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Utilizzato un nuovo tipo di strumento computazionale per analizzare la complicata genetica che mette alcune persone a più alto rischio di dipendenza da alcol, sigarette e probabilmente altre sostanze.
Perché una persona può fumare sigarette per un anno e smettere facilmente, mentre un’altra diventerà dipendente per tutta la vita? Perché alcune persone non possono liberarsi dall’abuso di alcol e altri possono sì?
Uno dei motivi è la propensione genetica di una persona ad abusare di sostanze. I ricercatori della UNC School of Medicine guidati da Hyejung Won, stanno iniziando a capire queste differenze genetiche sottostanti.
Più imparano, maggiori sono le possibilità che saranno in grado di creare terapie per aiutare i milioni di persone che lottano con la dipendenza.
Won, assistente professore di genetica e membro del Centro di Neuroscienze dell’UNC, e colleghi hanno identificato geni legati al fumo di sigaretta e al bere.
I ricercatori hanno scoperto che questi geni sono sovrarappresentati in alcuni tipi di neuroni, le cellule cerebrali che innescano altre cellule per inviare segnali chimici in tutto il cervello.
I ricercatori, che hanno pubblicato il loro lavoro sulla rivista Molecular Psychiatry, hanno anche scoperto che i geni alla base del fumo di sigaretta erano legati alla percezione del dolore e della risposta al cibo, così come all’abuso di altre droghe, come la cocaina.
Altri geni associati all’uso di alcol erano collegati allo stress e all’apprendimento, così come all’abuso di altre droghe, come la morfina.
Data la mancanza di attuali opzioni di trattamento per il disturbo da uso di sostanze, i ricercatori hanno anche condotto analisi di un database di farmaci pubblicamente disponibile per identificare potenziali nuovi trattamenti per l’abuso di sostanze.
”Abbiamo scoperto che gli antipsicotici e altri stabilizzatori dell’umore potrebbero potenzialmente fornire sollievo terapeutico per le persone che lottano con l’abuso di sostanze”, ha detto Nancy Sey, studentessa laureata nel laboratorio Won e prima autrice dell’articolo.
“E siamo fiduciosi che la nostra ricerca fornisca una buona base per la ricerca incentrata sulla creazione di trattamenti migliori per affrontare la tossicodipendenza”.
L’uso di sostanze a lungo termine e i disturbi da uso di sostanze sono stati collegati a molte malattie e condizioni comuni, come il cancro ai polmoni, le malattie del fegato e le malattie mentali.
Tuttavia, sono disponibili poche opzioni di trattamento, in gran parte a causa di lacune nella nostra comprensione dei processi biologici coinvolti.
”Sappiamo da studi gemelli che la genetica può spiegare perché alcune persone usano e abusano di sostanze, a parte fattori ambientali, come problemi familiari o traumi personali”, ha detto Won.
“Studi genetici come gli studi di associazione genome-wide (GWAS) forniscono un modo per identificare i geni associati a tratti umani complessi, come la dipendenza da nicotina o il bere pesantemente”.
Attraverso GWAS, ha aggiunto Won, i ricercatori possono identificare le regioni nel genoma che svolgono ruoli in particolari tratti, rispetto agli individui che non mostrano il tratto. Tuttavia, gli studi a livello di genoma non possono dirci molto su come i geni in quelle regioni influenzano un tratto. Questo perché queste regioni sono spesso in regioni “non codificanti” del genoma.
”Non codificante” si riferisce al fatto che i geni in queste regioni non traducono – o codificano – le loro informazioni genetiche direttamente nella creazione di proteine, che quindi svolgono una funzione biologica nota. Pertanto, ciò che accade biologicamente in queste regioni “non codificanti” rimane per lo più sconosciuto.
”Volevamo sapere cosa sta succedendo in queste regioni”, ha detto Won. “Così abbiamo sviluppato Hi-C coupled MAGMA (H-MAGMA), uno strumento computazionale per aiutarci a dare più senso a ciò che stiamo vedendo negli studi a livello di genoma”.
In una precedente pubblicazione, il laboratorio di Won ha mostrato come l’applicazione di H-MAGMA ai disturbi cerebrali identifichi i loro geni associati e descriva la loro biologia sottostante.
Hanno sviluppato strutture H-MAGMA da neuroni dopaminergici e neuroni corticali – tipi di cellule cerebrali che i ricercatori hanno a lungo implicato nell’uso di sostanze.
Concentrandosi su questi due tipi di cellule, il team di Won – guidato da Sey, un HHMI Gilliam Fellow – ha applicato H-MAGMA ai risultati GWAS relativi alla pesantezza del fumo, alla dipendenza da nicotina, all’uso problematico di alcol e al bere per identificare i geni associati a ciascun tratto.
I geni associati all’uso di alcol e al fumo di sigaretta sono stati anche associati ad altri tipi di sostanze, come la morfina e la cocaina.
Il team di Won, quindi, ha cercato di determinare se i geni associati all’uso di alcol e al fumo di sigaretta possono rivelare la genetica alla base del comportamento generale della dipendenza, risultati genetici che potrebbero essere estesi ad altre sostanze di abuso.
”Le nostre analisi hanno dimostrato che l’espressione dei geni condivisi tra il fumo di sigaretta e i tratti di consumo di alcol può essere alterata da altri tipi di sostanze come la cocaina”, ha detto Won.
“Caratterizzando la funzione biologica di questi geni, saremo in grado di identificare i meccanismi biologici alla base della dipendenza, che potrebbero essere generalizzati a varie forme di disturbo da uso di sostanze”.
Oltre ai vari tipi di neuroni eccitatori, il team di Won ha anche identificato ulteriori tipi di cellule, tra cui glutamatergici corticali, dopaminergici del mesencefalo, GABAergici e serotoninergici associati ai geni di rischio.
Con questi risultati in mano, è ora possibile per i ricercatori dell’UNC e altri studiare molecole che rendono la dipendenza molto meno probabile.
