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Ricostruita la mappa dell’epigenoma per 18 organi umani

Dopo il Progetto Genoma, ecco ora disponibile la mappa dell'epigenoma di 18 organi umani. Moltissimi i campi di applicazione

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SCOPERTE – Una vera pietra miliare, un po’ come quella del grande Progetto Genoma Umano. Così si potrebbe considerare la mappa epigenomica appena realizzata da un gruppo di ricercatori del Salk Institute, negli Stati Uniti, pubblicata su Nature. Questa mappatura mostra per la prima volta in modo preciso e puntuale le differenze epigenetiche tra 18 organi umani.

Perché la scoperta è tanto importante?

Come viene spiegato nell’articolo comprendere la diversità dei tessuti umani è fondamentale per comprendere (e curare) le malattie. Sapendo che molte malattie sono dovute a mutazioni in determinati geni, a lungo si è posta l’attenzione sul genoma, l’insieme delle istruzioni che consentono la costruzione e il funzionamento di un organismo vivente. Il Progetto Genoma Umano ha rappresentato una parte fondamentale di questa sfida, fornendo una mappa completa dei geni dell’essere umano. Tuttavia dopo quindici anni ci portiamo dietro, oltre a un’incredibile quantitativo di nozioni utilissime, anche la consapevolezza che del DNA sappiamo ancora poco e che il genoma da solo non basta.

Infatti nonostante il genoma sia uguale in tutte le cellule, queste hanno funzioni diverse per via dell’espressione differenziata nel tempo e nello spazio dei geni. Si parla ormai da anni quindi di epigenoma, ovvero l’insieme dei processi che permettono alle istruzioni contenute nel DNA di essere lette nei momenti appropriati: un meccanismo di regolazione per far esprimere i geni “utili”. Per esempio fanno parte di questi processi alcune modifiche del DNA, come le metilazioni, che consistono nell’aggiunta di un gruppo chimico metile a un gene che ha la conseguenza di inattivarlo. Questo processo è utile per esempio per il funzionamento delle cellule epatiche e rappresenta un meccanismo fondamentale per la comunicazione tra i neuroni. Come varia la metilazione? In base a tanti fattori, compresa età, stile di vita e clima a cui è esposto il soggetto.

Il risultato della ricerca è stato ottenuto grazie all’analisi degli epigenomi di quattro individui. Gli autori hanno così identificato uno schema di metilazione diverso nei vari tessuti, per effetto proprio delle caratteristiche (e necessità) specifiche.

Se una diversa metilazione in diversi tessuti era attesa dai ricercatori, non sono però mancate le sorprese.

Si pensava infatti che la metilazione prevalente fosse quella che riguarda le sequenze di nucleotidi con le basi azotate citosina-guanina (CG), mentre da questo lavoro ci si è accorti che anche la metilazione non-CG è piuttosto diffusa e non limitata solo ad alcuni tessuti e durante la fase embrionale.

Come ha affermato Matthew Schultz, tra gli autori dello studio, “In passato questo tipo di metilazione era stata osservata nel cervello e nei muscoli scheletrici, nelle cellule germinali e in quelle staminali”. Averla osservata anche in tessuti adulti normali può essere di estrema importanza per la ricerca. “Può significare – conclude Schultz – la presenza di popolazioni di cellule staminali nei tessuti adulti”.

Non solo: molte regioni del DNA presentano una metilazione dinamica in base alla presenza di una particolare sequenza promoter e di specifiche zone regolatrici a essa vicina. Finora non si pensava che quelle regioni avessero una funzione, mentre ora, come ha spiegato Joseph R. Ecker, un altro autore dello studio, “abbiamo scoperto che i cambiamenti della metilazione più correlati alla trascrizione genica sono spesso nelle regioni a valle del promoter”.

Dai risultati ottenuti si è potuto osservare che il livello di metilazione tra i diversi organi può variare anche molto, da uno molto basso nel caso del pancreas, a uno decisamente alto per il timo.

Al momento non è chiaro a cosa esattamente siano dovute queste differenze e vi sono ancora molti punti oscuri da indagare, ma avere a disposizione una mappa così completa permette di discriminare un organo dall’altro in base allo schema di metilazione “Le firme della metilazione sono così diverse – ha concluso Ecker – che in futuro potremo immaginare una biopsia caratterizzata non solo da cellule e geni di un campione, ma anche dal suo epigenoma”.

In altre parole, una mappa che non faccia riferimenti solo al DNA, ma ai suoi cambiamenti determinanti per il fenotipo di una cellula o un tessuto, potrà essere fondamentale per la diagnostica e la progettazione di future terapie.

@FedeBaglioni88

Pubblicato con licenza Creative Commons Attribuzione-Non opere derivate 2.5 Italia.   
Crediti immagine: Andy Leppard, Flickr

 

Federico Baglioni
Biotecnologo curioso, musicista e appassionato di divulgazione scientifica. Ho frequentato un Master di giornalismo scientifico a Roma e partecipato come animatore ai vari festival scientifici. Scrivo su testate come LeScienze, Wired e Today, ho fatto parte della redazione di RAI Nautilus e faccio divulgazione scientifica in scuole, Università, musei e attraverso il movimento culturale Italia Unita Per La Scienza, del quale sono fondatore e coordinatore. Mi trovate anche sul blog Ritagli di Scienza, Facebook e Twitter @FedeBaglioni88

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