Il disordine autosomico recessivo dell’atrofia muscolare spinale prossimale (SMA, MIM #253300) è una grave malattia neuromuscolare caratterizzata dalla degenerazione dei neuroni alfa motori nel midollo spinale, che porta alla progressiva debolezza e paralisi dei muscoli prossimali. La SMA è il secondo disordine fatale autosomico recessivo più comune dopo la fibrosi cistica, con una prevalenza stimata di 1 su 10.000 nati vivi e una frequenza dei portatori di 1/40-1/60. La SMA infantile è suddivisa in tre gruppi clinici sulla base dell’età di insorgenza e del decorso clinico: la SMA di tipo I (Werdnig-Hoffmann) è caratterizzata da una grave e generalizzata debolezza muscolare e ipotonia alla nascita o entro i primi 3 mesi. La morte per insufficienza respiratoria si verifica solitamente entro i primi 2 anni. I bambini con il tipo II sono in grado di stare seduti, anche se non possono stare in piedi o camminare da soli e sopravvivono oltre i 4 anni. Il tipo III di SMA (Kugelberg-Welander) è una forma più lieve, con insorgenza durante l’infanzia o la giovinezza: i pazienti imparano a camminare da soli.
Il gene SMN (survival motor neuron) comprende nove esoni e ha dimostrato di essere il principale gene determinante della SMA. Due geni SMN quasi identici sono presenti su 5q13: il gene telomerico o SMN1, che è il gene che determina la SMA, e il gene centromerico o SMN2. L’esone 7 del gene SMN1 è omozigote assente in circa il 95% dei pazienti affetti, con poche eccezioni, i restanti sono eterozigoti per la delezione dell’esone 7 e una piccola mutazione più sottile nell’altro allele (eterozigoti composti). Sebbene anomalie del gene SMN1 siano osservate nella maggior parte dei pazienti, nessuna correlazione fenotipo-genotipo è stata osservata perché l’esone 7 di SMN1 è assente nella maggior parte dei pazienti indipendentemente dal tipo di SMA. Questo perché i metodi diagnostici di routine non distinguono tra una delezione di SMN1 e un evento di conversione in cui SMN1 è sostituito da una copia di SMN2. Ci sono stati diversi studi che hanno dimostrato che il numero di copie di SMN2 influenza la gravità della malattia. Il numero di copie varia da zero a tre copie nella popolazione normale, con circa il 15% degli individui normali che non hanno SMN2. Tuttavia, è stato dimostrato che i pazienti più lievi di tipo II o III hanno più copie di SMN2 rispetto ai pazienti di tipo I. È stato proposto che l’SMN2 in più nei pazienti più lievi sia dovuto a conversioni geniche, in cui il gene SMN2 viene copiato parzialmente o totalmente nel locus telomerico.
Cinque coppie di base cambiano tra i trascritti SMN1 e SMN2, e nessuna di queste differenze cambia gli amminoacidi. Poiché praticamente tutti gli individui SMA hanno almeno una copia del gene SMN2, inizialmente non si capiva perché gli individui con mutazioni SMN1 avessero un fenotipo SMA. Ora è stato dimostrato che il gene SMN1 produce prevalentemente una trascrizione completa, mentre la copia SMN2 produce prevalentemente un prodotto trascritto in modo alternativo (esone 7 cancellato). L’inclusione dell’esone 7 nei trascritti SMN1 e l’esclusione di questo esone nei trascritti SMN2 è causata da una differenza di un singolo nucleotide a +6 nell’esone 7 SMN. Sebbene il cambiamento da C a T nell’esone 7 di SMN2 non cambi un aminoacido, esso interrompe un enhancer di splicing esonico che risulta nella maggioranza dei trascritti SMN2 privi dell’esone 7. Pertanto, la SMA insorge perché il gene SMN2 non può compensare completamente la mancanza di espressione SMN1 quando SMN1 è mutato. Tuttavia, la piccola quantità di trascrizioni a lunghezza intera generate da SMN2 è in grado di produrre un fenotipo più lieve di tipo II o III quando il numero di copie di SMN2 è aumentato.
La diagnosi molecolare della SMA consiste nel rilevamento dell’assenza dell’esone 7 del gene SMN1. L’assenza omozigote di SMN1 rilevabile nei pazienti SMA viene utilizzata come potente test diagnostico per la SMA. Sebbene l’analisi mirata delle mutazioni abbia un’eccellente sensibilità di circa il 95% nell’identificare gli omozigoti affetti, essa non può rilevare i portatori di SMA che hanno delezioni eterozigoti di SMN1. Piuttosto, l’analisi del dosaggio del gene SMN1 è necessaria per rilevare i portatori ed è altamente accurata se eseguita in un laboratorio esperto. Poiché la SMA è una delle più comuni malattie genetiche letali, con una frequenza di portatori di 1/40-1/60, l’analisi diretta del dosaggio dei portatori è stata utile a molte famiglie con bambini affetti. Un certo numero di test quantitativi di reazione a catena della polimerasi sono stati utilizzati per l’identificazione dei portatori di SMA.
Ci sono due limitazioni del test del portatore. In primo luogo, circa il 2% dei casi di SMA sono il risultato di eventi di mutazione de novo, che è elevato se confrontato con la maggior parte dei disturbi autosomici recessivi. L’alto tasso di mutazioni de novo in SMN1 può spiegare l’alta frequenza di portatori nella popolazione generale, nonostante la letalità genetica della malattia di tipo I. Il gran numero di sequenze ripetute intorno al locus SMN1 e SMN2 probabilmente predispone questa regione a crossover ed eventi di ricombinazione ineguali e risulta nell’alto tasso di mutazioni de novo. È stato dimostrato che le mutazioni de novo avvengono principalmente durante la meiosi paterna. In secondo luogo, il numero di copie di SMN1 può variare su un cromosoma; abbiamo osservato che circa il 5% della popolazione normale possiede tre copie di SMN1. È quindi possibile che un portatore possieda un cromosoma con due copie e un secondo cromosoma con zero copie. Il ritrovamento di due geni SMN1 su un singolo cromosoma ha serie implicazioni di consulenza genetica, perché un portatore con due geni SMN1 su un cromosoma e una delezione SMN1 sull’altro cromosoma avrà lo stesso risultato di dosaggio di un non portatore con un gene SMN1 su ciascun cromosoma 5. Quindi, il riscontro di un normale dosaggio di due copie SMN1 riduce significativamente il rischio di essere un portatore; tuttavia, c’è ancora un rischio residuo di essere un portatore e successivamente un piccolo rischio di recidiva di futuri figli affetti per gli individui con 2 copie del gene SMN1. I calcoli di valutazione del rischio utilizzando l’analisi bayesiana sono essenziali per una corretta consulenza genetica delle famiglie SMA.
Attualmente, solo agli individui con una storia familiare di SMA viene offerto di routine il test del portatore. Tuttavia, uno screening dei portatori su una popolazione più ampia è attualmente raccomandato per un certo numero di altre malattie genetiche con frequenze di portatori simili. Il prototipo per lo screening degli eterozigoti è stato il test per la malattia di Tay-Sachs nella popolazione ebraica Ashkenazi, dove il test del portatore è stato offerto dal 1969. Lo screening dei portatori, seguito dalla diagnosi prenatale quando indicato, ha portato ad una drastica diminuzione dell’incidenza della malattia di Tay-Sachs nella popolazione ebraica. È generalmente accettato che i seguenti criteri dovrebbero essere soddisfatti perché un programma di screening abbia successo: (1) la malattia è clinicamente grave, (2) alta frequenza di portatori nella popolazione sottoposta a screening, (3) disponibilità di un test affidabile con alta specificità e sensibilità, (4) disponibilità di diagnosi prenatale e (5) accesso alla consulenza genetica. La SMA soddisfa i criteri per lo screening genetico basato sulla popolazione. Lo screening dei portatori è raccomandato previa disponibilità di materiale educativo che possa essere utilizzato da pazienti e fornitori.
L’obiettivo dello screening dei portatori di SMA basato sulla popolazione è quello di identificare le coppie a rischio di avere un figlio con la SMA. Lo screening preconcezionale dei portatori permette alle coppie di considerare la gamma più completa di opzioni riproduttive. La scelta di sottoporsi ad un test del portatore SMA dovrebbe essere fatta con una decisione informata. Sono disponibili opuscoli educativi che forniscono informazioni sulla SMA e sui modelli di ereditarietà. E’ importante che le coppie comprendano il test di dosaggio. Poiché la SMA è il risultato di una singola delezione comune nel 95% dei casi, il test del portatore è molto sensibile (tasso di rilevamento del 90%). Tuttavia, il test molecolare non identifica tutti i portatori e quindi possono verificarsi falsi negativi. Circa il 5% dei pazienti affetti sono eterozigoti composti, che presentano una delezione e una mutazione puntiforme. Il test di dosaggio non identifica tali portatori di mutazioni puntiformi. E’ ben noto che un risultato falso negativo nei portatori di SMA si verifica quando il portatore ha due geni SMN1 in cis sul cromosoma 5. Inoltre, circa il 2% degli individui affetti ha una mutazione de novo. Pertanto, una consulenza genetica che affronti specificamente la possibilità di risultati falsi negativi deve essere fornita agli individui che scelgono il test del portatore.