Sviluppo fetale e disturbi dell’impronta

Si ritiene inoltre che una corretta ereditarietà epigenetica dell’imprinting genomico sia fondamentale anche per lo sviluppo successivo. In particolare, alcuni dei geni dell’impronta sembrano essere importanti per lo sviluppo precoce del cervello e, quando non correttamente metilati, possono portare a malattie come la sindrome di Prader-Willi, la sindrome di Beckwith-Wiedermann, la sindrome di Silver-Russell e la sindrome di Angelman. Si pensa anche che questi geni di impronta siano coinvolti nella crescita in modo più ampio. Di seguito è riportata un’eccellente intervista di EpiGenie con il Dr. Gudrun Moore, che sta studiando l’epigenetica della crescita e dello sviluppo precoce presso l’University College di Londra.

Il topo agouti

Esempi di ereditarietà epigenetica transgenerazionale all’interno di geni endogeni, diversi dai geni impressi, è relativamente raro. Tuttavia, un eccellente esempio è quello del gene agouti viable yellow (Avy). Il locus Avy è in realtà un retrotrasposone (cioè un gene che salta) che viene inserito a monte del gene agouti. Anche se Avy è unico per il genoma del mouse, l’elemento è presente in migliaia di copie. Normalmente, questi elementi Avy sono metilati, quindi, spenti. Tuttavia, nel topo Agouti, sono non metilati e attivi, portando a un mantello giallo e un’obesità molto pronunciata.

Il modello di topo agouti giallo (Avy), in cui la variazione del colore del mantello è correlata ai segni epigenetici stabiliti all’inizio dello sviluppo. Questi due topi sono geneticamente identici. Tuttavia, hanno un diverso modello di metilazione epigenetica in uno specifico loci genetico che influisce sul colore e sul peso dei capelli.

I topi il cui gene agouti è “acceso” hanno anche maggiori probabilità di soffrire di diabete e cancro da adulti. Inoltre, queste modifiche epigenetiche agli elementi Assiali possono essere ereditate transgenerazionalmente dalla prole. Ciò suggerisce che c’è un fallimento per cancellare i segni epigenetici che sono stabiliti al locus Assia nella linea germinale. Quindi, c’è una chiara eredità epigenetica transgenerazionale attraverso il gamete.

Impatto ambientale sull’ereditarietà

Una delle aree più interessanti della ricerca epigenetica riguarda la comprensione di come l’ambiente (ad esempio, esposizioni a tossine o ampie esperienze come lo stress cronico) possa causare cambiamenti epigenetici e se questi cambiamenti possano essere ereditati o meno transgenerazionalmente. Lo stress nella madre o nel padre può influire sulla salute di un bambino prima ancora di essere concepito?

Il campo dell’epigenetica ambientale è un’area della scienza che coinvolge scienziati di molte discipline diverse tra cui biologia molecolare, epidemiologia e matematica. Capire come l’ambiente influisce sul funzionamento del genoma avrebbe enormi implicazioni su come affrontiamo la risoluzione delle malattie attuali e pensiamo all’ereditarietà. Detto questo, i dati che supportano la relazione tra ambiente, epigenetica e ereditarietà transgenerazionale sono ancora nascenti.

Quando si pensa all’ereditarietà epigenetica transgenerazionale, è fondamentale stabilire che il fenotipo ereditato dipende dal passaggio attraverso i gameti (cioè lo sperma e le uova). Un esempio illustrativo è che i topi allevati da madri stressate hanno molte più probabilità di essere stressati. Inoltre, ci sono noti cambiamenti associativi nella metilazione del DNA al gene del recettore glucocorticoide. Questo è un esempio di una caratteristica ereditata che non viene ereditata tramite i gameti, anche se esiste una base epigenetica. In questo caso, i cambiamenti epigenetici nella prole provengono dall’interazione comportamentale con il genitore, non dall’ereditare l’epigenetica attraverso i gameti.

Tuttavia, ci sono esempi di ambiente che inducono cambiamenti epigenetici che vengono poi ereditati dalla prole attraverso i gameti. In particolare, gli effetti epigenetici transgenerazionali attraverso il padre hanno meno probabilità di essere confusi da fattori comportamentali in quanto il padre contribuisce molto meno della madre all’ambiente del feto e del neonato. Il team di Michael Skinner ha prodotto uno dei primi studi a sostegno dell’idea che l’ambiente potrebbe causare cambiamenti epigenetici che potrebbero essere ereditati attraverso i gameti. In questo studio, ratti femmina sono stati esposti a un fungicida (vinclozolin) e hanno scoperto che i cambiamenti epigenetici che si sono verificati nella prole maschile di prima generazione sono stati fedelmente trasmessi attraverso almeno quattro generazioni.

È probabilmente improbabile che l’ereditarietà epigenetica transgenerazionale sia un fenomeno diffuso. Certamente l’epigenetica svolge un ruolo importante nel differenziare i tipi di cellule all’interno di un dato organismo e “adattare” questi tessuti all’esposizione ambientale. Inoltre, ci sono prove significative che questi cambiamenti possono verificarsi nei gameti. Ma credo che il risultato più probabile di questi cambiamenti epigenetici sia una diminuzione della fertilità (cioè una diminuzione della vitalità embrionale) se non vengono completamente cancellati durante la riprogrammazione, piuttosto che tratti acquisiti che vengono poi ereditati tra le generazioni. Detto questo, un modo molto diverso di guardare all’epigenetica potrebbe essere un meccanismo per “adattamento a lungo termine” o “evoluzione a breve termine”. In questo caso, l’eredità epigenetica transgenerazionale diventa essenzialmente necessaria per la sopravvivenza della specie. In entrambi i casi, la ricerca in questo settore continuerà ad espandersi ed eccitare nei prossimi anni.