La lista delle malattie che possono colpire un uomo nel corso della sua vita è interminabile. Ci sono patologie che si manifestano immediatamente dopo la nascita, altre che compaiono solo in età avanzata; alcune ci uccidono in pochi mesi, con altre riusciamo a convivere senza troppi problemi. Sono così diverse l’una dall’altra che è difficile accettare il fatto che molte di esse abbiano un’origine genetica comune. Eppure, questo è ciò che suggerisce uno studio pubblicato sull’ultimo numero dell’European Journal of Human Genetics.
Un gruppo di ricercatori cinesi coordinato da Xia Li della Harbin Medical University è giunto a questa conclusione grazie a un’analisi di tipo computazionale, dove sono state prese in esame 1336 malattie e 1639 geni ad esse legati. Il catalogo dei geni-malattia si è arricchito notevolmente negli ultimi anni, grazie soprattutto agli studi di associazione genome-wide (GWAS), e proprio grazie a questa immensa mole di dati è stato possibile scoprire che: 1) uno stesso gene può essere legato a malattie diverse, e 2) geni legati a una stessa malattia molto spesso codificano per proteine che interagiscono fisicamente tra loro. Sono due informazioni importanti, che possono essere utilizzate per costruire un network molto complicato: l’intricata rete di tutte le malattie note.
Rappresentare graficamente una rete del genere è abbastanza semplice, tutto sommato. E’ sufficiente disegnare tanti “nodi” quante sono le malattie, e tracciare poi degli archi che colleghino le malattie che condividono almeno un gene. Così facendo, i ricercatori hanno realizzato un oHDN (Original Human Diseases Network). Tuttavia, non si sono fermati qui. Sapevano infatti che due geni legati alla medesima malattia spesso codificano per due proteine che interagiscono fisicamente, all’interno delle nostre cellule. Da bravi bioinformatici hanno quindi fatto uso del database HPRD per estrarre tutte le interazioni proteina-proteina note in letteratura, e hanno quindi aggiunto nuovi geni al network originale, trasformandolo in un eHDN (Expanded Human Diseases Network). Un nuovo gene veniva inserito nella rete quando la proteina da esso codificata interagiva fisicamente con almeno due proteine già presenti nel network e associate alla stessa malattia: con questo criterio sono stati aggiunti alla rete 332 nuovi geni.
La procedura ha creato nuovi link tra le malattie (ad esempio tra il diabete mellito e l’insufficienza renale), ma sostanzialmente le caratteristiche del network sono rimaste le stesse. La maggior parte delle malattie (il 90%) ha almeno un gene in comune con qualche altra malattia della rete, il che suggerisce un’origine genetica comune per molte delle patologie note. Il numero di geni-malattia non è uniformemente distribuito nel network: la maggior parte delle malattie hanno pochi geni associati, mentre un numero ridotto di malattie sono invece legate a un elevato numero di geni. La rete è scale-free: ci sono cioè poche malattie con un grande numero di connessioni (come il cancro al seno, l’arteriosclerosi e l’artrite reumatoide), in mezzo a un mare di malattie che invece hanno pochi link. I ricercatori cinesi hanno scoperto anche altre cose interessanti sui geni legati a una stessa malattia. Da un punto di vista funzionale, le loro proteine si assomigliano molto. Spesso sono fabbricate in un tessuto specifico, e la loro sintesi avviene in maniera coordinata e sincronizzata. All’interno di una cellula, poi, occupano persino gli stessi compartimenti!
Questo lavoro non ha prodotto nuovi dati, ha semplicemente utilizzato in modo intelligente informazioni di vario tipo già presenti nelle banche dati biologiche. In effetti credo sia un ottimo approccio: molte delle informazioni che cercano i biologi non hanno bisogno di nuovi esperimenti, ma sono già a loro disposizione sotto forma di dati che attendono solo di essere analizzati. Con questo articolo, i ricercatori cinesi hanno confermato quanto sospettavamo sulla natura umana: siamo una macchina complessa, le cui prestazioni dipendono dalla grande rete delle nostre proteine. Sono queste a farci vivere sani o a farci ammalare, interagendo tra loro e con l’ambiente in cui viviamo.
Xuehong Zhang, Ruijie Zhang, Yongshuai Jiang, Peng Sun, Guoping Tang, Xing Wang, Hongchao Lv, & Xia Li (2011). The expanded human disease network combining protein–protein interaction information European Journal of Human Genetics : 10.1038/ejhg.2011.30
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