Introduzione
La diagnosi di IgA Nefropatia (IgAN) si basa sull’interpretazione istologica della biopsia renale. La classificazione di Oxford, nota anche come classificazione MEST, valuta 4 lesioni istologiche: ipercellularità Mesangiale (M 0-1), ipercellularità Endocapillare (E 0-1), glomerulosclerosi Segmentale (S 0-1), fibrosi interstiziale/atrofia Tubulare (T 0-1).
Scopo del nostro lavoro è stato quello di studiare il profilo molecolare delle singole lesioni MEST, per identificare i geni coinvolti nel danno renale ed individuare nuovi specifici target terapeutici.
Casistica e Metodi:
Il profilo di espressione genica è stato studiato tramite microarray da RNA estratto dal tessuto renale in toto di 54 biopsie renali di pazienti con diagnosi di IgAN e 6 donatori viventi (DV). Per ciascuna biopsia IgAN, lo score delle lesioni istologiche è stato assegnato in cieco da 3 diversi patologi secondo la classificazione MEST.
I principali dati demografici e clinici di pazienti e controlli, e la distribuzione delle lesioni istologiche M, E, S, T nel tessuto renale dei pazienti IgAN, sono rassunti nella Figura 1.
L’analisi delle pathways specifiche modulate in ogni lesione è stata effettuata tramite il software Ingenuity Pathway Analysis.
Il software DrugPairSeeker (DPS) è stato utilizzato per lo studio della Systems Pharmacology. DPS è un programma che individua coppie di molecole biologicamente attive e/o farmaci capaci di invertire una determinata condizione patologica, sulla base dei geni che risultano differenzialmente modulati. I risultati ottenuti si basano sul database Connectivity Map (http://portals.broadinstitute.org/cmap/) che fornisce dati di espressione genica di cellule umane in coltura trattate con piccole molecole biologicamente attive e, attraverso semplici algoritmi di pattern-matching, individua connessioni funzionali tra queste molecole e la gene expression.
Risultati:
Il confronto tra il profilo di espressione genica delle biopsie con grado 0 e 1 di ogni lesione MEST e quello dei DV ha permesso di individuare i geni specifici e in comune tra lo score 0 e 1 di ogni lesione.
Nella lesione M1 appaiono modulati geni coinvolti nella proliferazione podocitaria, che si collocano all’interno della via di segnale mediata da p53 (Figura 2). Nelle biopsie E1 rispetto a E0, l’attivazione delle cellule endoteliali è mediata dalla up-regolazione dei geni coinvolti nel reclutamento ed adesione dei leucociti all’endotelio (Figura 3), mentre in S1 rispetto a S0 si osserva una down regolazione del sistema della callicreina (Figura 4). Infine, nel confronto tra T0 e T1/2, appaiono modulati geni della fibrosi appartenenti al signaling di TGF-beta (Figura 5).
La lista dei geni up e down regolati in ciascuna categoria MEST è stata poi utilizzata per lo studio della Systems Pharmacology. L’analisi con DPS ha indicato che l’azione di molecole quali IL-1, BGFB e TGFα, combinate con altre molecole biologicamente attive, può contribuire all’attenuazione delle lesioni M,E,S e T agendo in modo specifico sui geni differenzialmente espressi coinvolti nell’insorgenza di ciascuna di queste lesioni (Figura 6).
Conclusioni
In questo studio vengono analizzati i meccanismi molecolari che concorrono alla formazione delle lesioni istologiche tipiche della IgAN. Per la prima volta, è stato applicato un approccio di Systems Pharmacology per ciascuna delle lesioni individuate dalla classificazione di Oxford. Questo approccio è fondamentale al fine di individuare targets specifici per la scelta di farmaci utili alla cura della IgAN.