Epigenetica e cancro: cosa dice la scienza

L’epigenetica, lo studio delle cambiamenti ereditabili nell’espressione genica senza alterare la sequenza del DNAdel DNA, è diventato un campo chiave per comprensione del cancro. Dalla metilazione del DNA alla modificazione degli istoni e agli RNA non codificanti, questi cambiamenti epigenetici influenzano lo sviluppo e la progressione del tumore e offrono nuove possibilità di diagnosi e trattamento. Questo articolo esplora questi meccanismi e le loro implicazioni in vari aspetti dell’oncologia, compreso il potenziale della nutrigenomica nella prevenzione del cancro.

L’epigenetica nella diagnosi del cancro

Ladiagnosi precoce e accurata del cancro è un passo importante verso il successo del trattamento. La metilazione del DNA, che è il processo di aggiunta di gruppi metilici alle molecole di DNA, modificando così l’attività di un segmento di DNA senza cambiare la sequenza stessa, è un approccio promettente per rilevare modelli di metilazione anomali associati allo sviluppo del cancro. Questa modifica può influenzare l’attività dei geni ed è quindi cruciale per capire come alcuni geni possano promuovere o prevenire il cancro. Il rilevamento dell’ipermetilazione del promotore ha attirato una grande attenzione nella diagnosi del cancro.

La modificazione degli istoni, che comporta cambiamenti nelle proteine che avvolgono il DNA, è un altro potenziale biomarcatore epigenetico. Queste proteine, note come istoni, svolgono un ruolo chiave nella regolazione dell’espressione genica. Le modifiche, come l’aggiunta o la rimozione di gruppi chimici su questi istoni, possono attivare o disattivare i geni e sono quindi essenziali nel processo di sviluppo del cancro. Il rilevamento di modifiche post-traslazionali anomale negli istoni è un approccio emergente alla diagnosi del cancro e alla previsione dell’esito. Nel carcinoma polmonare, specifiche modificazioni degli istoni, come livelli più bassi di metilazione H3 e H4, sono state associate a prognosi e mortalità sfavorevoli.

La metilazione dei miRNA è un nuovo biomarcatore epigenetico in vari tipi di cancro, compreso quello del polmone. L’ipermetilazione di miR-124a e miR-29 è stata associata a una prognosi sfavorevole nel carcinoma polmonare.

Meccanismi epigenetici

I cambiamenti epigenetici possono “accendere” o “spegnere” un gene attraverso vari meccanismi, tra cui la metilazione del DNA, la modifica degli istoni e gli RNA non codificanti.

• Metilazione del DNA: comporta il trasferimento di un gruppo metile in una posizione specifica del DNA per modulare il reclutamento di proteine essenziali per l’avvio dell’espressione genica. In generale, la metilazione blocca l’espressione genica e la demetilazione è necessaria per rimuovere questa inibizione.
• Modifica degli istoni: gli istoni sono proteine cromosomiche avvolte intorno al DNA. Gli istoni strettamente avvolti impediscono alle proteine che regolano l’espressione genica di accedere al DNA, inibendo così l’espressione. Un involucro istonico allentato ha l’effetto opposto. La modificazione degli istoni comporta l’aggiunta o la rimozione di gruppi chimici per regolare l’impacchettamento stretto o lasco degli istoni.
• RNA non codificante : Le sequenze di DNA vengono trascritte per generare RNA codificanti o non codificanti. Mentre gli RNA codificanti producono proteine, gli RNA non codificanti controllano l’espressione genica attraverso vari meccanismi.

Cambiamenti epigenetici nel cancro

I cambiamenti epigenetici sono associati allo sviluppo e alla progressione del cancro. Tuttavia, la loro natura reversibile e il modello di ereditarietà somatica le rendono potenziali bersagli terapeutici. Nella ricerca sul cancro, l’epigenetica è essenziale per la diagnosi precoce, l’individuazione del tipo di cancro e la progettazione di nuove terapie.

• Metilazione del DNA nel cancro: l’ipometilazione globale del DNA è accompagnata da ipermetilazione in altre regioni. L’ipometilazione induce l’espressione di oncogeni (geni promotori del cancro), mentre l’ipermetilazione sopprime l’espressione di geni soppressori del tumore. Questi processi collettivi avviano e promuovono lo sviluppo del cancro.
• Modificazioni istoniche nel cancro: livelli più bassi di modifiche post-traslazionali degli istoni (metilazione o acetilazione) sono associati a una prognosi sfavorevole nel cancro della prostata, del polmone e del rene. Al contrario, livelli più elevati di una specifica modifica degli istoni (H3K9ac) sono associati a una peggiore sopravvivenza nel cancro del polmone.
• MicroRNA (miRNA) nel cancro: i miRNA sono un tipo di RNA non codificante che si lega agli RNA messaggeri bersaglio per inibirne la traduzione e la successiva sintesi proteica. Le alterazioni della loro struttura e funzione possono scatenare la malattia. Alcuni miRNA con funzione oncogena sono chiamati onco-miRNA.

In molti tipi di cancro è stata osservata una riduzione dell’espressione del miR-101, che porta a un aumento dell’espressione di un enzima responsabile della metilazione degli istoni. Questa induzione della metilazione nei geni soppressori dei tumori può aumentare il rischio di sviluppo del cancro.

Epigenetica nel trattamento del cancro

Le terapie epigenetiche combinate hanno mostrato risultati promettenti nel trattamento dei pazienti affetti da cancro, poiché la tumorigenesi è associata a numerosi cambiamenti epigenetici. È essenzialeidentificare le specifichealterazioni genetiche ed epigenetiche associate alla tumorigenesi in ciascun paziente per poter sfruttare al meglio queste terapie.

Nel tumore della vescica, l’espressione dei geni soppressori tumorali è inibita dal complesso repressivo di Polycomb o dalla metilazione de novo del DNA. La soppressione dell’espressione mediata dal complesso repressore di polycomb può essere trattata con inibitori dell’enzima di metilazione degli istoni. Allo stesso modo, la metilazione de novo del DNA può essere bloccata da inibitori DNACLe terapie epigenetiche possono essere combinate con la chemioterapia convenzionale per aumentare l’efficacia del trattamento. È stato dimostrato che una combinazione di chemioterapia e farmaci epigenetici riduce la crescita di tumori aggressivi recidivati e refrattari, come il linfoma diffuso a grandi cellule B. I farmaci epigenetici contribuiscono inoltre ad aumentare la sensibilità delle cellule tumorali alla chemioterapia.

La citotossicità indotta dalla chemioterapia ad alte dosi può innescare cambiamenti epigenetici nelle cellule tumoralicome la metilazione del DNA e l’acetilazione degli istoni. Questo può portare alla resistenza ai farmaci. Il trattamento con inibitori di questi processi epigenetici può sopprimere la resistenza ai farmaci e migliorare la prognosi del cancro.

La comprensione del ruolo dell’epigenetica nel cancro è essenziale per sviluppare strategie di diagnosi precoce, trattamenti mirati e migliori risultati per i pazienti oncologici. Le scoperte nel campo dell’epigenetica stanno aprendo la strada a un approccio più preciso e personalizzato alla lotta contro il cancro. Se l’epigenetica svolge un ruolo essenziale nel trattamento del cancro, è anche strettamente legata a un altro importante campo: la nutrigenomica.

Che cos’è la nutrigenomica?

La nutrigenomica studia come i nutrienti e i composti alimentari possano indurre modifiche epigenetiche. Ad esempio, alcuni alimenti sono ricchi di composti in grado di influenzare la metilazione del DNA, un processo chiave dell’epigenetica. Sostanze nutritive come l’acido folico, le vitamine del gruppo B e i polifenoli presenti in frutta e verdura possono contribuire a regolare l’attività genetica in modo benefico. Questi composti possono attivare o reprimere l’espressione dei geni legati al cancro, offrendo un potenziale di prevenzione e trattamento.

Inoltre, il consumo regolare di determinati alimenti può svolgere un ruolo nella modificazione degli istoni e nella regolazione degli RNA non codificanti, altri aspetti importanti dell’epigenetica. Per esempio, gli acidi grassi omega-3, presenti nel pesce azzurro, sono noti per influenzare gli RNA non codificanti, che a loro volta possono regolare l’espressione genica legata allo sviluppo del cancro.

Questa interconnessione tra dieta ed epigenetica apre prospettive affascinanti per la prevenzione e la gestione del cancro, sottolineando l’importanza di una dieta equilibrata e ricca di nutrienti per mantenere una salute ottimale.

L’importanza della nutrigenomica nella comprensione del cancro

L’epigenetica è un campo complesso della biologia che esplora come i fattori ambientali e lo stile di vita umano influenzino l’espressione genica. Un aspetto particolarmente affascinante di questo studio è la nutrigenomica, che studia come l ‘alimentazione possa interagire con i nostri geni e, di conseguenza, avere un impatto significativo sulla nostra salute, anche nel contesto del cancro.

Nutrigenomica: dieta e modifiche epigenetiche

La nutrigenomica si concentra sul modo in cui i nutrienti che assumiamo possono influenzare la nostra epigenetica. La nostra dieta fornisce un’ampia gamma di composti, come vitamine, minerali e fitonutrienti, che possono agire come regolatori epigenetici.

• Metilazione del DNA: alcuni nutrienti, come l’acido folico e la vitamina B12, sono essenziali per la metilazione del DNA. Una carenza di questi nutrienti può portare ad anomalie nella metilazione del DNA, che possono contribuire allo sviluppo del cancro.
• Istoni e dieta: i composti alimentari, come i polifenoli presenti in frutta e verdura, possono influenzare la modificazione degli istoni. Possono contribuire a mantenere una struttura istonica favorevole alla normale regolazione genica.
• RNA non codificante : Alcuni acidi grassi, come gli acidi grassi omega-3, sono stati associati alla regolazione degli RNA non codificanti. Questi RNA possono svolgere un ruolo cruciale nella regolazione dei geni coinvolti nella crescita tumorale.

Nutrigenomica e prevenzione del cancro

L’impatto della nutrigenomica nella prevenzione del cancro è innegabile. Una dieta equilibrata e ricca di nutrienti essenziali può contribuire a mantenere un’ epigenetica sana, riducendo così il rischio di modifiche epigenetiche dannose legate al cancro.

Ad esempio, alcuni studi hanno dimostrato che le diete ricche di verdure crucifere, come i broccoli e i cavolfiori, contengono composti in grado di favorire la metilazione del DNA, aiutando a prevenire l’insorgere di cambiamenti epigenetici associati al cancro.

Fonte:

1. https://www.cureus.com/articles/76816-epigenetics-the-key-to-future-diagnostics-and-therapeutics-of-lung-cancer#!/
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2802667/
3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5008069/
4. https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-020-01197-3
5. https://www.news-medical.net/health/Understanding-the-Vital-Role-of-Epigenetics-in-Cancer.aspx