Il potere nutrigenomico della vitamina D

Che la vitamina D facesse bene lo sapevamo già, soprattutto per la mineralizzazione delle ossa. Quello che non sapevamo, ma che forse gli studiosi di nutrigenomica sospettavano, è che questa molecola potesse influire sull’espressione di un numero così elevato di geni, molti dei quali coinvolti in importanti patologie.

Il recettore della vitamina D (VDR) è un fattore di trascrizione che si trova nel nucleo delle nostre cellule e che ha la capacità, una volta attivato, di legarsi al DNA e di accendere (o spegnere) i geni vicini. Gli autori del lavoro pubblicato su Genome Research volevano capire in quali punti del genoma umano si andasse a legare questo recettore, e per farlo hanno eseguito un esperimento di ChIP-seq: utilizzando come esca un anticorpo specifico per VDR, gli scienziati sono riusciti a “catturare” il fattore di trascrizione e a leggere la sequenza di DNA su cui esso si era legato (vedi illustrazione).

Ebbene, si è scoperto che questa proteina si lega al DNA in 2776 punti diversi, modificando l’espressione di più di 200 geni! I ricercatori hanno inoltre dimostrato che molti dei siti di legame trovati corrispondono a posizioni del genoma che in passato erano state associate a malattie autoimmuni (sclerosi multipla, diabete di tipo 1, malattia di Crohn, artrite reumatoide). Non è finita: la vitamina D sembrerebbe interagire anche con tratti di DNA collegati ad alcuni tumori, come la leucemia e il cancro del colon-retto.

Si tratta di una grande scoperta, che dimostra lo straordinario potere nutrigenomico di questa vitamina: è una piccola molecola, ma ha la capacità di intervenire in moltissime condizioni patologiche, più di quanto fosse lecito aspettarsi. Assumere dosi corrette di vitamina D diventa quindi fondamentale per il nostro organismo, anche se ancora non è chiaro in che modo essa eserciti la sua influenza in tutti i casi che sono stati individuati. Si sa ad esempio che la carenza di vitamina D provoca il rachitismo nei neonati, e una ridotta densità minerale ossea negli adulti. Tuttavia, bisogna ricordare che lo stesso recettore VDR presenta dei polimorfismi funzionali: la scarsa mineralizzazione delle ossa in mancanza di vitamina D è infatti più accentuata nei soggetti che hanno una C al posto di una T nello SNP rs731236. Una volta stabilita la dose ottimale (cosa non semplice dato il grande numero di processi in cui essa sembra intervenire), bisognerà poi ottimizzarla per il singolo individuo, sulla base del suo profilo genetico. Il discorso è quindi complesso: questo studio rappresenta solo l’inizio di un lungo lavoro di ricerca che aiuterà a chiarire meglio l’infinità di modi in cui la vitamina D influenza il nostro organismo.

Ramagopalan SV et al. “A ChIP-seq defined genome-wide map of vitamin D receptor binding: Associations with disease and evolution” Genome Research, published online 24 August 2010

Image Credit: Anthony Fejes

Aziende di genomica in Italia – KOS Genetic (Milano)

L’iniziativa era stata lanciata dal mio blog alcuni giorni fa: myGenomiX sarebbe andato a caccia delle aziende italiane che si occupano in un modo o nell’altro di genomica. Oggi inauguro ufficialmente questa rubrica e lo faccio partendo da una start-up milanese, la KOS Genetic. Questa azienda giovanissima (è nata a fine 2008) offre servizi di analisi genomiche e post-genomiche sia nel campo umano che in quelli animale e vegetale. I laboratori di KOS Genetic sono ubicati in viale Ortles a Milano presso l’incubatore Filarete, una Fondazione a cui partecipano Università di Milano, Fondazione Cariplo, Intesa San Paolo e Camera di Commercio di Milano. Filarete, nata per promuovere la crescita di aziende che operano nel settore delle scienze della vita, ospita nove piattaforme tecnologiche tra cui quella di Genomica e Bioinformatica dove operano una trentina di persone. Alcuni dei gruppi presenti afferiscono all’Università di Milano (Prof. Cusi, Macciardi e Bagnato), altri lavorano per KOS Genetic; tutte queste persone condividono le stesse apparecchiature, gli stessi processi e le stesse infrastrutture informatiche e costituiscono un gruppo di lavoro unito e omogeneo, pur nella netta separazione dei piani di lavoro e delle rendicontazioni. Per myGenomiX parla Leopoldo Frati, ingegnere che dopo una lunghissima esperienza come manager nel ramo Healthcare di IBM, è oggi presidente di KOS Genetic.

Di quali progetti di ricerca vi siete occupati? Con quali gruppi avete collaborato?
I principali progetti di ricerca in cui abbiamo collaborato sono quelli finanziati dalla Comunità Europea, cui abbiamo collaborato tramite la Piattaforma Genomica e Bioinformatica. I principali progetti sono Hypergenes, Pocemon, Quantomics e Athena. Un altro filone per noi molto importante, che però non è di ricerca, sono i servizi di genotyping per i bovini, per aiutare le associazioni di allevatori a selezionare i migliori capi per la riproduzione. Ad esempio, le associazioni degli allevatori austriaci si appoggiano al nostro centro e siamo stati uno dei partner di Illumina nello sviluppo del nuovo Bovine High Density Beadchip che consente di testare la presenza di circa 50.000 SNP, alcuni dei quali influenzano ad esempio la produzione di latte o la qualità delle carni.

Una delle aree di maggiore interesse per la vostra attività di ricerca è la comprensione delle basi genetiche di malattie complesse. Pensate che allo stato attuale delle nostre conoscenze sia prematuro fare predizioni sulla predisposizione per l’insorgenza di una patologia, come già stanno facendo negli USA alcune aziende di personal genomics?
Pensiamo che anche in Italia siano maturi i tempi per offrire servizi del genere e stiamo pensando se entrare in questo mercato, o direttamente o tramite alleanze. Noi non siamo ancora pronti in tal senso: i nostri processi sono orientati a grandi quantitativi di campioni da esaminare nell’ambito di un progetto o di una commessa. Invece le aziende di personal genomics fanno tanti esami su singoli campioni di clienti: è una modalità diversa di lavoro che richiede una diversa organizzazione del lavoro. Questo è il motivo per cui dovremo pensare a delle alleanze, se decideremo di entrare nel mercato per i consumatori finali.

I costi per il sequenziamento del DNA stanno diminuendo rapidamente e sempre più laboratori potranno permettersi in futuro di avere un sequenziatore di nuova generazione. Pensate che questo potrebbe avere effetti negativi per le società di service come la vostra?
Il tema della tecnologia, in continua e rapida evoluzione, è molto importante per società di service come la nostra, pone in continuazione delle sfide e può avere effetti negativi anche per la nostra sopravvivenza. Quello da lei citato è un esempio molto importante, così come la rapida obsolescenza del nostro parco macchine. Per quanto riguarda tale punto, la nostra sfida è quella di alzare il livello qualitativo dei nostri servizi, sia a livello di wet lab che di dry lab, in modo tale da giustificare sempre e comunque la nostra utilità sul mercato in quanto offriamo servizi che i centri non specializzati o non sanno fare o sanno fare a costi decisamente superiori ai nostri.

Così come i costi, anche la tecnologia stessa del DNA sequencing è in continua evoluzione. Ogni quanto aggiornate il vostro parco macchine?
Siamo una società abbastanza giovane, creata a fine 2008 e pertanto le nostre macchine sono up to date. Abbiamo macchine Illumina: iScan per il genotyping e Genome Analyzer GIIx per il sequencing. Rimane comunque il fatto che il tema della continua evoluzione tecnologica delle apparecchiature costituisce una sfida perché obbliga le società come la nostra a fare ogni 3-4 anni dei grossi investimenti in tecnologie che possono rivelarsi anche perdenti.

Nella vostra azienda vi occupate di algoritmi in grado di riconoscere quali pazienti risponderanno meglio a un certo trattamento farmacologico. A quali categorie di farmaci avete dedicato maggiore attenzione finora? E che livello di accuratezza riuscite a raggiungere con le vostre predizioni?
Finora ci siamo occupati di ipertensione, malattie autoimmuni come sclerosi multipla e artrite reumatoide, e patologie neurologiche come schizofrenia e Alzheimer. Nel campo dell’ipertensione siamo forse i leader a livello mondiale, con migliaia di fenotipi raccolti. Immagino che prima o poi potremo valutare se uscire con dei biomarcatori in quest’area.

Nel vostro team lavorano numerosi statistici e bioinformatici. Quanto sono importanti la statistica e l’informatica nella genetica di oggi?
Giocano un ruolo fondamentale.

In questi giorni siete all’Expo di Shanghai nell’ambito dell’iniziativa Italian Valley. Siete una delle poche aziende di genomica italiane presenti alla manifestazione: credete che l’Italia abbia delle reali possibilità in questo campo dominato dalle aziende americane? Cosa possono offrire gli innovatori italiani che i competitori stranieri non hanno?
L’Italia ha difficoltà nel competere con paesi che, come USA o Singapore o Cina, fanno grandi investimenti nel settore delle biotecnologie e quindi hanno la capacità di creare masse critiche ed attrarre i migliori cervelli. Questo però non impedisce all’Italia di avere punte di eccellenza ed aziende profittevoli anche nel settore delle biotecnologie così come negli altri settori. E’ comunque importante che le aziende italiane, nel loro piccolo, facciano massa critica e collaborino.

Ringraziando l’ing. Frati, colgo l’occasione per ricordare che il mio blog è sempre aperto ad accogliere nuovi interventi da parte di aziende italiane che operano nel settore della genomica: scrivetemi! Se siete interessati ai servizi offerti da KOS Genetic ricordate di citare myGenomiX quando li contatterete: sarà uno stimolo per continuare a curare questo blog con sempre maggiore impegno e dedizione.