Per meglio comprendere il contributo di COSBI nell’analisi dei dati, consideriamo i due genomi illustrati nella Figura 1. Questi genomi appartengono a due bambini differenti e sono caratterizzati da una variazione nella sequenza delle basi azotate (G nell’individuo A; T nell’individuo B, in rosso), e dalla presenza di un punto di metilazione (TM, in rosso nell’individuo B). Uno degli scopi di COSBI nelle analisi dei dati è individuare tali differenze, per poi confrontarle con la dieta e le eventuali conseguenze sui metaboliti nel sangue. In questo modo siamo in grado di identificare modelli di genotipo e schemi di metilazione correlati con lo stato dei micronutrienti nel sangue, oppure confrontarli con il regime alimentare. Tratti di genoma e modelli di metilazione significativamente collegati a variazioni della dieta, e responsabili di cambiamenti delle condizioni di salute degli individui (es., diverse concentrazioni di un metabolita nel sangue) rappresentano dei “genotipi sensibili”. Scopo dell’indagine è identificare regioni del DNA che sono sensibili a variazioni della dieta, evidenziando le potenziali conseguenze per la salute di un intervento dietetico. In questo modo possiamo chiarire i meccanismi di interazione tra genoma ed ambiente (dove per ambiente si intende, in questo caso, il contributo “esterno” fornito dall’alimentazione) evidenziando complessi processi di interazione tra diversi processi e percorsi metabolici. L’obiettivo è quello di non considerare le conseguenze di un gruppo ristretto di componenti chimiche presenti nell’alimentazione rispetto ad uno specifico percorso metabolico. Siamo invece interessati a chiarire e collegare i meccanismi di funzionamento di diversi percorsi metabolici nel loro insieme. A tale scopo conduciamo le nostre analisi avvalendoci di diversi approcci metodologici. Impieghiamo la statistica multivariata per l’analisi integrata di diverse serie di dati, per esempio, per identificare l’interazione tra genoma ed epigenoma. Applichiamo la teoria delle reti per investigare le complesse interazioni che possono intercorrere tra diversi percorsi metabolici. Ci avvaliamo di simulazioni dinamiche per chiarire i meccanismi di funzionamento di reazioni metaboliche che sono state identificate come di focale importanza mediante i metodi precedenti.
In conclusione, i dati a nostra disposizione in questo caso di studio ci offrono una grande opportunità per capire le interazioni tra genoma, epigenoma e salute nutrizionale in una popolazione a rischio. In generale, le nostre scoperte possono chiarire la connessione molecolare tra la dieta e la salute, con particolare attenzione per il problema dell’obesità.
Figura 1. Tratti di DNA di due individui. Esistono differenze nella sequenza delle basi azotate (G, guanina – T, timina; in rosso) e nella metilazione di una di esse (TM, nell’individuo B). Obiettivo degli studi condotti da COSBI è capire se tali differenze sono spiegabili con diversi regimi alimentari, e si traducono in variazioni dei metaboliti del sangue (con conseguente incremento dei rischi di sviluppare alcune patologie).