Abstract
In ogni cellula del tuo corpo c’è del DNA. Una parte di questo DNA dice al corpo come fare le proteine. Tuttavia, molto di questo DNA non produce proteine e alcune persone lo chiamano “DNA spazzatura”. Un recente studio di ricerca ha mostrato che la variazione (differenze tra gli individui) in un particolare pezzo di DNA spazzatura potrebbe aumentare il rischio di cancro. Gli scienziati hanno esaminato un tipo di DNA spazzatura chiamato ripetizioni MSR1. Hanno mostrato che le ripetizioni MSR1 si attaccano alla fine dei geni cancerogeni, formando “code”, e che le code più corte aumentano il rischio di cancro al seno e alla prostata. Questa è una scoperta eccitante, perché potrebbe consentire una migliore diagnosi e trattamenti per il cancro.
In ogni cellula del nostro corpo c’è una molecola lunga e sottile chiamata DNA. Il DNA è il tuo manuale di istruzioni personale e dice al tuo corpo tutto ciò che deve sapere! Il DNA determina il colore dei tuoi occhi, il tono della tua pelle, quanto sei alto, e persino se i tuoi muscoli sono migliori nello sprint o nel correre una maratona. Proprio come un vero manuale di istruzioni, le istruzioni nel DNA sono scritte in una serie di lettere. Nel DNA ci sono solo quattro lettere: A, T, G e C. Queste lettere sono combinate per scrivere le istruzioni per le proteine. Le proteine sono gli elementi costitutivi delle cellule. Il cervello, il cuore e tutti gli altri organi sono fatti di molte proteine diverse. Le lettere del DNA necessarie per creare una proteina sono chiamate “geni”. Puoi indovinare quanti geni ha un essere umano?
Oltre 20.000!
E’ vero, in ogni cellula del tuo corpo ci sono oltre 20.000 geni, ognuno dei quali contiene le istruzioni per una diversa proteina! I geni sono allineati lungo strutture chiamate cromosomi. I cromosomi sono enormi molecole di DNA che sono state arrotolate molto strettamente per adattarsi alla cellula. Ogni cellula umana ha 23 coppie di cromosomi. Puoi vedere come il DNA, i geni, i cromosomi e le cellule sono in relazione tra loro nella Figura 1.
- Figura 1 – Puoi immaginare ogni cellula come una biblioteca.
- Nella biblioteca ci sono 23 coppie di librerie e nella cellula ci sono 23 coppie di cromosomi. Sugli scaffali delle librerie ci sono dei libri: ogni libro è un gene. La biblioteca ha due copie di ogni libro, perché le librerie sono a coppie, ricordate! All’interno del libro ci sono le lettere A, T, C e G in molte combinazioni, che danno le istruzioni su come fare una singola proteina.
I geni sono un codice segreto per le proteine, quindi sono talvolta chiamati “DNA codificante”. Tuttavia, tra i geni, c’è un sacco di altre lettere di DNA che non producono proteine. Questo è chiamato “DNA non codificante”, perché non fa parte del codice segreto delle proteine. In passato, gli scienziati pensavano che i geni fossero l’unica parte importante del DNA. Chiamavano i bit non codificanti “DNA spazzatura”, perché pensavano fosse spazzatura! Alcuni del DNA spazzatura sono molto ripetitivi, ripetendo la stessa sequenza di lettere più e più volte – noi lo chiamiamo DNA ripetuto. Sì, lo so, gli scienziati non sono molto fantasiosi! Dai un’occhiata alla figura 2 per vedere come il DNA spazzatura si adatta ai geni.
- Figura 2 – Ogni cromosoma (scaffale) ha molti geni (libri).
- Ogni libro contiene il codice segreto per una proteina. Ma i libri (geni) non sono tutti uno accanto all’altro, ci sono fogli di carta sciolti tra i libri. A volte i fogli sciolti sono in fondo al libro, come un’appendice extra. I fogli di carta contengono lettere del DNA, ma non fanno parte del codice segreto delle proteine. I fogli di carta sono il “DNA spazzatura”. Alcune delle parole sui fogli sciolti sono molto ripetitive, per esempio, solo dire CAT più e più volte! Quando una sequenza di lettere si ripete più volte nel genoma lo chiamiamo “DNA ripetuto”.”
Variazione del DNA
Hai mai usato un thesaurus? È un tipo speciale di dizionario che ci dice le parole che hanno lo stesso significato, o simile, l’una all’altra. Per esempio, si potrebbe cercare “grande” nel thesaurus e potrebbe elencare “grande, massiccio, enorme”. Penso che saresti d’accordo che le seguenti frasi sono tutte corrette e hanno lo stesso significato – anche se usano una parola leggermente diversa:
Il gatto si sedette su un tappeto sporco.
Il gatto si sedette su un tappeto sporco.
Il gatto si sedette su un tappeto fangoso.
La stessa cosa può accadere nel DNA. Vi ricordate che la sequenza di lettere che dicono al corpo come produrre una proteina si chiama gene? Immaginate di guardare le lettere di un gene in molte persone diverse. Le lettere sarebbero per lo più le stesse in ogni persona, ma occasionalmente verrebbe usata una lettera diversa, proprio come usare una parola alternativa dal thesaurus! Per esempio, se si guarda al gene del colore degli occhi, c’è una versione per gli occhi blu, una per gli occhi verdi, una per gli occhi marroni e una per gli occhi grigi. Le lettere potrebbero essere leggermente diverse, ma sono tutte versioni corrette del gene. Chiamiamo queste piccole, normali differenze “variazione naturale”.
DNA spazzatura e cancro
Anche il DNA spazzatura può avere una variazione naturale. Recentemente, la dottoressa Anna Rose e i suoi colleghi hanno dimostrato che la variazione naturale nel DNA spazzatura può aumentare il rischio di cancro.
Il cancro è una malattia in cui alcune cellule del tuo corpo diventano fuori controllo. Si dividono troppo velocemente e causano un grumo pericoloso, chiamato tumore. Il cancro è estremamente comune – potresti conoscere qualcuno che ha avuto il cancro o aver sentito storie di malati di cancro nelle notizie. Il cancro può colpire diverse parti del corpo. Il cancro al seno di solito colpisce le donne, e circa una donna su otto avrà il cancro al seno ad un certo punto della sua vita. Il cancro alla prostata colpisce gli uomini ed è altrettanto comune come il cancro al seno. Quindi, come la variazione naturale nel DNA spazzatura aumenta il rischio di questi tumori?
I ricercatori hanno esaminato un tipo specifico di DNA spazzatura, chiamato ripetizioni MSR1. Hanno scoperto che i gruppi di ripetizioni MSR1 si trovano spesso molto vicino ai geni. Hanno trovato uno di questi cluster MSR1 molto interessante, perché questo cluster di DNA spazzatura era effettivamente bloccato alla fine di un gene noto che causa il cancro. Se guardate indietro alla figura 2, potete vedere che i fogli sciolti (DNA spazzatura) si trovano tra i libri (geni) o infilati alla fine del libro come un’appendice. In questo caso, i fogli sciolti erano nelle ultime pagine del libro! Si potrebbe pensare alle ripetizioni di MSR1 come a una coda per il gene che causa il cancro. Gli scienziati si sono chiesti se la coda di MSR1 fosse importante.
Le ripetizioni MSR1 mostrano un sacco di variazioni naturali
Prima di tutto, i ricercatori hanno guardato la coda di MSR1 in molte persone diverse, per verificare la variazione naturale della lunghezza. E ne hanno trovato un sacco! In persone del Regno Unito e dell’Australia, hanno visto che persone diverse avevano tutto, da code MSR1 molto corte a code molto lunghe (Figura 3).
- Figura 3
- Gli scienziati hanno trovato che le ripetizioni MSR1 (cerchi blu) formavano una coda alla fine del gene cancerogeno (come l’appendice di fogli sciolti nella copertina posteriore di un libro nella Figura 2). Hanno esaminato le code di MSR1 in un grande gruppo di persone del Regno Unito e dell’Australia e hanno scoperto che la lunghezza delle code mostrava una variazione naturale. Alcune persone avevano code molto corte, mentre altre avevano code molto lunghe – e altre erano da qualche parte nel mezzo!
Ricordate che i cromosomi sono in coppia, quindi ogni persona ha due di ogni gene. Ciò significa che ogni persona ha due dei geni che causano il cancro, e due code MSR1! Quindi, su un cromosoma potrebbe esserci una coda corta, ma sull’altro cromosoma potrebbe esserci una coda lunga. D’altra parte, potrebbe esserci una coda corta su entrambi i cromosomi, o una coda lunga su entrambi i cromosomi.
Gli scienziati sapevano che la coda di un gene è spesso importante nel controllare quanta o quanta poca proteina viene prodotta da quel gene. Si può immaginare che un gene abbia un interruttore di controllo – quando il gene è “off”, non viene prodotta alcuna proteina dal gene. Quando il gene è “acceso”, la proteina viene prodotta. O, più precisamente, i geni possono essere controllati da un interruttore dimmer di una luce. Il gene non è semplicemente acceso o spento, ma può essere spento, a luce bassa, media o forte! Gli scienziati hanno pensato che forse la coda di MSR1 era un interruttore per il gene cancerogeno. Hanno fatto un esperimento complicato che ha dimostrato che la coda corta produceva molta più proteina della coda lunga. Così, avevano dimostrato che la coda di MSR1 era un interruttore dimmer – e che la coda lunga era l’impostazione della luce bassa, ma la coda corta era l’impostazione della luce chiara (Figura 4).
- Figura 4 – La coda di MSR1 agisce come un interruttore dimmer per il gene che causa il cancro.
- La coda corta è l’impostazione della luce chiara sull’interruttore e causa la produzione di molte proteine. Al contrario, la coda lunga è l’impostazione della luce fioca, il che significa che non viene prodotta molta proteina dal gene.
MSR1 si ripete nel cancro al seno e nel cancro alla prostata
In seguito, i ricercatori hanno pensato a cosa questo potrebbe significare per il cancro. Altri scienziati avevano già scoperto che i tumori del cancro al seno e della prostata avevano alti livelli della proteina prodotta dal gene cancerogeno. La dottoressa Rose e i suoi colleghi avevano visto che la coda corta era l’interruttore della luce e produceva alti livelli della proteina cancerogena (date un’altra occhiata alla figura 4 per ricordarvelo, se ne avete bisogno). Così, hanno pensato che se una persona ha la coda corta nel gene, quella persona potrebbe essere a rischio di cancro al seno e alla prostata.
Prima, hanno studiato il cancro al seno. Hanno esaminato un gruppo di donne del Regno Unito che avevano il cancro al seno, e lo stesso numero di donne che non avevano il cancro al seno. Hanno misurato la lunghezza delle code MSR1 che le donne avevano sul gene che causa il cancro su ciascuno dei loro cromosomi (ricordate, tutti hanno due di ogni cromosoma). Hanno scoperto che le donne con il cancro al seno avevano molte più probabilità di avere code corte di MSR1. Infatti, hanno usato la matematica per dimostrare che se una persona ha una coda corta su entrambi i cromosomi, è cinque volte più probabile che abbia il cancro al seno in giovane età. Anche una coda corta su uno solo dei cromosomi rende una persona quasi due volte più probabile di avere il cancro al seno.
In seguito, hanno studiato il cancro alla prostata. Questa volta, hanno esaminato un gruppo di uomini australiani con cancro alla prostata e lo stesso numero di uomini senza cancro alla prostata. Di nuovo, hanno trovato che la coda corta MSR1 metteva gli uomini a rischio di cancro alla prostata. Hanno calcolato che una coda corta su entrambi i cromosomi, ha reso un uomo 1,5 volte più probabile di avere il cancro alla prostata.
Che altro?
E’ abbastanza bello sapere come è controllato il DNA nelle nostre cellule. È stato molto emozionante per gli scienziati scoprire che la ripetizione MSR1 ha agito come un interruttore. Capire come i geni sono controllati è una parte importante della scienza al giorno d’oggi. Ma possiamo usare questo per aiutare le persone? Probabilmente sì!
Il nostro DNA è in gran parte lo stesso dal giorno in cui nasciamo fino al giorno in cui moriamo. Questo significa che uno scienziato potrebbe analizzare il sangue delle persone per scoprire quanto è lunga la loro coda MSR1 quando sono giovani. Lo scienziato saprebbe quindi quali persone hanno le code corte sui loro cromosomi, il che gli direbbe quali persone sono a più alto rischio di cancro al seno o alla prostata. Queste informazioni aiuteranno i medici a monitorare queste persone con più attenzione e, si spera, a rilevare qualsiasi cancro molto presto. Questo significa che le persone che sono a rischio hanno una possibilità molto migliore di essere curate dal cancro.
Tuttavia, dobbiamo anche pensare all’etica di ogni nuovo test genetico – date un’occhiata al Box 1 per saperne di più sull’etica medica e se la dottoressa Rose si sottoporrebbe o meno al test! Cos’ha a che fare l’etica con la genetica?
L’etica medica è un tipo di filosofia che esamina la moralità degli esperimenti scientifici – semplicemente, se è giusto o sbagliato portare avanti la ricerca. L’etica medica è particolarmente importante nella scienza medica, perché spesso facciamo esperimenti su esseri umani, o su campioni di esseri umani (come i campioni di DNA). Prima che uno scienziato conduca un progetto di ricerca, deve ottenere il permesso da un gruppo di persone specializzate chiamato “Comitato Etico”, che considera se lo studio è eticamente giusto.
In questo progetto di ricerca, ho usato campioni di DNA di molte persone – ma non il mio. Non sarebbe stato etico usare il mio campione di DNA. Questo è fondamentale perché, quando si fa ricerca, potremmo imparare qualcosa di completamente inaspettato. Cosa farei se scoprissi per caso di avere una mutazione genetica per una malattia grave e incurabile? Questo è il tipo di domande importanti che l’etica medica considera.
Tuttavia, sceglierei di fare il test per la lunghezza della coda del DNA spazzatura. Questo perché, anche se il cancro è una malattia molto grave, c’è una cura per esso. Se avessi il test e scoprissi di essere ad alto rischio, sarei in grado di essere più preparato alla malattia. Mi sottoporrei a controlli più regolari e, se dovessi avere la malattia, sarei in grado di farmi curare prima. Tuttavia, se ci fosse un test genetico per una malattia diversa che non ha un trattamento, non vorrei fare quel test – per me, creerebbe più preoccupazione per nessun beneficio. Cosa faresti in ogni situazione?
Potrebbe anche essere possibile fare nuovi trattamenti per il cancro. Questa ricerca ci ha mostrato che le ripetizioni MSR1 sono importanti nel cancro. Quindi, forse i farmacisti saranno in grado di fare un farmaco che mira alle ripetizioni MSR1. Questo potrebbe essere un nuovo tipo di chemioterapia – un farmaco che combatte il cancro.
Comprendere i cambiamenti genetici che aumentano il rischio di ammalarsi di cancro è davvero importante per continuare a combattere il cancro. Si spera che questa nuova scoperta permetterà agli scienziati e ai medici di individuare il cancro più presto e fare trattamenti nuovi e migliori. E tutto questo viene dal cosiddetto “DNA spazzatura”!
Non così spazzatura dopo tutto, eh?
Glossario
DNA: Una lettera che compone il codice genetico umano, può essere A, T, G o C.
Proteina: Gli elementi costitutivi di ogni cellula del tuo corpo.
Gene: L’insieme delle lettere del DNA che compongono le istruzioni per produrre una proteina.
Cromosoma: Un’enorme stringa di DNA che si trova all’interno di ogni cellula del corpo.
DNA non codificante: Le lettere del DNA che non fanno parte di un gene, quindi non contengono le istruzioni per una proteina.
Genoma: Il nome per l’insieme completo di tutto il DNA su tutti i cromosomi.
Variazione naturale: Piccole differenze tra il codice genetico di persone diverse.
Cancro: Una malattia in cui alcune cellule del corpo sono fuori controllo e crescono per formare un grumo, o tumore.
Chemotherapy: Un farmaco che combatte le cellule tumorali.
Conflict of Interest Statement
L’autore dichiara che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che potrebbero essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi.
Original Source Article
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S. K., Hollands. M., et al. 2018. Le ripetizioni MSR1 modulano l’espressione genica e influenzano il rischio di cancro al seno e alla prostata. Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Riferimento
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S., Hollands, M., et al. 2018. Le ripetizioni MSR1 modulano l’espressione genica e influenzano il rischio di cancro al seno e alla prostata. Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Cancer Research UK Website Statistics. Disponibile a: http://www.cancerresearchuk.org/health-professional/cancer-statistics/risk/lifetime-risk (Accesso: 1 marzo 2018).
Kontos, C. K., e Scorilas, A. 2012. Kallikrein-related peptidases (KLKs): una famiglia genica di nuovi biomarcatori del cancro. Clin. Chem. Lab. Med. 50(11):1877–91. doi:10.1515/cclm-2012-0247
