Poco più di venti anni fa, la scienza raggiungeva un traguardo epocale. Nel 2001, infatti, venivano pubblicati da Nature i primi risultati delle ricerche condotte nell’ambito dello Human Genome Project: la prima mappatura completa del genoma umano poteva dirsi realizzata.

Oggi, quasi un quarto di secolo dopo quella prima vittoria, gli studi sul genoma della nostra specie continuano a offrire nuove conoscenze e risultati sorprendenti, aprendo numerosi campi d’indagine e nuove possibilità d’azione in ambito biomedico. Nonostante nel “Progetto Genoma Umano” vi sia ancora molto da migliorare – soprattutto per quanto riguarda questioni come la trasparenza e l’accesso ai dati, o l’equità della ricerca, come ricorda lo speciale di Nature dedicato al tema –, le possibili applicazioni di una conoscenza sempre più approfondita di questo universo molecolare sono tuttora moltissime: i meccanismi genetici che regolano lo sviluppo del nostro organismo sono, ad esempio, alla base di diverse condizioni patologiche, e comprenderne l’origine e il funzionamento può aiutare a sviluppare tecnologie e soluzioni innovative per curare malattie rare o complesse, agendo sui geni che ne sono responsabili.

Molto importante, inoltre, è unire alla conoscenza del genoma anche un’approfondita conoscenza dei fenomeni di regolazione genica, quei processi che fanno sì che le cellule esprimano geni diversi in maniera selettiva a seconda della propria funzione all’interno dell’organismo. Si tratta di un ambito di ricerca altrettanto promettente (e altrettanto complesso), che offre una panoramica ancora più completa dei meccanismi genetici che governano l’organismo umano.

Allo studio dei fenomeni di espressione genica è dedicato il progetto GTEx (Genotype Tissue Expression Project), lanciato nel 2010 e finanziato principalmente dal National Istitutes of Health, del quale sono stati pubblicati sulla rivista Science i risultati finali. L’obiettivo del progetto è stato la creazione di un nutrito database che contenesse tutte le informazioni raccolte in questi anni dai ricercatori coinvolti nel progetto: il risultato finale è stato la creazione di una banca dati di vastissime proporzioni, frutto delle ricerche condotte sui tessuti di numerosi donatori di organi, dei quali è stata studiata la composizione genetica, per mettere a confronto i dati e comprendere nel modo più approfondito possibile i processi di regolazione genica.

The final set of anal-yses from the GTEx Consortium have just been published: https://t.co/GLQffsXNpo https://t.co/MrNgHJH7t9. All of the GTEx V8 public data is available @GTExPortal and protected data on https://t.co/uYD173lavP #eqtl

— GTEx Portal (@GTExPortal) September 10, 2020

Nella presentazione ufficiale del progetto leggiamo: “Uno degli obiettivi di GTEx è quello di identificare le parti di DNA che controllano il comportamento dei geni. Queste parti di DNA sono chiamate “loci di espressione dei tratti quantitativi” o eQTL. Questi eQTLs controllano il comportamento dei geni come un termostato regola la temperatura di una casa. Gli studi GTEx hanno scoperto che il numero di eQTL varia da persona a persona e da tessuto a tessuto. I ricercatori hanno anche scoperto che gli eQTL agiscono in modi diversi. Alcuni eQTL possono influenzare un insieme di geni in un tessuto, mentre altri eQTL influenzano i geni in molti tessuti”. A partire da queste conoscenze, è stato possibile agli studiosi analizzare analogie e differenze presenti in diversi tessuti del corpo umano provenienti da individui con caratteristiche diverse (come sesso o età) e con varie patologie, approfondendo così le modalità di specializzazione delle diverse cellule e il ruolo centrale che in tale processo è rivestito dalla regolazione genica.

In uno degli studi pubblicati nello Special Issue di Science dedicato agli esiti del progetto, ci si concentra sulle differenze genetiche riscontrate fra i due sessi, individuate a partire dallo studio di 44 tipi di tessuto appartenenti a 838 soggetti, i cui dati sono raccolti nel portale GTEx. Gli studi hanno mostrato una considerevole differenza nell’espressione genica tra uomo e donna in ogni tessuto – compresi tessuti di organi privi di caratterizzazione sessuale, come quelli della corteccia e del cervelletto cerebrali e quelli del cuore. Le differenze espresse sono minime, ma sono presenti in misura considerevole sia in geni di tipo X-linked (legati al cromosoma X) sia in geni autosomici (i geni contenuti in cromosomi che non contengono informazioni genetiche relative alla caratterizzazione sessuale dell’individuo).

La conferma sperimentale dell’esistenza di tali differenze geniche tra i due sessi è molto utile per comprendere, ad esempio, i motivi per cui uomini e donne rispondono in modo differenziato ad alcune malattie e a determinate cure e farmaci. Incrociando questi dati con altre evidenze raccolte, sembra si possa concludere, come si legge nello studio, che «il sesso influisce sulla composizione cellulare dei tessuti, e che la malattia può alterare le quantità cellulari in modo differenziato in base al sesso o in patologie specifiche di un solo sesso». In conclusione, pare che gli eQTL, così importanti per la regolazione genica, siano in qualche modo dipendenti dal sesso: questo, dunque, potrebbe avere una rilevanza centrale per l’espressione genica dell’intero genoma dell’individuo.

I risultati raggiunti finora non segnano la fine di un percorso, ma piuttosto aprono la strada a numerose nuove ricerche: utilizzando i dati raccolti dal portale GTEx, infatti, già sono stati avviati studi GWAS (Genome-Wide Association Studies) che consistono nell’analizzare, su un ampio campione di pazienti, le più diffuse variazioni genetiche connesse a determinate patologie, con l’obiettivo di individuare i geni responsabili e di sviluppare, di conseguenza, terapie mirate e più efficaci.

In attesa di questi ulteriori risultati, il progetto GTEx rimane uno strumento prezioso: raccoglie informazioni molto specifiche e dettagliate e le mette – gratuitamente – a disposizione dell’intera comunità scientifica, offrendo così un contributo fondamentale all’avanzamento della ricerca in questo ambito.