Novembre Dicembre 2020

La proteomica e la metabolomica nello studio delle malattie genetiche del rene: dai big data alla medicina di precisione

Abstract

La recente applicazione della proteomica e della metabolomica in campo medico ha dimostrato le potenzialità di queste tecnologie di integrare la genomica nel miglioramento della comprensione degli aspetti eziopatogenetici di malattia. Inoltre, queste tecnologie offrono l’indubbia opportunità di identificare fattori di rischio e biomarcatori di malattia, nonché fattori predittivi di risposta terapeutica. Questo articolo è una panoramica delle recenti intuizioni ottenute dagli studi di proteomica e metabolomica sui disordini renali ereditari. Gli studi di proteomica hanno permesso di caratterizzare il pattern proteico, le modifiche post-traduzionali e le relative interazioni di campioni biologici di derivazione renale, migliorando la nostra comprensione della fisiologia renale, come il trasporto tubulare e le funzioni correlate al ciglio primario. La proteomica urinaria ha integrato questi studi, contribuendo all’individuazione di potenziali biomarcatori di malattia, come nel rene policistico autosomico dominante (ADPKD). Gli studi di metabolomica hanno permesso di individuare alterazioni metaboliche causate da specifiche mutazioni genetiche risultanti in nefropatie ereditarie. Tra queste ultime, l’ADPKD e la malattia di Fabry rappresentano gli ambiti clinici di maggiore applicazione e di miglior successo, per le quali la metabolomica ha fornito un importante supporto alla definizione di alterazioni biochimiche suscettibili di terapie mirate.

 

Parole chiave: proteomica, metabolomica, malattie renali ereditarie, ciliopatie, tubulopatie, malattia di Fabry

Introduzione: le scienze “omiche”

Le scienze “omiche” sono discipline che permettono di indagare le diverse classi di componenti biologiche (geni, trascritti, proteine e metaboliti) di un organismo, di un tessuto, di un campione biologico, nella loro globalità (Figura 1). Esse comprendono: la genomica, lo studio dell’intero set di geni; la trascrittomica, lo studio dei livelli di mRNA; la proteomica, lo studio della traduzione proteica, inteso come l’intero set di proteine (proteoma); la metabolomica, lo studio del metaboloma, definito come l’insieme di metaboliti (piccole molecole con peso molecolare <1,5 kDa) [1,2]. I diversi livelli funzionali analizzati dalle scienze “omiche” sono integrati tra loro nel contesto della systems biology, un innovativo approccio allo studio dei sistemi biologici che si affianca all’approccio ‘’riduzionistico” della biologia tradizionale. La consapevolezza che un sistema biologico sia maggiore della somma delle sue parti e che il suo funzionamento non possa essere rispecchiato dalla funzione di un singolo componente ha promosso l’avvento di strategie di studio di tipo “olistico”. Questo nuovo approccio non sostituisce ma integra la biologia tradizionale, fornendo una visione globale di un sistema biologico o di un organismo. 

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