Talassemie

Sintesi

Le talassemie appartengono alla classe delle emoglobinopatie ereditarie quantitative, ovvero delle patologie del sangue che derivano da una riduzione quantitativa della sintesi delle catene globiniche dell’emoglobina. In base al difetto genetico, si distinguono in alfa e beta talassemia, rientrano nelle anemie emolitiche ereditarie e vengono ereditate in modo autosomico recessivo. Dal punto di vista clinico sono caratterizzate da un’ampia variabilità fenotipica, con individui asintomatici o pauci sintomatici fino a quadri molto gravi che possono esitare nella morte prenatale. Il fenotipo è strettamente connesso all’alterata eritropoiesi, all’anemia, all’emolisi e nel caso di trasfusioni multiple, all’accumulo di ferro negli organi quali fegato e milza. La diagnosi è principalmente clinica, basata sugli esami del sangue, e viene confermata con l’analisi del DNA. Il trattamento è strettamente relato alla gravità clinica, ma quelli più frequenti sono le trasfusioni, l’utilizzo di chelanti del ferro o il trapianto di cellule staminali ematopoietiche.

Approfondimento sull’emoglobina

L’emoglobina è una molecola tetramerica (formata da 4 subunità), il cui compito è legare e trasportare l’ossigeno nel sangue. Ciascuna subunità, chiamata “catena globinica” o “globina” coordina al suo interno un gruppo eme, che contiene un atomo di ferro in grado di ossidarsi e legare ossigeno e/o anidride carbonica. All’interno del tetramero, le subunità sono uguali a 2 a 2.

Durante lo sviluppo di un individuo, la composizione delle subunità globiniche varia nel tempo: nella fase fetale, l’emoglobina (HbF) è composta da due catene α e due catene γ (α2γ2); man mano, l’HbF viene sostituita dalla forma HbA12β2) che diviene predominante nell’età adulta. Nell’adulto, una piccola parte dell’emoglobina è invece costituita dalla forma HbA22δ2).

Descrizione clinica dettagliata

Alfa-Talassemia

L’alfa talassemia è dovuta ad una scarsa o mancata sintesi della subunità α globinica. Dal punto di vista clinico, è caratterizzata da anemica microcitica e ipocromica, eritropoiesi inefficiente ed emolisi, che a sua volta può causare splenomegalia. Inoltre, i pazienti possono manifestare stanchezza, debolezza, irritabilità e vertigini. I pazienti affetti da talassemia necessitano spesso di trasfusioni continue, che causano un sovraccarico di ferro in alcuni organi come il fegato, che può ingrossarsi e causare epatomegalia. Tuttavia, il quadro clinico è altamente variabile e strettamente correlato al numero di alleli deleti o mutati. Infatti le catene α sono codificate da due geni, per ognuno dei quali ciascun individuo eredita due alleli.

I soggetti in cui uno solo degli alleli è deleto sono portatori sani e non manifestano segni clinici. I soggetti in cui sono deleti due alleli (in cis o in trans) sono portatori del tratto talassemico, mostrano microcitosi marcata, ma livelli di emoglobina praticamente normali e possono essere clinicamente asintomatici. I pazienti in cui non funzionano 3 alleli su 4 manifestano un quadro clinico di severità variabile da moderata a grave, che prende il nome di malattia da HbH. Infine, nei pazienti in cui tutti gli alleli non sono funzionali si ha la malattia di Bart (idrope fetale), una forma ad esordio prenatale incompatibile con la vita.

Beta-talassemia

La beta-talassemia è dovuta ad una scarsa o mancata sintesi della subunità β globinica. Il fenotipo della beta talassemia viene suddiviso in β-talassemia minor, β-talassemia intermedia e β-talassemia major, a seconda della gravità dei sintomi. I soggetti con β-talassemia minor sono asintomatici o hanno una lieve anemia. Il fenotipo della β-talassemia major è quello più grave, che si manifesta fin dall’infanzia e che spesso porta alla morte infantile. I pazienti con questa condizione manifestano anemia microcitica severa associata ad affaticamento, debolezza, fiato corto ed emicrania. Spesso sono presenti ittero, epato- e spleno-megalia, accumulo di ferro negli organi, espansione del midollo osseo che causa deformità scheletriche. La β-talassemia intermedia è caratterizzata da un fenotipo variabile, con anemia da lieve a moderata associata in alcuni casi agli altri sintomi tipici. Anche in questo caso, la manifestazione fenotipica è strettamente legata al difetto genetico sottostante: i soggetti che hanno un solo allele mutato hanno la β-talassemia minor, quelli con entrambi gli alleli mutati possono avere la forma intermedia o major a seconda dell’effetto della mutazione sulla proteina.

Prevalenza

Le talassemie sono più frequenti in quelle regioni del mondo in cui la malaria è endemica come il Sud-Est asiatico, il subcontinente indiano e l’Africa e in alcune aree costiere del Mediterraneo, mentre resta rara in Nord America, in Europa, in Australia e in Corea del Sud. Si stima che circa il 7% della popolazione mondiale sia portatrice della talassemia.

Genetica molecolare

I geni che codificano per le varie forme di globine si trovano raggruppati in due cluster genici: il cluster α-globinico, che si trova sul braccio corto del cromosoma 16 e il cluster β globinico, che si trova sul braccio corto del cromosoma 11.

Il cluster α-globinico contiene, sotto il controllo di una locus control region (LCR) che ne determina l’espressione alternativa, il gene ζ2 coinvolto nella formazione dell’emoglobina embrionale, quattro pseudogeni non funzionali e i due geni per le globine α, α1 e α2. I geni α1 e α2 derivano da un evento ancestrale di duplicazione in tandem e per questo hanno una sequenza altamente omologa e ripetuta.

Il cluster β globinico contiene, sempre sotto il controllo di una LCR, i geni codificanti per le globine δ, β, γ, ε e uno pseudogene non funzionante.

Il meccanismo patogenetico si basa sullo sbilanciamento della sintesi tra le catene α e le catene β globiniche. Le catene in eccesso si aggregano, precipitano e causano la distruzione dei precursori dei globuli rossi, oltre che sequestrare le catene correttamente funzionanti attraverso un meccanismo di dominanza negativa.

Alfa- Talassemia

L’alfa-talassemia è una patologia a trasmissione autosomica recessiva, dovuta principalmente alla delezione di uno o più alleli dei geni HBA1 e HBA2, a causa del processo di ricombinazione non omologa che avviene per l’alta omologia di sequenza dei due geni. Nella pratica clinica, l’α-talassemia viene classificata in α0-talassemia, quando entrambi gli alleli di un gene sono deleti (-/-) e α+-talassemia quando uno solo degli alleli è deleto (α/-). In alcuni casi, il genotipo α+ può essere causato da mutazioni di sequenza (e non delezioni) come SNV o piccole inserzioni/delezioni: la maggior parte di queste varianti cade nel gene HBA2.

Beta-Talassemia

La beta-talassemia è una patologia a trasmissione autosomica recessiva, dovuta mutazioni del gene HBB. A differenza dell’α-talassemia, nella β-talassemia le mutazioni non sono principalmente delezioni (che possono comunque esserci, ma molto raramente), ma SNV o piccole inserzioni/delezioni. Sulla base della quantità residua di sintesi della subunità β possiamo distinguere tre tipi di alleli: β0, associato ad assenza di sintesi; β+, associato ad una ridotta di sintesi; β++, associato ad una riduzione minima della sintesi (anche noto come silente). Mutazioni nonsenso, frameshift e di splicing causano di solito un allele β0, mentre mutazioni che colpiscono i siti regolatori, gli UTR e la trascrizione possono invece produrre alleli β+ o β++.

Al giorno d’oggi, esistono numerose tecniche che consentono di confermare dal punto di vista molecolare la diagnosi di talassemia. Queste tecniche permettono di identificare sia grandi delezioni/duplicazioni che mutazioni di sequenza. Per quanto riguarda le grandi delezioni duplicazioni, le due tecniche principalmente utilizzate sono l’MLPA e la GAP PCR, che viene utilizzata per la ricerca di delezioni il cui breakpoint è noto, come ad esempio le delezioni comuni di 3.7kb e 4.2Kb (α3.7 e α4.2). Per le varianti di sequenza è possibile utilizzare la PCR allele-specifica o il reverse dot-blot per identificare le mutazioni note più comuni, mentre per l’identificazione delle varianti non note il metodo Sanger o la next generation sequencing (NGS) rimangono i metodi più affidabili. Bisogna tuttavia far particolare attenzione all’alta omologia di sequenza di HBA1 e HBA2 che può impedire la corretta localizzazione della mutazione.

Diagnosi differenziale

Nella diagnosi differenziale dell’α-talassemia rientrano:

  • Sindrome alfa talassemia-disabilità cognitiva legata all’X, una sindrome dovuta a mutazioni nel gene ATRX, caratterizzata da ritardo dello sviluppo, facies caratteristica, alterazioni genitourinarie e alfa talassemia.
  • Idrope fetale la cui causa può dipendere da numerosi fattori come anomalie cromosomiche, infezioni o altre malattie genetiche.
  • Anemie emolitiche

Nella diagnosi differenziale della β-talassemia rientrano:

  • Anemia sideroblastica e anemie congenite diseritropoietiche
  • Patologie tumorali come leucemia mielomonocitica e anemia aplastica
  • Beta talassemia-trombocitopenia legata all’X, una patologia X-linked recessiva caratterizzata da trombocitopenia, anemia emolitica, splenomegalia e alterazioni della sintesi delle globine, dovuta a mutazioni nel gene GATA1.

Iter diagnostico raccomandato

Il sospetto di talassemia è principalmente clinico e supportato da test ematologici sui globuli rossi. Il test molecolare è utilizzato sia per confermare la diagnosi che per identificare parenti a rischio asintomatici o per aiutare la diagnosi prenatale. Per la conferma molecolare, si raccomanda di procedere con l’analisi di un pannello di geni Next Generation Sequencing che includa tutti i geni associati a questa patologia. Breda Genetics offre l’analisi dei geni per le talassemie tramite pannelli multi-gene basati sul sequenziamento di esoma (EXOME 60MB) o genoma completo (FULL GENOME). Inoltre, in caso di risultato negativo, è possibile procedere all’analisi di grandi delezioni/duplicazione sui geni di interesse attraverso metodiche apposite come l’MLPA.

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Bibliografia

Beta-Thalassemia OMIM # 603902

Alpha-Thalassemia OMIM # 604131

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Gilad O, Shemer OS, Dgany O, Krasnov T, Nevo M, Noy-Lotan S, Rabinowicz R, Amitai N, Ben-Dor S, Yaniv I, Yacobovich J, Tamary H. Molecular diagnosis of α-thalassemia in a multiethnic population. Eur J Haematol. 2017 Jun;98(6):553-562. doi: 10.1111/ejh.12866. Epub 2017 Apr 6. PMID: 28160324.

Lee JS, Cho SI, Park SS, Seong MW. Molecular basis and diagnosis of thalassemia. Blood Res. 2021 Apr 30;56(S1):S39-S43. doi: 10.5045/br.2021.2020332. PMID: 33935034; PMCID: PMC8093999.

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