Tre articoli pubblicati recentemente su Nature e ripresi in un articolo di approfondimento su Nature Review Genetics a inizio novembre rappresentano insieme le ricerche più ampie mai intraprese sulla proteomica, un campo che esamina come il DNA diventa proteine nel corpo.
Lo studio principale è il frutto di una partnership pubblico-privata chiamata Pharma Proteomics Project, che si presenta come un “consorzio biofarmaceutico precompetitivo.” Il gruppo di ricerca che ha svolto lo studio, ha effettuato il profilo proteomico su campioni di plasma sanguigno di 54.219 partecipanti al database biomedico Biobank del Regno Unito. Hanno trovato quasi 3.000 proteine diverse e oltre 14.000 nuove connessioni tra geni e la quantità di proteine prodotte, connessioni di cui l’81% era precedentemente sconosciuto. La ricerca ha fornito un contributo per capire alcuni meccanismi, ad esempio come il nostro sistema immunitario regola l’infiammazione e come questo potrebbe influenzare il rischio di contrarre malattie come il COVID-19.
Il secondo studio del dottor Ryan Dhindsa del team del Centre for Genomics Research di AstraZeneca a Gaithersburg, nel Maryland, che ha lavorato con il Translational Sciences Center di Biogen a Cambridge, in Massachusetts, ha esaminato cambiamenti rari nei geni che potrebbero influenzare la quantità di certe proteine nel sangue. Sono state considerate quasi 50.000 persone e scoperti oltre 5.000 rari cambiamenti, che potrebbero essere importanti per comprendere i percorsi che causano malattie come l’Alzheimer e la malattia infiammatoria intestinale.
Il terzo studio, condotto da deCODE Genetics, una sussidiaria di Amgen a Reykjavik, in Islanda, ha confrontato due metodi di studio delle proteine nel sangue per vedere se ottenevano risultati simili: si tratta della piattaforma Olink (utilizzata in dalla UK Biobank) e un’altra ben conosciuta, SomaScan, che funzionano in modi diversi a causa dei materiali utilizzati (anticorpi in un caso e aptameri nell’altro). I ricercatori hanno preso un gruppo di 1.000 campioni e hanno trovato una certa corrispondenza tra i metodi, ma c’erano anche differenze che potrebbero essere dovute al modo in cui i metodi lavorano o a ragioni biologiche. L’osservazione finale è stata che tali differenze possono influenzare le conclusioni tratte dall’integrazione dei livelli delle proteine nello studio delle malattie, differenze che a volte forniscono utili complementarità.
Uno sguardo sulla proteomica
Il proteoma è l’insieme di tutte le proteine espresse dal genoma e può fornire intuizioni sui meccanismi biologici delle malattie e sui potenziali bersagli per i farmaci; può variare a seconda del tipo di cellula, del tempo e dei fattori ambientali. La proteomica è un campo scientifico dedicato a identificare le caratteristiche delle proteine e misurare quanto sono presenti nelle cellule, studiare i cambiamenti che subiscono, esaminare la relazione tra i geni e le proteine prodotte.
Anche se i geni giocano un ruolo fondamentale nel regolare il comportamento delle cellule, nel cancro, ad esempio, è attraverso le proteine che si controlla la crescita del tumore, le metastasi, le interazioni con le cellule vicine e la risposta ad una terapia. Non stupisce dunque che alcuni dei colossi dell’industria farmaceutica negli ultimi anni si siano concentrati su studi approfonditi sul proteoma.
Applicazione della proteomica nella ricerca contro le malattie
Sono diversi gli studi che stanno portando a nuove conoscenze riguardo malattie difficili da trattare o ancora senza cura. Tra gli esempi più significativi, uno studio che ha utilizzato la proteomica per analizzare il liquido cerebrospinale dei pazienti affetti da malattia di Alzheimer, malattia di Parkinson e sclerosi laterale amiotrofica (ALS), scoprendo nuove conoscenze sui meccanismi molecolari e le vie coinvolte in queste malattie neurodegenerative
La proteomica è stata utilizzata per indagare le modifiche molecolari nei tessuti cardiaci dei pazienti con insufficienza cardiaca, scoprendo nuove conoscenze sui meccanismi di rimodellamento e disfunzione cardiaca.
Integrando dati genomici e proteomici, la proteo-genomica sta fornendo nuove conoscenze sulla biologia del cancro e sta rivelando potenziali bersagli terapeutici. Ad esempio, un articolo su Nature Communications ha descritto il profilo proteomico di 300 campioni di cancro al seno, rivelando sottotipi biologici con esiti clinici distinti e diverse sopravvivenze. Una ricerca svizzera ha utilizzato il profilo proteomico di biopsie epatiche per descrivere il panorama molecolare del carcinoma epatocellulare, il tipo più comune di cancro al fegato.
Un prezioso database sulla proteomica consultabile da tutto il mondo
Diversi consorzi biomedici precompetitivi hanno recentemente investito in biobanche di popolazione per accelerare la scoperta di farmaci, come il Biobank del Regno Unito.
Un consorzio di dieci aziende biotecnologiche, Amgen, AstraZeneca, Biogen, Bristol Myers Squibb, Genentech, GlaxoSmithKline, Janssen, Pfizer, Regeneron eTakeda Pharmaceutical
ha finanziato il Pharma Proteomics Project, uno studio scientifico su larga scala che mirava a misurare i livelli di quasi 1.500 proteine nel sangue di circa 53.000 partecipanti al Biobank del Regno Unito. L’obiettivo del progetto era comprendere meglio il legame tra genetica e malattie umane e sostenere lo sviluppo innovativo di farmaci. Analizzando i livelli proteici in relazione alle varianti genetiche dei partecipanti, il progetto mirava a identificare nuovi biomarcatori e bersagli terapeutici per varie malattie.
Il progetto è stato avviato nel dicembre 2020 e con lo studio citato in questo articolo si è di fatto concluso. I dati risultanti sono stati aggiunti alla risorsa di ricerca del Biobank del Regno Unito e saranno resi disponibili ai ricercatori di tutto il mondo dopo un periodo di esclusività di 9 mesi per le aziende che hanno finanziano lo studio. Un obiettivo chiave del Progetto infatti è la creazione di un open access database di tutte le varianti che possono essere utilizzate per studiare complessi processi biologici, comprese le cause molecolari delle malattie e identificare le proteine che potrebbero essere bersagli per la medicina.
