Quali sono le cellule che aumentano le possibilità di sviluppare la coronaropatia? Un nuovo studio chiarisce il ruolo dei fattori di rischio genetici e delle cellule coinvolte nello sviluppo della coronaropatia.

Per cogliere veramente l’essenza dei diversi tipi cellulari, dobbiamo considerarli individualmente. Ciò è reso possibile dalle tecnologie a singola cellula, che consentono analisi approfondite delle caratteristiche delle cellule individuali e dei sottotipi cellulari. Servendosi di questo potente strumento, alcuni ricercatori finlandesi e statunitensi hanno fornito maggiori informazioni circa il ruolo svolto dai fattori di rischio genetici nello sviluppo della coronaropatia e le varie cellule coinvolte in questo processo.

Sostenuto dal progetto EnDeCAD, finanziato dall’UE, il gruppo ha esaminato l’accessibilità della cromatina di oltre 7 000 cellule ottenute da lesioni aterosclerotiche. La cromatina è il materiale di cui sono composti i cromosomi ed è costituita da DNA, RNA e proteine. La sua accessibilità condiziona il momento e il luogo in cui le proteine leganti il DNA trovano i loro bersagli per attivare la trascrizione genica.

Studi di associazione sull’intero genoma hanno identificato centinaia di loci collegati alla coronaropatia. Secondo un articolo pubblicato sul sito web dell’Università della Finlandia orientale, che coordina il progetto EnDeCAD, la stragrande maggioranza di tali loci si colloca al di fuori dei geni codificanti le proteine, nei cosiddetti elementi cis-regolatori. Gli elementi cis-regolatori sono regioni di DNA non codificante che regolano la trascrizione dei geni vicini e la loro significatività nella patogenesi della coronaropatia è ancora incerta.

Il nuovo studio si è avvalso di una tecnica chiamata ATAC-seq per valutare l’accessibilità della cromatina di diverse cellule e sottotipi cellulari coinvolti nello sviluppo della coronaropatia. I ricercatori hanno identificato cinque principali tipi cellulari lesionali:

• cellule endoteliali
• cellule muscolari lisce
• monociti e macrofagi del sistema immunitario
• cellule T/natural killer
• cellule B.

Inoltre, sono state indagate le caratteristiche dei sottotipi di macrofagi e cellule muscolari lisce che effettuano la transizione in fibromiociti. In tal modo, si è potuto disporre di una risorsa unica nel suo genere per studiare l’attività degli elementi cis-regolatori, specifica per i vari tipi cellulari, nella parete vascolare colpita dalla malattia.

Il ruolo delle cellule endoteliali e muscolari lisce

Come dimostrano i risultati della ricerca, le varianti genetiche associate alla coronaropatia sono particolarmente arricchite di elementi cis-regolatori specifici delle cellule endoteliali e muscolari lisce. Ciò mostra che tali cellule svolgono un ruolo chiave nel rendere una persona suscettibile alla malattia. Nel corso del progetto sono stati impiegati una mappatura dell’accessibilità della cromatina e dei dati di espressione genica per identificare i presunti geni bersaglio per circa il 30 % di tutti i loci conosciuti associati alla coronaropatia.

Il gruppo di ricerca ha inoltre eseguito nell’intero genoma una mappatura dettagliata sperimentale delle varianti della coronaropatia identificate negli studi di associazione dell’intero genoma. Ciò ha consentito di identificare i potenziali polimorfismi a singolo nucleotide causali e il gene bersaglio associato per oltre 30 loci connessi alla coronaropatia.

Sono stati inoltre presentati diversi esempi di come l’accessibilità della cromatina e l’espressione genica possano essere assegnate a un tipo cellulare, fornendo una migliore comprensione dei meccanismi attraverso cui possono agire le varianti di rischio. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Circulation Research.

Il lavoro di ricerca supportato dal progetto EnDeCAD (Enhancers Decoding the Mechanisms Underlying CAD Risk) rappresenta un significativo passo in avanti che contribuisce alla comprensione del reale significato funzionale delle varianti di rischio nella fisiologia della coronaropatia, informazione che in futuro servirà a sviluppare trattamenti più efficaci, sicuri e individualizzati per la coronaropatia.

La genetica contribuire a far progredire la conoscenza sulla coronaropatia

Lo studio dell’intero genoma aiuta a identificare i geni coinvolti nelle malattie umane e a ipotizzare la presenza di malattie. Negli scorsi anni, gli studi  sull’intero genoma hanno contribuito a scoprire polimorfismi a singolo nucleotide (il tipo più frequente di problema genetico riscontrato nelle persone), strettamente interconnessi alla coronaropatia. Tuttavia, questi polimorfismi a singolo nucleotide causano solo pochi tratti ereditabili. Per comprendere meglio i meccanismi della malattia, il progetto EnDeCAD, finanziato dall’UE, esplorerà quindi il ruolo di ogni locus della coronaropatia a livello molecolare. La conoscenza acquisita dovrebbe migliorare la previsione del rischio, l’identificazione dei biomarcatori e la selezione del trattamento nell’erogazione dell’assistenza sanitaria.

Negli ultimi anni, gli studi a livello di genoma (GWAS) hanno emerso centinaia di polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) che sono significativamente associati alla malattia coronarica (CAD). Tuttavia, gli SNP identificati da GWAS spiegano in genere solo una piccola parte dell’ereditarietà del tratto e la stragrande maggioranza delle varianti non ha ruoli biologici noti. Ciò è spiegato dalle varianti che si trovano all’interno di regioni non codificanti come negli esaltatori specifici del tipo di cellula e inoltre l’SNP principale identificato in GWAS potrebbe non essere l’SNP causale, ma solo collegato a un SNP associato al tratto.

Pertanto, una delle principali priorità per la comprensione dei meccanismi della malattia è comprendere a livello molecolare la funzione di ciascun loci CAD. In questo studio l’obiettivo è la caratterizzazione funzionale degli SNP associati al rischio di CAD, e in particolare degli SNP causali su potenziatori di tipi cellulari rilevanti per la malattia, vale a dire cellule endoteliali, macrofagi e cellule muscolari lisce della parete vasale, epatociti e adipociti.

Mediante la combinazione di misurazioni dell’attività del potenziatore massicciamente parallele, raccolta di nuovi dati eQTL in tutti i tipi di cellule sotto stimoli rilevanti per la malattia, identificazione dei geni bersaglio nell’interazione fisica con i potenziatori candidati e creazione di relazioni correlate tra l’attività del potenziatore e l’espressione genica si spera di identificare i causali potenziatori e collegarli con i geni bersaglio per ottenere un quadro più completo degli eventi regolatori genici che guidano la progressione della malattia e le basi genetiche della CAD e avviarsi all’adozione della gamma di GWASper tradurre i risultati.