Espressioni

Incontri con il metaboloma umano ... su UPmariner Channel

Meet the human metabolome
Helen Pearson
NATURE|Vol 446|1 March 2007
NEWS

Come è ormai tradizionale su questo blog, periodicamente vi traduco un articolo non troppo scientifico da Nature, la più prestigiosa rivista scientifica al mondo.

Immagina che ad un controllo medico sistematico (check-up) il vostro medico preleva un campione di urina e, dopo alcuni giorni, vi comunica che il vostro rischio di diabete di tipo 2 è normale, ma ci sono segnali che le vostre arterie sono soggette ad "incrostarsi".
Un simile scenario era stato promesso 20 anni fa da quelli che lavorano nel campo della genomica e nel proteomica, ma che ancora non è stato attuato.

Ora, tuttavia, un numero sempre maggiore di ricercatori sta sostenendo che la metabolomica - lo studio di tutti i metaboliti del corpo - finalmente fornirà questo risultato. I sostenitori di questo ramo germogliante della medicina molecolare gongolano per le loro possibilità di successo.


"A posteriori, ci domandiamo perchè abbiamo speso miliardi di dollari nel progetto genoma," dice Bruce German, che studia il metabolismo dei lipidi all'Università di California, Davis. Con le conoscenze disponibili oggi, lui ritiene che gli scienziati debbano proseguire con il metaboloma.
La metabolomica è lo studio delle materie prime e dei prodotti delle reazioni biochimiche del corpo, molecole che sono più piccole della maggior parte delle proteine, DNA ed altre macromolecole. Lo scopo è quello di poter prendere l'urina, il sangue o qualsiasi altro fluido fisiologico, analizzarlo con uno strumento di routine e trovare una combinazione di poche decine o centinaia di molecole (profilo metabolico) che possa predire se un individuo è, per esempio, in procinto di contrarre una malattia o possibilmente avvertire degli effetti collaterali di un particolare farmaco.
I ricercatori stanno già cercando di segnalare una malattia imminente misurando i livelli di espressione di proteine o di geni, ma i sostenitori della metabolomica dicono di poter fare anche molto meglio.

Piccoli cambiamenti nell'attività di un gene o di una proteina (che possono avere effetti sconosciuti sul funzionamento di una cellula) spesso generano cambiamenti molto più grandi nei livelli dei metaboliti.

Il metodo si è già dimostrato utile: il colesterolo ed il glucosio ematici sono stati a lungo considerati informatori chimici per l'insorgenza di malattie del cuore e del diabete.
Ma la realizzazione di questa strada non è diretta. Uno dei primi compiti da svolgere è quello di generare un catalogo delle molecole presenti nel corpo umano e questo sta risultando duro da definire.
David Wishart e i suoi colleghi, all'Università di Alberta, hanno fatto un passo iniziale in avanti producendo qualcosa che, piuttosto lontanamente, hanno denominato la prima bozza del metaboloma umano. Hanno consultato la letteratura pubblicata sui metaboliti umani finora noti ed hanno raccolto informazioni su circa 2.500 di essi in una banca dati pubblica (www.hmdb.ca) insieme ad altre informazioni, quali i collegamenti noti alle malattie.

I ricercatori hanno inoltre usato la spettroscopia di massa e di risonanza magnetica nucleare per produrre le impronte digitali caratteristiche di più di 400 molecole ed hanno aggiunto queste informazioni alla banca dati.
È la raccolta più completa dei dati sui metaboliti resa pubblicamente disponibile.

Ma altri studiosi del settore hanno commentato che il catalogo di Wishart è lungi dall'essere completo, perché il numero e la natura di prodotti del metaboloma umano variano in funzione di quale fluido fisiologico è analizzato ed il metodo impiegato per l'analisi. Non è inoltre chiara la divisione fra i metaboliti prodotti dal corpo umano, quelli prodotti dai nostri batteri intestinali e quei prodotti transitori generati dall'alimentazione o dai farmaci introdotti nel giorno della raccolta del fluido da analizzare.
"La definizione che questa è una prima bozza del metaboloma umano è un'assurdità," dice Jeremy Nicholson dell'Università Imperiale di Londra, uno dei pionieri del campo.

"Sono d'accordo che si tratti di un'enorme quantità di metaboliti importanti, ma è una discriminazione molto arbitraria stabilire quale metabolita possa essere utile e quale no."

Un'ulteriore complicazione è legata al fatto che il profilo metabolico di un individuo è decisamente diverso da quello di un altro, e ciascuno può oscillare profondamente a seconda dell'ora, di cosa ha mangiato l'ultima volta e di altre funzioni legate allo stile di vita.

Per avere una prova di questa variabilità, Nicholson ha studiato decine di migliaia di campioni d'urina di molti gruppi etnici nel mondo, ed ha trovato che ogni gruppo è notevolmente differente dall'altro. Un altro studio differente ha indicato che il profilo metabolico di chi mangia carne è molto diverso da quello dei vegetariani. Ciò significa che il metaboloma di una persona potrebbe necessitare di essere misurato molte volte durante la vita per poter selezionare quei cambiamenti in grado di segnalare l'insorgenza di stati patologici. L'anno scorso, per esempio, Nicholson ed i suoi colleghi hanno indicato che un'impronta digitale metabolica dell'urina sarebbe in grado di predire quali ratti potrebbero subire danni epatici dal farmaco paracetamolo (tachipirina, NdT). Egli dice che ha osservato dati analoghi anche negli esseri umani e sta preparando la pubblicazione dello studio.
Un gruppo guidato da Douglas Kell, all'Università di Manchester nel Regno Unito, ha sviluppato un modello al calcolatore, basato sui profili metabolici del plasma sanguigno, che può identificare le donne incinte affette da una condizione pericolosa denominata pre-eclampsia.
Proprio come con la genomica e la proteomica, trovare i profili che predicono attendibilmente l'inizio di una malattia sarà un'impresa difficile, perché richiederà i profili normali raccolti su un campione di molte migliaia di persone, seguendole con studi anche per anni per vedere quali di loro svilupperanno una particolare condizione.
I ricercatori sperano che le biobanche - ampie raccolte di campioni biologici e di anamnesi mediche individuali - forniranno in futuro queste informazioni, ma tali studi potrebbero richiedere decadi.

Inoltre questi ricercatori dovranno imparare da coloro che lavorano all'espressione genica o ai profili proteomici, che a volte hanno lottato duramente per dimostrare che un test funzionante su un gruppo di individui funziona anche su un altro, o che i cambiamenti osservati sono realmente coinvolti in malattie.
"Secondo la mia opinione, dovremmo arrivare a conoscere anche il motivo per cui il dato metabolita stia aumentando o diminendo," dice William Bigbee, un esperto di biomarkers e proteomica all'Università dell'Istituto dei Tumori di Pittsburgh, Filadelfia. A lungo termine, è probabile che il modo migliore di predire il rischio individuale ad una malattia derivi dal comprendere la biologia dietro ogni malattia - e questo proverrà dalla combinazione di genomica, proteomica e metabolomica.
"Non desidero comprare sei macchine," dice Ben van Ommen dell'organizzazione per la ricerca scientifica applicata dei Paesi Bassi, a Zeist, "ma un laboratorio, su un circuito integrato, che misura i metaboliti, le proteine e l'espressione genica."
Tutto in un unico strumento.

Bene, sono aperte le interrogazioni. Chiunque abbia avuto l'impressione di un campo complicato è nel giusto. Tuttavia, la complicazione nasce anche dal fatto che siamo agli albori di una conoscenza molecolare della vita. E come tutti i settori, i loro pionieri tendono ad essere nebulosi e antitetici. Gettar fumo sul collega di un altro gruppo serve a guadagnare tempo per conquistare il ruolo di punto di riferimento di un settore. E' il primo passo per la fama universale. Che mondo. Però, meno male che c'è competizione.

P.S. La vignetta non c'entra niente ma mi sembrava simpatica da aggiungere per alleggerire un po' il peso dell'argomento.