Che cos’è l’epigenetica?

Come funzionano i meccanismi epigenetici e perché interessano la ricerca medica.

Immaginiamo una grande biblioteca del Medioevo, dove sono accatastati molti volumi antichi. Può capitare che non tutti quei libri siano letti, anzi che molti siano dimenticati da tempo, prima che qualche copista li riscopra nascosti in uno scaffale e decida di trascriverli. Qualcosa di simile può accadere nel nostro patrimonio genetico: ereditiamo una sequenza di DNA che passiamo con qualche variazione ai nostri eredi, ma non tutti i geni della sequenza si attivano. Il grado di attivazione o inattivazione di un gene fanno parte di quell’insieme di processi studiati dall’epigenetica. L’epigenetica indaga infatti sulle modifiche che la relazione tra l’ambiente e l’individuo causa, tecnicamente, all’espressione genica, senza che la sequenza di DNA sia alterata. Alcuni di questi fenomeni epigenetici sono coinvolti anche nello sviluppo dei tumori, ed è per questo che l’epigenetica è un campo di studi promettente anche per la ricerca oncologica.

Di cosa parliamo quando parliamo di epigenetica

Quando parliamo di epigenetica, ci riferiamo a cambiamenti superficiali, e non permanenti, che possono modificare l’accesso alla sequenza di DNA. A volte i  cambiamenti epigenetici sono, come la sequenza del DNA, ereditabili.

Come funziona una modifica epigenetica? Per capirlo ci tocca fare un passo indietro e sbrogliare la matassa di un cromosoma che contiene una parte del nostro DNA. Il cromosoma lo possiamo immaginare come un filamento tutta annodato, e se si tratta di un cromosoma sessuale avrà una forma di X o di Y. La parte più avviluppata del cromosoma è la cosiddetta cromatina, composta da DNA e da proteine chiamate istoni, che conferiscono struttura alla cromatina stessa. Attorno agli istoni si avvolge, come su una microscopica bobina, il lungo filamento del DNA. Mentre la sequenza del DNA resta normalmente invariata, la cromatina può cambiare forma e così influenzare l’espressione dei geni, permettendone o inibendone la cosiddetta trascrizione.

La trascrizione, ovvero la copiatura di un pezzo di DNA in uno corrispondente di RNA, può avvenire soltanto se il DNA entra in contatto con un enzima particolare, l’rna-polimerasi: l’enzima copista. Al passaggio di questo enzima, la doppia elica di DNA si apre, permettendo la “copiatura del codice”, e si richiude immediatamente dopo. Come dicevamo, però, i mutamenti di forma nella cromatina possono permettere o impedire l’intero processo. Questo accade quando entrano in gioco almeno due tipi di molecole: quelle che intervengono sugli istoni e permettono la trascrizione, attivando dunque l’espressione di un certo gene, e quelle che al contrario intervengono sia sugli istoni sia sul DNA, impedendo la trascrizione dei geni.

Epigenetica e alimentazione

I fenomeni studiati dall’epigenetica sono diversi e tra questi uno dei più noti è la cosiddetta metilazione, ovvero l’aggiunta di gruppi metile al DNA che impediscono la trascrizione di determinati geni.

Anche se i meccanismi epigenetici sono studiati da relativamente poco tempo e non sono ancora del tutto conosciuti, le conoscenze fin qui acquisite ci dicono che essi interessano moltissimi aspetti del nostro vivere, dato che sono anche influenzati dalle condizioni ambientali.

Fra i fattori indagati, vi sono gli effetti dell’alimentazione sui meccanismi epigenetici. Lo sappiamo, fra le altre cose, grazie a una delle ricerche dello studio Epic, European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition, che da più di venticinque anni indaga il rapporto tra tumori e alimentazione studiando le abitudini di migliaia di migliaia di persone. Secondo i risultati dello studio, la dieta mediterranea, di cui conosciamo già i tanti pregi, sembra essere particolarmente salutare proprio per l’effetto benefico che avrebbe sui processi di metilazione e quindi sull’espressione genetica, prevenendo l’insorgere di tumori.

La frontiera epigenetica: contro i tumori?

È proprio la ricerca antitumorale l’ambito in cui le scoperte epigenetiche potrebbero trovare applicazione. Esistono già sperimentazioni di farmaci capaci di agire sulle anomalie epigenetiche che sono ritenute tra le cause di tumore.

Studiare l’epigenetica potrebbe inoltre permetterci di comprendere meglio l’orologio biologico del nostro corpo, cioè il processo di invecchiamento effettivo delle nostre cellule. Per esempio, intervenendo proprio su meccanismi epigenetici, lo scienziato giapponese Shinya Yamanaka è riuscito, con il suo gruppo di ricerca, a riportare una cellula somatica adulta allo stadio di cellula staminale totipotente. Una scoperta straordinaria perché queste cellule staminali sono cellule non specializzate, capaci, se opportunamente stimolate, di diventare cellule con funzioni specifiche e di rigenerarsi. Essere riusciti a riportare una cellula adulta, già specializzata, a questa forma, potrebbe rivelarsi promettente nel campo della medicina rigenerativa e per la lotta alle malattie degenerative, come il morbo di Parkinson o la distrofia muscolare. Non a caso, per la scoperta, Yamanaka ha ricevuto il premio Nobel per la Medicina 2012.