Roman Verostko (Tarrs, Pennsylvania, 1929 -  ) - Epigenetic Painting Software Drawing

Epigenetica: la scienza per costruire la nostra salute

(Tratto dal libro in pubblicazione nell’ aprile 2021)

di Achille De Tommaso

Fino a poco tempo fa, si pensava che le influenze dei geni fossero fisse e stabilite; e gli effetti delle esperienze e degli ambienti sull'architettura del cervello e sui risultati a lungo termine della salute fisica e mentale rimanevano un mistero. Questa mancanza di comprensione ha portato a diverse conclusioni fuorvianti sul grado in cui fattori ed esperienze ambientali negativi e positivi possono influenzare la vita. L’Epigenetica ci aiuta oggi a risolvere molti di questi misteri. E a curarli.

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Gli studi sull'epigenoma umano stanno diventando sempre più rilevanti in oncologia, immunologia e malattie infettive. Inoltre, ci sono già molte prove che indicano che i cambiamenti legati all'età, nell'epigenoma dell'ospite, possono compromettere la composizione e la funzione delle cellule immunitarie, influenzando le difese virali, inclusa la risposta immunitaria adattativa.

Ognuno di noi ha però l’opportunità di modificare la propria espressione genica e di cambiare il destino riguardante la propria salute. Le nostre abitudini, la nostra dieta, l’inquinamento, e il nostro stile di vita in genere, alterano il nostro DNA, e causano patologie; come tumori, diabete, patologie neurologiche e cardiovascolari; invecchiamento precoce.

La buona notizia, infatti, è che alcune di queste alterazioni, oggi, sappiamo che possono essere reversibili; ma, se non curate, possono essere trasmesse non solo ai figli, ma anche a nipoti e pronipoti. 

L’esplosivo aumento di diabete, obesità, ipertensione, malattia di Alzheimer e altre patologie degenerative, non è quindi una manifestazione di qualche cambiamento improvviso nella nostra genetica; ma di parte della sua “espressione”.

Quello che siamo arrivati a comprendere, infatti, è che il nostro codice genetico è in realtà molto dinamico. Gli stessi geni, che si ritenevano serrati in una teca di vetro, sono ora visti in continuo mutare, in risposta alle innumerevoli influenze ambientali.

È questa la scienza dell’epigenetica, che rivela non solo un nuovo modo di concettualizzare il comportamento dei nostri geni, ma, cosa più importante, fornisce anche una nuova prospettiva sulla comprensione delle dilaganti problematiche di salute che caratterizzano il mondo moderno.

L’ epigenetica ci svela quindi che le nostre scelte, relative al modo di vivere (il cibo che mangiamo, gli integratori che prendiamo, l’esercizio fisico che facciamo e perfino il contenuto emotivo delle nostre esperienze quotidiane; il nostro pensiero positivo o negativo) sono elementi coinvolti nell’orchestrazione delle reazioni chimiche che attivano o disattivano parti del nostro genoma; e  che codificheranno esiti pericolosi per la salute spianando la strada a una patologia; o creeranno un ambiente interno favorevole alla longevità e alla resistenza alle malattie.

Ecco quindi il dono di questa nuova comprensione dei geni e della loro espressione.

Ma il profondo vantaggio di questo nuovo paradigma sta nella rivelazione che ognuno di noi ha quindi l’opportunità di modificare la propria espressione genica e di cambiare il destino riguardante la propria salute. Nel male, ma anche nel bene.

Le aberrazioni epigenetiche sono, infatti, oggi già trattate con interventi farmacologici e clinici, e molte nuove terapie epigenetiche per il cancro, i disturbi immunitari, i disturbi neurologici e metabolici e malattie dell'imprinting sono all'orizzonte. Ma una ottima cura, e prevenzione, vedremo, risiede anche nell’adottare il giusto stile di vita. E che si tratti di modificare la dieta, riaccogliendo i grassi alla nostra tavola, o di prendere più sole, o di dedicare più tempo al sonno, o perfino di impegnarsi ad andare a piedi nudi di tanto in tanto; ogni raccomandazione può essere studiata per ristabilire la comunicazione con il nostro dono più prezioso: il codice genetico; con l’obiettivo del miglioramento della vita.

L'epigenetica è considerata quindi da molti la "nuova genetica" a causa della schiacciante evidenza del contributo di fattori non genetici come l'alimentazione, l'ambiente e l'esposizione chimica, l’atteggiamento mentale, all'espressione genica.

Entriamo nel merito, iniziando con qualche importante definizione:

Per genotipo si intende la completa costituzione genetica di un individuo o di un organismo vivente, che è solo in parte espressa nel corpo del vivente.

Il fenotipo è l'insieme di tutte le caratteristiche manifestate da un organismo vivente, quindi la sua morfologia, il suo sviluppo, le sue proprietà biochimiche e fisiologiche comprensive del comportamento.

Quindi il fenotipo è ciò che è evidente nel vivente, il suo genotipo invece è la informazione genetica che è in lui contenuta, i mattoncini che la costituiscono, che ha generato il fenotipo.

Orbene, l’epigenetica è la disciplina della genetica che studia l’epigenoma, cioè quel gruppo di informazioni in grado di produrre cambiamenti che influenzano il fenotipo e ne determinano il comportamento funzionale senza alterare il genotipo, cioè senza alterare la sequenza del DNA.

Le modifiche epigenetiche sono specifiche “impronte” che coinvolgono meccanismi molecolari in grado di alterare o determinare l’attività di un gene ma non la sua sequenza nucleotidica definita nel DNA.

Si definiscono quindi modifiche epigenetiche quei cambiamenti che influenzano il fenotipo senza alterare il genotipo. Tra i fattori epigenetici maggiormente in studio in questi anni possiamo annoverare:

(a) la metilazione del DNA;

(b) la struttura della cromatina;

(c) la modificazione degli istoni 

(d) l’inattivazione del cromosoma X;

(e) i fenomeni di imprinting;

(f) il silenziamento genico.

il fenotipo è quindi determinato non dal genotipo in sè, ma dalla sovrapposizione ad esso di “un’impronta” che ne influenza il comportamento funzionale. Questa impronta può essere modificata dall’ambiente, dalla dieta, ecc.

Spiegata in questi termini, l'epigenetica può sembrare piuttosto complessa; per meglio comprenderne il concetto, può essere utile aprire una piccola parentesi su com'è fatto il DNA, su come avviene la trascrizione dei geni in esso contenuti e come la metilazione e acetilazione (termini da tenere a mente) influenzino le nostre vite.

Il DNA è contenuto all'interno del nucleo cellulare. Possiede una struttura a doppia elica ed è costituito da unità ripetitive, chiamate nucleotidi. La maggior parte del DNA contenuto all'interno delle nostre cellule è organizzato in particolari sub unità chiamate nucleosomi. I nucleosomi sono costituiti da una parte centrale (detta core) composta da proteine chiamate istoni, attorno alle quali il DNA si avvolge. L'insieme del DNA e degli istoni costituisce la cosiddetta cromatina.

La trascrizione dei geni contenuti nel DNA dipende proprio dall'impacchettamento di quest'ultimo all'interno dei nucleosomi. Infatti, il processo di trascrizione genica è regolato dai fattori di trascrizione; particolari proteine che si legano a specifiche sequenze di regolazione presenti sul DNA e che sono in grado di attivare o reprimere - a seconda dei casi - specifici geni.

Un DNA con un basso livello d'impacchettamento, pertanto, permetterà ai fattori di trascrizione di accedere alle sequenze di regolazione. Al contrario, un DNA con un elevato livello d'impacchettamento non consentirà loro l'accesso. Il livello d'impacchettamento è determinato dagli stessi istoni e dalle modifiche che possono essere effettuate nella loro struttura chimica.

Più nel dettaglio, l'acetilazione degli istoni (cioè l'aggiunta di un gruppo acetile) fa sì che la cromatina assuma una conformazione "più rilassata" consentendo l'entrata dei fattori di trascrizione genica. Di contro, la deacetilazione rimuove i gruppi acetili, provocando l'addensamento della cromatina e bloccando così la trascrizione genica.

Ho cercato di semplificare la descrizione di questi processi, che sono molto più complessi; ma la base dei concetti è questa: se il DNA si avvolge strettamente agli istoni, non consente la trascrizione (e viceversa).

Ancora con parole più semplici (anche se non scientificamente precisissime): l’ambiente esterno, la dieta, il nostro stile di vita non intaccano il DNA; ma se questo non è sufficientemente “impacchettato”, entrano nella trascrizione degli istoni e li modificano; ed essi sono responsabili di come “noi appariamo in vita” e della qualità della nostra vita. Il processo è spesso reversibile, se agiamo su di esso; ma può essere altrimenti permanente, e trasmesso agli eredi.

Influenza del cervello

L'epigenetica cattura l'interazione tra geni ed esperienza. L'espressione genetica è necessaria per l'attività cerebrale, ma tale espressione è regolata in parte da ciò che il cervello sperimenta.

L’importanza dell’alimentazione

È stato dimostrato come diverse componenti bioattive contenute negli alimenti possono modulare la regolazione epigenetica del DNA e un loro apporto equilibrato è stato associato ad un minor rischio di sviluppare alcune patologie o tumori.

Si conferma quindi il ruolo “preventivo” di una dieta sana ed equilibrata per la salute della persona. A questo scopo, oltre ad essere necessario assumere un apporto di nutrienti bilanciato, è utile verificare che non ci siano carenze di alcune sostanze in quanto questo potrebbe causare problemi seri. È bene pertanto rivolgersi a delle figure esperte come quella del biologo nutrizionista, in grado di elaborare una dieta personalizzata in base alle singole esigenze,

Le terapie

Le malattie che sono state associate a processi epigenetici vanno dalla schizofrenia al cancro, all’autismo, alle patologie neurologiche, al diabete; e l'elenco di queste malattie è in rapida espansione. Fortunatamente, anche il campo della terapia epigenetica si sta espandendo.

I ricercatori, sfruttando le tecnologie di ultima generazione per il sequenziamento del DNA, stanno cercando di raggiungere la TERAPIA MIRATA (“targeted therapy”).

Gli aspetti critici che devono affrontare sono parecchi:

1. I costi poiché le nuove tecnologie hanno costi elevatissimi 2. La disponibilità di personale qualificato, che abbia un forte background scientifico e multidisciplinare, 3.  I tempi: la ricerca scientifica a livelli sperimentali richiede tantissimo tempo per ottenere risultati validi e condivisi

Perché solo oggi?

Perché siamo arrivati solo ora a capire l’epigenetica? Perché una delle principali forze trainanti dell'epigenetica è stato il relativamente recente, eccezionale, sviluppo di nuove tecnologie, che hanno ampliato il campo d’indagine, consentendo nuove scoperte. I progressi, quindi, nell’uso di sistemi computerizzati potenti, hanno dato la possibilità di creare nuovi modelli per la comprensione dei processi epigenetici.