Ricerca di varietà di grani a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia

Cercare di prevenire, per quanto possibile, la celiachia è una sfida di grande importanza, né sono testimoni i molti studi che sono stati fatti sia per ricercare grani a basso contenuto di peptidi immunogenici (In search of tetraploid wheat accessions reduced in celiac disease-related gluten epitopes. Hetty van den Broeck, Chen Hongbing, et al. July 2010 Molecular BioSystem); (Variable Immunogenic Potential of Wheat: Prospective for Selection of Innocuous Varieties for Celiac Disease Patients via in vitro Approach. Jasmine Grover et al. Fronties Immunology 2019.); Scouting for Naturally Lowtoxicity Wheat Genotypes by a Multidisciplinary Approach. Rosa Pilloli et al. November 2018 Scientific Reports, sia per ricercare grani ugualmente idonei attraverso incroci, sia intervenendo sulla composizione del glutine del grano (Improving wheat to remove coeliac epitopes but retain functionality. Peter R. Shewry Arthur S. Tatham. J Cereal Sci. 2016 Jan; 67: 12–21).

In quest’ottica si colloca anche il:

Progetto Smart Wheat

SITEIA.PARMA in partenariato con Ciri Agroalimentare dell’Università di Bologna e Biogest-SITEIA dell’Università di Modena e Reggio Emilia ha realizzato il progetto Smat Wheat che ha permesso di individuare varietà di frumento a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia per lo sviluppo di prodotti alimentari in grado di prevenirne l’insorgenza e le condizioni agronomiche più opportune per l’ottimizzazione di questa caratteristica. Il progetto comprendeva anche la formulazione e realizzazione di prototipi di prodotti commerciali e verifica clinica che tali prodotti abbiano effettivamente un impatto ridotto su pazienti selezionati. https://fesr.regione.emilia-romagna.it/por-fesr/progetti/esempi-di-progetti-finanziati/ricerca-e-innovazione-asse-1/smart-wheat. Nel video di seguito indicato sono presentate le principali caratteristiche del progetto e i prodotti che sono stati realizzati: (https://www.youtube.com/watch?v=zmlVRlRPQy8).

Sintesi del progetto Smat Wheat:

“Individuazione di varietà di frumento a basso impatto su soggetti geneticamente predisposti alla celiachia, per lo sviluppo di prodotti alimentari in grado di prevenirne l’insorgenza. Fatma Boukid, Barbara Prandi, Arnaldo Dossena, Stefano Sforza. Centro Interdipartimentale SITEIA. PARMA, Università di Parma, Parco Area delle Scienze, 43124, Parma, Italia; Dipartimento di Scienze degli Alimenti e del Farmaco, Università di Parma, Parco Area delle Scienze 17/A, 43124, Parma, Italia.
La celiachia è un’enteropatia autoimmune che si manifesta in soggetti geneticamente predisposti in seguito all’ingestione di glutine di frumento, o proteine analoghe di orzo e segale. Nonostante la predisposizione genetica alla celiachia sia abbastanza diffusa (circa 30% della popolazione), la celiachia colpisce circa 1% delle persone. Le ragioni della perdita della tolleranza immunologica al glutine nei soggetti predisposti non é ancora ben chiara, e sono state formulate diverse ipotesi, tra cui la quantità e la qualità del glutine ingerito.
76 genotipi di Triticum durum sono stati sottoposti a digestione in vitro. I peptidi contenenti sequenze note per scatenare la risposta celiaca sono stati identificati e quantificati con cromatografia liquida ifenata a spettrometria di massa. Sono stati analizzati anche sei diversi genotipi di T. durum, coltivate in 4 differenti regioni italiane, per valutare l’influenza dell’ambiente sulla produzione di peptidi coinvolti nella celiachia.
Sono stati identificati 11 peptidi contenenti sequenze note per essere coinvolte nella risposta celiaca. La quantità di peptidi immunogenici è molto variabile tra le diverse varietà di frumento, andando dai 386 ppm di Valerio ai 1661 ppm di Amedeo. Tra i 76 genotipi analizzati, 10 producono una quantità di peptidi immunogenici minore di 500 ppm, mentre 4 ne producono più di 1550 ppm. Come dimostrato dai dati, la variabilità (naturalmente alta) nella produzione di peptidi immunogenici può essere sfruttata per ridurre l’esposizione dei soggetti geneticamente predisposti.”

I 76 genotipi sono entrati a far parte dello studio pubblicato nell’articolo “Characterization of Celiac Disease-Related Epitopes and Gluten Fractions, and Identification of Associated Loci in Durum Wheat”. Il metodo rapido a cui si fa riferimento è la digestione in vitro seguita dall’analisi LC-MS, che consente di individuare peptidi immunogenici.

È stato valutato anche l’effetto dell’ambiente: la quantità di peptidi immunogenici generati dopo digestione era analoga tra le 4 regioni, ad eccezione della Sicilia, che ha mostrato un quantitativo superiore. C’è quindi un effetto genetico, ma anche un’interazione con l’ambiente.
……..omissis “ In the present study, the different influence of genetics and environment on TP, IP, α- and γ-gliadins accumulation in durum wheat was seen. Notwithstanding a prevalent effect of the environment, it had been possible to identify among modern cultivated varieties, genotypes characterized by low and stable TP and IP content across different locations. These results highlight the possibility of selecting the agronomic conditions to maximize production in terms of yield, maintaining good protein content at the same time decreasing the content of peptides involved in CD, and therefore decreasing the exposure of nonceliac predisposed subjects. An enhanced soil water content availability using improvers, and/or the use of beneficial microorganisms combined with improvement of plant physiological traits (reduced plant transpiration, suitable genotypes), might be considered to reduce the negative environmental stress that increases the grain content of peptides triggering the innate and adaptive immune response in CD patients. Interestingly, the mechanisms that determine GY and GPC seem to be uncoupled from those ruling TP and IP accumulation. This weak association creates the bases for new breeding perspectives towards genotypes with good technological properties, at the same time characterized by a low content of CD-triggering peptides. Further studies are needed to support these results in relation to environmental and management influences on soil water content and plant transpiration.” (Influence of environmental and genetic factors on content of toxic and immunogenic wheat gluten peptides. Barbara Prandi et al. European Journal of Agronomy 118 (2020) 126091.”