Il linguaggio della genetica è diventato parte della cultura popolare. “L’abilità musicale è nel suo DNA”, diciamo. Spot televisivi ci invitano a fare i test del DNA che ci dirà il nostro patrimonio etnico, o, come dicono, di cosa siamo “fatti.”Cosa può dirci il DNA su di cosa è fatto l’autismo? Quali sono le possibilità e le insidie della genetica nello spiegare l’autismo e trovare trattamenti? E in che modo i geni e il nostro ambiente interagiscono per influenzare l’autismo? Speriamo di rispondere a queste domande in questo e futuri articoli, ma prima aiuta ad abbattere ciò che questi concetti significano veramente.
La scienza della genetica è avanzata in modo esponenziale da quando molti di noi – in particolare quelli nati prima del 1990 – hanno preso la biologia delle scuole superiori. Come esempio di questo cambiamento, considera una pietra di paragone culturale, la storia poliziesca. Negli ultimi decenni, il DNA è diventato il protagonista di alcuni drammi del crimine, come CSI: Crime Scene Investigation, prendendo il posto una volta occupato da artisti del calibro di Sherlock Holmes o Lt. Columbo. Sappiamo che il DNA è importante per catturare criminali e trovare parenti perduti da tempo. Ma cos’è esattamente questa minuscola molecola che contiene così tante informazioni?
Decifrare il DNA
In breve, il DNA è acido desossiribonucleico, la molecola che contiene l’intero manuale di istruzioni per renderti quello che sei. Il tuo DNA può essere trovato in ogni cellula del tuo corpo e, a meno che tu non abbia un gemello identico, è essenzialmente unico per te.1
Il DNA è costituito da quattro sostanze chimiche, rappresentate dalle lettere A, C, G e T. Si accoppiano in un ordine particolare lungo due fili di una scala attorcigliata. (Questa è la doppia elica che hai studiato a lezione di biologia.) La lettera A si collega sempre con T e C con G. I blocchi di queste coppie chimiche, da migliaia a 2 milioni di coppie, formano un singolo gene.2
“I nostri geni sono come un manuale di istruzioni, o un libro, che il nostro corpo legge per determinare cose come come guardiamo, come cresciamo e come funzioniamo”, ha spiegato Alyssa Blesson, consulente genetico certificato presso il Kennedy Krieger Institute di Baltimora.
Pensa a un gene come a un pacchetto di DNA con un compito specifico, come fare una proteina che il tuo corpo deve fare o creare qualcosa. I geni contengono le istruzioni per fare l’emoglobina, la proteina nei globuli rossi che trasporta l’ossigeno dai polmoni ad altre parti del corpo. Altri geni hanno il compito di rendere i capelli marrone scuro, i tuoi occhi nocciola, o il tuo gruppo sanguigno O.
I tuoi geni – più di 20.000 di loro – si trovano lungo 46 cromosomi. Prendi metà dei tuoi cromosomi-23 per essere esatti-dal tuo padre biologico e metà dalla tua madre biologica. I set che ottieni da ciascun genitore sono abbinati (hai due copie ciascuna del cromosoma 1 attraverso 22), ad eccezione dei cromosomi sessuali. Queste sono conosciute con le lettere X e Y. Le ragazze ereditano un cromosoma X da ciascun genitore; i ragazzi ereditano una X dalla madre e una Y dal papà.
Per molti anni, la maggior parte di ciò che sapevamo sulle condizioni genetiche proveniva dall’analisi dei cromosomi o di determinati geni. Alcuni disturbi dello sviluppo sono causati dall’avere un cromosoma mancante o extra, che di solito si verifica al momento del concepimento. La sindrome di Down è causata dall’avere tre copie del cromosoma 21, invece delle solite due. La sindrome X fragile è causata da un’alterazione di un singolo gene sul cromosoma X. L’autismo colpisce un numero insolitamente elevato di persone con sindrome di Down (dal 5 al 10 percento3) e Fragile X (quasi un terzo4). Come potete vedere, diverse condizioni genetiche sono state collegate all’autismo.
La nostra conoscenza della genetica dell’autismo – e della genetica in generale – ha iniziato a esplodere nel 21 ° secolo. Questo è circa il tempo scienziati provenienti da tutto il mondo finito il compito decennale di mappare tutti i geni che le persone portano, che è chiamato il genoma umano.
I laboratori hanno sviluppato test che consentono loro di rilevare cambiamenti, anche molto piccoli, nel DNA o nei cromosomi di una persona. Uno di questi test genetici – e ce ne sono molti-è il test del microarray cromosomico. Per questo test, un laboratorio non solo cerca un cromosoma mancante o extra, ma anche un pezzo mancante o extra di cromosoma. A seconda delle dimensioni del pezzo, una persona può avere uno o più geni extra o mancanti.
Questi cambiamenti su un cromosoma sono chiamati variazioni di numero di copia o varianti, CNVS, in breve. Un medico può raccomandare altri test genetici per qualcuno con autismo, pure.5 Le modifiche a un singolo gene o a un pezzo di un cromosoma sono talvolta chiamate mutazioni.
Genetica significa ereditata?
Un cambiamento genetico può essere ereditato direttamente da un genitore, o può verificarsi per la prima volta in un bambino, ha detto la signora Blesson. I cambiamenti genetici che non sono ereditati da mamma o papà sono chiamati “de novo”, che è un termine latino che significa “nuovo.”È difficile dire esattamente perché si verifica una particolare nuova mutazione. Queste mutazioni de novo possono spiegare perché qualcuno ha l’autismo, o un’altra condizione medica, quando nessun altro nella loro famiglia lo fa.
Le mutazioni non sono necessariamente buone o cattive e possono essere trasmesse alle generazioni future. Alcune mutazioni non influenzano la salute, come quelle che hanno dato origine a capelli rossi. Altri possono fornire un vantaggio, come una mutazione che protegge le persone dal diabete di tipo 2.6
Dal 1970, i ricercatori hanno creduto che il rischio di autismo è fortemente influenzato da fattori genetici, sulla base di studi di gemelli.7 Più di tre quarti del tempo, se un ragazzo gemello identico ha l’autismo, il suo gemello fa troppo.8. È interessante notare che il numero non è del 100%, il che suggerisce che altri fattori influenzano lo sviluppo dell’autismo in un bambino. (Ne parleremo più avanti.)
La caccia ai cambiamenti genetici
I CNV, pezzi extra o mancanti di un cromosoma, sono un obiettivo della ricerca sull’autismo. Se abbastanza persone con autismo hanno lo stesso CNV, i ricercatori possono sospettare un legame con l’autismo. Esaminando i geni in quella posizione e cosa dovrebbero fare, gli scienziati sperano di scoprire cosa causa l’autismo – e forse, un giorno, cosa potrebbe trattare i suoi sintomi.
I ricercatori hanno esaminato il DNA della collezione Simons Simplex, che comprende 2.600 famiglie che hanno ciascuna un bambino con autismo. Lo studio è così chiamato perché è finanziato dalla Simons Foundation Autism Research Initiative, o SFARI. Gli scienziati hanno scoperto che nuovi cambiamenti genetici sembravano contribuire all’autismo in un bambino su 10 in quel progetto Simons.9
I ricercatori hanno identificato materiale genetico mancante o extra in aree particolari sui cromosomi 1, 3, 7, 15, 16 e 22. Hanno anche identificato 65 geni che credono contribuiscano al rischio di sviluppare l’autismo. È interessante notare che questi cambiamenti genetici sono stati trovati in bambini il cui QI variava da basso ad alto. Ciò suggerisce che quei particolari cambiamenti influenzano l’autismo, non l’intelligenza.9
E mentre i ragazzi e le ragazze avevano mutazioni nelle stesse aree, le ragazze ne avevano di più. I ricercatori dicono che potrebbe essere perché ci vogliono più mutazioni per produrre autismo nelle ragazze, che sembrano altrimenti resistenti allo sviluppo della condizione. Questa è una teoria, chiamata “effetto protettivo femminile”, che cerca di spiegare perché solo circa il 20% delle persone con autismo sono ragazze o donne.9
Nello studio SSC, i ricercatori ritengono che alcuni dei geni legati all’autismo svolgano un ruolo nel modo in cui le cellule nervose comunicano. Altri geni identificati svolgono un ruolo in un sistema di commutazione interno che accende o spegne determinati geni.
Naturalmente, la maggior parte dei bambini del progetto SSC non ha avuto cambiamenti genetici in questi luoghi ad alto rischio per l’autismo, almeno come sono stati definiti quando lo studio è stato pubblicato nel 2015.
Mentre la ricerca genetica continua, il numero di CNV e geni sospetti sta crescendo. SPARK for Autism, un altro progetto di ricerca di SFARI, è alla ricerca di CNV e geni associati all’autismo in tutti i cromosomi. SPARK sta usando un “elenco iniziale di 11 CNV e 78 singoli geni”, secondo un articolo del 2018 sulla rivista scientifica Neuron.10,11 Quella lista è in continua crescita, SPARK ha spiegato.
Le famiglie che partecipano a progetti di ricerca come SPARK possono scoprire se loro e il loro bambino con autismo hanno un cambiamento genetico associato all’autismo. (Nota: la maggior parte degli studi di ricerca genetica non fornisce ai partecipanti i propri risultati dei test.)
Ho un cambiamento genetico correlato all’autismo?
Un modo più comune di scoprire è quello di vedere un medico, come un genetista medico, che può raccomandare test. I consulenti genetici come Ms. Blesson aiutano le famiglie mentre decidono se sottoporsi a test e che tipo di test avere. Aiutano anche le famiglie e i pazienti a capire i risultati dei test.
“Cerco di aiutare le famiglie a navigare in un’odissea diagnostica per capire perché il loro bambino ha l’autismo”, ha detto la signora Blesson. “Iniziamo con i test nel bambino. Stiamo cercando di trovare quel cambiamento genetico che lo ha essenzialmente causato ad essere ad aumentato rischio di sviluppare l’autismo.”
Cosa succede se i test indicano un particolare cambiamento o condizione genetica?
La maggior parte delle condizioni genetiche non hanno una cura o un trattamento specifico, ma ci possono essere altri benefici nell’avere tali informazioni. Sapendo che un bambino ha un particolare cambiamento genetico può avvisare gli operatori sanitari per testare altre condizioni che possono andare con esso. I cambiamenti in SCN2A, un gene associato all’autismo, potrebbero influenzare il tipo di farmaco per l’epilessia che la persona assume, ad esempio, secondo il direttore scientifico di SPARK, Pamela Feliciano, PhD.12
Inoltre, le famiglie possono anche conoscere cosa aspettarsi in futuro, se tali informazioni sono disponibili.
“A volte la conoscenza è potere”, ha detto la signora Blesson. “Se facciamo una diagnosi di qualcosa che è genetico, se ci sono gruppi di supporto o organizzazioni di altri individui con lo stesso cambiamento genetico, può essere utile connettersi con quegli individui o famiglie.”
Alcuni genitori vogliono sapere se condividono anche il cambiamento genetico del loro bambino e se potrebbero passarlo a un futuro bambino. Potrebbero sottoporsi a test per saperne di più, ha detto la signora Blesson.
Naturalmente, molte persone che si sottopongono a test potrebbero non trovare mutazioni, trovare cambiamenti di significato sconosciuto o apprendere informazioni non correlate.
Alcune persone hanno preoccupazioni per la discriminazione basata sui risultati dei loro test genetici, ha detto la signora Blesson. Una legge degli Stati Uniti, il Genetic Information Nondiscrimination Act, cerca di proteggere le persone dalla discriminazione genetica nell’assicurazione sanitaria e nell’occupazione. Alcune leggi statali possono fornire ulteriori protezioni. (Vedi Risorse aggiuntive di seguito.)
Genetica e ambiente
Le cause dell’autismo sono estremamente complicate.
” Le cause dell’autismo sono estremamente complicate. Nella maggior parte dei casi, crediamo che molti fattori contribuiscano al suo sviluppo, non solo una cosa o l’altra”, ha detto l’epidemiologo Craig Newschaffer, PhD, in un’intervista 2017 con Autism Speaks.13
I ricercatori stanno continuando a studiare il ruolo dell ‘ “ambiente” nel rischio di autismo. L’ambiente, in questo contesto, significa più del mondo naturale, anche se include l’esposizione all’inquinamento, ai pesticidi e alle sostanze chimiche pericolose. Include anche molte altre cose, dall’età dei genitori quando concepiscono un bambino; le condizioni mediche, le malattie e la nutrizione di una donna incinta; e gli eventi che accadono durante e dopo la nascita di un bambino.
Ad esempio, gli studi hanno suggerito che l’esposizione all’inquinamento atmosferico, ai pesticidi agricoli e alle sostanze chimiche pericolose aumenta il rischio di autismo.14-18 Bambini di genitori più anziani e bambini le cui madri hanno avuto problemi durante la gravidanza, come il diabete gestazionale e il sanguinamento, affrontano anche un rischio più elevato di sviluppare l’autismo.19
Gli scienziati nel campo dell’epigenetica studiano le condizioni nell’ambiente di una persona che spengono o accendono i geni, senza effettivamente cambiare i suoi stessi geni. Queste influenze epigenetiche possono essere positive o negative. Includono la dieta, l’esercizio fisico, lo stress psicologico, le interazioni sociali e l’esposizione a malattie, droghe d’abuso, medicine e sostanze chimiche tossiche.20 Queste esposizioni possono influenzare i “fattori chimici che aderiscono alla spina dorsale del DNA”, ha spiegato il Dr. Newschaffer, in un seminario online per i membri di IAN e SPARK for Autism.
È interessante notare che questi cambiamenti nel funzionamento del gene possono essere passati da genitore a figlio. Ad esempio, gli uomini fanno lo sperma per tutta la vita, ha detto il dottor Newschaffer, professore di epidemiologia e biostatistica, e preside associato per la ricerca, presso l’Università di Drexel. La loro esposizione a sostanze chimiche e altri fattori ambientali può causare cambiamenti epigenetici agli spermatozoi che possono influenzare i loro bambini, ha detto.
Per saperne di più su come interagiscono i nostri geni, le influenze ambientali e l’epigenetica, vedi DNA and the Environment: cosa determina il funzionamento dei nostri geni?