Identificazione dei biomarcatori della nefropatia diabetica attraverso la trascrittomica

Il diabete di tipo 2 (T2D) è definito come un gruppo di malattie metaboliche caratterizzate da iperglicemia cronica, risultante da difetti nella secrezione di insulina, nell'azione dell'insulina o in entrambi. Secondo il National Health Survey 2012, in Messico, circa 1 persona su 10 è affetta da T2D, anche se è importante ricordare che questi dati riflettono solo soggetti precedentemente diagnosticati con la malattia, ma ci aspettiamo un aumento di due volte di questo numero quando compresi i pazienti con T2D di nuova diagnosi. Inoltre, la prevalenza del T2D nei gruppi di età più giovane è aumentata (il 25% dei casi di diabete in Messico si verifica in giovani adulti <43 anni), il che implica >20 anni che convivono con la malattia. Di conseguenza, il T2D si trova tra le principali cause di morte, che rappresenta un onere sanitario per il Paese.

È stato stimato che oltre il 40% delle persone con diabete svilupperà una malattia renale cronica (CKD), rappresentando circa il 40% di tutti i pazienti che iniziano la terapia renale sostitutiva. Nell'Instituto Mexicano del Seguro Social, la nefropatia è tra le cinque principali cause di cure mediche negli ospedali generali della zona e negli ospedali di alta specialità. Uno studio a Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, ha riferito che nei pazienti diabetici è stata osservata un'incidenza del 35% di nefropatia. Cueto-Manzano et al., hanno riportato un'incidenza del 40% di nefropatia precoce e del 29% di nefropatia accertata in 756 pazienti diabetici di Jalisco. Un altro studio in Messico che ha incluso 3.609 pazienti diabetici a Guanajuato, ha riportato un 23,8% di nefropatia diabetica. Un recente studio condotto nello Stato del Messico, che ha incluso 44.458 soggetti con diagnosi di T2D, ha registrato la presenza di nefropatia diabetica nel 9,1% .

La malattia renale diabetica è rara se il diabete dura meno di un decennio. I più alti tassi di incidenza del 3% all'anno si osservano in media da 10 a 20 anni dopo l'insorgenza del diabete, dopodiché il tasso di nefropatia diminuisce. È importante dire che un paziente diabetico da 20 a 25 anni senza segni clinici di nefropatia diabetica ha una bassa probabilità di sviluppare tale complicanza. La progressione del T2D verso la nefropatia diabetica è diventata un problema sanitario, non solo per i costi per il settore sanitario, ma per il peggioramento della qualità della vita del paziente e degli esiti.

I principali fattori di rischio di progressione verso la nefropatia diabetica includono: iperglicemia, risposta ai farmaci e lunga durata del diabete, ipertensione, obesità e dislipidemia. La maggior parte di questi fattori è modificabile dai farmaci o dai cambiamenti nello stile di vita. Pertanto, la gestione dei fattori di rischio modificabili è una chiave per prevenire e ritardare il declino della funzione renale. La diagnosi precoce della nefropatia diabetica è un'altra componente essenziale nella gestione del diabete e delle sue complicanze come la nefropatia. L'American Diabetes Association (ADA) raccomanda lo screening di routine ai soggetti diabetici con nefropatia diabetica progressiva e CKD. Le linee guida più ampiamente accettate della National Kidney Foundation erano implicate nella misurazione della velocità di filtrazione glomerulare (GFR) e degli stadi della CKD utilizzando la creatinina sierica nei pazienti. Tuttavia, a causa della creatinina sottoposta a secrezione tubulare in aggiunta alla filtrazione glomerulare e alla sua eliminazione extrarenale attraverso il tratto gastrointestinale, in particolare nell'insufficienza renale avanzata, la velocità di filtrazione glomerulare potrebbe essere sovrastimata. In caso di GFR, le tecniche sono schiaccianti a causa di metodi invasivi e alcuni marcatori sono difficili da gestire. Un altro marcatore utilizzato in clinica è la microalbuminuria, nella maggior parte dei pazienti il ​​primo segno di nefropatia diabetica è il moderato aumento dell'escrezione urinaria di albumina, cioè 30-300 mg/g di creatinina in un campione di urina (chiamata anche microalbuminuria). I pazienti che sviluppano macroalbuminuria (>30-300 mg/g creatinina) sono ad alto rischio di sviluppare nefropatia diabetica. Tuttavia, fino al 40% circa dei pazienti con albuminuria moderata ritorna alla normoalbuminuria. Inoltre, fino al 50% dei pazienti con diabete di tipo 1 o T2D presenta un calo dell'eGFR, nonostante la presenza di albuminuria solo moderata o addirittura normoalbuminuria. Di conseguenza, gli attuali marcatori disponibili in clinica sono imprecisi, quindi è necessaria l'identificazione di nuovi marcatori in grado di riconoscere quei pazienti ad alto rischio di sviluppare nefropatia diabetica per ritardare l'avanzamento delle complicanze adottando le misure adeguate.

La trascrittomica

Lo sviluppo di nuove tecnologie nell'era genomica ha consentito il progresso accelerato nella biologia dei sistemi e la generazione di conoscenze sullo sviluppo renale, l'omeostasi e la malattia. In questo contesto, le firme del trascrittoma associate a specifici stati patologici possono fornire grandi informazioni sui meccanismi patogenetici e portare alla luce candidati biomarcatori di espressione genica prioritari. Inoltre, il confronto dei trascrittomi consente l'identificazione di geni differenzialmente espressi in popolazioni distinte.

In generale, la tecnologia RNA-Seq è molto utile per l'analisi di espressione differenziale, in cui vengono comunemente adottati cinque passaggi. Innanzitutto, i campioni di RNA vengono frammentati in piccole sequenze di DNA complementari (cDNA) e quindi sequenziati da una piattaforma ad alto rendimento. In secondo luogo, le piccole sequenze generate vengono mappate su un trascrittoma. In terzo luogo, vengono stimati i livelli di espressione per ciascun gene o isoforma. In quarto luogo, i dati mappati vengono normalizzati e, ad es. utilizzando metodi statistici e di apprendimento automatico, vengono identificati i geni differenzialmente espressi (DEG). Infine, la pertinenza dei dati prodotti viene infine valutata da un contesto biologico.

Un recente studio di O´Conell et al. identificato un set di 13 geni che era predittivo per lo sviluppo della fibrosi renale a 1 anno dal trapianto renale, attraverso l'analisi dell'espressione di microarray delle biopsie dei riceventi dell'allotrapianto renale. Pertanto, gli autori suggeriscono che l'insieme di 13 geni potrebbe essere utilizzato per identificare i riceventi di trapianto di rene a rischio di perdita dell'allotrapianto prima dello sviluppo di un danno irreversibile. Uno studio di Ju et al., Ha rivelato che il fattore di crescita epidermico (EGF), una proteina tubulo-specifica fondamentale per la differenziazione e la rigenerazione cellulare, ha predetto l'eGFR, durante l'analisi del trascrittoma su componenti tubulointerstiziali microdissezionati di biopsie renali umane di pazienti con CKD. Inoltre, la quantità di proteina EGF nelle urine (uEGF) ha mostrato una correlazione significativa con l'mRNA EGF intrarenale, la fibrosi interstiziale/atrofia tubulare, l'eGFR e il tasso di perdita di eGFR, suggerendo che l'uEGF potrebbe essere un buon predittore della progressione della CKD. Un altro studio ha dimostrato che il profilo del miRNA sierico è influenzato dall'emodialisi contribuendo alla subfertilità e all'aumento del rischio di sviluppo del cancro. Pertanto, la trascrittomica potrebbe fornire migliori strumenti diagnostici, biomarcatori prognostici e percorsi di segnalazione suscettibili di targeting terapeutico.