L’epigenetica e il cancro sono strettamente collegate e l’epigenetica fornisce nuove chiavi di analisi e possibilità alla lotta al cancro.
In questa guida ci occupiamo di capire cos’è l’epigenetica, come funziona e che ruolo ha nella comparsa dei tumori. L’ONA – Osservatorio Nazionale Amianto si occupa da decenni di lotta all’amianto e alle malattie amianto correlate. Fornisce assistenza legale gratuita, medica e psicologica agli esposti.
Il termine epigenetica fu coniato da Conrad Waddington in uno studio del 1942. Questi propose l’idea che il nostro DNA e i suoi geni non solo dipendono dalla loro sequenza di base, ma anche da meccanismi di regolazione che rispondono all’ambiente e persino alle abitudini di vita dell’individuo.
Recentemente, la biologia ha chiarito molti dei meccanismi di base attraverso i quali ciò che mangiamo, l’aria che respiriamo e le nostre abitudini, come lo sport o il fumo, influenzano la lettura ed espressione del nostro DNA.
Cos’è l’epigenetica: definizione
Che cos’è l’epigenetica? La parola epigenetica deriva dal greco “epi”, prefisso che significa “sopra” e γεννητικός, gennitikòs, che significa “relativo all’eredità familiare”. Di conseguenza il termine “epigenetica” indica qualcosa che si colloca al di “sopra” dei geni.
L’epigenetica è una branca della biologia molecolare che studia le modificazioni genetiche ereditabili e reversibili che si verificano nel DNA e nell’organizzazione della cromatina, ma che non coinvolgono direttamente il sequenziamento del DNA.
Oggi l’epigenetica è definita come lo studio dei cambiamenti ereditabili dell’espressione genica non causati da variazioni della sequenza primaria di DNA (Berger et al., 2009). Le modificazioni, acquisite in genere durante il normale processo di sviluppo ed ereditabili attraverso successive e multiple divisioni cellulari, costituiscono l’epigenoma, già definito da Waddington “epigenetic landscape”, che permette a cellule derivate da un unico progenitore e contenenti, pertanto, il medesimo stesso patrimonio genetico, di avere diversi profili di espressione genica e di differenziarsi tra loro per acquisire funzioni e caratteristiche diverse
Queste modificazioni epigenetiche svolgono un ruolo cruciale nella regolazione dell’espressione genica e, di conseguenza, nei processi biologici fondamentali, compresi quelli che possono portare alla formazione di tumori.
Le cellule del nostro corpo modificano il loro metabolismo per adattarsi alle richieste dell’ambiente circostante. L’epigenetica spiega come due individui con genomi identici, come i gemelli monozigoti, possano manifestare caratteristiche diverse. A livello molecolare inoltre meccanismi specifici possono attivare o disattivare oncogeni e geni oncosoppressori, contribuendo alla formazione di malattie come il cancro.
L’importanza dell’ambiente e il binomio salute ambiente
L’epigenetica mette in evidenza l’importanza della salvaguardia dell’ambiente e della sostenibilità come elemento fondamentale per la tutela della salute. La sostenibilità ambientale che si applica attraverso la transizione ecologica, e quindi il ricorso a fonti energetiche rinnovabili e pulite e alla green economy, è fondamentale per la tutela della salute e anche in risposta a malattie come il cancro.
Quali sono le principali modificazioni epigenetiche?
Le modificazioni epigenetiche possono essere suddivise principalmente in tre categorie:
- Metilazione del DNA: la metilazione del DNA coinvolge l’aggiunta di gruppi metile al DNA. Questi gruppi metile possono silenziare l’espressione dei geni, impedendo alle proteine coinvolte nella trascrizione genica di legarsi al DNA. L’ipersensibilità alla metilazione o l’ipometilazione anomala del DNA possono portare all’attivazione incontrollata o alla soppressione di geni, contribuendo così allo sviluppo di tumori.
- Modificazioni delle istone: le istone sono proteine che avvolgono il DNA formando una struttura chiamata cromatina. Le modificazioni delle istone, tra cui l’acetilazione, la metilazione e la fosforilazione, possono influenzare l’accesso al DNA da parte delle proteine coinvolte nella trascrizione genica. Queste modificazioni possono alterare l’espressione genica in modo simile alla metilazione del DNA.
- RNA non codificanti: la regolazione epigenetica può anche coinvolgere RNA non codificanti, come gli RNA lunghi non codificanti (lncRNA) e gli RNA interferenti (siRNA). Questi RNA possono legarsi a specifici geni o sequenze di DNA e modulare la loro espressione.
Epigenetica e cancro: la ricerca per la mappatura dell’epigenoma
L’epigenetica del cancro rappresenta un campo di ricerca in crescita che offre nuove opportunità per la comprensione dei meccanismi di sviluppo del cancro e lo sviluppo di terapie mirate. Tuttavia, rimangono molte sfide da affrontare per applicare appieno queste conoscenze nella pratica clinica e per sviluppare terapie epigenetiche specifiche.
Ricerche recenti hanno dimostrato che le modificazioni epigenetiche, pur essendo teoricamente reversibili, possono essere trasmesse ai discendenti, influenzando il rischio di cancro non solo per l’individuo, ma anche per la prole. Gli scienziati stanno cercando di identificare i meccanismi chiave alla base di alcune forme di cancro e di sviluppare farmaci in grado di interferire con tali meccanismi.
Il DNA è paragonabile all’hardware della cellula, mentre l’epigenoma è il suo sistema operativo. La sua flessibilità offre promettenti opportunità per la personalizzazione delle cure. Numerosi consorzi stanno cercando di mappare l’epigenoma, simile a quanto fatto con il genoma. L’International Human Epigenome Consortium (IHEC), ad esempio, mira a ottenere mille epigenomi diversi da 250 tipi cellulari differenti. La sfida sta nel fatto che l’epigenoma varia non solo da individuo a individuo, ma anche tra i tessuti e le cellule all’interno dello stesso individuo. Ottenere una mappa completa rappresenta quindi un compito complesso che richiederà anni di ricerca.
Epigenetica e cancro: funzionamento e ricerca in corso
Le modificazioni epigenetiche svolgono un ruolo significativo nella comparsa e nello sviluppo del tumore. Ad esempio, l’ipermetilazione di promotori di geni soppressori tumorali può silenziare questi geni, consentendo alle cellule di evitare il controllo della crescita e della divisione cellulare. Allo stesso tempo, l’ipometilazione di regioni promotori di oncogeni può attivarli in modo inappropriato, contribuendo al processo oncogenico.
Un’importante scoperta nel campo dell’epigenetica del cancro è stata la scoperta delle cosiddette “firme epigenetiche”. Queste firme epigenetiche sono specifici modelli di modificazioni epigenetiche presenti in diversi tipi di tumori e possono essere utilizzate per identificare sottogruppi di pazienti e sviluppare terapie mirate.
Inoltre, sono state studiate firme epigenetiche in sequenze specifiche di geni, come la nuova sequenza epigenetica a otto geni.