Trovati i geni per una vita più lunga e sana

La domanda su come invecchiamo esattamente ha preoccupato l'umanità per secoli, alimentata dalla ricerca di una fonte di eterna giovinezza. Negli ultimi decenni, i progressi dei metodi di genetica molecolare hanno accelerato notevolmente la ricerca dei geni coinvolti nel processo di invecchiamento.

Finora, la ricerca si è limitata ai geni di singoli organismi modello, come il verme filiforme. C. elegans. Si sapeva che circa l'uno per cento dei geni poteva influenzare la durata della vita. Tuttavia, da tempo le ricerche sospettano che tali geni siano emersi nel corso dell'evoluzione e si siano conservati in tutti gli organismi viventi le cui cellule hanno un nucleo, dal lievito di birra all'uomo.

40.000 geni esaminati

Ricercatori dell'ETH di Zurigo e del consorzio "JenAge" di Jena hanno ora ricercato sistematicamente nei genomi di tre diversi organismi i geni associati al processo di invecchiamento, presenti in tutte e tre le specie e quindi discendenti da geni di un antenato comune. Questi geni, detti ortologhi, sono strettamente correlati tra loro, sebbene siano presenti in organismi diversi, e si trovano tutti nell'uomo.

Per rintracciare questi geni, i ricercatori hanno analizzato circa 40.000 geni di nematodi C. elegans,del pesce zebra e del topo. Con il loro screening, gli scienziati hanno voluto scoprire quali geni sono regolati in modo identico in tutti e tre gli organismi nelle rispettive fasi di età comparabili - giovane adulto, mezza età e anziano - cioè sono upregolati o downregolati a seconda dell'età.

Come misura dell'attività genica, i ricercatori hanno misurato la quantità di molecole di RNA messaggero presenti nelle cellule di questi animali. L'RNA messaggero (mRNA) è la trascrizione di un gene e il progetto di una proteina. Se ci sono molte copie di RNA messaggero di un certo gene, questo è molto attivo; il gene è "upregolato". Poche copie di RNA, invece, sono considerate un segno di bassa attività, spiega Michael Ristow, autore coordinatore dello studio recentemente pubblicato e professore di Metabolismo energetico all'ETH di Zurigo.

Grazie alla modellazione statistica, gli scienziati hanno utilizzato questa massa di informazioni per creare un'intersezione di geni regolati in modo analogo nei vermi, nei pesci e nei topi. Ciò ha dimostrato che i tre organismi hanno in comune solo 30 geni che influenzano in modo significativo il processo di invecchiamento.

Ridurre l'attività dei geni, prolungare la vita

I ricercatori hanno utilizzato esperimenti in cui gli RNA messaggeri dei geni corrispondenti sono stati bloccati selettivamente per chiarire il loro effetto sul processo di invecchiamento nei nematodi. In una dozzina di questi geni, il blocco ha avuto l'effetto di prolungare la vita di almeno il cinque per cento.

Uno di questi geni si è rivelato particolarmente influente: il gene bcat-1. "Quando abbiamo bloccato l'effetto di questo gene, la durata media della vita del nematode è aumentata in modo significativo, fino al 25%", spiega Ristow.

I ricercatori sono riusciti anche a chiarire il meccanismo d'azione di questo gene: Il gene bcat-1 contiene il codice dell'omonimo enzima, che scompone i cosiddetti aminoacidi a catena ramificata. Questi blocchi proteici, presenti naturalmente negli alimenti, comprendono gli aminoacidi L-leucina, L-isoleucina e L-valina.

Quando i ricercatori hanno inibito l'attività del gene bcat-1, questi aminoacidi ramificati si sono accumulati nel tessuto. Ciò ha innescato una cascata di segnali molecolari che ha portato alla longevità del nematode. Inoltre, è stato prolungato il periodo di tempo in cui i vermi sono rimasti vitali. Per misurare la vitalità, i ricercatori hanno misurato l'accumulo di pigmenti legati all'età, la velocità di movimento degli animali e la frequenza con cui un verme si riproduceva con successo. Tutti questi parametri miglioravano quando gli scienziati inibivano l'attività del gene bcat-1.

Gli scienziati hanno ottenuto un effetto di prolungamento della vita anche mescolando i tre aminoacidi a catena ramificata nel cibo dei nematodi. Tuttavia, l'effetto complessivo è stato meno pronunciato quando il gene bcat-1 è rimasto attivo, il che significa che questi aminoacidi sono stati continuamente degradati e sono stati meno in grado di esercitare il loro effetto di prolungamento della vita.

Meccanismo conservato

Ristow non ha dubbi che lo stesso meccanismo funzioni anche nell'uomo. "Abbiamo cercato solo i geni che sono evolutivamente conservati e quindi presenti in tutti gli organismi, compresi gli esseri umani", afferma.

In questo studio, lui e i suoi colleghi di Jena del consorzio "JenAge", che comprende l'Istituto Leibniz sull'invecchiamento, l'Istituto Leibniz per la ricerca sui prodotti naturali e la biologia delle infezioni, l'Università Friedrich Schiller e l'Ospedale universitario di Jena, non hanno ancora analizzato gli effetti sull'uomo. Tuttavia, è già in programma uno studio di follow-up. "Tuttavia, per ovvie ragioni, non saremo in grado di misurare l'aspettativa di vita negli esseri umani", spiega l'ETH. Il piano prevede invece di includere nelle indagini vari parametri sanitari, come i livelli di colesterolo o di zucchero nel sangue, per ottenere indicazioni sullo stato di salute dei soggetti del test.

I costi della sanità potrebbero diminuire in modo massiccio

Ristow afferma che gli aminoacidi multiramificati sono già utilizzati a livello terapeutico per i danni al fegato e vengono anche aggiunti all'alimentazione sportiva. "Tuttavia, il problema non è che le persone invecchiano, ma che rimangono in salute più a lungo", afferma l'internista. Lo studio fornisce importanti indizi su come influenzare il processo di invecchiamento e prevenire le malattie della vecchiaia, come il diabete o l'ipertensione.

Alla luce dei dati demografici sfavorevoli e del costante aumento dell'aspettativa di vita, il ricercatore ritiene che sia importante prolungare la fase di vita sana e non raggiungere un'età ancora più elevata caratterizzata da malattie croniche. Con queste misure preventive, gli anziani potrebbero migliorare significativamente la loro qualità di vita e allo stesso tempo ridurre di oltre la metà i costi dell'assistenza medica.