La celiachia è una malattia autoimmune che si sviluppa in soggetti predisposti geneticamente in seguito all’ingestione del glutine. In particolare, sono alcuni peptidi (ovvero piccoli frammenti di proteina) che si generano durante la digestione del glutine a scatenare la reazione immunitaria. Il frumento è stato sottoposto a digestione in vitro, con un metodo in grado di simulare i peptidi che si formano a livello intestinale, e grazie a tecniche di cromatografia liquida abbinata a spettrometria di massa (LC-MS), è stato possibile andare a quantificare i peptidi in grado di indurre la risposta immunitaria nei celiaci. Con questo metodo è quindi possibile misurare il potenziale immunogenico di diverse varietà di grano o prodotti derivati, in modo da selezionare varietà e/o processi produttivi in grado di abbassare l’esposizione dei soggetti predisposti.

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Laboratory
Contacts
Stefano Sforza
Barbara Prandi
Specialization Area
Agroalimentare
Keyword
Digestione del glutine
Peptidi immunogenici
Celiachia
LC-MS
L’analisi con cromatografia liquida abbinata a spettrometria di massa. L’analisi con cromatografia liquida abbinata a spettrometria di massa.
Product description

Il metodo di digestione in vitro applicato al frumento consente, grazie all’utilizzo di fluidi artificiali la cui composizione riflette quella dei succhi digestivi reali (saliva, succo gastrico, succo duodenale, bile), di simulare ciò che accade nel tratto gastrointestinale umano durante la digestione del glutine. La digestione in vitro può essere effettuata simultaneamente su una ventina di campioni, senza che ne sia inficiata l’efficacia. Dopo le canoniche quattro ore di digestione, i campioni di frumento digeriti sono analizzati con cromatografia liquida abbinata a spettrometria di massa, tecnica d’elezione per l’analisi di miscele complesse. Questa tecnica consente, in un’ora di analisi, di quantificare i peptidi (ovvero i frammenti del glutine che si generano durante la digestione) in grado di scatenare una risposta immunitaria nei soggetti celiaci. La quantificazione assoluta di questi peptidi consente di selezionare varietà a minor impatto sul sistema immunitario dei soggetti geneticamente predisposti alla celiachia, oppure di verificare se il processo produttivo porta ad un aumento o ad una diminuzione di tali peptidi.

Innovative aspects

La digestione degli alimenti porta alla formazione di miscele complesse, in cui sono presenti migliaia di composti. L’utilizzo di tecniche LC-MS consente l’identificazione e la quantificazione accurata, nei digeriti, dei peptidi del glutine che contengono sequenze note per essere riconosciute dal sistema immunitario dei soggetti celiaci. In questo modo è possibile effettuare un rapido confronto del potenziale immunogenico tra diverse varietà di frumento, differenti pratiche agronomiche e svariati processi produttivi, senza necessità di utilizzare linee cellulari o colture tissutali.

Potential applications

Il metodo è stato ottimizzato per lo studio dei peptidi derivanti dalla digestione del frumento, consentendo una rapida quantificazione dei peptidi del glutine, con particolare riferimento a quei peptidi contenenti epitopi. Questo permette un rapido screening varietale a scopo di breeding, ma anche uno studio dell’effetto del processo produttivo sul prodotto finito. Il prodotto è quindi rivolto alle industrie sementiere, ma anche ai molini e alle industrie di trasformazione dei prodotti a base di grano.

Una fase della digestione gastrointestinale simulata. Una fase della digestione gastrointestinale simulata.
Application example

Screening di 100 genotipi di grano duro

Application description and results

Lo screening è stato effettuato nell’ambito dei progetti POR-FESR e ha visto la digestione in vitro di oltre 100 genotipi di grano duro, allo scopo di individuare varietà a basso impatto per soggetti geneticamente predisposti ala celiachia. I risultati dell’analisi LC-MS hanno fornito risultanti promettenti, con varietà di grano che hanno mostrato un contenuto di peptidi immunogenici, dopo digestione, di circa un quarto rispetto alle varietà in cui erano più abbondanti. Sono state individuate quindi le varietà a minor impatto immunogenico, ma anche le pratiche agronomiche e le tecnologie di trasformazione volte a limitare ancora di più il contenuto di questi peptidi.

Involved partners

BIOGEST SITEIA, BIOPHARMANET TEC, CIRI AGRO

Implementation Time
24 mesi
Technology Readiness Level
TRL 4 - tecnologia validata in laboratorio
Exploitation

I dati ottenuti dalle digestioni in vitro e successiva caratterizzazione dei peptidi, hanno permesso di identificare le accessioni a minor impatto immunogenico per i soggetti geneticamente predisposti alla celiachia, per la produzione e la qualità del grano.

Una fase dell'analisi in laboratorio dei campioni di frumento. Una fase dell'analisi in laboratorio dei campioni di frumento.
Published on