Non è la prima volta che Craig Venter, artefice della mappatura del genoma umano, fa parlare di sé. E non sarà l’ultima. Nell’Istituto che lui dirige a Rockville, negli Usa, è stata costruita la prima cellula di batterio con un DNA sintetico.

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Mai capitato di stare a stecchetto per un po’, privandovi di pane, pasta e dei carboidrati in genere e di non riscontrare gli sperati benefici? A meno che non abbiate ceduto a spuntini ipercalorici tra un virtuoso pasto e l’altro il problema potrebbe essere di natura genetica. Continua

Un villaggio di bushmen in Namibia

A dirlo è il Dna, ma stavolta non si tratta di trovare l’assassino bensì di dare il giusto riconoscimento cronologico a chi se lo merita. E così ci pensa la genetica a dare il marchio doc alla popolazione al momento considerata la più antica del pianeta. Si tratta dei San, cacciatori dell’Africa del Sud conosciuti anche con il soprannome più familiare di bushmen, letteralmente “gli uomini della foresta”, 20 mila anni di storia alle spalle. E’ la foresta africana infatti da millenni il loro habitat naturale e dunque congeniale visto che, stando sempre a quanto rivela il Dna, sarebbero proprio loro i discendenti diretti dei primi umani. E sempre dai San poi si sarebbero originati tutta una serie di ceppi tra cui anche quelli che dall’Africa migrarono in altri punti del pianeta.

Lo studio, il più grande mai realizzato finora sul Dna umano in Africa, è stato condotto per dieci anni da scienziati di tutto il mondo e adesso è stato finalmente pubblicato dall’autorevole Science. “Abbiamo prelevato campioni di sangue in tutto il continente africano- racconta Sarah Tishkoff dell’ Università della Pennsylvania- dopo dieci anni possiamo finalmente dire che l’Africa è stato veramente un continente melting pot, con al suo interno tutti i geni che nei millenni successivi avremmo trovato nel resto del mondo. E’ davvero il luogo di nascita dell’umanità”.

Le popolazioni studiate nell’ambito del progetto sono state ben 121, tutte derivate da 14 ceppi diversi. Quanto ai San, oggi ben visibili soprattutto in alcuni punti del deserto del Kalahari sono piccoli di statura e nerissimi. Hanno una grande tradizione di caccia e, dunque, di nomadismo. Hanno anche vissuto una guerra con i Khoikhoi, una popolazione legata alla pastorizia e per questo profondamente diversa nei costumi e nelle tradizioni. Come a dire che l’aggressività in fondo è nata con l’uomo.

In Italia i malati di Alzheimer sono circa 500 mila

La lotta all’Alzheimer disporrà di armi più efficaci grazie agli studi di Scott Brady, ricercatore a capo del dipartimento di anatomia e citologia del College of Medicine dell’Università dell’Illinois. Studiando una specie di calamaro nota con il nome scientifico di Loligo pealeii, egli ha infatti scoperto un enzima, definito CK2, la cui attivazione, come quella dell’enzima GSK3 da lui individuato in uno studio precedente, è determinante nella distruzione del sistema di trasporto assonale rapido all’interno del neurone, che è probabilmente l’elemento chiave nella patogenesi dell’Alzheimer e di altre malattie neurodegenerative delle persone adulte e dell’anziano, come il Parkinson e la sclerosi laterale amiotrofica. Le ricerche di Brady aprono la strada alla possibilità di mettere a punto un farmaco che inibisca l’attivazione di entrambi gli enzimi, non solo perché, sottolinea lo studioso, nell’eziologia dell’Alzheimer sono molte le cose che funzionano male e non una sola, ma anche in quanto non esistono ancora terapie basate sull’idea di proteggere il sistema di trasporto assonale rapido messo a rischio dagli enzimi in questione.

Per Panorama.it commenta questa scoperta il dottor Antonino Maria Cotroneo, presidente della sezione Piemonte/Valle d’Aosta dell’Associazione Italiana di Psicogeriatria e geriatra referente dell’Unità Valutativa Alzheimer e demenze presso il Dipartimento Salute Anziani dell’ASL TO 2.

Dottor Cotroneo, in cosa consiste l’importanza di questa nuova via per la cura dell’Alzheimer?
Gli enzimi individuati da Brady sono particelle molto tossiche che impediscono ai neuroni di comunicare tra loro. Quando questo accade, cominciano a manifestarsi i sintomi della patologia, come il deficit della memoria a breve termine, che non sono associati alla morte dei neuroni, ma all’interruzione di comunicazione che passa attraverso percorsi microtubolari al loro interno. Un farmaco in grado di inibire entrambi gli enzimi sarebbe dunque un toccasana, perché garantirebbe la trasmissione neuronale, mentre nessun farmaco ora disponibile interviene su questo tipo di meccanismo. Farmaci come gli inibitori delle colinesterasi, infatti, oltre a essere costosi, curano l’Alzheimer, rallentando il processo degenerativo, ma non lo guariscono.

Ci sono speranze per un vaccino contro l’Alzheimer?
Circa due anni fa si era giunti alla sperimentazione sull’uomo di un vaccino che evitava la formazione delle placche beta-amiloidi nel tessuto cerebrale dei malati, ma lo studio fu sospeso a causa di 14 casi di encefalite, e fu un grave colpo per aziende e ricercatori. Gli sforzi in questa direzione tuttavia proseguono, da parte di scienziati americani, svizzeri e inglesi, perché la scoperta, oltre a poter procurare un premio Nobel, avrebbe un impatto economico enorme.

Giunti a una certa età, quali sono i segnali d’allarme per scoprire le potenziali vittime della patologia?
La vera diagnosi di Alzheimer, che colpisce tra il 4 e l’8 per cento degli ultrasessantacinquenni, in realtà viene fatta dopo la morte, perché solo con l’autopsia si può identificare l’accumulo di placche beta-amiloidi. La fase iniziale della patologia, comunque, è sempre caratterizzata da un lieve calo di memoria, che non significa certo aver dimenticato cosa si è mangiato a pranzo. Dai 55, 60 anni in poi, bisogna cioè notare se il soggetto comincia a chiedere e ripetere sempre le stesse cose, non ricorda quello che ha fatto anche solo pochi minuti prima, perde colpi nella lettura o nella fluidità del linguaggio.

Come procedere in questo caso?
La diagnosi precoce è fondamentale. Tramite l’impegnativa del medico curante, è necessario recarsi presso l’unità di valutazione Alzheimer, dove al momento della visita chiediamo esami di routine, come quello del sangue, per escludere cause organiche del decadimento cognitivo, un elettrocardiogramma, per valutare il rischio di interferenze con l’attività cardiaca da parte dei farmaci, e una Tac o risonanza magnetica per scovare un’eventuale atrofia cerebrale. Quella tra i 55 e i 60 anni è un’area grigia, nella quale si potrebbe ipotizzare che i due enzimi individuati da Brady stiano iniziando a bloccare le sinapsi, generando una forma preclinica di malattia, definita mild cognitive impairment, un decadimento cognitivo che va tenuto sotto stretto controllo, benché non conduca sempre all’Alzheimer.

Come viene valutata questa forma preclinica?
Il paziente viene sottoposto a un test, il mini-mental state examination, corretto in base a parametri come l’età e la scolarità, il cui punteggio varia da 0 a 30, e nella fascia normale, compresa tra 24 e 30, registra l’assenza di decadimento cognitivo. E’ un test che potrebbe effettuare anche il medico di base, visto che richiede non più di 15 minuti.

I medici di base sono preparati ad accogliere pazienti che potrebbero essere affetti dalla malattia?
Non lo erano fino a qualche anno fa, oggi paradossalmente lo sono di più, perché se ne parla di più ed è quindi aumentato il numero di richieste di accertamenti da parte del paziente stesso o di suoi familiari, per i quali la malattia è un calvario non meno di quanto lo sia per chi ne è colpito.

L’Alzheimer può colpire chiunque o ci sono categorie più a rischio di altre?
Le donne sono più colpite degli uomini, ma non è stata ancora individuata una vera causa legata al sesso: probabilmente questo accade per un semplice ragione statistica, essendo più numerose degli uomini nella popolazione. Un fattore protettivo, oltre a uno stile di vita sano con un’attività fisica regolare, è l’elevata scolarità: tenere il cervello in funzione riduce il rischio di Alzheimer. Senza dimenticare il vino rosso: neutralizza i radicali liberi, che ci fanno invecchiare peggio.

Intelligenti si nasce, molto più di quanto sia possibile diventarlo. La conferma arriva da uno studio pubblicato dal Journal of Neuroscience e condotto da un gruppo di ricercatori guidato dal neurologo dell’Ucla di Los Angeles Paul Thompson. Utilizzando uno scanner di tipo Hardi (high-angular resolution diffusion imaging), basato su una tecnologia che permette di ottenere immagini del cervello dalla risoluzione molto più elevata di quella possibile con la risonanza magnetica, essi hanno esaminato 46 coppie di fratelli, 23 delle quali costituite da gemelli monozigoti e altre 23 da gemelli dizigoti. Alla base della ricerca era l’idea che l’intelligenza sia fortemente condizionata dalla qualità degli assoni, prolungamenti delle cellule nervose che trasmettono i segnali attraverso il cervello. La loro integrità è influenzata dai geni, pertanto l’ereditarietà sembra svolgere un ruolo più rilevante di quanto si pensasse nel determinare di quanta intelligenza ognuno si trovi a disporre.

I geni sono ritenuti responsabili del modo più o meno funzionale in cui gli assoni risultano avvolti nella mielina, la sostanza bianca del cervello: quanto più questa è spessa, tanto più rapidamente viaggiano gli impulsi nervosi. Poiché i gemelli monozigoti condividono l’identico patrimonio genetico, mentre quelli dizigoti ne hanno in comune circa la metà, i ricercatori hanno confrontato i due gruppi per mettere in luce che l’integrità della mielina è geneticamente determinata in molte aree cerebrali che svolgono un ruolo primario nell’intelligenza: dai lobi parietali, che presiedono al ragionamento spaziale, alla logica e ai processi visivi, al corpo calloso, che collega le informazioni in arrivo da entrambi i lati del corpo.

Come spiega Thompson, se la risonanza magnetica mostra il volume dei diversi tessuti cerebrali misurando la quantità d’acqua presente, la tecnologia Hardi visualizza invece in che modo l’acqua è diffusa attraverso la sostanza bianca, che è un metodo per misurare la qualità della mielina. Se l’acqua si diffonde rapidamente in una direzione specifica, ciò significa che il cervello è dotato di connessioni molto rapide, laddove una diffusione meno specifica denota un’elaborazione più lenta degli impulsi nervosi, quindi una minore intelligenza. La reale finalità di questo studio non è stata però quella di ottenere un’immagine della prestanza mentale dei soggetti analizzati. Thompson sostiene che l’identificazione dei geni che promuovono un’elevata integrità della mielina è decisiva per la prevenzione di malattie come la sclerosi multipla e l’autismo, entrambe connesse a una sua degenerazione. Quanto alla possibilità di studiare una terapia per diventare più intelligenti, egli la ritiene lontana, ma non irrealistica.

Rallentare l’invecchiamento cerebrale, attuando una prevenzione efficace di patologie come il Parkinson e l’Alzheimer e contribuendo a realizzare quel sogno di rimanere giovani più a lungo che alimenta il lavoro anche di altri scienziati, sarà un giorno possibile grazie a quanto viene indicato come un “passo da gigante” compiuto in questa direzione da un gruppo di biologi canadesi e statunitensi guidato da Gilbert Bernier, ricercatore presso l’Università di Montreal. Pubblicato dal Journal of Neuroscience, il loro studio ha identificato un gene, definito Bmi1, che controlla l’invecchiamento dei neuroni, tanto quello normale quanto quello patologico, nel sistema nervoso centrale. L’identificazione è avvenuta attraverso la scoperta di una mutazione genetica che nei topi è in grado di accelerare potentemente il processo di invecchiamento nel cervello e nell’occhio. Mentre pochi studi avevano finora focalizzato la loro attenzione sui fondamentali meccanismi molecolari che entrano in azione nella degenerazione neuronale, la mutazione in questione ha rivelato che proprio il gene Bmi1 è quello necessario ai neuroni che si trovano nella retina e nella corteccia cerebrale per impedire l’attivazione del meccanismo di accumulazione dei famigerati radicali liberi, le molecole coinvolte nell’invecchiamento. Come spiega Bernier, l’Alzheimer colpisce circa il 30 per cento degli anziani oltre gli 80 anni, cioè una parte molto numerosa della popolazione, ma nessuno sa perché gli anni che passano siano il fattore primario per lo sviluppo della patologia. Per contrastarlo, si tratterà dunque di trovare il modo per incrementare l’attività del gene isolato grazie a questo nuovo studio, in quanto la sua principale caratteristica è proprio quella di agire come un regolatore diretto dell’invecchiamento neuronale nei mammiferi.

Il Dna può non essere l’unico elemento portante delle informazioni ereditarie; un meccanismo molecolare secondario, denominato epigenetica , può essere considerato responsabile di alcune caratteristiche e malattie ereditate. Questi risultati sfidano i principi fondamentali della genetica e dell’ereditarietà e potenzialmente forniscono una nuova nuova chiave per capire le cause primarie di molte malattie.
Occhi della mamma, altezza del papà, predisposizione a certe malattie, sono tutte caratteristiche ereditate dai genitori. Tradizionalmente, l’ereditarietà è valutata confrontando i gemelli monozigoti (geneticamente identici) con i gemelli dizigoti (geneticamente differenti). Una caratteristica o una malattia è chiamata ereditaria quando i gemelli monozigoti sono più simili l’uno all’altro dei gemelli dizigoti. In termini molecolari, l’ereditarietà è stata attribuita tradizionalmente alle variazioni nella sequenza del DNA.
Art Petronis, a capo del laboratorio Krembil di Epigenetica della famiglia e la sua squadra del CAMH (Centre for Addiction and Mental Health) di Toronto, in Canada, hanno condotto un’analisi epigenetica completa di 100 coppie dei gemelli monozigoti e dizigoti nel primo studio di questo genere mai svolto. “Abbiamo studiato le molecole che si fissano al Dna e regolano le varie attività dei geni”, ha spiegato Petronis. “Queste modifiche del Dna sono denominate fattori epigenetici”. Lo studio del CAMH ha indicato che i fattori epigenetici - comportandosi indipendentemente dal Dna - erano più simili in gemelli monozigoti che nei gemelli dizigoti. Questa scoperta suggerisce che c’è un meccanismo molecolare secondario dell’ereditarietà. L’ereditarietà epigenetica può contribuire a spiegare questioni attualmente ancora poco chiare nelle malattie umane, come la presenza di una malattia in soltanto un gemellato monozigote, la predisposizione differente dei maschi (per esempio all’autismo) e delle femmine (per esempio al lupus), fluttuazioni significative nel corso di una malattia (per esempio disordine bipolare, malattie infiammatorie dell’intestino, sclerosi multipla), fra le altre.
“Tradizionalmente, si pensava che soltanto la sequenza del Dna potesse essere responsabile della capacità delle caratteristiche normali e delle malattie di essere ereditate”, racconta Petronis. “Negli ultimi decenni si è compiuto uno sforzo enorme per identificare i cambiamenti specifici di sequenza del Dna che predispongono la gente alle malattie psichiatriche, neurodegenerative, maligne, metaboliche e autoimmuni, ma con un successo modesto. I nostri risultati rappresentano una nuova via nella ricerca della causa molecolare della malattia e potrebbero condurre a un miglior sistema diagnostico e a cure più efficaci”.

L’Alzheimer colpisce più le donne degli uomini e la colpa starebbe nel corredo genetico femminile. Secondo uno studio del Mayo Clinic College di medicina, pubblicato sulla rivista Nature genetics, a esporre le donne a un rischio maggiore di sviluppare questa malattia sarebbe la variante chiave di un gene presente nel cromosoma X, presente in doppia coppia nel sesso femminile e in una sola in quello maschile. I ricercatori hanno identificato infatti una particolare variante del gene PCDH11X, che sembra essere collegata a un alto rischio di ammalarsi di questa patologia.
Gli studiosi hanno rilevato che l’aumento del rischio non era statisticamente rilevante negli uomini che presentavano una copia sola della variante genetica in questione, così’ come nelle donne che ne avevano una sola copia. Le cose cambiano invece, e di conseguenza il rischio sale, nelle donne con due copie del gene, ognuna delle quali ereditata da ciascun genitore.
Il PCDH11X controlla la produzione di una proteina, la protocaderina, che fa parte di una famiglia di molecole che aiuta le cellule del sistema nervoso centrale a comunicare tra loro. Secondo alcuni studi la protocaderina può essere spezzata da un enzima collegato ad alcune forme di Alzheimer. “E’ molto interessante aver scoperto un nuovo gene collegato alla malattia, il primo ad avere un effetto specifico sul sesso - spiega Steven Youkin, coordinatore dello studio - E’ probabile che molti geni contribuiscano al rischio di sviluppare questa patologia, anche se l’età resta il fattore più significativo”.

Nuove scoperte sono state fatte anche per quel che riguarda il rischio di sviluppare il cancro al seno. In questo caso non di genetica si tratta ma di zuccheri. Un alto livello di insulina (ormone prodotto dal pancreas quando il livello di glucosio nel sangue è alto) nelle donne in menopausa sarebbe infatti responsabile di un aumentato rischio di sviluppare il cancro al seno. E’ quanto emerso da una ricerca dell’Albert Einstein College of Medicine della Yeshiva University pubblicata sul Journal of National Cancer Institute. I ricercatori hanno selezionato nel 2004 un gruppo di oltre 1600 donne in menopausa. Il gruppo individuato era composto da 835 donne che avevano sviluppato il cancro al seno nel corso della ricerca e da 816 donne scelte casualmente. I ricercatori hanno valutato il loro livello di insulina, i livelli di estradiolo e l’indice di massa corporea. Successivamente, le donne sono state divise in quattro sottogruppi, in base al livello di insulina riscontrato ed è emerso che quelle con i più alti livelli di insulina avevano quasi il 50 per cento di probabilità in più di sviluppare il cancro al seno. Il maggior numero di questi casi è stato osservato nel sottogruppo che non aveva mai utilizzato la terapia ormonale sostitutiva. “Quando abbiamo effettuato i controlli per l’insulina - ha detto il professor Marc Gunter, autore dello studio - l’associazione tra obesità e cancro al seno è diventata molto più debole, ciò significa che una larga parte della relazione obesità e cancro potrebbe essere mediata dai livelli di insulina”.

Un recente studio svolto da ricercatori giapponesi dell’Università di Hokkaido e pubblicata su Neuron dimostra che il maschio, durante il corteggiamento, mette in atto una serie di comportamenti stereotipati.
Lo studio ha utilizzato come modello il moscerino della frutta, la Drosophila melanogaster, sul quale gli studiosi hanno verificato i gesti rituali riprodotti ogniqualvolta è in atto un corteggiamento: il maschio si avvicina alla femmina con una vibrazione di ali per produrre un canto che la attiri.
“Sebbene precedenti ricerche abbiano identificato un numero ridotto di aree cerebrali che hanno un ruolo centrale nell’avvio del comportamento sessuale, non si sapeva nulla sull’identità dei neuroni e delle loro reti nelle regioni cerebrali preposte alla generazione del comportamento di corteggiamento”, spiega Ken-ichi Kimura, che ha condotto lo studio.
I ricercatori sono riusciti a identificare e manipolare dei gruppi di cellule nel cervello della Drosophila coinvolte nel processo di corteggiamento e a rivolgere l’attenzione sui neuroni che esprimono il gene Fru (fruitless) che codifica per una proteina espressa solo nel maschio. Fru lavora in collaborazione con il gene Dsx (doublesex) deputato al controllo dell’organizzazione cerebrale alla base del comportamento sessuale.
Il passo successivo è stata l’identificazione nel maschio di un piccolo gruppo di cellule, chiamato P1, che esprimono Fru e Dsx e che svolgono un ruolo determinante per l’inizio del corteggiamento. Anche nelle femmine sono presenti le cellule P1 ma esse sono destinate a morire per azione di una proteina femminilizzante detta DsxF.
Alla luce di questa scoperta i ricercatori hanno manipolato geneticamente alcuni esemplari femmina in modo tale da far loro conservare le cellule P1: l’alterazione ha provocato in esse la manifestazione del comportamento di corteggiamento maschile, pur non avendo subito in nessun’altra parte del cervello processi di mascolinizzazione.
Tali risultati dimostrano che l’azione combinata di Fru e Dsx permette di far “intraprendere” ai neuroni P1 il comportamento tipico di corteggiamento del maschio.

Nel bel mezzo dell’Oceano Atlantico, verso sud, circa a metà strada tra il Sud Africa e l’Uruguay, si trova un’isoletta (giuridicamente dipendente dal Territorio britannico d’oltremare di Sant’Elena) dove la metà dei 261 residenti soffre d’asma. Noe Zamel, un ricercatore dell’Università di Toronto, si era accorto di questa strana coincidenza nel lontano 1961, quando gli abitanti di Tristan da Cunha, questo il nome dell’isola, vennero temporaneamente trasferiti nella madrepatria a causa di un’eruzione vulcanica. Per continuare le ricerche su questo curioso fenomeno, Zamel si spostò a Tristan da Cunha nel 1993. Gli bastò poco per rendersi conto che l’asma dei tristani non poteva dipendere dall’inquinamento, che nell’isola è inesistente. Ecco allora che da un’analisi genetica di una popolazione pressoché omogenea (in tutta l’isola ci sono solo sette diversi cognomi), Zamel è riuscito oggi a isolare un gene, l’ESE3, che ha scoperto essere legato agli accumuli di collagene nelle vie respiratorie.

Non troppo lontano da Tristan da Cunha, c’è un altro arcipelago in cui gran parte della popolazione soffre di asma, quello delle Barbados. Tuttavia, secondo Kathleen Barnes della Johns Hopkins University, in questo caso sarebbero moquette e pezzi d’arredamento tapezzati ad aumentare significativamente le probabilità di contrarre questo tipo di allergia. Allo stesso tempo, pur non essendo sicuro che gli asmatici delle Barbados o di ogni altra parte del mondo abbiano tra i loro geni l’ESE3, il professor Barnes si augura che la scoperta di Zamel possa aiutare a identificare nuovi farmaci per curare i disturbi respiratori.
Attualmente ci sono almeno trecento milioni di persone che soffrono d’asma, e tutte sarebbero ben liete di scoprire l’esistenza di un medicinale in grado di cancellare in maniera definitiva o alleviare significativamente il loro disturbo.