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Meccanismi di regolazione dei geni candidati nella malattia celiaca

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studio in corso

Donatella Cielo, Università Federico II Napoli

Borsa di Studio triennale

Studio sulla Celiachia
Area: Oncologia

Background

Gli studi di associazione genetica hanno identificato 112  polimorfismi a singolo nucleotide (SNPs) associati alla malattia celiaca (MC) di cui il  90% si trova  in regioni non codificanti del genoma, suggerendo che la maggior parte degli SNP associati alla MC hanno un ruolo potenzialmente regolatorio. Lo studio dei meccanismi di regolazione epigenetica potrebbe aiutare a completare le informazioni riguardo alla ereditarietà della MC. Nel corso degli ultimi anni, è stato scoperto che gli RNA non codificanti (ncRNAs), definiti come piccole molecole di RNA che sono trascritte ma non tradotte in proteine, rappresentano la maggior parte dei trascritti umani. Inoltre, è anche noto che essi sono fortemente coinvolti nella regolazione post-trascrizionale dell’espressione genica che quindi  non è controllata solo da fattori di trascrizione, come si pensava. Gli RNA non codificanti che influenzano i processi epigenetici possono essere raggruppati in “short ncRNAs” e “long ncRNAs”, questi ultimi saranno oggetto del nostro studio.

Obiettivi

Lo scopo dello studio sarà valutare l’effetto e la localizzazione di 7 SNPs presenti nella sequenza di 7 lncRNA associati alla MC che ne influenzano la loro funzionalità, in sezioni fissate in formalina (FFPE) di biopsie intestinali di pazienti celiaci e in cellule intestinali epiteliali e non epiteliali.

Successivamente saranno esplorati i geni e i pathways molecolari regolati dai 7 lncRNA , nel contesto cellulare più adeguato in base alla loro localizzazione e/o alla loro specifica funzione molecolare.

Infine, analizzeremo l’effetto dei 7 SNP dei lncRNA direttamente in linee cellulari ingegnerizzate, per dimostrare il rapporto causa effetto tra la presenza del singolo polimorfismo e l’alterazione dei lncRNA e dei relativi pathways molecolari.

Metodologia

Per la localizzazione e quantizzazione dei lncRNAs regolati da SNP associati alla celiachia, selezioneremo le biopsie intestinali in paraffina di 20 soggetti celiaci, 20 soggetti controllo  e 20 pazienti con malattie infiammatorie croniche intestinali (MICI) della nostra banca dati. Osserveremo la localizzazione di lncRNA all’interno di sezioni paraffinate  combinando tecniche di ibridazione in situ (ISH)ed immunoistochimica (IHC)sullo stesso campione in una popolazione cellulare specifica. Sui lncRNA che risulteranno deregolati nella popolazione di pazienti celiaci effettueremo un’analisi di predizione bioinformatica dei geni target e dei pathways molecolari regolati dai singoli lncRNA. Per la conferma dei dati sulle cellule intestinali isolate da biopsia intestinale, saranno reclutati 20 pazienti celiaci, 20 con malattie infiammatorie croniche e 20 pazienti controllo affetti da disturbi funzionali (CTR), da cui isoleremo le cellule epiteliali e non epiteliali per analizzare l’espressione dei lncRNA e dei geni da essi regolati.

Risultati attesi

I risultati di questo studio potrebbero essere la prima dimostrazione del diretto contributo dei meccanismi di regolazione epigenetica nella patogenesi della MC e potrebbero fornire un contributo sostanziale per elucidare i meccanismi alla base della cosiddetta ”eriditarietà mancante “della MC. 

L’impatto dello studio sulla conoscenza e/o sul trattamento della malattia celiaca in termini di innovazione e originalità

L’ esplorazione dell’intero Genoma Umano in decine di migliaia di soggetti celiaci ha contribuito a chiarire solo una piccola parte della ereditarietà della celiachia. La maggior parte dei polimorfismi trovati in associazione con la malattia non alterano la produzione di proteine, ma, con ogni probabilità, modificano il profilo di funzionamento di geni comuni. Per la prima volta esploreremo gli RNA non codificanti che partono dal nucleo verso il citoplasma della cellula per regolare la funzione di geni comuni. Questo tipo di studio può essere la chiave di volta per conoscere le modificazioni indotte dal glutine in soggetti geneticamente predisposti. La maggior parte degli studi precedenti si è focalizzato sullo studio della genetica classica mentre l’innovazione del nostro  studio sta proprio nell’analisi del “reguloma” del celiaco, ossia elementi nuovi mai studiati, che ci potrebbero aiutare a chiarire i meccanismi che sono alla base della MC.

I benefici per il paziente nel medio o lungo termine

Il progresso nella conoscenza dei meccanismi di regolazione dei geni comuni, coinvolti nella risposta al glutine solo nei soggetti celiaci e non in altri, è la premessa fondamentale per arrivare a modulare l’ anomala risposta immune al glutine.

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