Abstract
Il progetto ARGONAUT studia l’assortatività genetica nella scelta del partner (GAM) per tratti complessi come caratteristiche fisiche, livello di istruzione, comportamento riproduttivo e benessere soggettivo, analizzando dati su circa 600.000 individui dalla UK Biobank e dalla Estonian Biobank. Coordinato dal Prof. Luca Pagani (Università di Padova) e con il coinvolgimento delle Università di Padova, Torino e Bologna, il progetto analizza sia i meccanismi di assortatività genetica di breve periodo (comportamenti della generazione parentale, tramite analisi genomiche sui genomi aploidi dei genitori), sia quelli di lungo periodo (più generazioni), utilizzando l’inferenza dell’ascendenza locale in individui “admixed”. Nella fase finale, i risultati saranno confrontati con dati genetici italiani già disponibili, con l’obiettivo di comprendere l’impatto della scelta del partner e delle strutture sociali sulla variabilità genetica. L’approccio multidisciplinare e comparativo del progetto mira a chiarire il ruolo delle somiglianze genetiche tra partner nell’evoluzione dei tratti nelle popolazioni moderne.
Risultati raggiunti
: Nel periodo di riferimento l'unità di Bologna, in stretta collaborazione con le unità di Padova e Torino, ha conseguito risultati scientifici di primo piano, sintetizzabili in due contributi principali. 1. Pubblicazione di un articolo sulla prestigiosa rivista Nature Human Behaviour Il primo e più rilevante risultato è la pubblicazione dell'articolo "Parental haplotypes reconstruction in up to 440,209 individuals reveals recent assortative mating dynamics" (Hofmeister R.J., Marnetto D., Cavinato T., Knüsel L., Modenini G., Pennarun E., Estonian Biobank research team, Barban N., Mägi R., Schoeler T., Pagani L., Kutalik Z.). Il lavoro affronta lo studio dei meccanismi di assortatività genetica di breve periodo, uno degli obiettivi qualificanti del progetto, e introduce un approccio metodologico innovativo e scalabile. L'assortatività di coppia, ovvero la tendenza degli individui a scegliere partner con caratteristiche simili, svolge un ruolo importante nei processi di stratificazione sociale e ha un impatto rilevante sull'architettura genetica dei tratti umani complessi. La sua impronta genetica (GAM) è documentata per numerosi tratti, ma gli approcci esistenti presentano forti limitazioni: si basano o su coppie entrambe genotipizzate — situazione rara nelle grandi biobanche — oppure su stime derivate dal disequilibrio di fase gametica (Gametic Phase Disequilibrium, GPD), che riflettono effetti cumulativi su più generazioni e non consentono di individuare eventi di assortatività recenti. Il metodo sviluppato supera tali limiti inferendo il dato genetico della generazione parentale, così da aumentare la potenza statistica e migliorare l'interpretabilità delle stime di GAM nelle coorti di biobanca. L'approccio ricostruisce i due aplotipi parentali degli individui presenti in biobanca sfruttando tecniche allo stato dell'arte di phasing inter-cromosomico basate sull'informazione di parenti stretti. Correlando i punteggi poligenici calcolati separatamente sugli aplotipi ereditati per via materna e per via paterna, è possibile inferire l'entità dell'assortatività genetica. Applicato a 245.884 individui della UK Biobank e a 194.325 individui della Estonian Biobank, il metodo basato sugli aplotipi ha mostrato una forte concordanza con le stime di GAM ottenute da coppie genotipizzate su 69 tratti, con prestazioni migliori rispetto ai metodi basati su GPD. Il lavoro ha replicato pattern di assortatività già noti per numerosi tratti (livello di istruzione, statura, indice di massa corporea e consumo di alcol) e ne ha rivelati di nuovi (stato di salute complessivo e stile di vita sedentario). La stratificazione temporale e geografica dei risultati ha inoltre evidenziato dinamiche di assortatività in accelerazione, offrendo una prospettiva finora non accessibile con i metodi tradizionali. L'articolo è disponibile in versione preprint (bioRxiv, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2025.09.24.678243). 2. Preparazione di un secondo articolo (in submission) per l'American Journal of Human Genetics Il secondo risultato riguarda lo studio dei meccanismi di assortatività genetica di lungo periodo, ossia riferiti a più generazioni, mediante l'inferenza dell'ascendenza locale (local ancestry) in individui "admixed". È in fase di sottomissione all'American Journal of Human Genetics l'articolo "Investigating cross-ancestry trait stratification and ancestry-based assortative mating in recently admixed individuals from the UK Biobank" (Mezzavilla M., Carollo F., Gentilin F., Modenini G., Barban N., Marnetto D., Pagani L.). Il lavoro analizza la stratificazione dei tratti fra ascendenze diverse e l'assortatività di coppia basata sull'ascendenza (ancestry-based assortative mating) in individui recentemente "admixed" della UK Biobank. Sfruttando l'inferenza dell'ascendenza locale lungo il genoma, lo studio consente di distinguere il contributo delle diverse componenti ancestrali alla variabilità dei tratti e di caratterizzare i processi di scelta del partner su scale temporali più ampie rispetto all'analisi degli aplotipi parentali, completando così il quadro tra assortatività di breve e di lungo periodo perseguito dal progetto. Prospettive I due contributi coprono in modo complementare gli obiettivi centrali di ARGONAUT: le dinamiche di breve periodo (comportamenti della generazione parentale, tramite analisi sugli aplotipi dei genitori) e quelle di lungo periodo (più generazioni, tramite ascendenza locale negli individui "admixed"). Nella fase finale del progetto i risultati saranno confrontati con dati genetici italiani già disponibili, con l'obiettivo di chiarire l'impatto della scelta del partner e delle strutture sociali sulla variabilità genetica e il ruolo delle somiglianze genetiche tra partner nell'evoluzione dei tratti nelle popolazioni moderne.Project details
Unibo Team Leader: Nicola Barban
Unibo involved Department/s:
Dipartimento di Scienze Statistiche "Paolo Fortunati"
Coordinator:
Università degli Studi di PADOVA(Italy)
Total Unibo Contribution: Euro (EUR) 15.191,00
Project Duration in months: 24
Start Date:
28/09/2023
End Date:
28/02/2026
