È il più grande avanzamento delle conoscenze nella genetica da quando, nel 2000, è stato aperto il libro del Dna, con la pubblicazione della sequenza di tre miliardi di lettere che costituiscono l’alfabeto della vita, il cosiddetto “Progetto genoma umano”. Adesso, a questa enciclopedia dell’uomo è stato aggiunto un corposo aggiornamento. Da poche ore è online, liberamente accessibile a tutti in 24 articoli su riviste del gruppo “Nature”, la mappa dell’attività dei geni che orchestra la comparsa delle malattie. Si va dal diabete all’ipertensione, dall’artrite all’Alzheimer, dal cancro alle malattie autoimmuni. Tutte le informazioni sono frutto del programma di ricerca denominato “Epigenome Roadmap”, diretto dall’ US National Institutes of Health.
I genetisti negli ultimi tempi hanno, infatti, compreso che ciascuno individuo non è la semplice sommatoria algebrica dei propri geni. Non è vero che i geni sono capaci di spiegare il funzionamento degli organismi viventi e le differenze tra le specie. Non da soli, almeno. Esistono altri livelli di controllo, altri linguaggi, non necessariamente rappresentati dalle sequenze di Dna. Gli scienziati hanno iniziato a decodificarli. E hanno battezzato questo nuovo vocabolario “Epigenoma”. Una vera e propria “sinfonia nelle cellule dell’organismo”, la definisce Nature.
In pratica, come un direttore d’orchestra armonizza i singoli musicisti creando un insieme perfettamente integrato, allo stesso modo nelle cellule sono necessari dei meccanismi di controllo dell’attività dei geni. Che devono funzionare in gruppi, in stretta collaborazione tra loro, scambiandosi continuamente informazioni. Spesso differenti a seconda del tipo di cellula, o se una cellula è sana o malata.
“Quasi tutte le cellule del corpo umano hanno la stessa sequenza di Dna, e gli stessi geni. Ma allora – scrive Nature -, cosa differenzia una cellula cardiaca da una cerebrale? Una cellula sana da una difettosa? Le cellule utilizzano il loro codice genetico in modi differenti, a seconda della funzione che svolgono nell’organismo. Proprio come un’orchestra – sottolinea la rivista britannica – che può eseguire un brano musicale in molti modi diversi. La combinazione dei cambiamenti nell’espressione genica di una cellula è ciò che si definisce il suo epigenoma”. Lo spartito, quindi, è sempre lo stesso, ma le note e il modo in cui sono suonate cambiano da cellula a cellula. E, ad esempio, al variare della funzione di un tipo di cellula uno stesso gene può essere, di volta in volta, acceso o spento.
“Un team internazionale di ricercatori – scrive Nature – ha messo insieme 111 diversi epigenomi, provenienti da differenti tipi di cellule umane, inclusi tutti i principali organi, le cellule del sistema immunitario, le staminali embrionali e le cosiddette staminali pluripotenti indotte (cellule adulte ringiovanite, per renderle capaci di trasformarsi nelle diverse parti del corpo, ndr).
I genetisti hanno, in particolare, studiato i rocchetti proteici attorno ai quali è avvolta la doppia elica di Dna, per poter essere impacchettata all’interno del nucleo delle cellule. Se tutto il Dna umano fosse srotolato e disteso, infatti, raggiungerebbe una lunghezza di due metri. Questi rocchetti, formati da proteine chiamate istoni, sono come degli interruttori che, a seconda del tipo di cellula, possono determinare se e quando accendere o spegnere certi geni.
“Lo studio degli epigenomi di tessuti umani sani e malati – si legge in un editoriale di Nature – può fornire informazioni cruciali per collegare le variazioni genetiche alle malattie. Affrontare le malattie basandosi solo sulle informazioni fornite dal genoma è stato, infatti, finora come lavorare con una mano legata dietro la schiena. Nel suo insieme – conclude Nature – questo programma di ricerca dimostra quanto l’epigenoma di una cellula sia complesso e splendidamente arrangiato. Proprio come una sinfonia di Beethoven”.
Gli articoli su Nature
Epigenome Roadmap
L’analisi integrativa
Roadmap for regulation
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