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Obesità: la prevenzione inizia ancora prima della nascita

Secondo le stime dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, nel mondo ci sono 400 milioni di obesi, e 1,6 miliardi di persone sono sovrappeso. Alla base dell’obesità c’è la mancanza di equilibrio tra l’energia che introduciamo e quella che consumiamo, con un conseguente accumulo di tessuto adiposo nell’organismo. Quest’ultimo, in realtà, svolge un ruolo fondamentale in questo senso, dal momento che agisce come un bacino di attrazione per gli acidi grassi circolanti nel sangue, e impedisce che questi vadano in massa verso altri tessuti, dove quantità eccessive potrebbero avere effetti tossici. E’ stato ipotizzato che le conseguenze più gravi dell’obesità siano dovute proprio alla saturazione di questo sistema tamponante: è bene ricordare, infatti, che l’obesità non è solo un difetto estetico, ma una condizione a cui spesso sono associati disturbi molto seri, come il diabete di tipo II e le malattie cardiache.

Grazie agli studi di associazione su scala genomica (GWAS), molte variazioni genetiche sono state collegate al rischio obesità. Tra di esse la più famosa è senz’altro quella relativa allo SNP rs9939609 nel gene FTO: uno studio del 2007 che ha coinvolto quasi 40mila europei ha rivelato che avere una A in questo polimorfismo produceva in media un incremento di 1,2 chili nei soggetti eterozigoti (cioè con una sola copia della variante) e di 3 chili in quelli omozigoti (due copie). In alcuni casi le varianti sono intimamente legate all’ambiente e alla nostra nutrizione: il gene PLIN4, ad esempio, può presentarsi in una forma che predispone all’obesità, ma questa stessa variazione è in grado di portare, al contrario, a una riduzione del peso in seguito all’assunzione di acidi grassi Omega-3.

ResearchBlogging.org

Non sempre, però, il rischio obesità è scritto nei nostri geni, delle volte si trova “al di sopra” di essi (è questo infatti il significato letterale della parola “epigenetica”). Le alterazioni epigenetiche sono delle modifiche chimiche che accendono o spengono i geni senza cambiare la sequenza sottostante, regolando in questo modo la quantità di proteine prodotte. L’esempio più classico è quello della metilazione del DNA, cioè l’aggiunta di un gruppo metile alle citosine (C) che si trovano immediamente prima di una guanina (G). In un recente lavoro pubblicato sulla rivista Diabetes, ricercatori inglesi hanno scoperto che una modificazione di questo tipo davanti al gene RXRA può alzare il rischio obesità. Non solo: questa metilazione avviene prima ancora della nascita, nel ventre materno, e sembra sia determinata dalla dieta della madre durante la gravidanza.

Gli scienziati hanno analizzato il DNA estratto dai cordoni ombelicali di 78 neonati, al fine di individuare eventi di metilazione nelle regioni a monte di cinque geni candidati. Successivamente, quando i bambini avevano ormai 9 anni, hanno misurato la loro massa grassa, nel tentativo di evidenziare qualche correlazione con le modificazioni epigenetiche registrate alla nascita. Ebbene, per il gene RXRA questa correlazione c’era ed era anche piuttosto significativa: circa il 26% della variabilità nella massa grassa dei bimbi poteva essere spiegata da un evento di metilazione davanti a questo gene. I ricercatori hanno individuato anche un’altra sorprendente correlazione, quella che legava lo stato di RXRA all’alimentazione della madre durante la gravidanza, e in modo particolare alla quantità di carboidrati ingeriti con la dieta. Le mamme che avevano una dieta più povera in carboidrati tendevano ad avere figli con la metilazione del gene RXRA, e quest’ultima a sua volta portava i bambini ad essere più grassi una volta cresciuti.

Questa scoperta rientra in quella teoria secondo la quale il feto è in grado di percepire il mondo esterno attraverso i messaggi biochimici che provengono dalla madre, e risintonizzarsi di conseguenza: in effetti, fin dagli anni 70 si sa che la scarsità di cibo in gravidanza aumenta il rischio obesità da adulti. E’ come se il nostro organismo calibrasse il proprio metabolismo sulla base delle informazioni che riceve nel grembo materno, informazioni che potrebbero però contrastare con ciò che incontrerà una volta venuto al mondo e diventato adulto.

Certo questo studio è limitato, ma suggerisce un concetto forte e chiaro: la dieta e lo stile di vita tenuti da una mamma in dolce attesa possono influire sul proprio bambino in modo significativo, anche con effetti a lungo termine. Un embrione che si sviluppa può seguire “traiettorie” leggermente diverse a seconda dei segnali e dei messaggi che riceve dall’esterno, e queste traiettorie possono manifestare il proprio effetto fenotipico persino a distanza di anni. Se sapessimo di più dell’intimo legame che unisce una madre e il suo bambino, anche a livello (epi)genetico, avremmo tra le mani un formidabile strumento di prevenzione: lo stile di vita e l’alimentazione in gravidanza potrebbero infatti essere ottimizzati in modo da regalare al nascituro una vita più sana possibile.

Fonte: M.Colaiacovo – Estropico Blog

Image credit: Bekah267, skyseeker


Godfrey, K., Sheppard, A., Gluckman, P., Lillycrop, K., Burdge, G., McLean, C., Rodford, J., Slater-Jefferies, J., Garratt, E., Crozier, S., Emerald, B., Gale, C., Inskip, H., Cooper, C., & Hanson, M. (2011). Epigenetic Gene Promoter Methylation at Birth Is Associated With Child’s Later Adiposity Diabetes DOI: 10.2337/db10-0979

 
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Pubblicato da su 27 aprile 2011 in Medicina, Nutrizione, Salute, Scienza

 

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GenoMIX #7 – Novembre 2010

Questo mese è iniziato con un grande evento per il settore della ricerca genomica. Nella settimana dall’1 al 6 Novembre si è tenuto infatti il 60° meeting della American Society of Human Genetics, il luogo in cui tutti i più grandi studiosi di genetica umana si ritrovano ogni anno per discutere degli obiettivi raggiunti nel lungo e difficile cammino dell’interpretazione del nostro genoma. Tantissimi gli argomenti interessanti proposti dagli speaker: per il mio blog io ho scelto l’istituzione di un registro pubblico per i test genetici, l’incredibile scoperta che gli RNA messaggeri non sono una copia fedele del DNA e i risultati del grande sondaggio sui test genetici direct-to-consumer.

La scorsa settimana è partita la promozione della 23andMe, che ha deciso di mettere in vendita il proprio pacchetto di test genetici per soli 99 dollari in occasione del Giorno del Ringraziamento. Lo sconto dell’80% ha reso l’offerta praticamente irresistibile per chi come me è appassionato di personal genomics, offerta resa ancora più interessante perché i nuovi clienti testeranno il proprio DNA con il nuovo chip da un milione di SNP. E’ notizia di oggi che l’azienda americana ha deciso di prolungare la promozione fino a Natale, perciò siete ancora in tempo per acquistare il vostro kit; ricordatevi comunque che le informazioni che potrete ottenere da questo test hanno dei grossi limiti che è opportuno tenere sempre presenti.

L’epigenetica torna a mostrare il suo sorprendente potere anche questo mese. Uno studio delle regioni metilate nel genoma dell’ape ha infatti permesso di scoprire il notevole impatto che possono avere le modificazioni epigenetiche a carico del DNA sull’aspetto e sul comportamento di questi insetti. Ciò che distingue le api operaie dall’ape regina sembra infatti essere un diverso schema di metilazione, a sua volta provocato da differenze nella dieta: basta un po’ di pappa reale in più, insomma, per diventare grandi, fertili e vivere molto più a lungo. Addirittura, pare che queste alterazioni possano generare persino versioni differenti delle proteine.

Un’altra scoperta scientifica di rilievo è quella che riguarda un nuovo “gene del dolore“, individuato tramite un approccio che ha coinvolto tre diverse specie (moscerino, topo e uomo). Il gene in questione codifica per la subunità α2δ3 dei canali del calcio, e va ad aggiungersi a un nutrito elenco che forse un giorno servirà come base per la personalizzazione degli antidolorifici. Infine, segnalo l’interessante analisi bioinformatica svolta da Aris Katzourakis e Robert Gifford, che ha permesso di evidenziare la massiccia presenza di fossili di antichi virus all’interno dei genomi di moltissime specie di mammiferi. I due ricercatori arrivano addirittura a suggerire che un gene virale potrebbe essere stato sfruttato dall’uomo per difendersi da altre infezioni.

 
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Pubblicato da su 30 novembre 2010 in GenoMIX

 

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Gli scienziati non hanno dubbi: il futuro della ricerca è nell’epigenomica

C’è una bella definizione di genoma umano, che secondo me rende molto bene l’idea: il genoma è il manuale di istruzioni che le cellule usano per realizzare un essere umano. Una splendida metafora, non c’è che dire, peccato che sia un po’ imprecisa. Infatti, le nostre cellule non hanno a disposizione la stessa copia del prezioso manuale: alcune pagine sono state per così dire strappate, e il risultato è che una cellula della pelle ha delle istruzioni che differiscono leggermente da quelle che ha, ad esempio, una cellula dello stomaco. E’ per questo che esistono tipi di cellule diversi, ognuno con le proprie funzioni, ed è per questo che globalmente abbiamo l’aspetto di un essere umano, con due occhi, un naso, due braccia e – qualche volta – un cervello. Ma perché le istruzioni cambiano da cellula a cellula? Chi ha strappato le pagine del manuale? Il colpevole si chiama epigenomica, cioè quell’insieme di alterazioni che il genoma subisce, senza che la sequenza di DNA venga modificata.

Le modificazioni epigenetiche sono principalmente di due tipi. Il primo si chiama metilazione, e consiste nell’aggiunta di un gruppo chimico (gruppo metile) alla base azotata citosina (C), in specifiche posizioni del genoma: in questo modo, i geni vengono silenziati oppure attivati. Il secondo sono le modificazioni istoniche, che agiscono sulle proteine (istoni) che avvolgono il DNA: i geni possono essere impacchettati così strettamente da risultare praticamente invisibili alla cellula, ed essere in questo modo spenti.

Per capire quali geni sono spenti e quali sono accesi nelle varie parti del nostro corpo, il National Institute of Health sta portando avanti un progetto da 170 milioni di dollari, all’interno del quale quattro grandi istituti di ricerca americani collaborano per realizzare le mappe epigenetiche di tutti i tessuti del corpo umano. Saranno delle mappe di riferimento che i ricercatori di tutto il mondo potranno utilizzare per riconoscere delle eventuali differenze tra cellule malate e cellule sane: molte patologie, dall’Alzheimer al cancro, sono in qualche modo collegate all’epigenetica. Finora sono state prodotte più di 300 mappe relative a 56 tipi cellulari differenti, e quando il progetto terminerà, fra cinque anni, il quadro sarà finalmente completo.

Non tutti i ricercatori sono però esaltati dal Roadmap Epigenomics Project: alcuni credono che le nuove mappe non saranno poi di così grande aiuto per chi deve scoprire eventuali associazioni tra una malattia e delle particolari alterazioni epigenetiche. In questi studi, infatti, devono essere mantenute condizioni uniformi tra malati e casi controllo, ad esempio restringendo l’analisi a una certa fascia d’età o a una certa etnia; quindi, per garantire la confrontabilità, i piccoli laboratori dovranno comunque ricostruire le mappe epigenetiche degli individui sani, e non potranno utilizzare quelle di riferimento prodotte dal progetto. Inoltre, le mappe relative agli individui malati verrebbero realizzate in ogni caso con metodi più economici rispetto a quelli impiegati dai prestigiosi istituti di ricerca coinvolti, e mettere le due mappe a confronto potrebbe essere tecnicamente complicato. Tutti, comunque, sono concordi nel ritenere il progetto del NIH un grande passo avanti per una disciplina che sta impegnando sempre più laboratori in tutto il mondo: lo dimostra il fatto che il numero di articoli scientifici che hanno nel titolo la parola epigenetic è in continua crescita, anno dopo anno.

Fonte: Nature News

 
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Pubblicato da su 7 ottobre 2010 in Scienza

 

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Inglesi e cinesi insieme per il più grande studio di epigenetica mai realizzato: parteciperanno cinquemila gemelli

Prendete una coppia di gemelli monozigoti: il loro genoma è identico. Eppure, a volte capita che uno dei due abbia un’allergia e l’altro no, o che uno solo soffra di diabete. Per quale motivo? Dobbiamo chiamare in causa l’epigenetica, cioè tutte quelle alterazioni chimiche che il DNA subisce senza però modificare la sua stessa sequenza: probabilmente i responsabili di questa variabilità sono proprio i meccanismi epigenetici che, fungendo da interruttori molecolari, spengono o accendono i nostri geni. Al fine di quantificare il peso specifico di queste modificazioni, un gruppo inglese leader nelle ricerche sui gemelli, il TwinsUK, ha avviato uno studio di proporzioni vastissime in cui verranno coinvolti 5000 gemelli, già studiati in passato dallo stesso team.

Epitwin è il progetto più grande mai avviato sull’epigenetica, e promette di rivelare le diverse modalità con cui questi processi possono intervenire nel determinare l’insorgenza di una patologia. Inizialmente i ricercatori si focalizzeranno su obesità, diabete, allergie, malattie del cuore, osteoporosi e longevità, ma in futuro si potranno applicare queste stesse tecniche per studiare qualsiasi tratto o condizione patologica. Verranno analizzati 20 milioni di siti CpG nel genoma dei partecipanti, siti scelti proprio perché altamente suscettibili a modificazioni epigenetiche come la metilazione. Il dettagliato profilo epigenetico che verrà creato per ogni gemello sarà quindi analizzato per cercare le differenze tra membri della stessa coppia, differenze che potrebbero spiegare le variazioni nella suscettibilità a questa o quella malattia.

L’epigenetica è un settore molto di moda ultimamente, soprattutto per via di alcuni studi scientifici che hanno mostrato come particolari esperienze di vita vissute da piccoli possano plasmare il nostro carattere, spegnendo e accendendo alcuni geni proprio mediante meccanismi epigenetici. Quello che attende il TwinsUK non sarà comunque un lavoro facile, anche perché i pattern di metilazione possono variare anche in funzione del tipo di tessuto considerato o dello stadio di sviluppo. Una cosa è certa però, per la loro titanica impresa gli inglesi hanno scelto il partner più adatto: collaboreranno infatti con l’istituto di ricerca genomica cinese BGI, diventato famoso per avere recentemente acquistato 128 sequenziatori Illumina di ultima generazione. Il maxi-progetto costerà ai due centri di ricerca 30 milioni di dollari.

Fonte: King’s College
Image Credit: Charity Foundation

 
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Pubblicato da su 10 settembre 2010 in Genetica personale, Medicina, Salute, Scienza

 

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Grandi novità per l’epigenomica

La complessità dei genomi non si ferma alla difficoltà nel leggere e comprendere la sequenza nucleotidica che li contraddistingue; esistono infatti delle modifiche chimiche che, pur lasciando invariato il codice genetico, sono in grado di aumentare o diminuire l’espressione di un tratto di DNA. Queste modifiche, studiate dalla epigenomica, rivestono un ruolo fondamentale nei processi di sviluppo negli organismi e sono state spesso associate al cancro e ad altre patologie. A dispetto della loro rilevanza, riuscire a individuare queste modifiche in una sequenza nucleotidica non è stato finora un compito facile, o quantomeno non così semplice come produrre le sequenze stesse con i sequenziatori di nuova generazione.

La metilazione delle basi azotate Citosina e Adenina è la modificazione epigenetica di maggiore interesse e fino ad oggi è stato possibile studiarla principalmente trattando il DNA con il bisolfito. Questo procedimento converte le citosine non metilate in uracile, lasciando intatte quelle metilate: in questo modo è possibile discriminare in seguito a sequenziamento l’una e l’altro tipo di citosina. Purtroppo si tratta di un metodo costosissimo: produrre una mappa di metilazione per un singolo genoma umano verrebbe a costare qualcosa come 100 mila dollari. Non solo, in seguito al trattamento con bisolfito il DNA può subire dei danni, rendendo quindi meno accurata la sequenza nucleotidica che poi verrà letta.

In soccorso degli studiosi di epigenomica è arrivata la Pacific Biosciences, che ha pubblicato su Nature Methods la dimostrazione che, utilizzando il suo metodo di sequenziamento SMRT (Single-Molecule Real-Time sequencing), è possibile riconoscere citosine e adenine metilate durante la stessa procedura di sequenziamento. Infatti, sembra che la presenza di una metilazione influisca sui tempi di emissione dell’impulso luminoso che consente alla macchina di distinguere le diverse basi azotate.

Gli stessi autori ammettono che la tecnica deve ancora essere perfezionata (le citosine metilate sono più difficili da riconoscere rispetto alle adenine), ma il solo fatto che il costo di una mappa di metilazione potrebbe precipitare a poche centinaia di dollari è già di per sè sufficiente a entusiasmare i ricercatori e ovviamente la Pacific Biosciences.

BA Flusberg et al “Direct detection of DNA methylation during single-molecule, real-time sequencing” Nature Methods, published online 9 may 2010

 
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Pubblicato da su 11 maggio 2010 in Tecnologia

 

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