Svelare le Cause Genetiche Nascoste nelle Malattie Rare

Identificare la causa genetica di malattie rare può essere davvero difficile. La maggior parte della ricerca si concentra sulle parti del genoma che codificano per le proteine. Anche quando abbiamo dati di sequenziamento del genoma completi, molti metodi ignorano i cambiamenti in aree che non codificano direttamente per le proteine. Questo perché è complicato interpretare cosa significano questi cambiamenti e rivederli può richiedere molto tempo per i medici. Tuttavia, gli studi dimostrano che analizzare un'area più ampia può portare a trovare cambiamenti in regioni non codificanti che possono causare malattie.

Questo articolo esamina due parti specifiche del genoma: i promotori e le regioni non tradotte (UTR). Queste aree possono influenzare il funzionamento dei geni, e i cambiamenti in queste regioni sono già stati collegati ad alcune malattie rare. Studiando queste regioni, speriamo di migliorare la nostra capacità di trovare cause genetiche per le malattie rare.

#Comprendere le UTR e i Promotori

Le UTR sono sezioni di RNA che si trovano all'inizio e alla fine della parte codificante di un gene. Svolgono un ruolo fondamentale nel modo in cui il gene viene espresso. Aiutano a controllare la stabilità dell'RNA, dove va l'RNA all'interno della cellula e quanto velocemente vengono prodotti i proteine da quell'RNA. Se ci sono cambiamenti in queste UTR, possono influenzare come funziona il gene e possono portare a malattie.

I promotori sono aree di DNA situate vicino all'inizio di un gene. Funzionano come punti di atterraggio per le proteine necessarie per avviare il processo di produzione di RNA dal DNA. Cambiamenti nei promotori possono influenzare come i geni vengono attivati o disattivati e possono essere legati a varie malattie.

#L'importanza delle Regioni Non Codificanti

Nonostante l'attenzione sulle regioni codificanti per le proteine, ci sono prove che le regioni non codificanti possono anche contenere informazioni genetiche importanti. Alcuni ricercatori hanno identificato con successo cambiamenti non codificanti che possono portare a disturbi genetici rari. Tuttavia, la maggior parte di questi studi ha analizzato solo un numero limitato di geni o tipi specifici di malattie.

Al momento, non sappiamo quante persone con malattie rare potrebbero avere cambiamenti dannosi nelle aree non codificanti dei loro geni. Il nostro lavoro si concentra sulle UTR e sui promotori perché sono direttamente collegati a geni di malattia noti e possono causare problemi significativi quando vengono alterati.

#Identificazione delle Varianti genetiche

Per trovare cambiamenti genetici nelle regioni non codificanti, abbiamo utilizzato dati dal progetto Genomics England, che include un gran numero di sequenze genetiche da individui con malattie rare. Abbiamo sviluppato un modo per cercare cambiamenti nelle UTR e nelle regioni promoter, minimizzando il numero di varianti che i medici avrebbero dovuto esaminare.

Nel nostro lavoro, abbiamo identificato diverse varianti diagnostiche probabili. Abbiamo confrontato individui con malattie rare con controlli che non avevano queste condizioni. Anche se non abbiamo trovato differenze significative nel numero di alterazioni rare tra i vari tipi di regioni che abbiamo studiato, questo potrebbe essere dovuto al numero limitato di campioni che avevamo per il test.

#Utilizzo di PanelApp per i Geni di Malattia

Per identificare geni causali noti, abbiamo utilizzato un database chiamato PanelApp, che contiene pannelli di geni collegati a malattie specifiche. Abbiamo filtrato i geni riducendoli a quelli che erano sicuramente associati a malattie dominanti. Da questo, abbiamo trovato un totale di 1.536 geni che potrebbero essere rilevanti per il nostro studio.

#Annotazione delle Regioni Non Codificanti

Utilizzando i dati genetici, abbiamo definito le coordinate per esoni e introni delle UTR. Abbiamo anche esaminato le regioni promoter utilizzando database esistenti. L'accuratezza nell'identificare queste regioni può essere complicata poiché potrebbero funzionare diversamente in vari tessuti.

Dopo aver definito queste regioni, abbiamo escluso eventuali cambiamenti che avrebbero potuto influenzare le aree codificanti per le proteine. Questo ha portato a una lunga lista di regioni nei geni selezionati.

#Trovare e Filtrare Varianti

Per trovare cambiamenti importanti, abbiamo utilizzato già set di varianti genetiche identificate. Ci siamo concentrati su cambiamenti che erano nuovi (de novo) negli individui che abbiamo studiato e abbiamo rimosso eventuali partecipanti che avevano ritirato il consenso o avevano una condizione nota.

Abbiamo anche filtrato le varianti per includere solo quelle che erano probabilmente dannose o rare. Questo ci ha permesso di ridurre il numero di cambiamenti da analizzare ulteriormente.

#Revisione Clinica delle Varianti

Per ogni individuo con una variante diagnostica candidata, abbiamo confrontato i loro segni e sintomi clinici con gli effetti attesi dei cambiamenti genetici. Se il fenotipo corrispondeva bene, abbiamo collaborato con i team clinici per confermare le nostre scoperte.

#Definizione dei Gruppi Caso e Controllo

Per analizzare le varianti, avevamo bisogno di un gruppo caso di individui con malattie rare e un gruppo di controllo di individui non colpiti. Abbiamo stabilito criteri per entrambi i gruppi e raccolto dati sull'ascendenza genetica dei partecipanti per garantire una corretta corrispondenza.

#Analisi delle Varianti Genetiche

Poi abbiamo estratto varianti dai dati genetici di ciascun gruppo. Abbiamo applicato criteri rigorosi per filtrare i dati, garantendo risultati di alta qualità. L'obiettivo era trovare eventuali varianti arricchite nel gruppo caso rispetto al gruppo di controllo.

#Risultati dai Test di Carico

Dopo aver analizzato i dati, abbiamo osservato più individui con varianti prioritarie nel gruppo caso rispetto al gruppo di controllo. Tuttavia, nessuna di queste differenze era statisticamente significativa dopo la correzione per i test multipli.

Nonostante l'identificazione di varianti probabilmente patogeniche in individui, il nostro approccio non ha fornito prove significative che tali varianti siano più comuni nelle persone con malattie rare rispetto ai controlli.

#Conclusione

Il nostro studio ha sviluppato un metodo per identificare cambiamenti genetici importanti nelle UTR e nelle regioni promoter in individui con malattie rare. Abbiamo individuato con successo diverse diagnosi probabili, dimostrando il potenziale di questo approccio in contesti clinici.

Anche se il numero di nuove diagnosi era modesto, i risultati indicano che la ricerca nelle regioni non codificanti potrebbe contribuire informazioni preziose per individui che attualmente mancano di una diagnosi genetica. Le ricerche future dovrebbero concentrarsi sul miglioramento della nostra comprensione di queste regioni per migliorare i metodi diagnostici e i risultati per i pazienti.

Le informazioni complessive ottenute da questo lavoro potrebbero portare a importanti progressi nel campo delle malattie rare, aiutando ricercatori e clinici a identificare più cause genetiche e a migliorare la cura dei pazienti.