(Oppioidi-Immagine Credit: Pixabay/CC0 di dominio pubblico).
Il sovradosaggio di droga, dovuto principalmente all’uso di oppioidi, è la principale causa di morte accidentale negli Stati Uniti. Studi precedenti sui gemelli hanno rivelato che la genetica gioca un ruolo chiave nel disturbo da uso di oppioidi.
I ricercatori sanno che una combinazione di fattori di rischio genetici e ambientali contribuisce all’ereditarietà del disturbo, ma identificare i fattori di rischio specifici è difficile. Il disturbo da uso di oppioidi è complesso, quindi invece di uno o pochi geni che causano il disturbo, potrebbero esserci molti fattori che contribuiscono a combinarsi in modi diversi. I ricercatori vogliono capire quali geni contribuiscono al disturbo da uso di oppioidi perché ciò porterà a una migliore comprensione della sua biologia sottostante e potrebbe aiutare a identificare le persone che saranno più a rischio se esposte agli oppioidi.
L’approccio abituale per trovare i geni associati al rischio di malattia è quello di eseguire uno studio di associazione sull’intero genoma, che confronta la genetica di molte persone per identificare i modelli in diverse versioni geniche che si verificano in associazione con una malattia. Questo approccio viene utilizzato per esaminare il disturbo da uso di oppioidi, ma richiede molti più campioni di pazienti rispetto a quelli attualmente disponibili per giungere a conclusioni chiare.
Ricercatori di diverse Università e Istituti di ricerca, tra cui Olivia Corradin, membro del Whitehead Institute e il suo ex dottorato di ricerca advisor, Professor Peter Scacheri della Case Western Reserve University, così come il Prof. Schahram Akbarian della Icahn School of Medicine; Eric O. Johnson, un illustre collega di RTI International; Dr. Kiran C. Patel College di Medicina Allopatica presso la Nova South Eastern University Professor Deborah C. Mash e Richard Sallari di Axiotl, Inc., hanno sviluppato una scorciatoia per identificare i geni associati al disturbo da uso di oppioidi e che possono contribuire ad esso utilizzando solo un piccolo numero di campioni di pazienti. Studi ampi sul genoma possono richiedere centinaia di migliaia di campioni, ma questo nuovo metodo, pubblicato su Molecular Psychiatry il 17 marzo, utilizza solo circa 100 campioni – 51 casi e 51 controlli – per restringere il campo a cinque geni candidati.
“Con questo lavoro, pensiamo di vedere solo la punta dell’iceberg del complesso, ossia diversi fattori che contribuiscono al sovradosaggio di oppioidi”, afferma Corradin, che è anche assistente Professore di biologia presso il Massachusetts Institute of Technology. “Tuttavia, speriamo che i nostri risultati possano aiutare a dare la priorità ai geni per ulteriori studi, per accelerare l’identificazione di marcatori di rischio e possibili bersagli terapeutici”.
Per saperne di più sulla biologia alla base del disturbo da uso di oppioidi, i ricercatori hanno analizzato campioni di tessuto cerebrale di persone morte per overdose di oppioidi e li hanno confrontati con campioni di persone senza una storia nota di consumo di oppioidi che sono morte per altre cause accidentali. Hanno esaminato in particolare i neuroni della corteccia prefrontale dorsolaterale, un’area del cervello nota per svolgere ruoli importanti nella dipendenza. Invece di analizzare direttamente i geni in queste cellule, i ricercatori hanno esaminato i regolatori dell’attività dei geni e hanno cercato cambiamenti in questi regolatori che potessero indirizzarli verso i geni di interesse.
Per identificare un gene, prima si mappa la sua comunità
I geni hanno regioni del DNA, spesso vicine al gene che possono aumentare e diminuire l’espressione del gene o la forza della sua attività in alcune cellule. Solo di recente i ricercatori sono stati in grado di mappare l’organizzazione tridimensionale del DNA in una cellula abbastanza bene da identificare tutti i regolatori che sono vicini e agiscono sui geni bersaglio. Corradin e i suoi collaboratori chiamano “plesso” la raccolta di elementi regolatori stretti di un gene. Il loro approccio trova i geni di interesse cercando modelli di variazione nell’intero plesso di ciascun gene, che possono essere più facili da individuare con una piccola dimensione del campione.
I modelli che i ricercatori cercano in un plesso sono cambiamenti epigenetici: differenze nei tag chimici che influenzano il DNA regolatorio e, a loro volta, modificano l’espressione del gene bersaglio dei regolatori. In questo caso, i ricercatori hanno esaminato un tipo di tag epigenetico chiamato acetilazione H3K27, che è collegato all’aumento dell’attività delle regioni regolatrici. Hanno trovato quasi 400 posizioni nel DNA che avevano costantemente una minore acetilazione di H3K27 nel cervello di persone morte per overdose di oppioidi, il che ridurrebbe l’attività dei geni bersaglio. Hanno anche identificato le posizioni del DNA sottoacetilato che erano spesso specifiche per gli individui piuttosto che uniformi in tutti i casi di sovradosaggio da oppioidi. I ricercatori hanno quindi esaminato quante di queste posizioni appartenevano a elementi regolatori nello stesso plesso. Sorprendentemente, questi cambiamenti specifici dell’individuo si verificavano spesso all’interno del plesso dello stesso gene. Un gene il cui plesso era stato pesantemente colpito come collettivo è stato segnalato come possibile contributo al disturbo da uso di oppioidi.
“Sappiamo che i fattori che contribuiscono al disturbo da uso di oppioidi sono numerosi e che si tratta di una malattia estremamente complessa che per definizione sarà estremamente eterogenea“, afferma Scacheri. “L‘idea era quella di trovare un approccio che abbracciasse quell’eterogeneità, e poi cercare di individuare i temi al suo interno”.
Utilizzando questo approccio, i ricercatori hanno identificato cinque geni candidati, ASTN2, KCNMA1, DUSP4, GABBR2 ed ENOX1. Uno dei geni, ASTN2, è correlato alla tolleranza al dolore, mentre KCNMA1, DUSP4 e GABBR2 sono attivi nelle vie di segnalazione che sono state collegate in modo più ampio alla dipendenza. Gli esperimenti di follow-up possono confermare se questi geni contribuiscono al disturbo da uso di oppioidi.
I cinque geni e il loro plesso sono coinvolti anche nell’ereditarietà del disturbo d’ansia generalizzato, nelle metriche di tolleranza all’assunzione di rischi e nel livello di istruzione. In precedenza è stato riscontrato che l’ereditarietà di questi tratti e il disturbo da uso di oppioidi coincidono e le persone con disturbo da uso di oppioidi spesso hanno anche ansia generalizzata. Inoltre, l’ereditarietà di questi tratti e il disturbo da uso di oppioidi sono stati tutti associati alle avversità della prima infanzia. Queste connessioni suggeriscono la possibilità che le avversità della prima infanzia possano contribuire ai cambiamenti epigenetici osservati dai ricercatori nel cervello delle persone morte per overdose di oppioidi, un’ipotesi utile per ulteriori ricerche.
I ricercatori sperano che questi risultati forniscano alcune informazioni sulla genetica e sulla neurobiologia del disturbo da uso di oppioidi. Sono interessati a portare avanti la loro ricerca in diversi modi: vorrebbero vedere se possono identificare più geni candidati aumentando il loro numero di campioni, esaminare diverse parti del cervello e diversi tipi di cellule e analizzare ulteriormente i geni già identificati. Sperano anche che i loro risultati dimostrino la potenza del loro approccio, che è stato in grado di discernere modelli utili e identificare i geni candidati dai neuroni di soli 51 casi.
“Stiamo provando un approccio diverso qui che si basa su questa idea di convergenza e sfrutta la nostra comprensione dell’architettura tridimensionale del DNA, e spero che questo approccio sarà utilizzato per approfondire la nostra comprensione di tutti i tipi di malattie complesse”, dfice Scacheri.
Fonte:Molecular Psychiatry
