Una piattaforma contro la prematurità

GRAVIDANZA E DINTORNI – Fino a pochi anni fa il biologo Antonis Rokas della Vanderbilt University di Nashville si occupava di evoluzione delle vie metaboliche dei funghi. Poi Luis Muglia, esperto di medicina perinatale del Cincinnati Children’s Medical Center e condirettore di un vasto programma di ricerca americano sulla prematurità, ha pensato che le tecniche computazionali e l’approccio di genomica evolutiva di Rokas potessero tornare utili per lo studio dell’evoluzione della gravidanza e delle sue principali complicanze. Così, il biologo dei funghi ha finito con l’aggiungere una nuova linea di ricerca al suo lavoro: “Quando in laboratorio abbiamo cominciato a leggere la letteratura scientifica su gravidanza e prematurità ne siamo rimasti catturati. E non abbiamo più smesso”. Da quel primo contatto decisamente interdisciplinare è nata una nuova piattaforma informatica, GEneSTATION, che si propone di integrare i diversi tipi di dati -omici (genomica, proteomica, trascrittomica…) relativi alla gravidanza di vari mammiferi, per capire meglio le basi genetiche della gestazione e dei disturbi associati. Nella speranza che da queste informazioni si possano trarre strumenti utili per la salute delle donne incinte e dei loro bambini.

Il problema di fondo è che sappiamo ancora poco dei meccanismi genetici e molecolari coinvolti nella gravidanza umana e nel funzionamento degli organi che vi partecipano, a partire dalla placenta. E sappiamo ancora meno dei meccanismi in gioco in complicazioni come la nascita pretermine, che pure rappresenta una delle cause principali di mortalità neonatale e infantile nel mondo, la preeclampsia e il rallentamento della crescita in utero. Non a caso, di recente si stanno moltiplicando le iniziative dedicate proprio allo studio della biologia di questi aspetti, come lo Human Placenta Project finanziato dai National Institutes of Health americani o i Prematurity Research Centers di March of Dimes, potente organizzazione no profit che si occupa di mamme e bambini. O, appunto, la nuova piattaforma sviluppata dall’équipe di Rokas e presentata a novembre sulla rivista Nucleic Acid Research. A proposito, il nome è un gioco tra le paroli inglesi per “gene” e “gestazione”.

GEneSTATION non è certo il primo strumento online per il confronto di dati prodotti dai vari esperimenti di -omica, ma è il primo tutto dedicato al mondo della gravidanza e della riproduzione. “Facciamo un esempio”, illustra Rokas. “Ci sono diversi studi che hanno esaminato le differenze nell’espressione dei geni in placente di donne che hanno partorito a termine e in quelle di donne che hanno partorito prima del tempo. Allo stesso modo, ci sono studi che hanno confrontato l’espressione genica in placente di donne con e senza preeclampsia. Ora, se un ricercatore vuole sapere se ci sono geni la cui espressione è alterata sia in caso di preeclampsia sia in caso di parto pretermine, la cosa da fare è confrontare i risultati dei due tipi di studi. Finora questo lo si poteva fare solo armandosi di pazienza e andando a vedere dato per dato, studio per studio. Potevano volerci anni. GEneSTATION, invece, permette di fare la stessa cosa in due minuti. E sappiamo quanto sia importante la velocità per i ricercatori, che sono in genere parecchio impazienti”.

Non è tutto. La piattaforma – che è accessibile ai ricercatori di tutto il mondo e può essere via via arricchita di nuovi contenuti – non si limita a ospitare e integrare dati derivati da studi sugli esseri umani: dalla pagina Organismi si accede a dati e informazioni relativi ad altri 24 mammiferi (gatto, babbuino, coniglio, macaco, ornitorinco, solo per citarne alcuni), per poter condurre confronti in un’ottica evolutiva. Spiega Rokas: “Tra le caratteristiche principali che distinguono noi esseri umani dagli altri primati ci sono il fatto che abbiamo un cervello più grande e il fatto che camminiamo eretti. L’evoluzione di queste caratteristiche ha necessariamente avuto un impatto anche sulla gravidanza, considerato che l’andatura bipede richiede una diversa struttura del bacino e che una testa più grande ha reso più difficoltoso il passaggio attraverso il canale del parto. Quindi, se vogliamo capire davvero come funziona la gravidanza nella nostra specie e che cosa succede quando qualcosa va storto, dobbiamo capire quali sono le differenze rispetto alla gravidanza di altri mammiferi”.

Per chiarire in che modo questi confronti possano tornare utili, Rokas chiama in causa un animale che di sicuro non è il primo a venire in mente quando si parla di gravidanza, cioè il pipistrello. “In genere vale la regola per cui più un animale è grande, più la sua gestazione è lunga. I pipistrelli, però, rappresentano un’eccezione, perché hanno gestazioni molto più lunghe di quanto ci si potrebbe aspettare in base alle loro dimensioni. Ebbene: scoprire quali sono i geni responsabili di questa situazione potrebbe darci qualche indizio su geni che anche nella nostra specie regolano la durata della gravidanza”.

Per l’équipe di Rokas e in generale per GEneSTATION, durata della gravidanza e prematurità sono i temi davvero caldi del momento. Su questo fronte, il suo gruppo sta lavorando a un progetto piuttosto ambizioso per cercare di individuare geni direttamente coinvolti nel parto pretermine. “Sappiamo che c’è una certa componente genetica, ma non abbiamo idea di quali siano i geni responsabili”. Per saperne di più, gli scienziati hanno confrontato tre diversi gruppi di geni: quelli espressi in modo differente in caso di parto pretermine e di parto a termine; quelli che nella specie umana hanno subìto un’evoluzione molto rapida (l’ipotesi è che per varie ragioni siano connessi alla gravidanza); quelli espressi in modo differente in gruppi etnici diversi (perché il tasso di parto pretermine varia). “Abbiamo trovato geni che cadono in tutte e tre le categorie e cioè  alterati in casi di parto pretermine, a rapida evoluzione ed espressi in modo differente in popolazioni con tassi diversi di nascite premature. La nostra ipotesi è che siano molto probabilmente coinvolti con la prematurità”, spiega Rokas. Per provarlo, i ricercatori andranno a vedere che cosa succede inattivando questi geni in un modello animale (il topo). “Se davvero cambierà qualcosa nella durata della gravidanza, potremmo cercare farmaci in grado di intervenire in questo meccanismo. Insomma, l’idea è che l’uso di GEneSTATION possa accelerare la ricerca di base, per arrivare prima ad applicazioni cliniche”.

Se il focus di oggi è sul parto pretermine, per il futuro Rokas spera che la piattaforma possa tornare utile anche per altre condizioni. “Il punto è che servono dati, e per altre complicazioni, come preeclampsia e soprattutto restrizione della crescita, per ora ne abbiamo pochi. Anzi: in questo senso GEneStATION permette di identificare aree sulle quali vale la pena concentrare l’attenzione”.

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