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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GenoMIX #19 – Novembre 2011

Dove non arriva l’archeologia, arriva la genomica: sembra questo il messaggio che vogliono comunicarci le scoperte scientifiche di questo mese. Ma andiamo con ordine (cronologico). Ricercatori cinesi hanno scoperto con un’analisi bioinformatica che gli esseri umani nella loro evoluzione hanno acquisito 60 nuovi geni, assenti negli altri primati: sono geni attivi in diversi tessuti, soprattutto nella corteccia cerebrale. La ricerca, pubblicata su PLoS Genetics, sembra ipotizzare un tasso di formazione di nuovi geni molto più alto del previsto, pari a circa 10-12 geni ogni milione di anni.

Uno dei geni più interessanti per chi studia l’evoluzione umana è FOXP2. Rispetto agli scimpanzé, gli esseri umani hanno una forma mutata di questo gene, che secondo gli scienziati potrebbe essere alla base della nascita del linguaggio nei nostri antenati. Al Max Planck di Leipzig, in Germania, stanno conducendo esperimenti interessanti: inserendo in topi di laboratorio la versione umana del gene FOXP2, sembra che i roditori diventino più intelligenti e producano squittii differenti rispetto ai topolini normali. I dati sono stati presentati un paio di settimane fa a un meeting di neuroscienze.

Dopo aver imparato a parlare i nostri antenati hanno colonizzato quasi tutte le terre emerse, esplorando aree geografiche molto diverse una dall’altra, e anche qui la genomica può esserci d’aiuto. Un articolo pubblicato su PLoS Genetics ci dice infatti che a guidare l’evoluzione dell’uomo durante la colonizzazione della Terra non sono state tanto l’alimentazione o il clima, ma piuttosto gli organismi patogeni che gli esseri umani hanno dovuto fronteggiare, e in particolare i parassiti. Ho intervistato uno degli autori, Matteo Fumagalli; se siete interessati ai dettagli di questo lavoro bioinformatico l’intervista è qui.

Avanziamo di parecchie migliaia di anni per parlare non più dell’uomo, ma del suo migliore amico. Analizzando la variabilità genetica delle principali razze canine e quella di lupi e coyote, un gruppo di ricerca internazionale ha infatti ribadito una vecchia ipotesi sul luogo in cui ebbe inizio l’addomesticamento dei cani. Si tratterebbe di un’area a sud del Fiume Azzurro, in Cina: è qui che vivono i cani con la maggiore diversità genetica, ed è da qui che dovrebbe essere iniziata l’evoluzione dei nostri amici a quattro zampe. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Heredity.

Rapidamente segnalo il Roman DNA Project, con il quale un’antropologa americana vuole fare l’identikit dei migranti che 2000 anni fa giungevano nell’antica Roma. Parlando di nuovi genomi, questo mese è stato sequenziato il genoma della farfalla monarca, una specie americana in grado di compiere delle migrazioni straordinarie: gli scienziati ci stanno lavorando per capire come facciano queste bellissime farfalle a orientarsi in un viaggio di migliaia di chilometri. Infine, una buona notizia per chi possiede la variante genetica rischiosa del gene dell’obesità (FTO): attività fisica e dieta povera di grassi saturi sono in grado di annullare la vostra predisposizione genetica per la ciccia.

Così si batte il gene dell’obesità

A causa di uno stile di vita sempre più sedentario e di un’alimentazione ipercalorica e ricca di grassi saturi, il mondo occidentale sta vivendo una vera e propria epidemia di obesità. Due americani su tre sono sovrappeso, e uno su due è obeso. Le percentuali sono più basse per l’Italia, ma purtroppo ci stiamo avviando anche noi verso quella direzione. Come per qualsiasi condizione o malattia, anche l’obesità è stata associata ad alcune varianti genetiche che sembrano predisporre gli individui a un rischio maggiore, e il gene più studiato in questo senso è il gene FTO, non a caso soprannominato “gene dell’obesità”. Esiste infatti una variante SNP in questo gene che aumenta del 20-30% il rischio di obesità e in media porta a un incremento di peso di 1-1,5 chili. Peggio ancora se si è portatori di due copie della variante rischiosa.

ResearchBlogging.org

Quindi possiamo dire che l’obesità è una questione genetica? Non possiamo fare proprio nulla per contrastare i nostri geni “cattivi”? E’ quello che ha cercato di scoprire un gruppo di ricerca internazionale. Gli autori dello studio pubblicato su PLoS Medicine hanno effettuato una meta-analisi di 45 lavori precedenti che in totale coinvolgevano 218 mila adulti, scoprendo che la variante rischiosa del gene FTO aumenta come previsto il rischio di obesità, ma questo effetto può essere notevolmente ridotto facendo attività fisica. Negli individui classificati come inattivi, il rischio obesità aumentava del 30% in presenza di una copia della variante, mentre per gli individui attivi questo valore scendeva al 22%. Certo, il lavoro sarebbe stato ancora più interessante se gli autori avessero scelto di analizzare come variasse il rischio obesità all’aumentare dell’attività fisica svolta, invece hanno voluto (o dovuto per ragioni tecniche) fare una classificazione binaria degli individui: attivi e inattivi. Tra l’altro la soglia di attività è stata posta a 1 ora di esercizio fisico settimanale, piuttosto bassa a dire il vero: non stupisce che appena il 20% dei partecipanti sia stato classificato come inattivo. Al di là di questi difetti, lo studio è valido e dimostra che i portatori del gene dell’obesità possono trarre giovamento dall’esercizio fisico e ridurre sensibilmente le loro possibilità di diventare obesi.

Un altro articolo pubblicato quasi in contemporanea sul Journal of Nutrition mostra invece che c’è anche un fattore nutrizionale in gioco. Il gruppo di José Ordovas, uno dei massimi esperti nel campo delle interazioni geni-ambiente, ha scoperto che la variante rischiosa del gene FTO è associata a un aumento di peso soltanto in presenza di elevate quantità di grassi saturi nella dieta. In conclusione, se i vostri genitori vi hanno regalato una o due copie del gene dell’obesità non disperate, basta seguire due semplici consigli per sconfiggere la vostra predisposizione genetica: fate attività fisica e non esagerate con le carni grasse, i latticini e gli insaccati. Con tanti saluti al determinismo genetico.


Kilpeläinen, T., Qi, L., Brage, S., Sharp, S., Sonestedt, E., Demerath, E., Ahmad, T., Mora, S., Kaakinen, M., Sandholt, C., Holzapfel, C., Autenrieth, C., Hyppönen, E., Cauchi, S., He, M., Kutalik, Z., Kumari, M., Stančáková, A., Meidtner, K., Balkau, B., Tan, J., Mangino, M., Timpson, N., Song, Y., Zillikens, M., Jablonski, K., Garcia, M., Johansson, S., Bragg-Gresham, J., Wu, Y., van Vliet-Ostaptchouk, J., Onland-Moret, N., Zimmermann, E., Rivera, N., Tanaka, T., Stringham, H., Silbernagel, G., Kanoni, S., Feitosa, M., Snitker, S., Ruiz, J., Metter, J., Larrad, M., Atalay, M., Hakanen, M., Amin, N., Cavalcanti-Proença, C., Grøntved, A., Hallmans, G., Jansson, J., Kuusisto, J., Kähönen, M., Lutsey, P., Nolan, J., Palla, L., Pedersen, O., Pérusse, L., Renström, F., Scott, R., Shungin, D., Sovio, U., Tammelin, T., Rönnemaa, T., Lakka, T., Uusitupa, M., Rios, M., Ferrucci, L., Bouchard, C., Meirhaeghe, A., Fu, M., Walker, M., Borecki, I., Dedoussis, G., Fritsche, A., Ohlsson, C., Boehnke, M., Bandinelli, S., van Duijn, C., Ebrahim, S., Lawlor, D., Gudnason, V., Harris, T., Sørensen, T., Mohlke, K., Hofman, A., Uitterlinden, A., Tuomilehto, J., Lehtimäki, T., Raitakari, O., Isomaa, B., Njølstad, P., Florez, J., Liu, S., Ness, A., Spector, T., Tai, E., Froguel, P., Boeing, H., Laakso, M., Marmot, M., Bergmann, S., Power, C., Khaw, K., Chasman, D., Ridker, P., Hansen, T., Monda, K., Illig, T., Järvelin, M., Wareham, N., Hu, F., Groop, L., Orho-Melander, M., Ekelund, U., Franks, P., & Loos, R. (2011). Physical Activity Attenuates the Influence of FTO Variants on Obesity Risk: A Meta-Analysis of 218,166 Adults and 19,268 Children PLoS Medicine, 8 (11) DOI: 10.1371/journal.pmed.1001116

Corella, D., Arnett, D., Tucker, K., Kabagambe, E., Tsai, M., Parnell, L., Lai, C., Lee, Y., Warodomwichit, D., Hopkins, P., & Ordovas, J. (2011). A High Intake of Saturated Fatty Acids Strengthens the Association between the Fat Mass and Obesity-Associated Gene and BMI Journal of Nutrition DOI: 10.3945/jn.111.143826

Geni dell’obesità? Battiamoli con l’attività fisica!

Il nostro destino non è scritto nel DNA. E’ questo il messaggio che ci lascia un lavoro appena pubblicato sulla rivista ad accesso libero PLoS Medicine.

Un gruppo di ricercatori di Cambridge ha infatti dimostrato con una precisa analisi statistica che un genotipo svantaggioso può in realtà essere efficacemente compensato da uno stile di vita corretto. In particolare, gli scienziati si sono dedicati allo studio degli effetti del DNA e dell’attività fisica sull’indice di massa corporea BMI e, quindi, sul rischio obesità. Quello dell’obesità è un problema sempre più serio che affligge molti Paesi, in particolare quelli più ricchi: si stima che a questi ritmi, nel 2015 ci saranno circa 700 milioni di obesi nel mondo, con un incremento del 75% rispetto al 2005. La colpa è dell’alimentazione sempre più grassa e ipercalorica, oltre che dello stile di vita sedentario.

Lo studio ha utilizzato i dati genotipici di circa 20mila inglesi relativi a 12 polimorfismi genetici associati al rischio obesità. I partecipanti hanno anche compilato un questionario che ha permesso di classificarli in quattro categorie, a seconda del tempo dedicato ogni giorno all’attività fisica. Con questi dati in mano, i ricercatori hanno cercato di calcolare, attraverso modelli matematici, quanto influissero rispettivamente il fattore genetico e lo stile di vita nella determinazione dell’indice di massa corporea. Quello che hanno scoperto è riportato nel grafico qui a fianco: la predisposizione genetica all’obesità, riportata sull’asse X e calcolata sulla base del numero di varianti “rischiose” presenti nel DNA, provoca chiaramente un aumento del BMI (Body Mass Index). Maggiore è il numero di varianti associate al rischio obesità, maggiore è, in media, l’indice di massa corporea. Tuttavia, nel grafico si vede anche che gli individui sedentari (segnalati con dei rombi bianchi) sono più suscettibili alla predisposizione genetica di quanto non lo siano quelli che praticano almeno un po’ di attività fisica: la pendenza della retta è maggiore.

Se si vanno a vedere i numeri si scopre che in una persona alta 1,70m avere una singola variante rischiosa provoca un incremento di 529 grammi se si adotta uno stile di vita sedentario, e di soli 379 grammi se si fa invece attività fisica. Gli scienziati concludono che la predisposizione genetica all’obesità può essere ridotta addirittura del 40% con uno stile di vita corretto. Insomma, se avete gli alleli dell’obesità, non allarmatevi, anzi: sono proprio i soggetti geneticamente predisposti a beneficiare maggiormente dell’attività fisica, che comunque fa bene a tutti. Dobbiamo abbandonare la visione deterministica secondo la quale dal DNA dipende il nostro futuro: abbiamo la possibilità di cambiarlo, quel futuro, e il primo passo è proprio conoscere i nostri geni, per capire dove dobbiamo intervenire.

Li S et al. “Physical Activity Attenuates the Genetic Predisposition to Obesity in 20,000 Men and Women from EPIC-Norfolk Prospective Population Study” PLoS Medicine 2010, 7(8): e1000332