Il ruolo dell’epigenetica nella patogenesi della malattia celiaca

Scheda dello Studio

• Numero del Finanziamento (Grant): 003/2020
• Titolo: Il ruolo dell’epigenetica nella patogenesi della celiachia.
• Area Scientifica: Genetica
• Durata: Progetto Triennale
• Ricercatore Titolare: Luigina De Leo, IRCCS Burlo Garofolo, Trieste
• Pubblicazioni: manoscritto in preparazione

LO STUDIO

Cosa si è voluto studiare e perché?

La celiachia colpisce l’1% della popolazione ed è la malattia autoimmune più comune. Si manifesta con un’infiammazione dell’intestino scatenata dall’ingestione di una proteina chiamata glutine in individui che presentano specifiche varianti genetiche conosciute come HLA DQ2 e/o DQ8 e che vengono definiti come geneticamente predisposti. Tuttavia, la predisposizione genetica spiega solo in parte l’ereditarietà e l’insorgenza della celiachia, che resta ancora una malattia poco compresa. A differenza della genetica, che analizza la correlazione tra la sequenza del DNA e le caratteristiche fisiche di un individuo, l’epigenetica studia come l’età e i fattori ambientali possano attivare o disattivare l’espressione di determinati geni, influenzandone così il funzionamento. L’epitelio intestinale funge da barriera tra l’intestino e l’ambiente e a questo livello potrebbero verificarsi delle modificazioni epigenetiche che con questo studio siamo andati a indagare. Nello specifico abbiamo eseguito un’analisi della metilazione del DNA dell’epitelio intestinale e abbiamo valutato l’impatto sull’espressione genica. Abbiamo inoltre generato organoidi intestinali sfruttando le cellule staminali presenti nei campioni bioptici intestinali dei pazienti per avere a disposizione una versione semplificata e miniaturizzata dell’intestino per approfondire il ruolo dell’epitelio intestinale nella patogenesi della celiachia. L’organoide intestinale rappresenta un modello cellulare tridimensionale paziente-specifico caratterizzato da cellule epiteliali intestinali e molto utile per studiare l’interazione dell’epitelio con i frammenti tossici della gliadina.

La metodologia

Con questo studio sono stati arruolati soggetti con celiachia e soggetti di controllo da cui sono state prelevate biopsie intestinali per isolare le cellule dell’epitelio e per generare gli organoidi intestinali. Sulle cellule epiteliali sono state eseguite analisi di metilazione del DNA e di espressione genica. Sugli organoidi sono state eseguite analisi di metilazione del DNA e analisi preliminari di valutazione dell’interazione con i frammenti di gliadina.

Quali risultati e quali conclusioni?

Lo studio condotto sulle cellule epiteliali intestinali ottenute dalle biopsie di 96 soggetti con celiachia alla diagnosi, 20 soggetti con celiachia in dieta senza glutine e da 65 controlli ci ha permesso di identificare delle caratteristiche epigenetiche tipiche e specifiche del soggetto con celiachia che non si ritrovano nei soggetti di controllo e che permangono nei soggetti con celiachia anche dopo dieta priva di glutine. In particolare i nostri dati rivelano che la cellula epiteliale del celiaco ha una maggiore attivazione della via di processazione e presentazione dell’antigene: nell’epitelio intestinale del soggetto con celiachia l’immunoproteasoma è molto attivo e produce grandi quantità di peptidi antigenici che nel reticolo endoplasmatico vengono caricati dal complesso TAP sulle molecole MHC e trasportati sulla superficie cellulare per attivare il sistema immunitario (Figura). In altre parole la cellula epiteliale nei soggetti con celiachia è una cellula più attiva e più reattiva.

I dati ottenuti dallo studio sugli organoidi intestinali indicano che le caratteristiche epigenetiche della cellula epiteliale vengono conservate nel modello organoide che quindi può essere considerato un buon modello per uno studio più approfondito sul ruolo dell’epitelio intestinale nella patogenesi della celiachia. Studi preliminari di interazione degli organoidi con un frammento tossico della gliadina (peptide P31-43) mostrano che questo peptide è in grado di entrare all’interno delle cellule degli organoidi e con maggiore affinità verso l’organoide generato da paziente celiaco.