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Il ‘Dna spazzatura’ regola il genoma. Pubblicati tutti i segreti del codice genetico umano

La pubblicazione raccoglie 30 articoli collegati fra loro e numerosi commenti e approfondimenti apparsi sulle più importanti riviste scientifiche. Predire e curare le malattie sarà più facile, grazie alle conoscenze sugli ‘interruttori genetici’ emerse dagli studi. A cui hanno lavorato 400 scienziati per quasi 10 anni.

06 SET - Da quando l’uomo studia il suo organismo, sicuramente tante domande hanno avuto risposta, ma sicuramente molte altre – tra cui forse le più importanti – ancora attendono che qualcuno ne sveli il mistero. Tra queste, in particolare, c’è quella che riguarda il grande segreto del nostro genoma: perché l’insorgenza di malattie complesse come il diabete, le malattie circolatorie, i disordini psichiatrici, il cancro, è così difficile da prevedere, perché queste patologie sono talvolta tanto ardue da curare? O ancora: perché se il Dna è ciò su cui è scritto il presente e il futuro dell’organismo umano, due gemelli assolutamente identici possono presentare malattie diverse, oppure uno può rimanere in perfetta salute mentre l’altro si ammala di cancro o depressione?
 
A tutte queste domande risponde una tra le più massicce pubblicazioni di sempre: si tratta dei risultati del progetto Encode (Encyclopedia of Dna Elements), al quale negli ultimi 9 anni hanno lavorato centinaia di scienziati da tutto il mondo. L’enorme mole di dati è stata presentata oggi in 30 articoli pubblicati su numerosi giornali, tra cui Nature, Genome Biology eGenome Research, e in altri lavori satellite o di commento apparsi su Science, Journal of Biological Chemistry e molti altri ancora. La scoperta principale del lavoro quasi decennale riguarda il ruolo di quello che da sempre è stato definito “Dna spazzatura” (in inglese “Junk Dna”) – così chiamato perché non se ne conosceva il ruolo – e che sembra invece contenere informazioni cruciali su come funziona il genoma umano. La scoperta rappresenta una svolta epocale nella storia della medicina, proprio per le sue implicazioni sulle malattie complesse.

 
Il progetto è stato lanciato nel 2003,con l’obiettivo di identificare tutti gli elementi funzionali del nostro Dna. più di 400 scienziati, sparsi in 32 laboratori in tutto il mondo, hanno esaminato in tutto questo periodo circa 147 tipi di tessuti diversi – incluse cellule tumorali, tessuti di fegato, cellule endoteliali del cordone ombelicale, staminali embrionali – e li hanno sottoposti a centinaia di esperimenti diversi, registrando quali parti del genoma si attivavano in quali cellule e in quali momenti. In questi tessuti, oggetto di analisi sono stati anche gli almeno quattro milioni di ‘interruttori genetici’ che si trovano nei pezzetti di Dna che fino ad oggi sono stati chiamati spazzatura. Rovistando in quella che credevano essere una pattumiera, gli scienziati si sono accorti che tutte queste parti di Dna che non sono veri e propri geni che contengono istruzioni per le proteine, controllano in realtà tutto il resto delle sequenze genetiche.
 
Fino a ieri infatti conoscevamo solo il 2% delle funzioni del genoma, quelle contenute nei normali geni; oggi sappiamo che almeno l’80% di esso è attivo e indispensabile per l’organismo. “Il Dna umano è molto più attivo di quanto pensassimo, e al suo interno capitano molte più cose di quanto non ci aspettassimo”, ha spiegato Ewan Birney, dello European Molecular Biology Laboratory-European Bioinformatics Institute.
 
Si tratta del più grande passo avanti nella comprensione del Dnadal sequenziamento del genoma nel 200. “È come avere il Google Maps del genoma”, ha commentato Eric Lander, presidente del Broad Institute, un consorzio di ricerca che comprende Harvard e il Mit. “Invece il suo predecessore, lo Human Genome Project che aveva determinato la sequenza del Dna, era più simile a una foto della Terra dallo spazio: non diceva dove fossero le strade e quale fosse il traffico ad ogni ora del giorno, né dove fossero i ristoranti buoni, o gli ospedali, e tantomeno le città o i fiumi”.
 
Naturalmente, gli scienziati sapevano giàche sebbene tutte le cellule contengano il codice genetico non tutti i geni contenuti in esse sono sempre attivi: i tessuti del fegato contengono gli enzimi utili a metabolizzare alcool ed altre tossine, i capelli producono cheratina, e così via. In qualche modo, dunque, tra i meccanismi che regolano il genoma, ci deve essere qualcosa che dice alle cellule dei capelli di produrre cheratina invece che gli enzimi del fegato, e viceversa. “Questo tipo di controllo doveva essere da qualche parte nel genoma, l’abbiamo sempre saputo”, ha aggiunto Birney. “Ma non avevamo la visione complessiva necessaria a trovare dove e come. E così abbiamo studiato questo metodo per scoprirlo”.
 
Ed è stato così che gli scienziati hanno trovato gli interruttori,che spesso si trovano in punti del genoma ben lontani dai geni che controllano. “E, ancor più importante, molti dei cambiamenti del codice genetico che sono alla base delle malattie, non si trovano nei geni, ma proprio in questi interruttori”, ha spiegato Michael Snyder, ricercatore dell’Università di Stanford. Ad esempio nel caso del cancro: è proprio in questa malattia che spesso le alterazioni non si trovano nei geni, ma proprio in questa sorta di materia oscura. “Encore ci permetterà appunto di capire dove vanno a finire le strade e qual è la circolazione”, ha commentato riprendendo la metafora di Google Maps Mark A. Rubin, ricercatore al Weill Cornell Medical College che non ha partecipato al progetto.
 
Ma in uno degli studi apparsi su Nature (su cui sono stati pubblicati 6 dei 30 articoli di Encore) i ricercatori hanno anche collegato queste parti del Dna a numerose altre patologie umane, come la sclerosi multipla, il lupus, l’artrite reumatoide, il morbo di Crohn, la celiachia, e addirittura a tratti caratteristici come l’altezza. “Questi elementi regolatori hanno la capacità di spegnere e accendere i geni”, ha spiegato ancora Snyder. “Le principali differenze tra le persone sono dovute proprio all’efficienza di questi interruttori, e probabilmente ne esistono diverse versioni, ancor più che dei geni”. Ad esempio, riprendendo l’esempio dei gemelli, piccoli cambiamenti nell’esposizione ambientale possono alterare leggermente i regolatori, con la conseguenza che uno dei gemelli sviluppa una malattia e l’altro no.
 
E ancora, “gli interruttori hanno anche importanti implicazioni nella crescita e nello sviluppo di embrioni e feti durante la gravidanza”, ha commentato Anne Ferguson-Smith, della Cambridge University. “Sono questi dunque che consentono ai tessuti e agli organi di maturare nel modo giusto, nel posto giusto, al momento giusto e con il giusto tipo di cellule”.
 
Una mole di informazioni quasi infinita e preziosissima, dunque.Ma cosa dobbiamo aspettarci ora da Encode? Sicuramente, spiegano gli esperti, il progetto non sarà utile solo alla scienza, ma anche ai pazienti. “Con Encode potremo cominciare a mappare le informazioni regolatorie delle singole persone”, ha spiegato ancora Snyder. Ciò vuol dire che per persone diverse che hanno malattie diverse, potranno essere sviluppate terapie uniche. “Le malattie fino ad oggi sono state definite tramite i sintomi, il che vuol dire che se un paziente presenta un dato set di indicatori noi diciamo che ha una certa patologia”, ha commentato Tim Hubbard del Wellcome Trust Sanger Institute di Cambridge. “Ma a ben vedere, quando parliamo ad esempio di un tipo di cancro – come quello alla mammella – sappiamo che in realtà in questa denominazione rientrano tipi di tumori che hanno cause genetiche e meccanismi di sviluppo anche molto diversi: per questo ogni farmaco funzionerà su circa un terzo dei pazienti. Peccato che noi non sappiamo quale terzo. O almeno non lo sapevamo fino ad oggi: se come sembra presto dall’analisi del genoma potremo capire quale medicina funzionerà meglio, questo potrà migliorare molto la nostra capacità di curare”.
 
Laura Berardi

06 settembre 2012
© Riproduzione riservata


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