Il DNA danneggiato si replica

Il cancro inizia solitamente con un piccolo cambiamento nel materiale genetico. Il DNA di una cellula corporea muta a un certo punto in modo tale che la cellula non si moltiplica più in modo controllato, ma inizia a crescere in modo incontrollato. In molti casi, queste mutazioni genetiche hanno dei precursori molecolari: cambiamenti chimici dei singoli blocchi di DNA. Sono causate, tra l'altro, dal consumo di tabacco e di alcuni alimenti come i salumi. Gli ingredienti di questi alimenti, infatti, possono reagire chimicamente con i blocchi di DNA presenti nelle cellule del corpo e modificarli, dando origine ai cosiddetti addotti del DNA. Attualmente gli scienziati possono determinare se e in che quantità determinati campioni genetici contengono addotti. Tuttavia, questa operazione richiede molto tempo e non è ancora stato possibile determinare in quale punto del codice genetico un blocco di costruzione è stato modificato in un addotto.

I ricercatori del gruppo di Shana Sturla, professoressa di tossicologia alimentare e nutrizionale, sono riusciti per la prima volta ad amplificare campioni di geni contenenti addotti del DNA in modo tale da mantenere nelle copie un'indicazione di questi addotti. Tale amplificazione è un prerequisito per la maggior parte delle tecniche utilizzate dagli scienziati per determinare la sequenza dei blocchi di DNA in un gene. Sembra quindi possibile estendere in futuro il sequenziamento del DNA dai quattro elementi di base del DNA agli addotti. "Questo fornirebbe agli scienziati un importante strumento per analizzare in dettaglio i meccanismi molecolari coinvolti nello sviluppo del cancro e per identificare i fattori di rischio", afferma Sturla.

Trovata la controparte sintetica

Per il loro lavoro, i ricercatori si sono concentrati su un addotto specifico e tipico del DNA, un'alchilguanina chiamata O-6-benzilguanina. Nei test in provetta, hanno simulato una reazione enzimatica simile a quella che avviene naturalmente nelle cellule del corpo per ottenere una copia negativa del materiale genetico nel processo di duplicazione del DNA.

Per fare ciò, gli scienziati hanno dovuto prima trovare una controparte sintetica dell'alchilguanina, che è stata inserita nella sua posizione nella copia negativa. Questo perché in natura esistono controparti molecolari adatte per i mattoni di base del DNA, ma non per gli addotti del DNA. Questo è il motivo per cui gli errori di copiatura, cioè le mutazioni, si verificano normalmente quando i geni contenenti addotti vengono duplicati.

Gli scienziati dell'ETH hanno prodotto in laboratorio diversi derivati sintetici degli elementi di base del DNA e li hanno testati come potenziali controparti dell'alchilguanina. Uno di questi si è rivelato particolarmente adatto. I ricercatori sono così riusciti a produrre una copia negativa di un frammento di gene contenente alchilguanina.

L'obiettivo del lavoro di Sturla e dei suoi colleghi era dimostrare che in linea di principio è possibile duplicare i geni che contengono addotti. In ulteriori ricerche, sarebbe ora possibile utilizzare lo stesso approccio per trovare controparti sintetiche per altri addotti. In questo modo, in futuro sarà possibile amplificare i geni modificati e chiarirne la sequenza in modo semplice, come afferma l'ETH. Nel 2010, Shana Sturla ha ricevuto una "ERC Starting Grant" quinquennale dal Consiglio europeo della ricerca. Il presente progetto è stato cofinanziato da questa sovvenzione.