La medicina epigenetica: quando curare noi servirà a curare chi verrà dopo di noi

Esisteva un tempo in cui curare le malattie e ridurre la sofferenza, era un obiettivo che la medicina mirava a raggiungere, nell’arco di vita totale del singolo paziente. 

Non che adesso le cose siano cambiate, sia chiaro. 

Tuttavia i segnali che giungono dagli ultimi avanzamenti nello stato dell’arte nella ricerca biologica e medica, potrebbero comportare un netto cambiamento di questa ovvia affermazione. Infatti negli anni a venire, saranno perfezionate e messe a punto in modo ancora più efficace delle particolari cure, che permetteranno, curando noi stessi nel nostro arco di vita, di salvaguardare e prevenire l’insorgere delle stesse malattie, nei nostri discendenti. Come vedremo questo importante ruolo di prevenzione oltre che alle cure mediche è già possibile attraverso i nostri comportamenti.

Ma com’è possibile? La risposta sta nel nostro epigenoma.

Che cos’è l’epigenetica?

L’epigenetica è una branca della genetica che descrive tutte quelle modificazioni ereditabili che variano l’espressione genica pur non alterando la sequenza del DNA. In soldoni: se la genetica si occupa dello studio di quei mattoncini che sono i geni, che compongono il nostro DNA formando la doppia elica, l’epigenetica si occupa dello studio di particolari proteine chiamate istoni, sulle quali la doppia elica è avvolta e che hanno il compito di attivare e disattivare particolari geni, in base alle necessità richieste dall’ambiente esterno o dall’ambiente interno. Una richiesta dall’ambiente esterno può essere ad esempio una richiesta di accudimento da parte di un neonato o una richiesta di apprendimento. Una richiesta dall’ambiente interno, può essere ad esempio un bisogno fisiologico.

Le nostre abitudini di tutti i giorni: come mangiamo, quanto spesso facciamo attività fisica, quanto siamo sedentari, quante sigarette o bicchieri di vino beviamo al giorno, il nostro stato psicologico ed emotivo e quindi anche quanto ci sentiamo felici o depressi, determinano tutti dei differenti modi con cui quei meccanismi “ai margini”, chiamate attività istoniche che compongono il nostro epigenoma, “accendono” o “spengono” particolari geni nel nostro genoma.

Ad esempio, quando siamo motivati a fare o a volere veramente qualcosa, nel nostro cervello viene rilasciata, in una particolare area, della Dopamina il neurotrasmettitore della motivazione. Se quella motivazione è veramente forte, sarà necessario un rilascio di dopamina maggiore. Tra i meccanismi che contribuiscono ad un aumento dei livelli di Dopamina tra le sinapsi, ve n’è uno mediato direttamente dall’epigenetica, che svolge un ruolo attivo nella regolazione di un recettore fondamentale appunto per la gestione dei flussi della Dopamina, andando a regolare l’attività genetica che codifica o produce, quel recettore.

È chiaro quindi, che le nostre abitudini sia che queste riguardino il modo con cui mangiamo, sia che riguardino quanto spesso tendiamo alla ricerca delle sensazioni o quanto ci sentiamo motivati, sono in grado di lasciare delle “impronte”, che sanciscono il modo con cui il nostro intero genoma lavora. Queste impronte hanno un ruolo evolutivo, in primis perchè sono il mezzo mediante il quale riusciamo ad adattarci all’ambiente e poi perchè verranno trasmesse anche alla generazione successiva, insieme al patrimonio genetico, come una sorta di “diario di bordo” di un viaggio precedente, come a dire: “guarda, nella vita che ti ha preceduto abbiamo funzionato in questo modo, adesso tocca a te”. 

L’hardware e il software

Cosa succede però, se come purtroppo molto spesso accade, incappiamo in delle abitudini malsane come il fumo di sigaretta, in una patologia o psicopatologia? Succede che il funzionamento dei nostri istoni è come se si “viziasse”, andando alla fine a comportare ad esempio uno “spegnimento” o un iper-attivazione di alcuni geni, vitali per la nostra sopravvivenza. Le sostanze cancerogene contenute nel fumo di sigaretta, aumentano il rischio di cancro ai polmoni, perché causano il silenziamento di un gene, che svolge naturalmente una funzione anti-cancro. Questo avviene perché l’attività degli istoni pone un blocco su un particolare gene, che ne silenzia appunto, l’attività. Un fenomeno chiamato “metilazione del DNA”, ossia l’aggiunta di una molecola composta da un atomo di Carbonio e tre di Idrogeno su una porzione del gene, che smette di funzionare. 

In questa interazione tra geni comportamenti e ambiente quindi, il nostro epigenoma è in costante adattamento.

 L’aver fatto luce su questi meccanismi, ha condotto ad esempio ad una nuova comprensione della patogenesi, ossia delle cause che portano a, lo sviluppo del cancro. Ancora oggi si tende a pensare che alla base del cancro ci sia un incidente, un accumulo di mutazioni stocastiche o casuali di determinati geni, che porta poi al cancro. Con l’epigenetica oggi sappiamo che non è esattamente così. Il cancro sarebbe infatti il risultato di un tentativo di adattamento del nostro organismo, ad una informazione anomala. Sia questa il catrame contenuto nelle sigarette, il benzene e i pm10 dello smog o i pesticidi contenuti negli alimenti che mangiamo, c’è il rischio che nel tentativo di adattarsi a queste informazioni, il nostro epigenoma alteri il modo con cui i nostri geni funzionano, aumentando il rischio di contrarre patologie gravi come il cancro. Altri dati allarmanti riguardano gli aumenti di patologie come quelle del neurosviluppo come l’autismo e quelle croniche come il diabete, imputabili a come l’ambiente e i nostri comportamenti siano cambiati drasticamente negli ultimi 50 anni. 

Per quanto riguarda l’autismo, i dati sono veramente allarmanti: nel 2020 1 bambino su 54 contrae l’autismo. Basti pensare che nel 2004 questo stesso rapporto era di 1 bambino ogni 166. È una crescita esponenziale. La causa di questa impennata è da attribuire alle forti variazioni che il nostro ambiente, sia dal punto di vista degli agenti inquinanti che dal punto di vista di comportamenti nocivi, come la mala alimentazione, le sostanze come alcol e tabacco, il sovrautilizzo eccessivo dei dispositivi digitali, sta subendo.

Quello che nella medicina classica veniva definito il diabete secondo, ossia il diabete dell’anzianità, oggi viene diagnosticato prevalentemente in età pediatrica.

Se è possibile vedere il nostro genoma, il DNA, come un “hardware” che è uguale da milioni di anni, l’epigenoma è il “software”, che viene aggiornato ad ogni generazione per essere poi trasferito alla successiva. Il software è ‘scritto’ sulla base delle informazioni che riceve dall’ambiente durante l’intero arco di vita di un individuo. 

Per parafrasare quello che dicevamo nella sezione precedente: quel diario di bordo o il software, che stiamo lasciando alle generazioni future, oltre a contenere delle preziose informazioni fondamentali per l’adattamento all’ambiente che i nostri discendenti incontreranno, contiene al suo interno, anche delle potenziali bombe.

Come papà mi ha fatto!

Se l’hardware è fisso, il software no. Sul software si può agire da subito per evitare che questo, quando venga installato sull’hardware delle generazioni future, porti con se anche tutti quei segnali epigenetici che espongono alle patologie in aumento come il cancro in età pediatrica, l’autismo e il diabete in età pediatrica. In questo senso, prima di parlare di medicinali, ha più senso parlare dei nostri comportamenti. Agire in modo attivo per cambiare i nostri comportamenti, da quelli beatamente devoluti ai vizi, a quelli devoluti al junk-food, a quelli che alimentano uno stile di vita sedentario svolgerebbe già da se, una funzione di cura per noi stessi, ma anche per i nostri figli. 

A proposito di alimentazione…

Secondo uno studio pubblicato su Nature, la dieta paterna sembra che svolga un effetto protettivo sulla salute dei figli, prima che questi nascano ovviamente. E indovinate perché? Una dieta ricca di sostanze fitochimiche, minerali e vitamine produce una variazione del panorama epigenetico dal quale beneficia sia il nostro amico salutista, che la sua prole. È stato visto infatti che l’epigenoma dello sperma paterno ha un effetto positivo transgenerazionale sulla salute dei suoi discendenti.

Editing epigenetico

 Arrivati ormai alla quarta wave o ondata sulla scoperta di medicine epigenetiche, uno degli approcci più promettenti è senz’altro quello dell’editing genetico CRISPR/Cas.  Questo è uno strumento che è già stato studiato ed utilizzato nella correzione di mutazioni genetiche, da qui appunto il termine editing genetico, ma offre anche delle interessanti possibilità nel disattivare alcuni geni o riattivare quelli che sono stati silenziati per cause epigenetiche. Se si è in grado di intervenire per corregere l’alterazione delle attività istoniche, si sta allo stesso tempo intervenendo sia per curare il diretto interessato, che i suoi figli.

La messa a punto degli approcci di editing epigenetico, potrà dare il via ad una medicina preventiva transgenerazionale, nella quale curando noi, staremo allo stesso tempo curando il futuro della nostra specie.

[Articolo di Lorenzo Nelli]

---

Fonti:

Epigenetica. Dalle evidenze scientifiche allo sviluppo di politiche di prevenzione, 05/05/2018, Ancona. 
Wajed S. A. et al., DNA Methylation: An Alternative Pathway to Cancer, Annals of Surgery, 2001 luglio; 234(1): 10–20
Green A.L. et al., Epigenetic Regulation of the Ontogenic Expression of the Dopamine Transporter, Frontiers in Genetics, 4 novembre 2019
Autism speaks, ultima consultazione il 13/10/2021
Reinehr T., Type 2 diabetes mellitus in children and adolescents, World Journal Diabetes, 15 dicembre 2013, 4(6): 270–281
Laura, B. Epigenomics: The new tool in studying complex diseases, Nature Education, 2008, 1(1):178
Schagdarsurengin U. &  Steger K., Epigenetics in male reproduction: effect of paternal diet on sperm quality and offspring health, Nature Reviews Urology, 31 agosto 2016, 13, pagine 584–595
A. Ganesan et al., The timeline of epigenetic drug discovery: from reality to dreams, Clinical Epigenetics, 2 dicembre 2019, 11, numero Articolo: 174