Il libro della vita non è più un testo lineare da leggere una lettera dopo l'altra: finalmente contiene sottolineature, annotazioni e 'orecchie' alle pagine che permettono di interpretare meglio i geni scritti nel Dna umano.
A rendere possibile questo nuovo livello di lettura è il primo atlante del corpo umano che mappa, cellula per cellula, sia il ripiegamento tridimensionale del Dna che le sue modifiche chimiche indotte dall'ambiente (epigenetiche) . Basato sull'analisi di oltre 86.000 cellule di 16 tessuti umani, è stato realizzato dai ricercatori del Salk Institute in California, che rendono questa risorsa disponibile gratuitamente online, anche per l'addestramento dei modelli di intelligenza artificiale usati per prevedere l'impatto delle varianti genetiche sulla salute. Il risultato del loro lavoro è pubblicato sulla rivista Science.
La rivista pubblica insieme a Science Advances anche altri otto articoli sempre frutto del programma 4D Nucleome (NIH 4DN) del National Institutes of Health, che mira a comprendere come il genoma sia organizzato nello spazio e nel tempo per regolare l'espressione genica in condizioni di salute e malattia. "Questi studi mostrano quanto rapidamente questa disciplina sia maturata: dalla singola cellula oggi si arriva a mappare l'architettura del genoma nel cervello che invecchia, nell'Alzheimer, nel cuore, nel sistema immunitario", commenta il genetista Giuseppe Novelli dell'Università di Roma Tor Vergata. Le modificazioni chimiche e i ripiegamenti strutturali del Dna sono i due principali livelli di regolazione epigenetica che permettono di accendere e spegnere i geni secondo schemi specifici plasmando l'identità delle cellule. Entrambi i meccanismi influenzano l'espressione genica, ma finora non erano mai stati studiati simultaneamente in singole cellule dell'intero corpo umano.
Le informazioni ottenute grazie a questo nuovo studio aiutano a capire come agiscono le varianti genetiche che aumentano il rischio di specifiche malattie, in quale tipo di cellule entrano in azione e quali geni influenzano. "Per la medicina è un passaggio cruciale", sottolinea Novelli. Collegando i ripiegamenti strutturali del Dna alle varianti genetiche di rischio, "si passa dal dire 'questa variante è associata alla malattia' a dire 'questa variante agisce in questa cellula, attraverso questo contatto fisico tra regioni del Dna'. È la risoluzione di cui la medicina di precisione ha bisogno".
Lo studio ha anche evidenziato che, in alcune cellule, i cambiamenti tridimensionali del Dna e le modificazioni chimiche non vanno di pari passo: si è infatti osservato che la riorganizzazione tridimensionale del Dna cambia per prima, mentre le modifiche chimiche (prodotte dal cosiddetto processo di 'metilazione') seguono a ruota. Ciò suggerisce che diverse caratteristiche epigenetiche si aggiornano su scale temporali differenti durante le transizioni di stato cellulare: questa scoperta potrebbe ridefinire il modo in cui vengono definiti i tipi cellulari nei tessuti adulti e come viene tracciata la transizione delle cellule da una condizione normale a una di malattia.
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