Ieri, Mercoledì 7 Ottobre è stato assegnato il premio Nobel per la chimica a tre ricercatori, Tomas Lindahl (Svedese), Paul L. Modrich (Americano) and Aziz Sancar (Turco) per i loro studi sui meccanismi utilizzati dalle cellule per riparare il DNA danneggiato e salvaguardare l’informazione genetica. Non voglio qui dilungarmi sulle notizie relative ai tre ricercatori. Avrete già avuto modo di leggerle su tutti i giornali.
Ricorderò solo il Professor Lindhal, svedese di origine, che ha speso la maggior parte della sua carriera scientifica in Inghilterra dove ha anche diretto il prestigioso laboratorio di Clare Hall dell’ICRF (Imperial Cancer Research Fund). Lo ricordo perché la sua ricerca si è intrecciata con quella di scienziati Italiani, alcuni dei quali attivi nell’Istituto di Genetica Molecolare del CNR a Pavia, da me diretto. Da qualche anno il Prof. Lindhal è presidente del Consiglio Scientifico dell’IFOM, l’istituto per la ricerca del Cancro a Milano diretto da uno dei più grandi studiosi nel campo della risposta cellulare al danno sul DNA, il Prof. Marco Foiani.
Il mio obiettivo è di trasmettervi qualcosa di più sul significato di queste ricerche. Di farvi intuire perché la poco considerata ricerca di base, sempre meno finanziata in Italia, abbia in realtà un ruolo fondamentale per comprendere malattie importati come i tumori e le malattie neurodegenerative che sono destinate ad affliggere sempre di più società, come la nostra, caratterizzate da un continuo allungamento delle aspettative di vita. Una premessa essenziale per mettere a punto terapie efficaci.
Ormai tutti lo sappiamo: il DNA è la molecola che contiene l’informazione necessaria per il funzionamento delle cellule e che specifica come siamo fatti, noi e tutti gli altri organismi che popolano questo pianeta. l’Informazione è immagazzinata nella sequenza delle 4 lettere chimiche che costituiscono i mattoni del DNA. Un po’ come la sequenze delle lettere dell’alfabeto nelle parole. In ogni cellula del nostro organismo sono contenute due copie di questa informazione. Ed ad ogni divisione cellulare queste vengono duplicate dando origine a due copie identiche delle molecole di DNA iniziali. In questo modo le due cellule figlie contengono la stessa informazione che era presente nella cellula madre. Un compito incredibile se pensiamo che un uomo adulto contiene più di 10 mila miliardi di cellule tutte derivanti dalla cellula uovo fecondata. Ancora più incredibile se pensiamo che la molecola di DNA contenuta in una singola cellula è formata da 3 miliardi di lettere chimiche. Numeri da confondere la mente anche di chi è abituato ai numeri del debito pubblico italiano.
La cosa è ancora più complessa se pensiamo alla struttura del DNA: una doppia elica costituita da due filamenti tra loro complementari a formare una specie di scala a chiocciola. Solo che a differenza delle scale a cui siamo abituati, ognuno dei due filamenti che compongono il DNA è formato da una singola lunghissima catena di atomi. Se srotolassimo il DNA di una singola cellula sul tavolo otterremmo un filo lungo circa 1,5 metri e largo appena 0,0000025 millimetri.
Proprio da queste caratteristiche, nascono i problemi per la stabilità della molecola e l’integrità dell’informazione in essa contenuta. Il DNA infatti va incontro continuamente a srotolamenti e riavvolgimenti locali della doppia elica, necessari per permettere la trascrizione dei geni e per la duplicazione. Le sofisticate macchine molecolari che operano questi processi si sono evolute per generare meno danni possibili. Ma con una certa frequenza molto bassa introducono errori e rotture sul DNA. Rompono i legami chimici che tengono unite due lettere (nucleotidi) successivi. Oggi sappiamo che proprio la trascrizione dei geni è uno dei momenti più delicati per la stabilità del DNA. Inoltre il DNA è molto sensibile a danni che possono venir indotti da radicali liberi prodotti durante il normale metabolismo della cellula. Insomma una serie di problemi connessi al processo vitale mettono costantemente a rischio l’integrità della molecola di DNA. A questi si aggiungono sostanze chimiche e agenti fischi esterni alla cellula e in grado di perturbare la stabilità della molecola di DNA, di rompere i legami chimici che tengono uniti i nucleotidi o di cambiare la struttura stessa dei nucleotidi rendendole illeggibili.
Insomma una combinazione di stress fisici, chimici e meccanici che mettono a dura prova le due catene di atomi in cui è conservata l’informazione genetica. In assenza di sistemi in grado di riparare fedelmente la molecola di DNA, questa verrebbe polverizzata in breve tempo.
Proprio questa è la domanda che si sono posti i tre ricercatori che oggi hanno ricevuto il Nobel per la Chimica: Esistono dei meccanismi molecolari che operano nella cellula e che permettono di riparare l’enorme quantità di danno che mette a rischio la vita? Danno provocato sia dal metabolismo della cellula che da agenti esterni come le radiazioni UV. E come viene affrontato il danno durante la replicazione del DNA?
Il loro merito è quello di aver cominciato ad affrontare il problema e di aver messo le basi per una ricerca che ancora oggi ci stupisce con sorprendenti novità e ci permette di capire sempre meglio fenomeni chiave come l’insorgenza dei tumori, delle malattie neurodegenerative e l’invecchiamento. Tutti fenomeni collegati a difetti di riparazione del danno al DNA. L’istituto del CNR che dirigo ha svolto e continua a svolgere un ruolo importate in questo tipo di studi con l’analisi di una serie di malattie genetiche dovute a difetti della riparazione del danno su DNA quali ad esempio lo Xeroderma Pigmentoso. Difetti che predispongono ai tumori, ma che sono associati anche ad invecchiamento precoce, difetti di crescita e ritardo mentale. E come ha dimostrato uno dei nostri ricercatori, il Dott. d’Adda di Fagagna, esistono anche danni irriparabili sul DNA e che sono alla base dell’invecchiamento sia della cellula che dell’organismo.
Insomma, un ulteriore esempio che dimostra l’importanza della ricerca di base per la comprensione dei meccanismi che stanno alla base del corretto funzionamento della cellula. Meccanismi che quando alterati causano una serie di malattie mortali o devastati per la vita dei pazienti e delle loro famiglie.
