Le malattie genetiche

La genetica è la branca della biologia che studia i caratteri ereditari degli organismi. In greco, ghenetikós significa "relativo alla nascita" (da ghénesis, "origine").

I geni sono frammenti di DNA o RNA, i filamenti contenuti nelle cellule o nei microrganismi che contengono le informazioni genetiche. Un gene viene "letto" da specifiche proteine che lo traducono in RNA e/o proteine, entità biologiche che svolgono molteplici funzioni. Ad esempio, sono proteine gli enzimi, che facilitano lo svolgimento di reazioni biochimiche (come il metabolismo di alcuni alimenti). Alcune parti del DNA e dell'RNA non sono codificanti, cioè non vengono tradotte in proteine o RNA. Per qualche tempo si è parlato di "DNA spazzatura" perché si riteneva che non avesse una funzione, ma nuove scoperte suggeriscono che non sia così.

DNA ed RNA sono costituiti da quattro basi azotate: adenina, guanina, citosina e timina (o uracile, nell'RNA). Le combinazioni di queste, nel momento in cui devono essere tradotte in proteine, codificano per amminoacidi diversi (si combinano a tre a tre, in codoni). Per questa ragione una semplice mutazione del DNA può comportare conseguenze significative all'organismo intero. Ad esempio, nelle persone con anemia falciforme è presente un difetto a livello di un gene che codifica per una delle proteine che costituiscono l'emoglobina. La sostituzione di una base azotata (normalmente si dovrebbe avere una timina, mentre nell'anemia falciforme è presente un'adenina) fa sì che durante la produzione dell'emoglobina si abbia un diverso aminoacido nella proteina: al posto di un acido glutammico verrà reclutata una valina. Questa singola sostituzione determina una forma alterata dei globuli rossi - da cui il nome della malattia ("falciforme") - che divengono meno efficienti nel trasporto dell'ossigeno e più fragili.

Quello citato è un esempio di mutazione missenso, in cui la proteina risulta alterata. Si possono avere anche mutazioni nonsenso, in cui il cambiamento del gene si traduce nell'incompletezza della proteina. In altri casi, la mutazione non comporta alterazioni, poiché quella combinazione di basi azotate codifica per lo stesso amminoacido.

Queste mutazioni possono derivare da errori di replicazione durante la duplicazione del DNA a livello della cellula oppure dall'esposizione ad agenti mutageni, ovvero entità chimiche (come il benzene), fisiche (come i raggi ultravioletti) o biologiche (come alcuni virus) che possono indurre cambiamenti nelle strutture genetiche. Le mutazioni che colpiscono i geni possono essere di diverso tipo, a seconda del tipo di effetto sul DNA (sostituzioni, in cui una base azotata cambia, come abbiamo visto, ma anche delezioni, in cui una base azotata è assente, inserzioni, in cui c'è una base azotata in più, duplicazioni, in cui si ripetono più basi azotate), della potenziale ereditarietà (si trasmettono solo se coinvolgono i gameti) e altri fattori.

Nel caso dell'anemia falciforme e di altre malattie genetiche, hanno conseguenze negative sull'organismo; in altri casi possono essere mutazioni che non danno effetto; in altri casi ancora possono avere effetti positivi. In effetti, ognuno di noi ha centinaia di mutazioni nel proprio DNA. Alcune di esse rendono predisposti a sviluppare malattie, altre si traducono in vere e proprie patologie genetiche.

Esistono cinque tipi di malattie genetiche:

monogeniche o mendeliane, derivanti dalla modificazione di un singolo gene. Ne deriva ad esempio la fibrosi cistica, la più diffusa malattia genetica grave con circa 100mila malati nel mondo, in cui si hanno problemi respiratori e all'apparato digerente a causa della produzione di muco troppo denso. Si parla di patologie legate al cromosoma Y quando la mutazione si trova su di esso, legate al cromosoma X se si trova su questo oppure autosomiche se si trovano su un cromosoma non sessuale. Si può inoltre parlare di patologie dominanti e recessive, a seconda che per il manifestarsi della malattia sia sufficiente una sola copia oppure due copie dell'allele mutato. Nell'esempio dell'anemia falciforme abbiamo una malattia monogenica autosomica recessiva, in quanto la mutazione coinvolge un allele sul cromosoma 11 (che quindi non è un cromosoma sessuale) ma le persone che ereditano questa mutazione solo da uno dei due genitori producono comunque più della metà di globuli rossi normali, risultando asintomatici.
Genomiche: derivano dall'alterazione di decine o centinaia di geni. Ne è un esempio la sindrome di DiGeorge, una cardiopatia congenita complessa.
Cromosomiche: derivano da alterazioni nella struttura di un cromosoma (come nella sindrome di Wolf-Hirshhorn, che comporta problemi fisici, cognitivi e motori) o nel numero di cromosomi. Nella specie umana, i cromosomi dovrebbero essere 23 derivanti dalla madre + 23 derivanti dal padre. In alcuni casi se ne possono avere di più: un esempio è la sindrome di Down, anche detta trisomia 21 proprio perché deriva dalla presenza di un terzo cromosoma 21.
Multifattoriali o complesse. Derivano da fattori genetici che si sommano a fattori ambientali, come nel caso di osteoporosi, alcolismo, cancri, ipertensione, diabete, epilessia, schizofrenia.
Mitocondriali. Più rare, derivano da mutazioni del DNA dei mitocondri o di geni della cellula che coadiuvano l'azione di questi ultimi. In genere comportano una riduzione della funzionalità dei mitocondri, quindi comportano una minore produzione di ATP (la "moneta energetica" dell'organismo), da cui derivano problemi a carico degli organi più diversi.

Quanto sono diffuse le malattie genetiche?

Si stima che circa il 10% degli adulti abbia difetti genetici più o meno gravi per la salute, anche se le mutazioni che darebbero malattie genetiche sono più comuni. Questo perché esistono diversi fattori che concorrono alla manifestazione di una malattia, anche laddove sono presenti le mutazioni genetiche che possono indurla. Le malattie recessive, ad esempio, possono essere del tutto asintomatiche, come in alcuni casi di polidattilia in eterozigosi (cioè in cui la persona presenta solo un allele portatore di questo disturbo, mentre l'altro è sano). Si parla di penetranza se, come in questo caso, la malattia può non manifestarsi del tutto; ci sono anche casi di diversa espressività, per cui una stessa malattia può dare minori o maggiori effetti in base a una serie di fattori. Vi sono, inoltre, casi in cui la malattia è presente nei gameti del genitore e non nelle sue cellule somatiche (mosaicismo germinale).

Le malattie cromosomiche sono le malattie più diffuse al concepimento. Molte non consentono all'embrione di arrivare al parto: il 50% degli aborti al primo trimestre e il 20% degli aborti al secondo trimestre sono dovuti a malattie cromosomiche. Sono inoltre responsabili di circa il 30% della mortalità infantile post-parto nei paesi occidentali. Tra i nati vivi, le malattie cromosomiche hanno una prevalenza significativa, pari a circa l'1% dei neonati (1:150). La malattia cromosomica più frequente è la sindrome di Down: è presente in circa 1 zigote su 150, ridotto a 1:800 neonati.

Altre malattie genetiche di rilievo sono i tumori maligni (circa 18 milioni di nuovi casi ogni anno), poiché generalmente derivano da mutazioni dei geni che codificano per i regolatori della proliferazione cellulare e della riparazione dei danni cellulari (oncogeni e oncosoppressori). Inoltre, circa 50 tipi di cancro (il 10% dei casi totali) sono ereditabili. Le malattie monogeniche sono, invece, abbastanza rare (le più frequenti hanno un'incidenza di 1:500 persone), ma sono più di 12mila, costituendo quindi una rilevante casistica.

Perché le malattie genetiche non scompaiono?

Viene da pensare che caratteristiche tanto negative dovrebbero scomparire, venendo selezionate negativamente di generazione in generazione in quanto svantaggiose. Tuttavia, alcuni fattori ambientali possono rendere favorevole l'esistenza di caratteristiche che in altri casi risulterebbero svantaggiose. Troviamo un esempio nella sindrome metabolica, malattia genetica multifattoriale che rende le persone più propense a sviluppare ipercolesterolemia, obesità, ipertensione e diabete: tra le principali cause di mortalità nei paesi sviluppati. In realtà, questa propensione a immagazzinare sale, zuccheri e grasso è vantaggiosa in situazioni di carestia, per cui era molto utile 10mila anni fa. Soltanto oggi, con la sovrabbondanza di risorse dei paesi occidentali, dà effetti negativi per la salute. Non è un caso, quindi, che sia molto diffusa: negli Stati Uniti, quasi la metà degli ultracinquantenni ne è affetta.

La variabilità genetica è una delle risorse più preziose per una specie, perché su di essa agiscono gli elementi che conducono alla selezione naturale. Ogni cambiamento evolutivo è favorevole in un dato ambiente e sfavorevole in un altro.

Fonti:

Cerca nel blog

Juke-box Scienza