L’epigenetica svelata
La ricerca epigenetica include lo studio del modo in cui schemi di espressione genica definiti durante lo sviluppo possono essere mantenuti e trasferiti alle cellule progenie. Altri fattori importanti sono il modo in cui l’espressione genica può cambiare durante la differenziazione cellulare e come i geni rispondono a fattori ambientali nel corso della vita di un organismo. Sempre più prove scientifiche collegano i meccanismi epigenetici a una serie di malattie e disturbi, incluse malattie autoimmuni e disturbi neurodegenerativi oltre ai segnali ambientali e alla nutrizione che influenzano fortemente i processi epigenetici. Inoltre alterazioni epigenetiche sono state identificate in numerosi tipi di cancro, nel diabete e anche in alcune malattie infettive. Di conseguenza la ricerca epigenetica ha identificato una pletora di nuovi target terapeutici, con grandi potenzialità di sviluppare nuovi interventi terapeutici. A seguito dell’identificazione di regolatori epigenetici chiave è necessario comprenderne le relazioni funzionali dinamiche e complesse a livello di organismi. Sulla base di ciò la rete di eccellenza EPIGENESYS (Epigenetics towards systems biology), finanziata dall’UE, ha deciso di creare un quadro per lo sviluppo e la condivisione di strumenti, risorse e conoscenze in modo da integrare l’epigenetica nella biologia dei sistemi, una disciplina che analizza contemporaneamente le interazioni dinamiche di diversi fattori integrando analisi computazionali all’avanguardia. I ricercatori hanno studiato le interazioni dei regolatori epigenetici con la cromatina, il pacchetto di DNA all’interno delle cellule, e il modo in cui le modificazioni epigenetiche sono determinate, mantenute e cancellate. Hanno scoperto casi in cui le modificazioni istoniche post-traslazionali sui nucleosomi, unità di strutturazione fondamentali della cromatina, possono agire da segnali epigenetici ereditabili. La rete di eccellenza era anche particolarmente interessata a chiarire come i meccanismi epigenetici siano deregolati nella malattia e a creare modelli matematici degli eventi di segnalazione in situazioni normali e perturbate. Si è scoperto che determinati segnali epigenetici erano altamente dinamici in tutto il processo di invecchiamento e svolgevano un ruolo fondamentale nella regolazione dell’espressione genica nel corso della vita. Applicando approcci di biologia dei sistemi ad alta processività gli scienziati di EPIGENESYS sono riusciti a decifrare aspetti chiave del crosstalk tra genoma ed epigenoma in diversi organismi modello. Hanno anche utilizzato set di dati e strumenti per creare modelli di stati epigenetici e reti di regolazione a livello di intero genoma. Poiché la regolazione positiva e negativa della trascrizione richiede il rimodellamento della cromatina tramite modificazioni degli istoni e del DNA, il consorzio del progetto ha studiato in che modo ambiente, stress, stato metabolico e fattori di crescita inviino segnali all’epigenoma per indurre nuovi programmi di espressione genica. In generale il progetto EPIGENESYS ha offerto conoscenze fondamentali senza precedenti sul ruolo delle modificazioni epigenetiche in salute e malattia. Poiché la struttura della cromatina influenza l’accessibilità di vari farmaci anticancro, comprenderne le dinamiche è fondamentale per scegliere il trattamento e comprendere i meccanismi che portano alla resistenza. Inoltre, sono stati identificati nuovi biomarcatori per la risposta e la resistenza ai farmaci e per la classificazione di sottotipi di cancro, che hanno un grande potenziale di essere tradotti in applicazioni cliniche.
Parole chiave
Epigenetica, cancro, nutrizione, EPIGENESYS, biologia dei sistemi
