I cani, oltre ad essere per antonomasia i migliori amici dell’uomo, possono contribuire in modo significativo al progresso della medicina umana, attraverso lo studio del loro genoma. Analizzando il controllo genetico delle diverse caratteristiche canine, è possibile infatti determinare l’entità di certe mutazioni responsabili di malattie ereditarie nella specie umana. Sebbene questi tratti possono variare sensibilmente tra le centinaia di razze, uno studio condotto dai ricercatori della Stanford University School of Medicine, in collaborazione con la Cornell University ed il National Human Genome Research Institute, rivela sorprendentemente  che essi sono regolati da poche regioni genomiche.

Tale scoperta mostra chiaramente l’importanza dello studio delle differenze genetiche tra le diverse razze canine, per comprendere i meccanismi genici nella regolazione di tratti biomedici nella specie umana, come l’altezza, il colore dei capelli e il peso corporeo, che generalmente sono influenzati dall’effetto cumulativo di centinaia di geni. Lo scopo della ricerca è quello di identificare la dozzina di regioni che influenzano le caratteristiche fisiche nei cani per acquisire importanti indizi riguardo alcune mutazioni coinvolte nello sviluppo di patologie umane.

L’analisi genetica dei cani effettuata dai ricercatori è quella che fino ad oggi risulta essere la più completa e ricca di informazioni importanti.  La genotipizzazione di 900 individui e la valutazione di circa 60 diversi tratti fisici, hanno portato a concludere che le regioni genetiche preposte a controllare gran parte dell’aspetto canino, sono relativamente poche.

“Abbiamo scoperto che solo sei o sette regioni dell’intero genoma canino, sono sufficienti a giustificare circa l’80% delle differenze di mole tra le diverse razze” afferma il PhD Carlos Bustamante, professore di genetica alla Stanford. “Nella specie umana, caratteristiche di questo tipo, sono controllate da centinaia se non migliaia di varianti geniche.”

I risultati della ricerca sono stati pubblicati il 10 Agosto sul giornale scientifico PLoS Biology. Oltre a Bustamante, gli altri due co-autori dello studio sono il ricercatore associato alla Stanford. PhD Adam Boyko ed il direttore del Cancer Genetics Branch of the National Human Genome Research Institute, PhD Elaine Ostrander.

Il lavoro è frutto di un’intensa collaborazione intitolata CanMap project, in cui sono coinvolti diversi gruppi di ricerca provenienti da più parti degli USA, tra i quali l’NHRGI, la Cornell University, l’Università della California e più recentemente la Stanford. Tale progetto utilizza il cane come modello al fine di identificare le regioni genomiche responsabili di molte caratteristiche fisiche. In precedenza, erano già state scoperte delle relazioni tra determinati geni e particolari caratteristiche morfologiche, come la ridotta dimensione del corpo associata al gene IGF-1, ma grazie a questa nuova ricerca è stato possibile rilevarne molte altre per la prima volta.

I cani hanno accompagnato l’uomo per migliaia di anni, aiutandolo a svolgere varie attività come la guardia delle proprietà, la caccia, la difesa personale ecc. Durante questo periodo, i cani si sono adattati a vivere nei pressi degli insediamenti umani, per mezzo della selezione naturale in un primo momento. Successivamente, con lo svilupparsi della società e quindi di nuove esigenze, l’uomo è intervenuto direttamente nel processo evolutivo della specie canina, stabilendo quali fossero le caratteristiche canine più utili da selezionare. In tempi più recenti inoltre, la selezione del cane ha subito una forte spinta dovuta alla ricerca di estetiche particolari da parte dell’uomo. Il risultato della forte influenza umana nella selezione del cane, ha dato vita ad un incredibile numero di razze significativamente diverse fisicamente le une dalle altre.

Bustamante sostiene la selezione artificiale così spinta, ha prodotto una serie incredibile di varianti morfologiche in tempi davvero molto ristretti. D’altronde, continua Bustamante, la maggior parte delle razze canine sono nate soltanto da un paio di secoli.

I ricercatori hanno suddiviso le razze, in termini morfologici, in base a 57 tratti fenotipici, tra cui la mole, la lunghezza del muso e il tipo di orecchie. Il tentativo del progetto CanMap è stato quello di identificare le regioni del genoma canino coinvolte nella regolazione di ciascuno di questi tratti fisici. All’inizio della ricerca, non era nota la natura di tali complessi genici, dunque i ricercatori erano in dubbio riguardo il fatto che queste caratteristiche potessero essere frutto dell’effetto cumulativo di numerose mutazioni genetiche o se fossero dovute a pochi e potenti cambiamenti genetici.

Per rispondere a questa domanda, il team dell’NHRGI ha genotipizzato oltre 60.000 singole variazioni genetiche, chiamate SNPs, in un campione di 915 cani di 80 diverse razze domestiche, 83 canidi selvatici come coioti, volpi e lupi e 10 cani Egiziani addomesticati ma non appartenenti a nessuna particolare razza.

I ricercatori, attraverso l’analisi degli SNPs, hanno cercato di identificare le porzioni di DNA condivise tra gli individui della stessa razza. Il risultati hanno mostrato che i cani di razza pura tendono a condividere lunghi tratti di DNA con i membri della stessa razza, mentre nei canidi selvatici e nei meticci si registra una più grande variabilità. Successivamente, l’attenzione si è spostata sulle regioni genomiche che variano da razza a razza secondo alcuni tratti fisici.

E’ stato rilevato che, a differenza di quello che accade per la specie umana, molti tratti fisici nei cani sono regolati da un numero relativamente piccolo di regioni genetiche. Per esempio, un cane con la versione A per la lunghezza del muso, può avere una canna nasale lunga e sottile, mentre la versione B conferisce un muso di medie dimensioni e la versione C un muso anormalmente corto. Diciamo anche che nella regione preposta al controllo della lunghezza della gamba, le versioni X, Y e Z regolano tale caratteristica in una gamma di variazioni che va dalla gamba corta per X a lunga per Z. Così, un cane A/X dovrebbe avere muso sottile e gamba corta come per il Bassotto. Un cane C/Y potrebbe essere un Bulldog, mentre un soggetto B/Z sarebbe più simile ad un Labrador. Il mix di queste variazioni e complementarietà genetiche nelle diverse razze canine, ha favorito la produzione di una simile diversità intraspecifica nella specie canina per mezzo della selezione artificiale.

Determinare il controllo genetico delle differenze fisiche nella specie canina, può sembrare poco utile, ma ha un’importante implicazione per la salute umana.

Non è semplice comprendere le basi genetiche dei caratteri complessi per la specie umana, perché molti geni possono influenzare lo stesso tratto, spiega Bustamante. Avere un modello animale, come ad esempio i cani o i topi, è fondamentale per il progresso scientifico nel campo della biologia. Per esempio, una delle più forti associazioni genetiche nell’uomo, è quella tra una variante comune del gene  HMGA2 e la statura. Nel nostro studio, abbiamo anche compreso che esiste una certa relazione tra la grandezza del corpo e lo stesso gene, proprio come accade per il gene IGF-1 che influenza tale caratteristica nella specie umana, canina e nei topi. Ciò suggerisce che lo studio degli effetti fenotipici del gene HMGA2 nella specie canina, potrebbe aiutarci a comprendere meglio la sua funzione in quella umana. Proprio per questa complementarietà genetica, i cani sono straordinari modelli comparativi, che possono favorire significativamente il progresso scientifico in ambito umano, conclude Bustamante.

I ricercatori affermano inoltre che in futuro tenteranno di verificare se i tratti comportamentali del cane possono essere associati a particolari regioni del genoma e stabilire come e quanto tali regioni possano essere importanti nella regolazione del comportamento dei mammiferi.

Oltre a Bustamante e Bokyo, ha partecipato al progetto Keyan Zhao, PhD, per la sua ricerca di post-dottorato all’Università di Stanford. Gli altri due co-autori sono il PhD Pascale Quignon dell’NHRGI e la PhD Lin Li, laureatasi alla Cornell. Sono stati inoltre coinvolti i ricercatori della Cornell, dell’NHRGI, dell’UCLA, dell’Affymetrix Corp e dell’Università del Missouri.

Fonte: ScienceDaily