Ricerche

IL genoma di una persona è composto da blocchi di geni con diverse ascendenze (in evidenza quelli di italiani). Fonte: Dodecad Ancestry Project

Fin dal momento in cui è stato inizialmente mappato il genoma umano, gli scienziati hanno scoperto centinaia di geni che influenzano malattie come il cancro al seno, le malattie cardiache e il morbo di Alzheimer (MA). Sfortunatamente, i neri, gli indigeni e altre persone di colore sono sotto-rappresentate nella maggior parte degli studi genetici. Ciò ha comportato una comprensione distorta e incompleta della genetica di molte malattie.

Siamo due ricercatrici che lavorano per trovare i geni che influenzano il rischio di varie malattie. Il nostro team ha recentemente trovato una regione genetica che sembra proteggere dal MA. Per fare ciò, abbiamo usato un metodo chiamato 'mappatura di mescolanza' (admixture mapping) che usa i dati di persone con antenati misti per trovare le cause genetiche delle malattie.

Studi di associazione dell'intero genoma

Nel 2005, dei ricercatori hanno usato per la prima volta un metodo rivoluzionario chiamato 'studio di associazione sull'intero genoma' (GWAS, genome–wide association study). Tali studi vagliano enormi serie di dati di genomi e di storie mediche per vedere se le persone con certe malattie tendono a condividere la stessa versione del DNA - chiamata marcatore genetico - in punti specifici.

Usando questo approccio, i ricercatori hanno identificato molti geni coinvolti nel MA. Ma questo metodo può trovare marcatori genetici solo per le malattie che sono comuni nei genomi dei partecipanti allo studio. Se, ad esempio, il 90% dei partecipanti nello studio del MA ha un antenato europeo e il 10% ha antenati asiatici, un GWAS probabilmente non rileverà rischi genetici per il MA che sono presenti solo negli individui con antenati asiatici.

La genetica di tutte le persone riflette il luogo da dove provenivano i loro antenati. Ma l'origine si manifesta sia come variazioni genetiche che come esperienze sociali e culturali. Tutti questi fattori possono influenzare il rischio di determinate malattie, e questo può creare problemi. Quando in vari gruppi razziali appaiono disparità create socialmente nella prevalenza delle malattie, i marcatori genetici dell'ascendenza possono essere scambiati per marcatori genetici della malattia.

Gli afroamericani, ad esempio, hanno una probabilità quasi doppia degli americani bianchi di sviluppare il MA. La ricerca mostra che gran parte della presente disparità è probabilmente dovuta al razzismo strutturale che causa differenze di nutrizione, stato socioeconomico e altri fattori di rischio sociale. Un GWAS che esamini i geni associati al MA potrebbe scambiare le variazioni genetiche associate alla discendenza africana con le cause genetiche della malattia.

Anche se i ricercatori possono usare una serie di metodi statistici per evitare tali errori, questi metodi possono perdere scoperte importanti, perché spesso non sono in grado di superare la mancanza generale di diversità nelle serie di dati genetici.

Sfruttare la genetica della discendenza mista

Districare le disparità di razza, di discendenza e sanitarie può essere una sfida nei GWAS. La mappatura di mescolanza, invece, è in grado di usare meglio i dati relativamente scarsi delle persone sotto-rappresentate. Questo metodo deriva specificamente il suo potere dallo studio di persone che hanno un'ascendenza mista.

La mappatura di mescolanza si affida a una stranezza della genetica umana: tu erediti il DNA in blocchi, non in una miscela continua. Quindi se hai antenati da diverse parti del mondo, il tuo genoma è fatto di pezzi di DNA da diverse ascendenze. Questo processo di ereditarietà in blocchi è chiamato 'mescolanza' (admixture).

Immagina di codificare per colore il genoma per ascendenza. Una persona che ha ascendenza mista europea, nativa americana e africana potrebbe avere cromosomi a righe che si alternano tra verde, blu e rosso, in cui ogni colore rappresenta una certa regione. Una persona diversa con antenati simili avrebbe anch'essa un genoma a blocchi verdi, blu e rossi, ma l'ordine e le dimensioni delle strisce sarebbero diversi.

Perfino due fratelli biologici avranno posizioni nel loro genoma dove il DNA proviene da antenati diversi. Queste strisce di discendenza sono la base dei rapporti commerciali di genealogia (ancestry.com e 23andme).

Poiché i GWAS devono confrontare un numero enorme di minuscoli indicatori genetici individuali, è molto più difficile trovare marcatori genetici rari per una malattia. Al contrario, la mappatura di mescolanza esamina se il colore di un certo blocco di discendenza è associato al rischio di malattia.

Le statistiche sono abbastanza complicate, ma essenzialmente, poiché c'è un numero minore di blocchi ancestrali molto più grandi, è più facile separare il segnale dal rumore. La mappatura di mescolanza è più sensibile, ma sacrifica la specificità, in quanto non può indicare il singolo marcatore genetico associato al rischio di malattia.

Un altro aspetto importante della mappatura di mescolanza è che guarda gli individui con antenati misti. Dal momento che due persone che hanno esperienze socioeconomiche simili possono avere antenati diversi in certe parti del loro genoma, la mappatura di mescolanza può esaminare l'associazione tra questo pezzo di ascendenza e la malattia, senza confondere le cause sociali di malattia con le cause genetiche.

Mappatura di mescolanza e MA

I ricercatori stimano che dal 58% al 79% del rischio di MA è causato dalle differenze genetiche, ma hanno scoperto solo circa un terzo di queste differenze genetiche. Pochi studi hanno cercato collegamenti genetici con il rischio di MA tra le persone con antenati misti.

Il nostro team ha applicato la mappatura di mescolanza a un insieme di dati genetici di persone ispaniche caraibiche che hanno una miscela di antenati europei, nativi americani e africani. Abbiamo trovato una parte del genoma in cui gli antenati nativi americani danno alle persone meno probabilità di contrarre il MA.

Essenzialmente, abbiamo scoperto che se hai il colore blu in quella parte specifica del tuo genoma, hai meno probabilità di sviluppare il MA. Crediamo che con ulteriori ricerche potremmo trovare il gene specifico responsabile all'interno del blocco blu e abbiamo già identificato possibili candidati.

Una nota importante è che la diversità genetica che ha un ruolo nel rischio di malattia non è visibile ad occhio nudo. Chiunque abbia antenati nativi americani in questo particolare punto del genoma - non solo una persona che si identifica come, o sembra, nativo americano - può avere una certa protezione dal MA.

La nostra ricerca illustra che capire in modo più completo il rischio di MA richiede metodi che usano meglio i dati limitati che esistono per persone di antenati non europei. C'è ancora molto da imparare sul MA, ma ogni nuovo gene che viene collegato a questa malattia è un passo verso una migliore comprensione delle sue cause e per trovare potenziali trattamenti.