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GenoMIX #23 – Marzo 2012

Questo mese è stato pubblicato uno studio che probabilmente sarà premiato come uno dei lavori scientifici più originali del 2012, soprattutto perché l’oggetto dello studio è uno degli autori. Michael Snyder, genetista presso l’Università di Stanford, ha analizzato il proprio organismo per un periodo di 14 mesi utilizzando le più moderne tecniche di analisi genomiche, trascrittomiche, proteomiche e metabolomiche. Dopo essersi fatto sequenziare il genoma, ha individuato le malattie per cui era predisposto e ha quindi monitorato costantemente tutti i parametri rilevanti per quelle malattie. E’ stato così possibile visualizzare in tempo reale come il suo corpo si è comportato durante due infezioni (tra cui un banale raffreddore!) a un livello di dettaglio mai raggiunto prima. La cosa curiosa è che dopo la seconda infezione, dovuta a un virus respiratorio sinciziale, i suoi livelli di glucosio sono iniziati a salire, e a Snyder è stato diagnosticato il diabete di tipo II, malattia alla quale era geneticamente predisposto: il genetista ha apportato cambiamenti al proprio stile di vita, e dopo circa sei mesi i livelli di glucosio erano tornati alla normalità.

Restando nel campo della salute, segnalo l’iniziativa congiunta di 23andMe e Genentech per studiare l’effetto del farmaco Avastin nel trattamento del carcinoma mammario metastatico. L’obiettivo del progetto InVite Study è verificare se esista o meno una relazione tra l’efficacia del farmaco e alcune particolari variazioni genetiche nel DNA delle pazienti. La società di personal genomics californiana 23andMe si è quindi messa alla ricerca di 1000 donne americane affette da questa forma di cancro, che hanno assunto l’Avastin nel 2010 o nel 2011: in cambio si ottiene l’analisi gratuita del proprio genoma. Genentech, che produce il farmaco, spera dal canto suo di riuscire a identificare gruppi di pazienti che più di altri possano beneficiare del trattamento.

Un altro articolo molto interessante è stato pubblicato su Cell Metabolism. Gli autori del lavoro hanno dimostrato che l’attività fisica è in grado di alterare chimicamente il nostro DNA attraverso modificazioni epigenetiche, che non cambiano cioè la sequenza genomica ma il modo in cui i geni sono espressi. In particolare, sembra che l’esercizio fisico accenda dei geni che a loro volta consentono un migliore adattamento dei muscoli allo sforzo.

Chiudo con quattro notizie veloci veloci. E’ stato sequenziato il genoma del gorilla, che in certi punti è più simile al nostro di quanto non lo sia quello dello scimpanzé. E’ fallita la società italiana Shardna, che studiava il genoma del popolo sardo. E’ uscito il nuovo registro dei test genetici promosso dall’NIH americano e compilato volontariamente da tutte le aziende che offrono servizi di analisi genetiche. Si tratta sicuramente di un’iniziativa intelligente, anche perché si stima che nel 2010 siano stati spesi 5 milioni di dollari per acquistare test genetici, e questa cifrà salirà a 20 milioni nei prossimi dieci anni. Davanti a questi numeri in costante crescita non si può fare a meno di chiedere maggiore trasparenza ai fornitori, e il registro dell’NIH è un ottimo primo passo.

ARTICOLO DEL MESE
Chen et al “Personal Omics Profiling Reveals Dynamic Molecular and Medical Phenotypes”, Cell 2012

 
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Pubblicato da su 30 marzo 2012 in GenoMIX

 

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Epigenetica e regolazione dei genomi dei mammiferi (videolezioni dagli USA)

C’è un po’ di tutto nell’ultima videolezione del corso di genomica organizzato dal NHGRI: epigenetica, filogenesi, microRNA, fattori di trascrizione, territori cromosomici, splicing. E’ una lunga carrellata che dimostra quanto siano complessi i genomi dei mammiferi (e non solo quelli).

Per scaricare le slides clicca qui [18 MB]

 
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Pubblicato da su 21 febbraio 2012 in Educational, Scienza

 

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Obesità: la prevenzione inizia ancora prima della nascita

Secondo le stime dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, nel mondo ci sono 400 milioni di obesi, e 1,6 miliardi di persone sono sovrappeso. Alla base dell’obesità c’è la mancanza di equilibrio tra l’energia che introduciamo e quella che consumiamo, con un conseguente accumulo di tessuto adiposo nell’organismo. Quest’ultimo, in realtà, svolge un ruolo fondamentale in questo senso, dal momento che agisce come un bacino di attrazione per gli acidi grassi circolanti nel sangue, e impedisce che questi vadano in massa verso altri tessuti, dove quantità eccessive potrebbero avere effetti tossici. E’ stato ipotizzato che le conseguenze più gravi dell’obesità siano dovute proprio alla saturazione di questo sistema tamponante: è bene ricordare, infatti, che l’obesità non è solo un difetto estetico, ma una condizione a cui spesso sono associati disturbi molto seri, come il diabete di tipo II e le malattie cardiache.

Grazie agli studi di associazione su scala genomica (GWAS), molte variazioni genetiche sono state collegate al rischio obesità. Tra di esse la più famosa è senz’altro quella relativa allo SNP rs9939609 nel gene FTO: uno studio del 2007 che ha coinvolto quasi 40mila europei ha rivelato che avere una A in questo polimorfismo produceva in media un incremento di 1,2 chili nei soggetti eterozigoti (cioè con una sola copia della variante) e di 3 chili in quelli omozigoti (due copie). In alcuni casi le varianti sono intimamente legate all’ambiente e alla nostra nutrizione: il gene PLIN4, ad esempio, può presentarsi in una forma che predispone all’obesità, ma questa stessa variazione è in grado di portare, al contrario, a una riduzione del peso in seguito all’assunzione di acidi grassi Omega-3.

ResearchBlogging.org

Non sempre, però, il rischio obesità è scritto nei nostri geni, delle volte si trova “al di sopra” di essi (è questo infatti il significato letterale della parola “epigenetica”). Le alterazioni epigenetiche sono delle modifiche chimiche che accendono o spengono i geni senza cambiare la sequenza sottostante, regolando in questo modo la quantità di proteine prodotte. L’esempio più classico è quello della metilazione del DNA, cioè l’aggiunta di un gruppo metile alle citosine (C) che si trovano immediamente prima di una guanina (G). In un recente lavoro pubblicato sulla rivista Diabetes, ricercatori inglesi hanno scoperto che una modificazione di questo tipo davanti al gene RXRA può alzare il rischio obesità. Non solo: questa metilazione avviene prima ancora della nascita, nel ventre materno, e sembra sia determinata dalla dieta della madre durante la gravidanza.

Gli scienziati hanno analizzato il DNA estratto dai cordoni ombelicali di 78 neonati, al fine di individuare eventi di metilazione nelle regioni a monte di cinque geni candidati. Successivamente, quando i bambini avevano ormai 9 anni, hanno misurato la loro massa grassa, nel tentativo di evidenziare qualche correlazione con le modificazioni epigenetiche registrate alla nascita. Ebbene, per il gene RXRA questa correlazione c’era ed era anche piuttosto significativa: circa il 26% della variabilità nella massa grassa dei bimbi poteva essere spiegata da un evento di metilazione davanti a questo gene. I ricercatori hanno individuato anche un’altra sorprendente correlazione, quella che legava lo stato di RXRA all’alimentazione della madre durante la gravidanza, e in modo particolare alla quantità di carboidrati ingeriti con la dieta. Le mamme che avevano una dieta più povera in carboidrati tendevano ad avere figli con la metilazione del gene RXRA, e quest’ultima a sua volta portava i bambini ad essere più grassi una volta cresciuti.

Questa scoperta rientra in quella teoria secondo la quale il feto è in grado di percepire il mondo esterno attraverso i messaggi biochimici che provengono dalla madre, e risintonizzarsi di conseguenza: in effetti, fin dagli anni 70 si sa che la scarsità di cibo in gravidanza aumenta il rischio obesità da adulti. E’ come se il nostro organismo calibrasse il proprio metabolismo sulla base delle informazioni che riceve nel grembo materno, informazioni che potrebbero però contrastare con ciò che incontrerà una volta venuto al mondo e diventato adulto.

Certo questo studio è limitato, ma suggerisce un concetto forte e chiaro: la dieta e lo stile di vita tenuti da una mamma in dolce attesa possono influire sul proprio bambino in modo significativo, anche con effetti a lungo termine. Un embrione che si sviluppa può seguire “traiettorie” leggermente diverse a seconda dei segnali e dei messaggi che riceve dall’esterno, e queste traiettorie possono manifestare il proprio effetto fenotipico persino a distanza di anni. Se sapessimo di più dell’intimo legame che unisce una madre e il suo bambino, anche a livello (epi)genetico, avremmo tra le mani un formidabile strumento di prevenzione: lo stile di vita e l’alimentazione in gravidanza potrebbero infatti essere ottimizzati in modo da regalare al nascituro una vita più sana possibile.

Fonte: M.Colaiacovo – Estropico Blog

Image credit: Bekah267, skyseeker


Godfrey, K., Sheppard, A., Gluckman, P., Lillycrop, K., Burdge, G., McLean, C., Rodford, J., Slater-Jefferies, J., Garratt, E., Crozier, S., Emerald, B., Gale, C., Inskip, H., Cooper, C., & Hanson, M. (2011). Epigenetic Gene Promoter Methylation at Birth Is Associated With Child’s Later Adiposity Diabetes DOI: 10.2337/db10-0979

 
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Pubblicato da su 27 aprile 2011 in Medicina, Nutrizione, Salute, Scienza

 

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Genetica protagonista su Focus

Ebbene sì, la nutrigenetica ha conquistato la copertina di Focus. Sull’ultimo numero del più famoso mensile di scienze c’è un’inchiesta di 10 pagine tutta dedicata alla genetica, e in particolare a tre settori molto di moda: genetica della nutrizione, epigenetica e farmacogenomica.

L’autrice Amelia Beltramini immagina un futuro in cui andremo al supermercato dotati di carta magnetica personale e di un lettore ottico, grazie ai quali potremo individuare i prodotti più adatti al nostro codice genetico curiosando tra gli scaffali. Chissà, forse un giorno andrà veramente così, per adesso accontentiamoci di quelle poche ma chiare informazioni che possiamo ottenere da uno dei tanti test di nutrigenetica disponibili in commercio. L’articolo è interessante, benché non entri molto nei dettagli (come è giusto che sia, dopotutto stiamo parlando di Focus). L’unico errore, secondo me, la Beltramini lo fa mettendo sullo stesso piano i test commerciali di nutrigenetica e la famigerata dieta del gruppo sanguigno, che a differenza della nutrigenetica non ha nessuna base scientifica. Come esempio di test nutrigenetici “cattivi” viene riportato l’esempio del test di Daniel Moen, amministratore delegato della Inherent Health. Non conosco bene questo test, ma le basi scientifiche dietro la scelta degli SNP ci sono, almeno a giudicare dal corposo PDF scaricabile dal sito; ciò che non è scientificamente supportato – se interpreto bene le parole della Beltramini – è la promessa di un miracoloso dimagrimento. Le diete basate sulla nutrigenetica servono principalmente a garantire uno stato di benessere all’individuo; la perdita di peso, se c’è, è un effetto secondario del mangiar sano.

Su Focus si parla anche di epigenetica, con le ricerche di Solomon e di Yehuda, due scienziate che scoprirono un maggior rischio di Disturbo Post-Traumatico da Stress nei figli dei sopravvissuti dell’Olocausto: forse il risultato di modificazioni epigenetiche trasmesse da una generazione all’altra. Lo speciale si chiude con la farmacogenomica: qui si parla di come sia economicamente conveniente individuare i pazienti che risponderanno meglio a un farmaco, piuttosto che somministrarlo a tutti indiscriminatamente.

Piccola nota: quando stamattina ho visto la copertina di Focus ho fatto un enorme sorriso, come un bambino davanti al suo giocattolo preferito. Giudicate voi se è segno di grande passione per la genetica, o di squilibrio mentale.

 
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Pubblicato da su 28 marzo 2011 in Genetica personale, Medicina, Nutrizione, Salute, Varie

 

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La ricerca genomica a un punto di svolta [Estropico]

Per il mio primo post su Estropico pensavo di fare un’introduzione ai test genetici. Sono felice quindi che proprio in questi giorni sia apparso un articolo molto critico nei confronti dei risultati ottenuti finora dalla ricerca in questo settore. Il testo, pubblicato dal Bioscience Resource Project, sostiene in poche parole che la genetica umana sia ormai giunta a un punto morto, e che sarebbe il caso di abbandonare l’idea che la nostra salute dipenda dal DNA. Perché questo scetticismo? E soprattutto, gli autori hanno davvero ragione?

Per rispondere alla prima domanda, occorre fare un passo indietro, in modo da spiegare quello che è stato fatto negli ultimi anni per cercare di individuare le associazioni tra i geni e le malattie. Lo strumento d’indagine per eccellenza è stato il GWAS, una sigla che sta per Genome-Wide Association Study. Da quando è stato sequenziato il genoma umano, sono stati condotti più di 700 GWAS, con lo scopo di studiare le basi genetiche di oltre 80 diverse condizioni. Sarà capitato a tutti di leggere sui quotidiani titoli come “Scoperto il gene dell’infedeltà” o “Identificato il gene della miopia”: annunci di questo genere sono frequenti, così frequenti che viene spontaneo chiedersi come mai quando andiamo dal nostro medico di fiducia non ci venga mai chiesto di fare un test genetico. La ragione per cui la medicina personalizzata non è ancora entrata a far parte della vita di tutti i giorni è che le varianti genetiche scoperte hanno in realtà un effetto molto piccolo, talmente piccolo da essere praticamente ininfluente al fine di predire con certezza quali siano i soggetti più a rischio.

Le varianti genetiche finora scoperte con un effetto importante sono pochissime. Ci sono i geni per la fibrosi cistica, per l’anemia falciforme e la malattia di Huntington, tutte patologie che dipendono da un singolo gene. Esistono poi altri geni che non sono così determinanti, ma che alzano di molto la probabilità di ammalarsi quando sono difettosi: il gene APOE per l’Alzheimer, i geni BRCA1 e BRCA2 per cancro a seno e ovaio, e i geni della degenerazione maculare legata all’età. A parte queste eccezioni, tutti gli studi effettuati finora hanno scoperto soltanto varianti che spostano di poco la possibilità di insorgenza delle varie malattie. Quindi hanno ragione i critici che chiedono di abbandonare la ricerca genomica? Forse no.

Nei GWAS tradizionali viene analizzata solo un tipo particolare di variazione, chiamata SNP (Single Nucleotide Polymorphism): si tratta di una variazione puntiforme, dove una singola lettera del codice viene sostituita da un’altra. Inoltre, sono prese in considerazione soltanto le varianti comuni, cioè presenti in almeno il 5% della popolazione. A quanto pare, visti gli scarsi risultati ottenuti finora, la suscettibilità alle malattie non dipende da una singola variante comune, ma da altri tipi di variazione genetica. I ricercatori iniziano ad esempio a studiare le combinazioni di varianti comuni e rare, o addirittura varianti diverse dagli SNP, come le modificazioni epigenetiche. Queste ultime sono modifiche chimiche che avvengono a carico del DNA senza che esso cambi la sua sequenza, e ultimamente stanno diventando sempre più interessanti. Gli oppositori della genomica sono convinti che questi siano “luoghi improbabili”, in cui difficilmente troveremo le risposte che stiamo cercando. Tuttavia, dimenticano che proprio quest’anno, un articolo apparso su Nature ha dimostrato che le modifiche epigenetiche nei ratti di laboratorio possono essere ereditate dalla prole e provocare malattie come il diabete. Un’altra grande dimostrazione del potere dell’epigenetica è lo studio pubblicato su PLoS Biology che riguarda le api: due genomi identici, quando subiscono precise modifiche epigenetiche, sono in grado di generare insetti di grandi dimensioni, fertili e longevi (come l’ape regina) oppure piccoli, sterili e dalla vita breve (come le api operaie).

Solo il tempo ci dirà se questi siano davvero “luoghi improbabili” in cui trovare le nostre risposte. Per il momento dobbiamo accontentarci di quello che abbiamo e che, volendo guardare, non è comunque poco. Oltre ai geni importanti riportati sopra, ci sono altre due categorie di geni che già adesso possono aiutarci concretamente a vivere meglio. Al primo gruppo appartengono le varianti genetiche che ci suggeriscono la nostra dose ottimale per alcuni farmaci, come l’anticoagulante Warfarin o il Plavix per prevenire gli infarti. Nel secondo gruppo rientrano invece i geni legati alla nutrizione: io stesso ho scoperto, grazie a un test genetico, di avere due copie molto efficienti di un’enzima che attiva le tossine cancerogene contenute nella carne grigliata.

Insomma, prima di arrivare alla frettolosa conclusione che la ricerca genomica sia stata un fallimento e che il DNA non contenga informazioni utili per la nostra salute, forse sarebbe il caso di aspettare di sapere quali risposte avremo dalle nuove ricerche nel campo dell’epigenetica e delle varianti rare. Dopotutto, finché non le studiamo, non sapremo mai quali segreti nascondono queste variazioni genetiche. Pensare che il nostro DNA sia una specie di sfera di cristallo in cui leggere il nostro futuro è sbagliato, ma altrettanto lo è credere che i geni non contino nulla e che i nostri problemi di salute siano da imputare esclusivamente al nostro stile di vita. La verità, come sempre, sta nel mezzo.

 
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Pubblicato da su 14 dicembre 2010 in Genetica personale, Medicina, Nutrizione, Salute, Scienza

 

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