 families with more than one member affected by inflammatory bowel
disease (IBD). The search for other potential genes continues.
Dr. Duerr took his results on the road to the Workshop
on IBD Genotyping at Oxford University in October. This workshop was attended
by IBD genetics researchers from the United States, Canada, the United
Kingdom, France, Germany, and Australia. The majority of research teams
at this workshop reported evidence for IBD genes on chromosomes 12 and
16. (Check out the findings on chromosome 16.) The group hopes to publish
its findings en bloc in a medical journal in 1998.
Dr. Duerr expresses great excitement for the work being
done on the genetics of IBD. "This corroboration of data is unprecedented,"
he says. "We are well on our way to discovering the genes that predispose
to IBD."
Fine mapping of the chromosome
3p susceptibility locus in inflammatory bowel disease.
by Hampe J, Lynch NJ, Daniels S, Bridger S, Macpherson AJ, Stokkers
P, Forbes A, Lennard-Jones JE, Mathew CG, Curran ME, Schreiber S
Ist Medical Department, Christian-Albrechts- University, Kiel, Germany.
BACKGROUND AND AIMS: Genetic predisposition for
inflammatory bowel disease (IBD) has been demonstrated by epidemiological
and genetic linkage studies. Genetic linkage of IBD to chromosome 3 has
been observed previously. A high density analysis of chromosome 3p was
performed to confirm prior linkages and elucidate potential genetic associations.
METHODS: Forty three microsatellite markers on chromosome 3 were genotyped
in 353 affected sibling pairs of North European Caucasian extraction (average
marker density 2 cM in the linkage interval). Marker order was defined
by genetic and radiation hybrid techniques. RESULTS: The maximum
single point logarithm of odds (LOD) score was observed for Crohn's disease
at D3S3591. Peak multipoint LOD scores of 1.65 and 1.40 for the IBD phenotype
were observed near D3S1304 (distal 3p) and near D3S1283 in the linkage
region previously reported. Crohn's disease contributed predominantly to
the linkage. The transmission disequilibrium test showed significant evidence
of association (p=0.009) between allele 4 of D3S1076 and the IBD phenotype
(51 transmitted v 28 non-transmitted). Two known polymorphisms in the CCR2
and CCR5 genes were analysed, neither of which showed significant association
with IBD. Additional haplotype associations were observed in the vicinity
of D3S1076. CONCLUSIONS: This study provides confirmatory linkage evidence
for an IBD susceptibility locus on chromosome 3p and suggests that CCR2
and CCR5 are unlikely to be major susceptibility loci for IBD. The association
findings in this region warrant further investigation.
Update on Inflammatory Bowel
Disease Genetics.
by Cho J
The Martin Boyer Laboratories, The University of Chicago, 5841 South
Maryland Avenue, MC 6084, Chicago, IL 60637, USA. jcho@medicine.bsd.uchicago.edu
The idiopathic inflammatory bowel diseases (IBD), comprised
of Crohn's disease (CD) and ulcerative colitis (UC), are related, complex
genetic disorders. With the completion of the human genomic sequence, identification
of genetic variants contributing to IBD susceptibility can now more systematically
be identified. Significant genetic linkages have been observed on chromosomes
16, 12, 14, 19, 6, and 1, of which the linkage to CD on chromosome 16 is
the most well-established. For many of the other regions, evidence for
linkage has been observed for both CD and UC. Candidate gene association
studies have largely focused on genes involved in inflammatory pathways,
such as cytokines and cytokine receptors. With greater understanding of
genetic differences underlying both disease susceptibility and response
to medical therapy, the individualization of medical approaches based on
this knowledge may soon be possible in patients with IBD.
Genetic analyses of chromosome
12 loci in Crohn's disease
Tratto da: Medline
Lesage S, Zouali H, Colombel JF, Belaiche J, Cezard JP, Tysk C,
Almer S, Gassull M, Binder V, Chamaillard M, Le Gall I , Thomas G, Hugot
JP
Fondation Jean Dausset/CEPH and Unite INSERM 434, 27 rue Juliette
Dodu, 75010 Paris, France.
BACKGROUND AND AIMS: Inflammatory bowel disease
(IBD) includes ulcerative colitis and Crohn's disease, both of which are
multifactorial diseases involving the interaction of genetic and environmental
factors. A region on chromosome 12 centred around the marker locus D12S83
has previously been associated with IBD predisposition. The aim of the
study was to investigate this genetic region in an independent panel of
European families affected by Crohn's disease. METHODS: A sample of 95
families with two or more affected relatives and 75 simplex nuclear families
were genotyped for 19 microsatellite loci located on chromosome 12. A search
for linkage and linkage disequilibrium was performed using non-parametric
two point and multipoint analyses with the Analyze and Genehunter packages.
RESULTS: No evidence of linkage or linkage disequilibrium
was observed for any of the marker loci, including D12S83 (p=0.35 for the
two point linkage test). Multipoint linkage analysis also failed to reveal
positive linkage on chromosome 12. Power calculations allowed us to reject
the hypothesis that the genetic region of chromosome 12 centred on D12S83
contains a susceptibility locus with a relative risk (lambda(s)) equal
to or greater than 2.0 in these families. CONCLUSION: Failure to detect
linkage or linkage disequilibrium in these families suggests that the chromosome
12 locus previously reported to be associated with genetic predisposition
to IBD does not play a role in all European family samples. This observation
is compatible with heterogeneity in the genetic basis of susceptibility
to the disease and/or exposure to various environmental factors among Caucasian
families.
Gene therapy of chronic inflammatory
disease
Tratto da: Medline
by Hedley ML
ZYCOS Inc., 44 Hantwell Ave., 02421, Lexington MA, USA.
Immune mediated inflammation that culminates in severe
tissue necrosis is the hallmark of diseases that result from an inappropriate
response to antigen. The inflammatory response becomes chronic when antigen
is non-limiting and persists until the reactive tissue is destroyed, or
the environment is changed and exposure to antigen is eliminated. The purpose
of this review is to: (1) briefly outline common features of immune related
inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis (RA), multiple sclerosis
(MS), inflammatory bowel disease (IBD), and allergic asthma; (2) provide
a rationale for the development of gene based drugs for these indications;
and (3) describe current experimental results that support the usefulness
of this approach for creating novel DNA based therapeutics.
International IBD Genetics Researchers
by SARA SILBERMAN
Medical Reporter & Editor
Most vital to the search for the genes for IBD is the
participation of people with IBD. Finding even a bit of genetic evidence
requires DNA from several hundred people. To actually find the genes for
IBD will likely require the participation of several thousands of people
with IBD.
We have listed below the names and contact information
of researchers throughout the world: Please contact them if you wish to
participate.
When you contact researchers, you will receive a packet
of information, including a small kit for taking a blood sample. Your doctor,
or a lab, can draw the sample. Some studies only require genetic material
that can be obtained by brushing cells off the inside of your cheek. These
groups will provide you with a kit and instructions. You also will fill
out a questionnaire about your medical history and the presence of IBD
in your family. Physicians are required to obtain informed consent from
patients to use the material in studies.
With your participation, and the groundbreaking cooperation
of IBD genetics researchers throughout the world, we can speed up the search
for the genes for Crohn's disease and ulcerative colitis. Once found, these
genes may bring us closer to the cure for these diseases.
If you would like to participate, please contact these groups:
UNITED STATES OF AMERICA
Dr. Judy Cho, Dr. Steven Hanauer, Dr. Barbara Kirschner
The University of Chicago
(773) 702-2282
(This group is seeking multiplex families, in which more than one person
has IBD.)
Drs. Steven Brant, Dr. Theodore M. Bayless
Johns Hopkins University and Hospital, Baltimore
(888) 279-4194
(This group is seeking multiplex families, in which more than one person
has IBD. They are particularly interested in Jewish families and Jewish
patients whose parents both want to participate.)
Dr. Richard Duerr
University of Pittsburgh
(800) 457-2015
(Dr. Duerr is seeking multiplex families, in which more than one person
has IBD.)
Dr. Jack Silver, Dr. Seymour Katz
North Shore University Hospital, New York
(516) 562-1113
(This group is primarily studying multiplex families, in which more
than one person has IBD, but appreciates calls from any patients. Participation
does not require a blood sample; genetic material is obtained by brushing
cells off the inside of your cheek. The group will provide you with a kit
and instructions.)
Dr. Hui-Ying Yang, Dr. Jerome Rotter
Cedar-Sinai Hospital, Los Angeles
(310) 855-6453
(This group is primarily studying multiplex families, in which more
than one person has IBD.)
CANADA
Dr. Mark Silverberg, Dr. Hillary Steinhart
Dr. Zane Cohen, Dr. Robin McLeod
Mount Sinai Hospital Inflammatory Bowel Disease Unit
University of Toronto
Study Coordinator:(416) 586-8349 (This group is primarily seeking multiplex
families, in which more than one person has IBD, however, any IBD patients
with parents interested in participating are welcome. They are also particularly
interested in Jewish patients and IBD patients who have had colorectal
cancer.)
AUSTRALIA
Dr. Paul Pavli, Dr. Juleen Cavanaugh
Gastroenterology Unit
The Canberra Hospital
Garran ACT 2606
Australia
Phone - (011 61) 02 62442195
Fax - (011 61) 02 62815179
E-mail - Paul.Pavli@anu.edu.au; Juleen.Cavanaugh@anu.edu.au
UNITED KINGDOM
Dr. Chris Mathew
Division of Medical & Molecular Genetics
GKT School of Medicine
Guy's Hospital
London SE1 9RT
United Kingdom
Phone - (011 44) 171 955 4653
Fax - (011 44) 171 955 9644
E-mail - c.mathew@umds.ac.uk
Dr. D.P. Jewell
Gastroenterology Unit
Radcliffe Infirmary
Gibson Building, 2nd Floor
Woodstock Road
Oxford OX2 6HE
United Kingdom
Phone - (011 44) 1865 224829
Fax - (011 44) 1865 790792
E-mail - derek.jewell@ndm.ox.ac.uk
FRANCE
Dr. Jean-Pierre Hugot
Foundation Jean Dausset/CEPH
27, rue Juliette Dodu
75010 Paris, France
Phone - (011 33) 1 53 72 50 24
Fax - (011 33) 1 53 72 50 58
E-mail - jean-pierre.hugot@cephb.fr
GERMANY
Dr. Stefan Schreiber, Dr. Jochen Hampe
Christian-Albrechts University
Klinik fur Allgemeine Innere Medizin
Schittenhelmstrasse 12
24105 Kiel
Phone - (011 49) 431-597-1279
Fax - (011 49) 431-597-1842
E-mail - s.schreiber@mucosa.de
(This group is seeking multiplex families, in which more than one person
has IBD.)
SARA SILBERMAN
Medical Reporter & Editor
Is IBD inherited?
Tratto da: www.nacc.org.uk
By Dr Martin Goldman
Summary Patients with IBD inherit genes which may make
them susceptible to the disease.
During their lifetime they may meet an environmental
trigger which, because of this genetic susceptibility, allows a chronic
inflammatory process to develop. There may be a number of possible genes
and possible environmental factors and this may influence disease severity.
Crohn's and UC seem to be related, and there may be family members with
either.
That we pass some of our characteristics to our children
is a self-evident truth. It may be the colour of their hair or eyes, similarity
of appearance, and regrettably some disease. The body's instructions about
these are encoded in genetic material and these are said to be inherited.
However, it is not that simple. Some of the things we pass on to our children
are because of the way we live. Sometimes it is a mannerism that is passed
from parent to child, or it may be because a family lives in a particular
environment, and each is exposed.
If you have inflammatory bowel disease (UC or Crohn's)
you may have a family member who also has IBD (15-20% chance of inheriting
is generally accepted). You may also be concerned whether IBD can be passed
on to a child. These are issues that concern doctors and scientists, and
much effort is devoted to the problem of the genetics (inheritance) of
IBD. There is definitely evidence of inheritance of IBD proven by studying
twins, but simple observation tells us that it is not as simple as passing
it on from parent to child.
Many workers in the field gathered together to participate
in a symposium on IBD genetics at the 1999 British Society of Gastroenterology
Conference in Glasgow. After some general introductions, the real meat
of the session concentrated on projects that looked into gene mapping,
the relationship between genes and inflammatory substances. Some of the
presentations (and other work) are summarised here in an attempt to make
sense of highly complex science for the non-expert.
Some diseases are very clearly passed from parent to
child. The disease is encoded in the parents DNA (genetic material) and
is contributed to the child's DNA. So called dominant genes are always
passed on, for example, rare conditions such as acute intermittent porphyria
and neurofibromatosis (remember Cliff Barnes from Dallas?) Others depend
on so called recessive genes, which come from two unaffected but "carrier"
parents. Diseases like cystic fibrosis and sickle cell disease are inherited
this way. These kinds of inheritance have a mathematical predictability
i.e. for recessive inheritance, one in four offspring are affected.
It is clear that IBD cannot be passed on like a simple
dominant or recessive gene - the occurrence is not predictable. However
the increased frequency in families, and the even higher frequency in twins
allows us to be fairly confident about the genetic influences on the disease.
Similarly, because certain racial groups carry genes with them, it is easier
to understand why IBD is more common in certain groups e.g. Jews. IBD belongs
to a group of inherited diseases called polygenic diseases. This means
that several genes may be involved, and environment factors are required
for the genes to show themselves as an IBD patient. This creates a complex
situation because there may be several genes that might be involved in
IBD and the environmental factors are unknown (although we could hazard
a few educated guesses - smoking, diet, possibly infection). The implications
of this are that not everyone who has genes will develop IBD, and unlike
more classical inherited diseases, where the baby is born with the problem,
it may take a long time before one meets the environmental trigger. This
helps us understand why IBD may not manifest until later in life.
Much of current research is going down two main tracks.
Firstly, what is the genetic fault? And if faulty, what are the consequences?
Secondly, how many genes are faulty, and can this help explain aspects
of the disease? Research work has identified that certain genes (which
can be inherited) seem to be associated with abnormal production of substances
associated with inflammation. Some that you may have heard of include TNFa
(important in Crohn's disease), interleukin, cytokines and chemokines.
Mucus production is also closely linked. None are individually responsible
for IBD but can play important roles in disease severity. It is logical
that if a gene is found that is producing abnormally high quantitites of
these harmful substances in an IBD patient, then this may give hope for
treatment. It may be possible to switch off the gene with a method like
"antisense therapy", or a magic bullet approach such as monoclonal antibody
may help by "neutralising" harmful proteins.
Mapping the genetic blueprint has progressed. There doesn't
appear to be one single gene responsible (hardly surprising). This helps
us understand why some aspects of inflammation tend to dominate in some
patients and not others. It may also help us understand why treatments
differ in their success from patient to patient. So far susceptible loci
(i.e. gene locations) have been identified as chromosomes 12, 1, 3 &
7. In addition there is a susceptibility locus for CD on chromosome 16
and for Ulcerative Colitis there may be loci on chromosomes 2 and 6.
The current perception is that there are genes that seem
to be involved, and chemicals controlled by these genes that are responsible
for starting and/or continuing the inflammation. We are not sure what triggers
the genes, but it does seem very likely that the potential to develop IBD
passed on from parent to child but may not show unless something acts as
a detonator.
A quick guide to basic genetics
The information about how each human is built is contained
in genetic information. This information is encoded into our DNA, about
6 feet of which is squashed into the nucleus of cells which make up the
body. The DNA is packaged into 23 pairs of chromosomes. Each chromosome
contains thousands of genes, each of which is the recipe for a particular
molecule. For each of the 23 pairs, one of each pair comes from each parent.
With so much information, the mistakes in encoding or carrying "bad information"
from a parent, can give rise to inherited disease. For convenience, scientists
number each chromosome, and can identify locations on a chromosome to identify
where a gene may be located e.g. an IBD susceptibility gene on chromosome
12 is thought to be near a marker called D12S83.
The 'Genes'
Tratto da: www.nacc.org.uk
Many studies have now shown that 15-20% of individuals with either ulcerative
colitis or Crohn's disease will have one or more other members of the family
affected. Since families tend to share environments, this does not necessarily
prove a genetic link, but twin studies have proved a genetic component
beyond all reasonable doubt. Recently published family studies from USA
and from Oxford have shown that the type of disease and its behaviour tends
to run true in a single family, again supporting the suggestion that genetic
factors influence susceptibility to getting the disease and also influence
the nature of the disease. Furthermore, these studies have found that children
develop IBD at a much earlier age than their affected parents, a feature
that is often seen in genetic disorders.
NACC members have been kept up-to-date with the genetic programme because
of NACC-funded research at St Mark's Hospital, led by Professor Lennard-Jones,
and through their enthusiastic co-operation with the genetic studies in
Oxford. The oxford team has now collected over 250 families in which two
or more members are affected and this has allowed them to demonstrate that
these diseases are very closely linked to specific areas on three chromosomes
(nos. 3, 7 and 12). Chromosomes are the structures which actually hold
the genes. In addition, ulcerative colitis appears to be linked with genes
on chromosome 2 and Crohn's disease to genes on chromosome 16. Thus it
is possible to understand that there is an overall genetic susceptibility
to 'IBD' but that the inheritance of specific genes will determine the
type of disease.
What are these genes and how do they function to render individuals
susceptible? These questions are fundamental and it is to be hoped that
some answers will emerge in the next few years. The exciting finding is
that those areas of the chromosomes which are so strongly linked to the
diseases are containing genes which control mucus production and some important
mechanisms of the body's immune system. Much research has gone into these
two areas during the last few years and, within the UK, NACC has been foremost
in funding these studies (grants to Dr MacDonald, Professor Allan, Dr Watson,
Dr Jewell, Dr Howdle, Mr Durdey and many others). The hunt is now on to
define these genetic links more closely and, hopefully, to determine the
actual genes responsible for IBD.
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