Ecco come i geni imitano Facebook

I geni interferiscono gli uni con gli altri allo stesso modo in cui il social network Facebook suggerisce amici, è quanto afferma una ricerca pubblicata sulla versione online di Nature Methods. Lo studio è stato in parte finanziato dal progetto CANCERPATHWAYS (“Developmental molecular pathways in Drosophila as a model for human cancer”), che è sostenuto con 3 milioni di euro nell’ambito del tema “Salute” del Settimo programma quadro (7° PQ) dell’UE. CANCERPATHWAYS riunisce esperti provenienti da Germania, Spagna, Ungheria, Austria e Regno Unito.

Gli scienziati del Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL) e del Centro tedesco per la ricerca sul cancro (DKFZ) a Heidelberg, in Germania, hanno sviluppato un metodo per scoprire gli effetti combinati dei geni. Il metodo dovrebbe aiutare gli scienziati a capire come geni diversi possono amplificare, annullare o mascherare gli effetti gli uni degli altri.

Se due persone hanno molti amici in comune su Facebook, ci sono possibilità che queste due persone si conoscano tra di loro – anche se non sono amici su Facebook, hanno commentato gli scienziati a capo del progetto Wolfgang Huber dell’EMBL e Michael Boutros del DKFZ. Allo stesso modo – hanno spiegato – i geni che hanno profili simili di interazione genetica hanno probabilità di influenzare gli effetti l’uno dell’altro. Secondo il dott. Huber e il prof. Boutros, usando il loro nuovo metodo gli scienziati possono adesso suggerire tali “amici”, cioè i geni che hanno probabilità di influenzare gli stessi processi cellulari. A lungo termine questo potrebbe aiutare a prevedere i risultati ottenuti nei pazienti e adattare le cure per malattie come il cancro, spiegano i ricercatori del team.

Per capire le connessioni tra la costituzione genetica e i tratti come la predisposizione alla malattia, gli scienziati hanno consultato spesso gli studi di associazione di tutto il genoma, nei quali si confrontano varianti genetiche di persone con una particolare malattia con quelle di persone sane. Tali studi hanno collegato molti geni a malattie, ma questi collegamenti erano spesso deboli e imprecisi, probabilmente perché i geni individuali spesso non agiscono da soli, afferma il team di ricerca. Gli effetti di un particolare gene possono dipendere dagli altri geni di cui dispone una persona e il nuovo metodo sviluppato dal dott. Huber e dal professor Boutros presso il DKFZ permette agli scienziati di scoprire e misurare tali effetti combinati.

Come scrivono gli scienziati nel loro articolo su Nature Methods, “l’analisi di reti di interazioni genetiche sintetiche può rivelare come i sistemi biologici riescono a ottenere un alto livello di complessità con un repertorio di componenti limitato. Per gli studi su lieviti e batteri sono state utilizzate raccolte di segni di delezioni per costruire matrici di profili di interazione quantitativa e desumere la funzione del gene. Metodi simili in organismi più complessi sono però risultati difficili da applicare in maniera massiccia”.

In questo nuovo studio, gli scienziati hanno preso un gruppo di geni che sono importanti per la comunicazione cellulare e, usando una tecnica chiamata interferenza dell’RNA (RNAi), hanno fatto tacere due geni alla volta e hanno confrontato gli effetti con quello che succede quando uno solo o l’altro membro di ogni coppia viene fatto tacere. Così facendo, sono stati in grado di identificare un nuovo componente in un processo di comunicazione cellulare conosciuto come il pathway di Ras, che è coinvolto nella proliferazione cellulare e di cui si sa che devia nelle cellule tumorali.

“Qui abbiamo valutato i fenotipi combinati di tutti i trattamenti RNAi a coppie attraverso otto misurazioni indipendenti, comprendenti tutte le possibili combinazioni di due reagenti RNAi per entrambi i geni target,” spiegano nell’articolo. “Sono state proposte diverse definizioni matematiche per le interazioni genetiche. Noi abbiamo applicato il metodo più usato, la deviazione dalla moltiplicatività.” I ricercatori hanno detto che questo metodo “ci ha permesso di identificare reti sparse di geni interagenti sostanzialmente arricchiti in coppie di interazione conosciute, il che indica che il modello è adeguato per dedurre le interazioni biologicamente significative a partire dalle caratteristiche fenotipiche osservate”. Hanno concluso che “la solida struttura sperimentale e la rigorosa analisi statistica forniscono uno schema per studi in altri sistemi modello, comprese le cellule umane”.

Per maggiori informazioni, visitare:

Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL):
http://www.embl.de/

Nature Methods:
http://www.nature.com/nmeth/index.html