Quando il genoma umano è stato sequenziato per la prima volta, i ricercatori immaginavano che ormai fosse alle porte un’era in cui le informazioni genetiche avrebbero potuto essere utilizzate per adattare i trattamenti medici alle esigenze di ogni individuo. Nonostante il completamento del Progetto Genoma Umano nel 2003 e i recenti grandi progressi nella genomica e nelle tecnologie di sequenziamento genico, la medicina personalizzata è ancora una promessa, più che una realtà. Perché questa “falsa partenza”? Uno dei motivi è che il nostro DNA è solo uno dei fattori che influenzano la salute umana; la dieta e l’ambiente in cui vive un individuo hanno entrambi un profondo impatto sui processi metabolici. E poiché non esistono due individui che seguono esattamente la stessa dieta, svelare la complessa interazione tra genetica, dieta e ambiente e collegare correttamente questi fattori alle variazioni del metabolismo è un’impresa titanica. A contribuire a far luce su queste complesse interazioni arriva ora una ricerca pubblicata su “Nature”.
“La medicina personalizzata è ancora una promessa, più che una realtà”
Per metabolismo si intende l’insieme delle reazioni chimiche che sostengono la vita negli organismi. I tre scopi principali del metabolismo sono: la conversione del cibo in energia per i processi cellulari; la conversione del cibo in mattoni per proteine, lipidi, acidi nucleici e alcuni carboidrati; e l’eliminazione dei rifiuti generati da questi due processi. Utilizzando quattro ceppi differenti del microscopico nematode Caenorhabditis elegans provenienti da diverse parti del mondo, un gruppo di biologi ha sviluppato un sistema modello per studiare le differenze individuali nel metabolismo analizzando l’interazione unica e complessa tra genetica, dieta, microbiota e altri fattori ambientali che possono influenzare i processi metabolici fondamentali in diversi individui. Questo progresso rappresenta un passo potenzialmente importante verso la medicina personalizzata o “di precisione”.
Un team di ricercatori coordinati da Marian Walhout dell’University of Massachusetts Medical School, Erik Andersen della Northwestern University e Frank Schroeder della Cornell University ha implementato un sistema in cui le condizioni ambientali e la dieta erano costanti tra “individui” con genomi variabili, proprio come i nostri genomi variano da persona a persona. Per fare ciò, quattro ceppi separati di Caenorhabditis elegans con genomi completamente sequenziati – incluso il ceppo di laboratorio standard, due delle Hawaii e un altro di Taiwan – sono stati allevati in condizioni identiche nella stessa incubatrice e alimentati con la stessa dieta. “Ogni ceppo rappresenta un individuo”, ha affermato Olga Ponomarova, una delle ricercatrici coinvolte nello studio. “Abbiamo raccolto circa 100.000 animali per ogni ceppo e poiché sono tutti cresciuti nelle stesse condizioni, hanno la stessa dieta e hanno lo stesso genoma, è possibile esplorare come le differenze genetiche tra i quattro ceppi influiscono sul metabolismo. È come confrontare quattro persone diverse”.
“Abbiamo progettato un modello davvero robusto per misurare la variazione metabolica tra gli individui”
Quando i ricercatori hanno confrontato la presenza di metaboliti tra i quattro ceppi, hanno trovato più di 200 metaboliti altamente specifici di ognuno dei ceppi. Ciò significa che processi biologici essenziali si svolgono in modi molto diversi da individuo a individuo e che per procedere davvero a una medicina personalizzata sarebbe necessario avere una “mappatura metabolica” di ogni singolo paziente. Lo studio mostra il potere di spostarsi verso un modello di rete metabolica pan-specie per indagini biologiche approfondite. “Stiamo appena iniziando a graffiare la superficie”, spiega Marian Walhout. “Il nostro studio ha preso in esame solo 4 ceppi, ma il passo successivo è vedere cosa troviamo quando osserviamo 100 ceppi diversi. O cosa succede quando usiamo lo stesso ceppo ma cambiamo le diete o i fattori ambientali. Abbiamo progettato un modello davvero robusto per misurare la variazione metabolica tra gli individui, ma ora la strada è tutta da fare”.
