I segreti della genetica: una conversazione con il professor Gasparini

Perché da sempre ho avuto la passione per la ricerca e lo studio della genetica umana con le sue regole, i suoi meccanismi patogenetici mi ha permesso di coltivare, giorno per giorno, questa passione.  

L'epigenetica rappresenta una branca fondamentale della biologia contemporanea ed è al centro delle discussioni scientifiche e mediche in questo momento storico per diversi motivi di grande rilevanza.
 

1. Innanzitutto, essa offre un nuovo livello di comprensione di come l'ambiente e quello che definiamo stile di vita possano influenzare l'espressione dei geni. Questo aspetto è cruciale perché ci consente di comprendere meglio come i fattori esterni, come la dieta, lo stress, l'inquinamento e l'ambiente sociale, possano contribuire alle malattie e al benessere umano.
2. Inoltre, l'epigenetica sta rivoluzionando la nostra comprensione delle ereditarietà non genetiche, aprendo nuove strade per la ricerca sulle malattie ereditarie e la trasmissione delle informazioni biologiche da una generazione all'altra.
3. Questa disciplina offre anche potenziali opportunità nel campo della medicina personalizzata, dove la comprensione delle modifiche epigenetiche può aiutare a sviluppare trattamenti mirati e individualizzati.
    

In sintesi, l'epigenetica è importante perché ci aiuta a connettere il nostro ambiente, il nostro stile di vita e la nostra salute, aprendo nuove prospettive per la prevenzione e la cura delle malattie, nonché per una migliore comprensione dei meccanismi biologici che guidano la nostra esistenza.

I fattori esterni possono influenzare l'espressione dei nostri geni e, di conseguenza, il nostro stato di salute. Questo fenomeno è ampiamente studiato nell'ambito dell'epigenetica, disciplina che si concentra proprio sulle modifiche chimiche che avvengono nel DNA senza alterarne la sequenza. Alcuni esempi scientificamente provati di come i fattori esterni possano influenzare i geni includono:
 

• Dieta: la dieta può modificare l'attività dei geni attraverso modifiche epigenetiche. Ad esempio, l'acido folico presente in alcuni alimenti può influenzare la metilazione del DNA, che è una delle principali modifiche epigenetiche, e questo può avere implicazioni per la salute.
• Stress: l'esposizione prolungata allo stress può portare a cambiamenti epigenetici che influenzano la risposta del corpo allo stress stesso e possono contribuire a problemi di salute come l'ansia e la depressione.
• Ambiente: l'esposizione a sostanze chimiche tossiche nell'ambiente può causare modifiche epigenetiche che aumentano il rischio di sviluppare malattie come il cancro.
• Esercizio fisico: l'attività fisica regolare può influenzare positivamente l'espressione dei geni associati alla salute cardiaca e al metabolismo, riducendo il rischio di malattie cardiovascolari e diabete.
• Esperienze prenatali: gli eventi che si verificano durante la gravidanza possono avere un impatto sulle modifiche epigenetiche nel feto, influenzando la sua futura salute e predisposizione a malattie.
• Età: l'invecchiamento stesso è associato a modifiche epigenetiche, il che può spiegare perché alcune malattie sono più comuni nelle persone anziane.
   

La comprensione dell'epigenetica è dunque importante perché ci aiuta a identificare potenziali punti di intervento per prevenire o trattare malattie, tenendo conto sia dei fattori genetici che di quelli ambientali.

Come abbiamo già detto lo stress può portare a modifiche epigenetiche, come la metilazione del DNA o la modificazione degli istoni, che possono influenzare la regolazione dei geni. Inoltre, se prolungato, può anche influenzare negativamente il sistema immunitario, rendendo un soggetto più suscettibile a infezioni e malattie croniche. Tutto ciò si relaziona poi con la predisposizione geneticamente determinata di sviluppare alcune malattie, come il diabete o le malattie cardiache. È importante sottolineare che non tutte le persone con predisposizione genetica sviluppano necessariamente la malattia, e lo sviluppo dipende da una complessa interazione tra genetica, ambiente e stili di vita.

L'effetto dell'inquinamento dell'aria sull'espressione dei geni è un fenomeno oggetto di numerosi studi scientifici recenti e suggerisce come l'esposizione a sostanze inquinanti presenti nell'aria possa causare cambiamenti epigenetici nei geni umani. 

Ciò è dovuto a:

• Modifiche epigenetiche rapide: l'esposizione a inquinanti atmosferici come particolato fine (PM2.5), ossidi di azoto (NOx), composti organici volatili (COV) e altri può portare a cambiamenti epigenetici rapidi. Queste modifiche possono includere la metilazione del DNA, modifiche negli istoni e altre regolazioni epigenetiche.
• Attivazione e soppressione dei geni: questi cambiamenti epigenetici possono influenzare l'attivazione o la soppressione di specifici geni. Alcuni geni legati alla risposta infiammatoria, al sistema immunitario e alla difesa antiossidante possono essere inappropriatamente attivati, mentre altri coinvolti nella regolazione della crescita cellulare e della riparazione del DNA possono essere soppressi.

L'inquinamento atmosferico rientra, come la dieta e l'attività fisica, in quello che definiamo "ambiente", ed è quindi un fattore che può influire sul livello di espressione di alcuni nostri geni e quindi essere collegato all'invecchiamento prematuro.

Non ci sono ancora studi “definitivi” su questi meccanismi che hanno un impatto sul lungo termine. Tuttavia alcuni lavori che associano l'esposizione prolungata all'inquinamento atmosferico ipotizzando che possa avere effetti negativi, ad esempio sull'aspetto della pelle.

I meccanismi possono essere diversi:

• Stress ossidativo: l'inquinamento atmosferico contiene sostanze chimiche nocive, tra cui particelle sottili, metalli pesanti e composti organici volatili. Queste sostanze possono causare stress ossidativo nella pelle, che si traduce in danni ai tessuti cutanei e contribuisce all'invecchiamento prematuro.
• Infiammazione: 

  l'esposizione costante a inquinanti atmosferici può innescare risposte infiammatorie croniche nella pelle. L'infiammazione cronica è nota per accelerare il processo di invecchiamento e può causare rughe, iperpigmentazione e altri segni di invecchiamento cutaneo.

• Degradazione del collagene: l'inquinamento dell'aria può anche contribuire alla degradazione del collagene, una proteina che mantiene la pelle giovane e elastica. La perdita di collagene può portare a una pelle flaccida e rughe più evidenti.
• Formazione di radicali liberi: 

  l'inquinamento atmosferico può generare radicali liberi dannosi che danneggiano le cellule della pelle e contribuiscono all'invecchiamento precoce.

La pelle come qualsiasi altro tessuto può essere studiata per capire meglio quali sono i fattori di rischio genetico ne possono influenzare lo stato di salute. Ciò potrebbe includere la ricerca di geni associati all'elasticità della pelle, alla produzione di collagene e alla sensibilità ai raggi UV.

Con le informazioni genetiche a disposizione, sarà quindi possibile valutare la predisposizione individuale a problemi specifici della pelle, come l'invecchiamento precoce, la tendenza alle rughe o la suscettibilità ai danni causati dai raggi UV.

Basandosi sui risultati dell'analisi genetica e sulla predisposizione individuale, è possibile offrire consigli personalizzati e mirati sulla cura della propria pelle.

L'età biologica è una misura che cerca di valutare quanto una persona è invecchiata biologicamente, rispetto all'età anagrafica. In altre parole, rappresenta quanto il corpo di una persona ha subito l'usura e l'invecchiamento a livello cellulare e molecolare. Può essere diversa dall'età anagrafica, poiché le persone invecchiano in modi diversi in base a vari fattori, tra cui genetica, stile di vita, ambiente e salute generale.

Esistono una serie di indicatori biologici, come:

• L'analisi del DNA, che può rilevare modifiche epigenetiche, come la metilazione del DNA, che può cambiare con l'età e influenzare l'espressione genica.
• I telomeri, cioè le estremità dei cromosomi che proteggono il DNA. Questi si accorciano progressivamente con l'età e quindi la loro lunghezza può essere utilizzata come indicatore dell'età biologica.
• Marcatori proteici, alcune proteine nel corpo possono essere utilizzate come marcatori dell'età biologica. Ad esempio, la concentrazione di certe proteine nel sangue può variare con l'età, come ad esempio la proteina C-reattiva (CRP) spesso usata come indicatore di infiammazione nel corpo.
• Anche alcuni parametri di salute generale, come la pressione sanguigna, la funzione cardiaca, la densità ossea e altri, possono essere valutati per determinare l'età biologica.
   

Al momento l’incidenza di questi fattori è stata dimostrata su modelli animali, mentre sull’uomo, che ha una aspettativa di vita lunga e non vive in un ambiente controllato, ci sono per lo più studi osservazionali o di popolazione.

Ecco perché, in genere, il punteggio di età biologica è calcolato combinando dati dai diversi indicatori biologici e confrontandoli con un modello di riferimento basato su una popolazione di confronto. Lo scopo è ottenere un indicatore che possa essere correlato all’età biologica che rifletta quanto bene o quanto male il corpo di una persona è invecchiato rispetto all'età anagrafica. Al momento queste misure possono essere un modo per tracciare i nostri cambiamenti.

La genetica svolge un ruolo importante nella determinazione delle nostre caratteristiche fisiche, del metabolismo e delle potenziali suscettibilità a determinate condizioni di salute. Conoscere le nostre predisposizioni genetiche è importante perché ci fornisce informazioni sulla nostra base biologica e su quali aree potrebbero richiedere maggiore attenzione. 

Un esempio è il gene ACTN3, coinvolto nella produzione di una proteina, l'alfa-actinina-3, associata alle fibre muscolari veloci responsabili della forza e velocità nei movimenti muscolari. Esistono due varianti di questo gene, una delle quali produce la proteina. La presenza della variante che produce la proteina è stata associata a una maggior capacità muscolare in termini di velocità e potenza ed è quindi più presente negli atleti che eccellono negli sport di potenza.

Tuttavia, è importante notare che la genetica non è il solo fattore che influenza le capacità fisiche, queste sono influenzate soprattutto da allenamento, nutrizione e stile di vita. Conoscere la genetica, l’ambiente e magari anche altri biomarcatori ci consente di essere più mirati nella strutturazione di un piano alimentare.

Sempre più studi dimostrato infatti che l'ambiente e lo stile di vita giocano un ruolo fondamentale nella modulazione dell'espressione genica. Queste modifiche epigenetiche possono essere influenzate dal nostro stile di vita, dall'ambiente circostante, dalla dieta, dallo stress e da altri fattori esterni.

Questo significa che le nostre scelte di vita quotidiane possono avere un impatto significativo sulla nostra salute e sul nostro aspetto, indipendentemente dalla genetica di base.

In sostanza mentre le predisposizioni genetiche forniscono una base, il modo in cui viviamo è altrettanto determinante. Conoscere le nostre predisposizioni genetiche ci dà una guida iniziale, ma adattare il nostro stile di vita in base alle condizioni ambientali ed epigenetiche è essenziale per massimizzare la nostra salute e il nostro benessere complessivi.

Una personalizzazione sempre più accurata basata sullo studio del genoma.