Alla ricerca del gene perduto

Wired
1 Mag 2016
Elena Cattaneo

Studiando per oltre trent’anni le mutazioni che scatenano la Corea di Huntington, una grave malattia degenerativa, due ostinati team di scienziati ne hanno scoperto i segreti e le origini risalenti a 800 milioni di anni fa 

La scienza è straordinaria. Per la portata delle scoperte che ha raggiunto per l’umanità e che raggiungerà ancora e perché lavora nel solo, inviolabile interesse di tutti noi. Lo è per il metodo, che impone il tacito ma non negoziabile impegno a raccontare le cose che si scoprono attenendosi alla prova dei fatti, restando lontani da interessi di parte e manipolazioni. Lo è perché parla di trasparenza e accessibilità ai dati, perché insegna l’importanza di essere onesti e rigorosi nei confronti sia del proprio lavoro sia di quello degli altri. La scienza infine è straordinaria perché permette di verificare il coraggio delle idee, compreso quello di accettare il fallimento quando esse sono sbagliate. Ma ciò che amo veramente della scienza è l’insopprimibile libertà. Che tale dev’essere per ognuno affinché tutte le idee razionali e teorizzabili vengano messe a confronto, in modo che possa emergere la migliore nell’interesse della collettività. Non riuscirei a vivere da scienziato senza rivendicare ogni giorno il diritto a quella libertà – che altro non è se non l’impegno a ricercare per conoscere e per sperare di curare – e a porre le mie idee, insieme a ogni altra, nell’arena della sfida conoscitiva su quel che è ancora ignoto. Proprio studiando una malattia, questa stessa libertà mi ha fatto viaggiare nel tempo fino a vedere cose accadute milioni di anni fa, che oggi si possono studiare.

È proprio in quest’esplorazione a caccia di un gene e delle sue lettere, che voglio accompagnarvi. Si tratta di un viaggio lungo 800 milioni di anni. È quello che il gene mutato causa della Corea di Huntington, malattia genetica degenerativa che studio da oltre un ventennio, ha fatto per arrivare fino a noi. Dapprima quel gene non contiene le lettere che la provocano, poi, durante l’evoluzione, esse compaiono e diventano sempre più numerose. Ma entro un limite soglia, non sono dannose; nel malato invece lo superano. Ne consegue la morte dei neuroni della corteccia e del corpo striato, cioè le aree cerebrali che controllano il movimento e alcune funzioni cognitive. È perciò un percorso doloroso che racconta la sofferenza di migliaia di persone, il dolore di un malato ogni diecimila individui in Europa e nel continente americano, moltiplicato per quello dei membri delle famiglie che spesso finiscono per essere l’unico sostegno. Ma è anche un viaggio di fondamentale importanza perché quel gene ci ha accompagnato lungo tutta l’evoluzione umana. E con quelle lettere, importanti ma pericolose, ci indirizza forse verso nuove conoscenze dello sviluppo e della funzione del sistema nervoso. Fino alla speranza di comprendere le origini della malattia.Questo itinerario ha tanti protagonisti, anche molto lontani fra loro nel tempo e nello spazio. A cominciare da Nancy Wexler, neuropsicologa pioniera degli studi sull’Huntington e presidente dell’Hereditary Disease Foundation. Nel 1978, riuniti 58 scienziati da tutto il mondo e da istituti differenti, li invitò alla ricerca del gene che causa l’Huntington in Venezuela. Più precisamente nel villaggio di Laguneta, sulle rive del lago Maracaibo, in cui alla fine del diciannovesimo secolo è vissuta un’altra donna che in questa storia ha un ruolo chiave.

Maria Concepción Soto, morta nel 1880, infatti, pare essere stata una sorta di capostipite della malattia in quell’area e sembra che, proprio a partire da lei, il gene alterato si sia poi diffuso nella zona arrivando a interessare fino a ventimila discendenti. Ancora oggi, il villaggio di Laguneta é uno dei luoghi del mondo a più alta densità di pazienti affetti di Huntington: sette individui su mille vengono colpiti da quella patologia. Tutto parte, quindi, dall’invito di Nancy, dal suo «Let’s go to Venezuela!» e da un’idea che s’è rivelata giusta. Ha saputo conquistare prima la fiducia dei colleghi che l’avevano seguita quasi al buio in un posto lontano da ogni rotta ma contraddistinto dall’incredibile concentrazione di malati che vivevano segregati dalla civiltà – come purtroppo succede ancora oggi. Poi Nancy si è guadagnata anche quella degli abitanti del villaggio che si sono resi disponibili ai prelievi perché, ha spiegato, lo studio del loro sangue e del dna avrebbe permesso di identificare la causa della malattia che provocava quei movimenti cosi scomposti. Tra i genetisti coinvolti c’erano anche David Housman, Jim Gusella e Marcy MacDonald del Mit di Boston. Anche loro hanno regalato un contributo immenso a questa straordinaria storia, grazie a un’altra idea: “tagliare” il dna raccolto sul lago Maracaibo con opportuni enzimi di restrizione (forbici) che riconoscono sequenze-lettere specifiche, poi confrontare i frammenti ottenuti da individui sani con quelli dei malati per cercare un frammento (quindi un taglio) associato ai sintomi della Corea di Huntington. Ció avrebbe significato che quel frammento era “vicino” alla zona in cui era localizzato il gene malato. Non una cosa facile, soprattutto allora.

I colleghi del Massachusetts Institute of Technology hanno utilizzato degli enzimi di restrizione – a quei tempi, in realtà, ne avevano a disposizione davvero pochissimi – per “tagliare” il dna, poi hanno iniziato a cercare frammenti ricorrenti negli individui che mostravano i sintomi della patologia. Alla fine, li hanno trovati. Era il 1983, quando sono riusciti a riconoscere un frammento di dna che “co-segregava” sempre con la malattia. Significava avere piantato una bandierina che marcava l’area prossima al gene responsabile. In altre parole, lungo un’autostrada che attraversa l’intera Europa, avevano compreso che il gene era localizzato tra Zurigo e Milano. Ma dove, esattamente? Per la scoperta del punto preciso – e del gene – sono occorsi altri dieci anni. Nel 1993 infatti hanno capito che si trova all’apice del cromosoma quattro e contiene tre lettere CAG (i nucleotidi citosina, adenosina, guanina) che si ripetono un certo numero di volte, CAGCAGCAGCAG… Tutti noi l’abbiamo ma, nella forma sana, quella tripletta è presente fino a un massimo di 35 volte. Oltre le 36 causa, purtroppo, la malattia. Nel laboratorio all’Università Statale di Milano abbiamo iniziato a studiarla nel 1995. Abbiamo pensato che, se nel nostro corpo abbiamo quel gene, a qualcosa servirà: grazie a quest’idea, nel 2001 abbiamo scoperto che, nella versione sana, stimola la produzione della neurotrofina BDNF, importantissima per i neuroni striatali (gli stessi che muoiono ne11’Huntington). Il gene malato, al contrario, ne provoca ima riduzione addirittura del 50%. Quindi il gene sano ha un ruolo fondamentale nelle aree cerebrali colpite dalla malattia.

Ma in laboratorio ci siamo chiesti anche per quale ragione l’evoluzione l’avesse conservato in tutti noi nonostante il rischio, che nelle generazioni future, le ripetizioni di CAG potessero superare quella soglia limite di 35 e causassero la patologia. Per trovare la risposta abbiamo iniziato a cercarne l’origine andando indietro nel tempo, convinti che la sua storia evolutiva ci avrebbe aiutato a scoprirla. In tal modo abbiamo conosciuto un altro importante protagonista di questa vicenda: il Dictyostelium, un’ameba nata circa 800 milioni di anni fa che rappresenta il primo organismo pluricellulare comparso sulla terra (in precedenza, a livello di evoluzione, c’era il lievito che è invece un organismo unicellulare). Ed è proprio a questo punto che è comparso anche il gene dell’Huntington, però ancora privo delle lettere CAG. Dopo il Dictyostelium l’evoluzione si è divisa in due rami: i protostomi (insetti, formiche, molluschi, api) e i deuterostomi, da cui hanno origine i vertebrati (cioè i mammiferi, i primati e, infine, l’uomo). In entrambi continuiamo a trovare il gene ma è solo fra i deuterostomi che compare il CAG. La prima volta è nel riccio di mare che ne contiene due ripetuti, CAGCAG, sempre all’apice del cromosoma quattro (il riccio, fra l’altro, è molto importante nella storia dell’evoluzione perché in esso compare anche il primo anello primitivo di sistema nervoso).

Poi abbiamo studiato il dna di specie via via più evolute per comprendere se ci fosse una relazione tra il numero di triplette, cioè di CAG, e l’evoluzione del sistema nervoso. Perché l’evoluzione non fa passi falsi: tramanda solo le lettere che hanno un vantaggio per la specie. Siamo arrivati così all’anfiosso, un animale marino che abbiamo letteralmente pescato in buche scavate nella sabbia della Florida. Dall’analisi approfondita del suo dna, è giunta una nuova conferma, che cioè il CAG non è scomparso e il sistema nervoso si è evoluto: l’anfiosso, infatti, è la prima specie ad averne uno cefalizzato, cioè localizzato come il nostro nella parte anteriore. Cosi via, a seguire: nel pesciolino zebra abbiamo trovato quattro CAG, il topo ne ha sette, la pecora dieci e la scimmia circa quindici. L’uomo, tra i nove e i 35. Più viaggiavamo nel tempo e ci avvicinavamo all’essere umano, più il sistema nervoso si evolveva e, di pari passo, aumentava anche il numero di CAG. ll gene sano nell’uomo, poi, è polimorfico, vale a dire che il numero di triplette varia da persona a persona (appunto tra nove e 35). Alcuni colleghi tedeschi hanno inoltre pubblicato uno studio di risonanza magnetica nucleare, condotto su circa 300 individui sani, dimostrando che quanti hanno un numero maggiore di CAG all’interno del gene sano, possiedono anche più materia grigia in una zona basale del cervello.

I nostri interrogativi hanno iniziato a farsi sempre più puntuali: la presenza del CAG nel gene potrebbe essere stata necessaria per la comparsa e/o l’evoluzione del sistema nervoso? C’è qualche correlazione funzionale tra il numero di triplette e la funzione del sistema stesso? È possibile che questa tragica malattia, la Corea di Huntington, si sviluppi a causa del continuo tentativo dell’evoluzione di compiere ancora qualche passo e creare, con un più alto numero di CAG, il “prossimo” sistema nervoso, ancora più funzionale?

Su queste basi oggi stiamo studiando l’ipotesi che i malati di questa patologia siano i protagonisti sfortunati di un processo evolutivo ancora in divenire, che mira ad aggiungere sempre più triplette all’interno del gene: certamente non sono i portatori di uno “stigma” che per anni ha significato vergogna, isolamento e incomprensione. Ma, purtroppo, non esiste ancora un trattamento. Nel nostro laboratorio, come in molti altri nel mondo, lavoriamo in tante direzioni con la speranza che arrivi il giorno in cui nessuno più morirà di Huntington. Il silenziamento genico, le strategie per ridurre gli aggregati, per proteggere i neuroni e le possibilità del trapianto cellulare sono strade aperte da anni: cominciano a dare risultati sperimentali importanti. Il silenziamento genico in particolare, sperimentato con successo in animal i di piccola e grossa taglia, è ora in sperimentazione clinica nell’uomo. È un primo tentativo, ma una seconda generazione di molecole per silenziare il gene malato è già in progettazione e studio.

La storia della ricerca sulla malattia di Huntington e il viaggio nel tempo di quel gene antico che giunge fino a tutti noi ci raccontano come la sola idea di poter vincere sfide impossibili riesca a dare forza e dignità a una malattia e a coloro che ne soffrono. Tempo fa ho sentito pronunciare da Tom Isaacs – un caro amico inglese colpito molto giovane da un’altra terribile malattia neurodegenerativa, il Parkinson – queste parole: «Un giorno saremo in grado di dire: io “avevo” il Parkinson». È questo l’obiettivo verso cui procedo anch’io nel mio campo di studio, nel mio laboratorio, insieme ai colleghi e ai tanti collaboratori con cui ogni giorno affronto la sfida.

Fonte: Associazione Luca Coscioni