In un mondo in cui la ricerca scientifica continua a svelare i misteri nascosti nelle profondità del nostro DNA, l'”Effetto farfalla” genomico emerge come un capitolo significativo nella comprensione dell’autismo.
A svelarlo, un team di ricercatori del RIKEN Center for Brain Science (CBS) di Tokyo.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Cell Genomics
Effetto farfalla e autismo: un viaggio nel mondo dell’ASD
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Prima di addentrarci nei dettagli dell'”effetto farfalla” genomico, facciamo una breve tappa nel mondo dell’autismo.
L’ASD è un disturbo neurologico complesso, che si manifesta in varie forme e intensità. Caratterizzato da difficoltà nelle interazioni sociali, problemi di comunicazione e comportamenti ripetitivi, colpisce milioni di persone nel mondo, con un’ampia varietà di sfumature che rendono ogni esperienza unica.
La ricerca tradizionale ha da sempre focalizzato l’attenzione sulla parte del genoma che codifica le proteine, ma il nuovo studio si spinge oltre.
Il team del ricercatore Atsushi Takata, esperto in patologie molecolari e disturbi psichiatrici, ha esplorato le regioni non codificanti del genoma.
Sotto esame, in particolare i promotori: le architetture genetiche che orchestrano la produzione proteica.
Il sequenziamento del genoma spiega l’effetto farfalla
Attraverso un’analisi approfondita dei dati di sequenziamento dell’intero genoma dei soggetti affetti da ASD e delle loro famiglie, gli scienziati hanno identificato una particolare categoria di mutazioni genetiche “de novo”.
Parliamo cioè delle mutazioni del promotore nei TAD (Topologically Associating Domains) contenenti geni ASD.
Queste mutazioni, collocate nei promotori, agiscono come chiavi di un intricato meccanismo di controllo. Influenzano infatti la produzione o la mancata produzione delle proteine.
L'”Effetto Farfalla” genomico, così battezzato per la sua capacità di innescare cambiamenti significativi anche con piccole mutazioni, sembra avere un legame stretto con lo sviluppo dell’ASD.
In che modo?
Il fenomeno, agendo appunto come il battito d’ali di una farfalla, si propaga attraverso il genoma, influenzando le vie neurologiche coinvolte nella manifestazione dell’autismo.
Ma cerchiamo di capire meglio.
Un’analisi senza precedenti: il genoma di oltre 5mila famiglie sotto analisi
Con un ampio set di dati proveniente da oltre 5mila famiglie, il team del RIKEN CBS si è impegnato nell’analisi dettagliata dell’intero genoma.
Con il focus puntato sulle strutture tridimensionali del genoma, chiamate TAD (Topologically Associating Domains), i ricercatori hanno esplorato le interazioni complesse tra geni vicini e i loro elementi regolatori.
Come accennato, il cuore della scoperta risiede nelle mutazioni genetiche “de novo”, ovvero quelle che sorgono spontaneamente e non vengono ereditate.
I ricercatori hanno identificato che queste mutazioni nei promotori, parti cruciali del genoma che regolano la produzione proteica, aumentano il rischio di ASD.
Tuttavia, la chiave di questo mistero genetico risiede nel loro posizionamento all’interno dei TAD che contengono geni specifici correlati all’ASD.
Quando i geni collidono
Armati del CRISPR/Cas9, un sistema di editing genetico all’avanguardia, il team ha orchestrato modifiche specifiche nel DNA delle cellule staminali.
Risultato? L’analisi dettagliata ha rivelato che le mutazioni nei promotori aumentano il rischio di ASD solo quando questi sono localizzati nei TAD che contengono geni strettamente collegati all’ASD.
Contrariamente alle precedenti teorie, concentrate solo sulle regioni codificanti le proteine o sui promotori diretti, lo studio ha dimostrato che il contesto tridimensionale dei TAD è fondamentale.
Il risultato spiega come anche mutazioni apparentemente distanti dai geni specifici correlati all’ASD, possano innescare l’insorgenza della condizione.
In sintesi, anche una singola mutazione ha causato alterazioni in un gene associato all’ASD.
Questo conferma che le connessioni genetiche vanno ben oltre la sequenza di codifica proteica
«La nostra scoperta più importante è stata che le mutazioni de novo nelle regioni promotrici dei TAD contenenti geni noti di ASD sono associate al rischio di ASD, e questo è probabilmente mediato dalle interazioni nella struttura tridimensionale del genoma», afferma Takata.
Nuovi orizzonti diagnostici e terapeutici
Atsushi Takata, ritiene che la scoperta abbia profonde implicazioni per il campo della diagnosi e terapia dell’ASD. La comprensione dell’ampio impatto delle mutazioni nei TAD suggerisce che valutare il rischio genetico per l’ASD richiede uno sguardo più ampio. «Dobbiamo guardare oltre i geni correlati all’ASD“, spiega Takata, “concentrandoci su interi TAD che contengono geni associati all’ASD“.
«Inoltre, un intervento che corregge le interazioni aberranti promotore-potenziatore causate da una mutazione del promotore può anche avere effetti terapeutici sull’ASD ».
Ovviamente sono necessarie ulteriori ricerche che coinvolgano più famiglie e pazienti, al fine di comprendere meglio le radici genetiche dell’ASD. «Ampliando la nostra ricerca, acquisiremo una migliore comprensione dell’architettura genetica e della biologia dell’ASD. Cosa che porterebbe a una gestione clinica che migliori il benessere degli individui affetti, delle loro famiglie e della società», afferma Takata.
Effetti farfalla: implicazioni e prospettive future
Le implicazioni di questa scoperta sono immense.
Comprendere come queste mutazioni influenzino lo sviluppo del disturbo dello spettro autistico potrebbe aprire nuove strade per la diagnosi precoce e lo sviluppo di terapie mirate.
Inoltre, questo studio solleva importanti domande sulla complessità della genetica dell’ASD e su come piccoli cambiamenti possano scatenare grandi effetti.
Un passo avanti nella nostra lotta per svelare i segreti del cervello e per offrire una speranza più luminosa a coloro che affrontano il complesso labirinto dell’ASD.
Fonte
I domini che associano topologicamente definiscono l’impatto delle varianti del promotore de novo sul rischio di disturbo dello spettro autistico, Cell Genomics (2024).