Mentre esaminava il genoma umano nel 2007, la genetista computazionale Pardis Sabeti fece una scoperta che avrebbe trasformato la sua carriera di ricercatrice. Come allora ricercatore post-dottorato presso il Broad Institute del MIT e Harvard, Sabeti scoprì la prova potenziale che alcune mutazioni sconosciute in un gene chiamato GRANDE1 ha avuto un effetto benefico sulla popolazione nigeriana. Altri scienziati avevano scoperto che questo gene era fondamentale affinché il virus Lassa entrasse nelle cellule. Sabeti si chiedeva se una mutazione in GRANDE1 potrebbe prevenire la febbre di Lassa, un’infezione causata dal virus Lassa, endemica nell’Africa occidentale e può essere mortale in alcune persone mentre solo lieve in altre.
Per scoprirlo, Sabeti decise più tardi nel 2007, come nuovo membro della facoltà dell’Università di Harvard, che uno dei primi progetti che il suo nuovo laboratorio al Broad avrebbe intrapreso sarebbe stato uno studio di associazione sull’intero genoma (GWAS) della suscettibilità a Lassa. Ha contattato il suo collaboratore Christian Happi, ora direttore del Centro africano di eccellenza per la genomica delle malattie infettive (ACEGID) presso la Redeemer’s University in Nigeria, e insieme hanno lanciato lo studio.
Ora, i loro gruppi e collaboratori riportano i risultati di quello studio in Microbiologia della natura – il primo GWAS in assoluto di un virus di livello di biosicurezza 4 (BSL-4). Il team ha scoperto due fattori genetici umani chiave che potrebbero aiutare a spiegare perché alcune persone sviluppano una grave febbre di Lassa GRANDE1 varianti legate a una ridotta possibilità di contrarre la febbre di Lassa. Il lavoro potrebbe gettare le basi per trattamenti migliori contro la febbre di Lassa e altre malattie simili. Gli scienziati stanno già lavorando a uno studio genetico simile sulla suscettibilità all’Ebola.
L’articolo descrive anche le numerose sfide che il team ha dovuto superare durante i suoi 16 anni di collaborazione, come lo studio di un virus pericoloso e il reclutamento di pazienti affetti da una malattia non ben documentata nell’Africa occidentale. Decine di scienziati hanno contribuito al lavoro e hanno trascorso sette anni a reclutare pazienti in Nigeria e Sierra Leone e molti altri anni a stabilire il programma di ricerca e ad analizzare i risultati. “C’è voluto davvero un villaggio per realizzare tutto questo”, ha detto Happi, co-autore senior insieme a Sabeti.
“Generazioni di persone nei nostri laboratori, in diverse istituzioni e paesi, hanno trascorso parti significative della loro carriera per portare a compimento tutto ciò”, ha aggiunto Sabeti, membro dell’istituto al Broad, ricercatore dell’Howard Hughes Medical Institute, professore al Center for Systems Biologia e del Dipartimento di biologia organismica ed evoluzionistica dell’Università di Harvard e professore presso il Dipartimento di immunologia e malattie infettive della Harvard TH Chan School of Public Health.
I co-primi autori dello studio sono Dylan Kotliar, un medico interno residente al Brigham and Women’s Hospital e uno studente MD/PhD nel laboratorio di Sabeti mentre il progetto era in corso; Siddharth Raju, uno studente laureato nel laboratorio di Sabeti; Shervin Tabrizi, ricercatore post-dottorato presso il Broad; e Ikponmwosa Odia, ricercatrice presso l’Irrua Specialist Teaching Hospital in Nigeria.
Apprendimenti di Lassa
Sabeti ricorda le prime discussioni del team al momento del lancio del progetto. Sapevano che dovevano essere cauti in ogni fase: per lavorare con un virus BSL-4, gli scienziati dovevano indossare tute pressurizzate collegate all’aria filtrata HEPA in uno speciale laboratorio di contenimento. Il virus provoca febbre, mal di gola, tosse e vomito, ma in alcune persone può rapidamente progredire fino all’insufficienza d’organo.
“È stato uno studio estremamente impegnativo da avviare”, ha affermato Kotliar, che ha lavorato al progetto durante tutto il suo dottorato nel laboratorio Sabeti. “Penso che le cicatrici della battaglia, le cose che abbiamo imparato lungo il percorso su come portare a termine un progetto come questo, saranno importanti per la futura ricerca sui virus nei paesi in via di sviluppo.”
Anche trovare partecipanti allo studio sarebbe una sfida. Attualmente non esistono strumenti diagnostici approvati dalla FDA per Lassa e i casi di virus Lassa in genere non sono documentati. Sono meno di 1.000 i casi segnalati ogni anno in Nigeria, il paese più popoloso in cui il virus è endemico, e i casi si verificano spesso in aree rurali lontane dai centri diagnostici, molti dei quali non dispongono della tecnologia per rilevare il virus. Le infezioni con altri virus e la complessità genomica tra diversi ceppi dello stesso virus Lassa possono complicare l’analisi. Inoltre, le popolazioni africane sono state storicamente sottorappresentate negli studi genetici passati, il che riduce il potere statistico nell’analisi dei dati e può rendere difficile l’identificazione delle varianti genetiche chiave.
Quando Sabeti ha iniziato a pensare a come avviare il progetto, ha contattato Happi, che conosceva grazie al loro lavoro comune sull’agente patogeno che causa la malaria, Plasmodium falciparum. Con l’aiuto di collaboratori tra cui Peter Okokhere, un medico che cura i pazienti di Lassa presso l’Irrua Specialist Teaching Hospital, hanno iniziato a reclutare pazienti sia dalla Nigeria che dalla Sierra Leone. Quindi, hanno confrontato i genomi di circa 500 persone che avevano avuto la febbre di Lassa e di quasi 2.000 che non l’avevano avuta.
Nel gruppo nigeriano, il team ha scoperto che le persone con una serie di varianti nell’ GRANDE1 gene – che modifica un recettore cellulare che si lega a determinati virus – avevano meno probabilità di contrarre la febbre di Lassa. Sabeti, Happi e i loro colleghi hanno anche trovato regioni genomiche associate alla fatalità di Lassa: nel LIF1 gene, che codifica per una molecola di segnalazione immunitaria e, nella coorte nigeriana, il GRM7 gene coinvolto nel sistema nervoso centrale. Il team ha quindi utilizzato uno schermo su larga scala chiamato test reporter massivamente parallelo per individuare quali varianti all’interno di queste regioni genomiche potrebbero essere funzionali e potrebbero essere bersagli di nuovi trattamenti.
Migliore rilevamento
I ricercatori affermano che per migliorare l’individuazione e il trattamento della febbre di Lassa sono necessari più centri diagnostici e strumenti diagnostici che operino sul campo, insieme a migliori infrastrutture sanitarie per collegare località remote con i principali ospedali.
“Ciò evidenzia davvero la necessità di investimenti continui nella comprensione della genetica delle popolazioni africane”, ha aggiunto Raju. “Anche con un set di campioni relativamente limitato, abbiamo aumentato la nostra comprensione di alcune popolazioni africane, in particolare dei geni legati al sistema immunitario, e questo dimostra quanto c’è ancora da fare in futuro”.
Sedici anni dopo aver iniziato a pensare alla genetica della febbre di Lassa, Sabeti e Happi sono entusiasti dei risultati dello studio, che potrebbero spiegare le differenze biologiche tra la malattia lieve e quella grave. Hanno affermato che il lavoro mostra anche che, grazie a collaborazioni ponderate tra paesi, sono possibili studi di associazione sull’intero genoma dei virus BSL-4. I ricercatori hanno già iniziato a condurre uno studio simile sull’Ebola in Sierra Leone e Liberia, e altri scienziati chiedono una maggiore sorveglianza degli agenti patogeni e una maggiore formazione scientifica in Africa.
“Siamo in un momento in cui possiamo effettivamente iniziare a sviluppare la diagnostica sul punto di necessità per il virus Lassa e testare in modo molto più ampio”, ha affermato Happi. “Abbiamo bisogno di infrastrutture migliori, ma penso che abbiamo dimostrato che questo tipo di studio è una ricerca utile.”
Questo lavoro è stato sostenuto in parte dall’Istituto nazionale di sanità, dalla Fondazione tedesca per la ricerca e dall’Howard Hughes Medical Institute.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
