Il proteoma del cuore umano è statao mappato per la prima volta.
Un cuore sano batte circa due miliardi di volte durante una vita, grazie all’interazione di più di 10.000 proteine. I ricercatori dell’Istituto di Biochimica Max Planck (MPIB) e il Centro di Cuore Tedesco presso l’Università Tecnica di Monaco di Baviera (TUM) hanno ora determinato quali e quante proteine sono presenti in ogni tipo di cellula del cuore.I ricercatori hanno compilato il primo atlante del cuore umano, noto come proteoma cardiaco.
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L’atlante renderà più facile identificare le differenze tra i cuori sani e malati, in futuro.
Le proteine sono le macchine molecolari delle cellule e svolgono una serie di funzioni. Sono prodotte dalle cellule in base a schemi memorizzati nel loro DNA. I cambiamenti che si verificano a livello di DNA o proteine possono portare a disturbi. Poichè tali cambiamenti sono riconosciuti come cause fondamentali di malattie cardiache, è importante sapere con precisione quali proteine sono presenti nel cuore sano e in quali quantità.
Mappa delle proteine del cuore
Il primo atlante proteico del cuore è stato recentemente pubblicato in Nature Communications da un team di ricercatori di Monaco. Gli scienziati hanno determinato il profilo delle proteine delle cellule in tutte le regioni del cuore. Inoltre, hanno studiato la composizione proteica in tre diversi tipi di cellule del cuore: fibroblasti cardiaci, cellule muscolari lisce e cellule endoteliali. In questo modo i ricercatori hanno potuto mappare la distribuzione delle proteine in tutto il cuore. Usando la spettrometria di massa, hanno identificato circa 11.000 proteine cardiache.
Gli studi precedenti si erano concentrati per la maggior parte solo su singoli tipi di cellule o su tessuti provenienti da cuori malati. “Questo approccio ha due problemi”, afferma Sophia Doll del MPIB e autrice principale dello studio. “In primo luogo, i risultati non fornivano un quadro completo del cuore in tutte le sue regioni e tessuti e, in secondo luogo, spesso mancavano dati comparativi con i cuori sani: il nostro studio ha eliminato entrambi i problemi, ora i dati possono essere utilizzati come riferimento per studi futuri”.
” Osservando l’atlante proteico del cuore umano, si può vedere che tutti i cuori sani lavorano in modo molto simile. Abbiamo misurato composizioni proteiche simili in tutte le regioni con poche differenze tra di loro”, dice la ricercatrice. I ricercatori sono stati sorpresi di scoprire che le metà destra e sinistra del cuore sono simili, malgrado le funzioni siano abbastanza diverse.
Individuare le differenze
Nella fase successiva della ricerca, il team ha voluto verificare se i dati provenienti da cuori sani potevano servire come un controllo per individuare i cambiamenti nei cuori malati. Hanno confrontato i loro valori con i proteomi cardiaci dei pazienti con fibrillazione atriale, un disturbo ritmico del cuore, molto comune. I risultati hanno mostrato che il tessuto dei cuori malati è molto diverso nelle proteine responsabili della fornitura di energia alle cellule.
Il confronto ha fornito un’altra scoperta interessante: sebbene le proteine coinvolte nel metabolismo energetico siano risultate modificate in tutti i pazienti, questi cambiamenti sono diversi tra gli individui. “Questi risultati ci mostrano quanto sia importante la medicina personalizzata. Anche se tutti i pazienti presentavano sintomi molto simili, vediamo dai dati che in ogni caso era responsabile una disfunzione molecolare diversa. Dobbiamo imparare a riconoscere e trattare tali differenze individuali, specialmente nella medicina cardiaca “, afferma il Dr. Markus Krane, vice Direttore del Dipartimento di Chirurgia Cardiovascolare del Centro tedesco Heart Center di Monaco, TUM.
Circa 11.000 proteine in meno di due giorni
Insieme ai suoi colleghi del Dipartimento di Chirurgia Cardiovascolare, Krane ha raccolto più di 150 campioni di tessuti da oltre 60 operazioni cardiache e campioni forensi. Utilizzando metodi elaborati di coltura cellulare, i ricercatori sono stati in grado di estrarre i vari tipi di cellule . Questa grande quantità di materiale cardiaco è stato un fattore cruciale per studiare le regioni del cuore in modo così preciso. Il Professor Matthias Mann, responsabile del Gruppo di ricerca presso la MPIB e il suo team, hanno effettuato ampie misurazioni spettrometriche di massa. Grazie ai progressi della spettrometria di massa e del processo di campionamento, i ricercatori stanno illuminando la strada verso la medicina personalizzata.
Il team di MPIB attribuisce grande importanza a metodi analitici precisi, ripetibili e veloci ed ha migliorato la tecnica di misurazione tanto che un’intera regione del cuore può ora essere determinata in meno di due giorni, due volte più velocemente di prima. Ciò è cruciale, soprattutto per il potenziale utilizzo sui pazienti.
I dati saranno presto disponibili nel database pubblico MaxQB.
Fonte: Nature
