La chiamata alle armi del sistema immunitario: nel DNA la storia dello scontro con le infezioni

175 milioni di anni di storia evolutiva delle molecole che regolano l’attività dei linfociti T rivelano la pressione selettiva esercitata dagli agenti infettivi.

La rivista Immunity ha appena pubblica uno studio dell’Istituto Scientifico Eugenio Medea, realizzato in collaborazione con l’Università degli Studi di Milano, l’Università di Milano Bicocca e l’Istituto Scientifico Don Gnocchi, in cui viene analizzata la storia evolutiva di molecole essenziali per la risposta alle infezioni.

Le cellule del sistema immunitario comunicano tra loro per coordinare una risposta efficace in caso di infezione. Tra queste, i linfociti T svolgono un ruolo essenziale e presentano molecole di superficie che regolano l’attivazione e l’estinzione della risposta. Tuttavia, tali molecole regolatorie possono anche contribuire allo sviluppo di malattie autoimmuni (come il morbo di Crohn e la sclerosi multipla).

Gli autori hanno studiato 175 milioni di anni di storia evolutiva dei geni che codificano molecole regolatorie dei linfociti T, basandosi sul confronto delle sequenze di DNA di 39 specie di mammiferi, analizzando la variabilità genetica delle principali popolazioni umane e confrontandola con il genoma di Neandertal.

“I risultati hanno dimostrato che la selezione naturale ha modellato la diversità genetica di queste molecole nei mammiferi e che la pressione selettiva è stata esercitata da agenti infettivi – evidenzia Manuela Sironi, responsabile del gruppo di ricerca del Medea -. Si è cioè verificata una corsa alle armi in cui i patogeni e i loro ospiti (i mammiferi, in questo caso) hanno evoluto continuamente misure e contromisure atte rispettivamente ad infettare o a difendersi dall’infezione”. Ad esempio il virus che causa il sarcoma di kaposi, tumore maligno che si riscontra prevalentemente nei pazienti affetti da HIV, esprime una proteina, MIR2, in grado di silenziare la risposta immunitaria dell’ospite. La proteina virale interagisce con CD86, una delle molecole incluse nello studio: i risultati hanno indicato che le regioni di CD86 coinvolte nell’interazione con MIR2 sono sottoposte a una forte pressione selettiva.

L’analisi della variabilità genetica in 52 popolazioni umane ha confermato il ruolo degli agenti infettivi come determinanti della variabilità nei geni che codificano per le molecole regolatorie dei linfociti T. Gli autori hanno dimostrato che la frequenza di numerose varianti genetiche aumenta in aree geografiche dove è più alto il carico di agenti infettivi, indicando un adattamento a condizioni ambientali in cui le infezioni costituiscono una seria minaccia. Tra tali varianti ve ne sono alcune che rappresentano fattori di rischio genetico per malattie autoimmuni, suggerendo che una parte del rischio di sviluppare queste patologie sia la conseguenza di una risposta immunitaria più efficace alle infezioni.

Infine, il confronto con il DNA dell’uomo di Neandertal ha fornito conferma ad un’ipotesi sempre più accreditata: ovvero che vi sia stato passaggio di materiale genetico tra la nostra specie e i Neandertaliani; tale flusso genico ha coinvolto geni di risposta alle infezioni.

“Nulla ha senso in biologia se non alla luce dell’evoluzione” scrisse il genetista Dobzhansky; forse l’evoluzione può anche spiegare il senso del nostro ammalarci. Sicuramente, possiamo oggi ripercorrere la storia dell’incontro con i nostri peggiori nemici, gli agenti infettivi, e identificare le impronte che hanno lasciato nel patrimonio genetico della nostra specie e le loro conseguenze.

Immunity – Available online 23 May 2013
http://dx.doi.org/10.1016/j.immuni.2013.04.008
A 175 million year history of T cell regulatory molecules reveals widespread selection, with adaptive evolution of disease alleles
Diego Forni1, Rachele Cagliani1, Uberto Pozzoli1, Marta Colleoni1, Stefania Riva1, Mara Biasin2, Giulia Filippi3, Luca De Gioia3, Federica Gnudi2, Giacomo P. Comi4, Nereo Bresolin1,4, Mario Clerici5,6, Manuela Sironi1*

1 Scientific Institute IRCCS E. Medea, Bosisio Parini (LC), Italy
2 Department of Biomedical and Clinical Sciences, University of Milan, Milan, Italy
3 Department of Biotechnology and Biosciences, University of Milan-Bicocca, Milan, Italy
4 Dino Ferrari Centre, Department of Physiopathology and Transplantation, University of Milan, Fondazione Ca’ Granda IRCCS Ospedale Maggiore Policlinico, Milan, Italy
5 Chair of Immunology, Department of Physiopathology and Transplantation, University of Milan, Milan, Italy
6 Don C. Gnocchi Foundation ONLUS, IRCCS, Milan, Italy