Studio scozzese di ricerca fetale avanzata (SAFeR)

Obiettivo primario

Fornire informazioni fondamentali per comprendere meglio i meccanismi coinvolti e per rilevare, trattare o migliorare gli effetti avversi durante la gravidanza.

Obiettivi secondari

Gli obiettivi secondari di questo studio mirano a una migliore comprensione dei normali processi durante lo sviluppo e di come lo stile di vita e l'ambiente materno possano influenzarlo. La ricerca dei ricercatori coinvolgerà un'ampia gamma di laboratori, colture di cellule e tessuti e xenotrapianti, nonché tecniche microscopiche per studiare sostanze chimiche, ormoni, proteine, geni e DNA nei tessuti fetali. I ricercatori hanno sviluppato approcci sofisticati per ridurre al minimo la quantità di tessuto necessaria per eseguire quante più misurazioni diverse possibili nello stesso campione. Va notato che gli studi proposti nascono dalla collaborazione con diversi gruppi di ricerca poiché nessun singolo gruppo di ricerca potrebbe svolgere tutti gli studi isolatamente. Inoltre, gli studi proposti forniranno informazioni sugli studi sugli animali e sulle cellule, consentendo un'interpretazione più accurata dei risultati ottenuti alla luce dei meccanismi e delle condizioni specifiche effettivamente in gioco nel feto umano.

1. Sistema endocrino fetale umano

   I ricercatori mirano a studiare come si sviluppano i diversi sistemi ormonali nel feto e come vengono influenzati da fattori materni avversi come il fumo di sigaretta e l'obesità. Questi includono il testicolo, l'ovaio, la ghiandola surrenale, la tiroide, il rene e l'ipotalamo, la ghiandola pineale e l'ipofisi nel cervello. Inoltre, i ricercatori mirano anche a studiare la placenta, compresa la sua funzione endocrina, e come viene influenzata dall'ambiente materno, poiché è un organo chiave della gravidanza. I cambiamenti nella programmazione che stabilisce il sistema endocrino possono avere conseguenze permanenti sulla salute e sul benessere.

2. Sistema riproduttivo e urogenitale del feto umano

   I ricercatori mirano a studiare come si sviluppano l'ovaio, i testicoli, il tratto urogenitale (compresa la prostata, le gemme del seno e l'utero), i genitali e i reni nel feto umano. Esistono prove considerevoli del fatto che il fumo materno e l’uso di farmaci da banco possono avere impatti negativi su questo sistema e indagheremo quando iniziano tali impatti e quali meccanismi sono coinvolti. Inoltre, i tumori comuni, come il cancro ai testicoli, possono avere origini fetali e certamente eventi nella vita fetale possono predisporre l'adulto risultante a sviluppare tumori. Nel caso di testicoli, ovaie, abbozzi mammari e prostata, un ulteriore obiettivo è determinare se e come eventi compresi tra la 7a e la 20a settimana di gestazione aumentano la probabilità di tumori in questi organi in età adulta.

3. Studi meccanicistici, epilessia e altri disturbi cerebrali

   I ricercatori mirano a studiare lo sviluppo del sistema nervoso centrale del feto, compreso il cervello. Il primo studio previsto è quello di studiare i cambiamenti nei geni e nella struttura del DNA nel cervello legati all'epilessia e ad altri disturbi dello sviluppo neurologico legati al fumo di sigaretta materno durante la gravidanza. Un secondo obiettivo è utilizzare i feti esposti al fumo per comprendere meglio il ruolo svolto dalla vitamina A nel normale sviluppo fetale, compreso lo sviluppo del sistema nervoso centrale. Preoccupazioni simili sono espresse in letteratura rispetto al consumo materno di alcol e accedendo ai dati del questionario sull'alcol del Fast Alcohol Screening Test già raccolto in clinica, i ricercatori saranno in grado di affrontare questo problema in modo sistematico rispetto a tutti gli studi, inclusi sviluppo del cervello fetale.

4. Metabolismo e malattie del fegato

   I ricercatori mirano a continuare i loro studi (finanziati dal Medical Research Council) sul fegato fetale umano e su altri organi importanti per il metabolismo, tra cui il pancreas, le cellule adipose e le cellule che diventeranno cellule adipose (cellule precursori). La programmazione del metabolismo durante la vita nel grembo materno è importante per la salute degli adulti e una migliore comprensione dello sviluppo dei sistemi metabolici e del modo in cui sono disturbati da fattori quali il fumo e la deprivazione materna costituisce una base importante per lo sviluppo di strategie per il benessere postnatale. Una malattia critica di crescente importanza in questi studi è la steatosi epatica non alcolica, la cui incidenza sta aumentando, soprattutto nei soggetti obesi. Dato che il fegato fetale umano è attivo e risponde all'ambiente materno, alcune delle basi di questa malattia potrebbero essere stabilite nella vita fetale. Inoltre, anche lo sviluppo della tiroide e delle ghiandole surrenali è essenziale per stabilire i normali processi metabolici. Verranno inoltre utilizzate tecniche all'avanguardia, come studi metabolomici e lipidomici su larga scala, compresa l'analisi di un'ampia gamma di metaboliti alimentari.

5. Cuore e sistema cardiovascolare

   Verrà caratterizzato lo sviluppo del cuore e dell'arteria principale, l'aorta, tra la 7a e la 20a settimana di gestazione. Verranno poi studiati gli effetti dell'ambiente intrauterino avverso sui processi di sviluppo.

6. Sviluppo del sistema immunitario

   Il timo è un organo fondamentale e di grandi dimensioni nello sviluppo fetale, importante per stabilire il sistema immunitario. La milza produce anticorpi e, nella vita fetale, globuli rossi (come fa il fegato fetale) e ricicla i globuli rossi. Entrambi gli organi hanno un ruolo importante nel mantenimento del sistema immunitario. I ricercatori mirano a indagare se lo stile di vita e/o l'ambiente materno avverso possono alterare lo sviluppo e la funzione del timo e della milza.

7. Ossa, cartilagini e articolazioni

   Si sa molto poco sul normale sviluppo delle ossa e della cartilagine nel feto umano. È importante sottolineare che non si sa nemmeno quando le cellule coinvolte nello sviluppo delle ossa, della cartilagine e delle articolazioni inizieranno a modificare il loro comportamento in un formato più "adulto". Il motivo per cui questo è importante è che nelle malattie muscoloscheletriche degli anziani, in particolare nell'osteoartrosi, gli stadi iniziali della malattia sono solitamente caratterizzati da una rinnovata crescita dei tessuti, cioè da un ritorno a un modello di comportamento cellulare più "fetale". Uno degli obiettivi dei ricercatori è quindi il ruolo della programmazione cellulare durante la vita fetale e una migliore comprensione del corretto sviluppo e mantenimento di ossa, cartilagine e articolazioni e di come la programmazione sia influenzata dall'ambiente fetale.

8. Lo sviluppo della placenta tra la 7a e la 20a settimana di gestazione

   Si sa molto del termine placenta perché è così facile da ottenere e da mettere in relazione diretta con il neonato che lo accompagna e con i suoi genitori. Tuttavia, la placenta è un organo a sviluppo dinamico, vitale per una gravidanza normale e influenzato dallo stile di vita materno (ad es. la crescita placentare è ridotta se la madre continua a fumare durante la gravidanza). I ricercatori mirano quindi a comprendere meglio come si sviluppa la placenta durante questa finestra di gestazione e come viene influenzata dall'ambiente materno.

9. Riparazione dei nervi

   Le lesioni del midollo spinale rappresentano un enorme problema sanitario a livello globale. Recentemente è stato dimostrato che le cellule del sistema nervoso centrale del feto umano o le cellule staminali nervose embrionali hanno il potenziale per aiutare in nuove strategie di trattamento per riparare le lesioni del midollo spinale. Questo obiettivo secondario finale è incentrato su uno studio di prova concettuale per determinare se la coltura di nervi recisi in presenza di cellule nervose fetali umane favorisce la ricrescita corretta e funzionale dei nervi e la loro ricongiunzione attraverso il divario indotto. Eventuali ulteriori studi, se l'obiettivo della dimostrazione del concetto fosse realizzato in modo soddisfacente, richiederebbero un'applicazione etica separata.

10. Effetti sulla salute emotiva materna e sul benessere del feto

    Lo stress materno è un noto effetto negativo sullo sviluppo del feto. Lo scopo dei ricercatori è quello di eseguire uno studio pilota che metta in relazione gli indici di sviluppo fetale, come la morfologia, lo stato endocrino, con i dati materni di salute e benessere emotivo e abuso. Il risultato principale sarà un'indicazione se lo stress materno sta influenzando lo sviluppo fetale a livello generale tra la 7a e la 20a settimana di gestazione. I biomarcatori placentari identificati in altri studi sopra elencati saranno anche correlati alle misure dello stress materno al fine di stabilire se possano esserci biomarcatori placentari della risposta precoce del feto allo stress materno.

11. Polmone fetale

    Mentre è ben noto che gli effetti negativi del fumo materno includono un aumento dell’incidenza di problemi respiratori, come l’asma. Tuttavia, ci sono anche dati che suggeriscono che i figli esposti al fumo di sigaretta potrebbero avere maggiori probabilità di sviluppare il cancro ai polmoni. Lo scopo dei ricercatori è quello di determinare se il fumo materno disturba lo sviluppo polmonare del feto all'inizio della gravidanza e se questo include segni di una maggiore probabilità di sviluppo del cancro, come addotti idrocarburi policiclici aromatici-DNA nei polmoni fetali.

12. Quantificazione dell'esposizione del feto umano a sostanze inquinanti, farmaci, prodotti farmaceutici e altre sostanze chimiche

    È semplice misurare le sostanze chimiche nel sangue o nelle urine della madre o nel liquido amniotico raccolto durante l'amniocentesi. Tuttavia, l'amniocentesi non viene eseguita a scopo di ricerca a causa del rischio non trascurabile per il feto. Ciò significa fare affidamento su studi sugli animali per verificare che tali sostanze chimiche arrivino al feto, ma questo è piuttosto inadeguato a causa delle importanti differenze tra le specie. Pertanto i ricercatori mirano a misurare le sostanze chimiche e i farmaci potenzialmente pericolosi per la salute (come il bisfenolo A contenuto nella plastica e i farmaci da banco assunti dalle madri che possono avere effetti sul feto, come il paracetamolo) nei tessuti fetali, inclusi sangue e urina dove disponibile. Questo è l'unico modo per valutare con precisione la quantità di questi composti che effettivamente penetrano nel feto stesso. Questo è importante poiché il feto è considerato molto più vulnerabile dell’adulto alle sostanze chimiche tossiche. Inoltre, i ricercatori mirano a misurare questi composti anche nelle placente (e nel sangue cordonale, ove disponibile) degli stessi feti. Poiché la placenta è facilmente disponibile a termine, i biomarcatori placentari dell'esposizione fetale a composti avversi (ad es. alcol) che vengono rilevati nel fegato fetale del secondo trimestre saranno indagati nella placenta a termine.

13. Programmazione non genetica del feto per la vita adulta

I cambiamenti epigenetici sono cambiamenti che comportano l’inserimento di segni sul DNA che influenzano il modo in cui i geni vengono attivati. Pertanto, un cambiamento epigenetico può cambiare, a volte notevolmente, il legame tra la quantità di un gene presente nella cellula e il suo effetto. Questo collegamento può essere piuttosto ampio e un gene viene praticamente messo a tacere in termini di effetto, anche se potrebbe essere presente in gran parte nella cellula. Le condizioni all'interno dell'utero, come il fumo materno, possono avere effetti epigenetici. I ricercatori mirano quindi a comprendere meglio come l'esperienza ambientale del feto possa influenzare lo sviluppo e la programmazione della salute e della malattia dell'adulto attraverso meccanismi epigenetici.