Quando le temperature calano e le lunghe giornate estive lasciano il passo alle notti gelide, alcuni animali chiudono gli occhi per riaprirli direttamente a primavera. Durante il letargo, riducono al minimo le funzioni vitali, entrando in uno stato di dormienza profonda da cui si risveglieranno mesi dopo senza danni cerebrali, perdita di muscoli o malattie metaboliche.
Un “miracolo” per cui esistono persone disposte a pagare cifre astronomiche, autorizzando l’ibernazione dei loro corpi deceduti con la promessa – senza alcuna garanzia – di un ritorno alla vita in un imprecisato futuro.
Gli animali, invece, riescono ogni anno a “morire” e rinascere a costo zero, grazie a un gene inciso nel loro DNA: gene che, sorprendentemente, possediamo anche noi. Perché allora non siamo in grado di fermare il tempo allo stesso modo?
Le ricercatrici e i ricercatori hanno scoperto che negli esseri umani manca la “chiave” per attivare le sequenze regolatrici associate a questo gene, capaci di modulare metabolismo, accumulo di grasso e protezione del cervello.
Se riuscissimo a sbloccarla, potremmo un giorno imitare il letargo per trattare diabete e obesità, proteggere il cervello da ictus e traumi o persino rallentare alcuni processi dell’invecchiamento.
I risultati sono stati pubblicati in due studi separati su Science.
Quando il letargo sembra una malattia (ma non lo è)
Durante l’ibernazione, gli animali manifestano “sintomi” sorprendentemente simili a quelli causati da diverse patologie umane: perdita di connessioni neurali come nell’Alzheimer, riduzione estrema della frequenza cardiaca paragonabile a un blocco cardiaco, rigonfiamento dei polmoni che ricorda l’asma, resistenza all’insulina tipica del diabete. Eppure, al risveglio dal lungo sonno invernale, questi disturbi regrediscono fino a scomparire.
FTO: stesso gene, funzioni diverse
Gli esseri umani, notoriamente, non vanno in letargo. Eppure condividono con gli animali ibernanti una stessa regione del genoma, identificata come la chiave dei loro “super poteri”. Nel nostro caso, però, svolge una funzione molto diversa. Si tratta del locus FTO, un gene associato negli esseri umani alla predisposizione all’obesità. Funziona come un interruttore della regolazione del grasso: attraverso geni come IRX3 e IRX5 influenza la termogenesi (la produzione di calore dal tessuto adiposo), l’appetito e la resistenza alla perdita di peso. Quello che per molti animali rappresenta un prezioso strumento di sopravvivenza, per noi si traduce in un fattore di rischio metabolico.
Il ruolo nascosto del DNA non codificante
Se la sola presenza del gene non basta ad avviare l’ibernazione, cosa serve davvero? Il segreto, spiegano i ricercatori, non sta nei geni in sé, ma nelle sequenze di DNA non codificante. Un tempo liquidate come “DNA spazzatura”, queste regioni sono oggi riconosciute come potenti regolatori dell’espressione di centinaia di geni. Gli enhancer, ad esempio, amplificano l’attività di un gene anche a grande distanza, mentre i silencer la reprimono. Altre sequenze vicine al promotore ne favoriscono invece la trascrizione o la stabilità.
Negli animali ibernanti, questa “orchestra genetica” raggiunge la massima potenza, mentre negli esseri umani è vincolata a parametri più rigidi. È come avere due chitarre identiche: lo strumento è lo stesso, ma a seconda del musicista può produrre un semplice giro di accordi o una sinfonia complessa. Così, anche se il gene rimane invariato, la sua espressione può essere modulata in modi diversi, liberando funzioni normalmente silenziose.
Alla ricerca di un ago nel pagliaio genomico
In due studi pubblicati a luglio su Science, le ricercatrici e i ricercatori del National Institute hanno chiarito i meccanismi genetici che regolano questo fenomeno.
Nel primo studio, hanno circoscritto le regioni responsabili dell’ibernazione confrontando il DNA di mammiferi ibernanti con quello di altre specie, individuando sequenze altamente conservate ma evolute rapidamente.
Nel secondo studio, hanno mostrato che molte di queste sequenze regolano veri e propri hub genici, centri di controllo del metabolismo composti da centinaia di geni. Esperimenti su animali da laboratorio hanno evidenziato che piccole modifiche a queste sequenze, senza toccare direttamente i geni, possono determinare cambiamenti significativi: aumento o perdita di peso più rapidi, variazioni nella regolazione della temperatura corporea, modifiche del metabolismo basale e nella gestione dell’energia.
La scoperta più sorprendente è che molti di questi cambiamenti non aggiungono nuove funzioni, ma rimuovono vincoli preesistenti. «È come guidare con il freno a mano tirato,» spiegano gli autori. «Gli ibernatori hanno imparato a toglierlo.»
L’ibernazione nel futuro della medicina
Manipolare queste regioni regolatrici potrebbe un giorno consentire di indurre stati simili all’ibernazione anche negli esseri umani, con applicazioni nei viaggi spaziali, nella medicina d’urgenza o nel recupero post-operatorio. Nel breve termine, lo studio di questi meccanismi offre nuove prospettive terapeutiche per affrontare diabete, obesità e danni neurologici.