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La memoria nella mente: perché i cambiamenti epigenetici sono strettamente correlati alla formazione della memoria?
Con il progresso della scienza e della tecnologia, la connessione osservata tra la formazione della memoria e i cambiamenti evidenti nei geni ha ricevuto crescente attenzione. La ricerca attuale mostra che i cambiamenti epigenetici, in particolare l’attivazione epigenetica, forniscono una base biologica chiave per la codifica della memoria.
Il priming epigenetico è un cambiamento specifico nell'epigenoma della cellula, che modifica alcune regioni della cromatina all'interno della cellula da uno stato chiuso a uno stato aperto. Questo processo è spesso guidato da stimoli biologici esterni o da percorsi che facilitano l’accesso al DNA da parte di fattori di trascrizione e altri meccanismi di modificazione. Tali cambiamenti possono influenzare in modo significativo la regolazione genetica e fornire diversi modelli di espressione genetica nelle diverse fasi della vita di una cellula.
Il priming epigenetico è uno stato epigenetico sottostante attivato da stimoli specifici che promuove l'allentamento della cromatina e l'aumento della trascrizione genetica.
Attualmente, i meccanismi di priming dell'epigene sono stati intensamente esplorati nelle neuroscienze e nella ricerca sul cancro. Sebbene questo processo svolga un ruolo importante nella formazione della memoria neuronale ed sia anche fondamentale nell’attivazione dei geni oncosoppressori nel trattamento del cancro, i meccanismi alla base di esso e le sue potenziali applicazioni sono ancora un argomento caldo di ricerca.
Il meccanismo di attivazione dell'epigene
Il processo di iniziazione dell'epigene coinvolge una varietà di meccanismi epigenetici, i più significativi dei quali includono l'acetilazione e la metilazione dell'istone. Questi processi spesso comportano la trasformazione della cromatina da eterocromatina solida a eucromatina accessibile, promuovendo così la trascrizione di geni specifici.
I segnali scatenanti dei cambiamenti epigenetici derivano da molteplici meccanismi epigenetici, che portano a cambiamenti nell'attività di trascrizione genetica.
I cambiamenti nell'ambiente e l'uso di farmaci possono fungere da catalizzatori per avviare questi processi. Ad esempio, l’inibizione dell’istone deacetilasi (HDAC) è considerata un modo efficace per mantenere uno stato aperto della cromatina, che ha effetti a lungo termine sull’espressione permanente dei geni e su altre attività epigenetiche.
Applicazioni nel cancro
Nel campo della ricerca sul cancro, l'attivazione epigenetica è stata scoperta per la prima volta sui geni oncosoppressori. I cambiamenti epigenetici in questi geni sono considerati fattori chiave che portano alla carcinogenesi. Pertanto, i ricercatori considerano il priming epigenetico come un mezzo di “pretrattamento” per rendere le cellule tumorali più sensibili ai farmaci demetilanti. Questi farmaci, come la 5-azacitidina, possono aumentare efficacemente l’espressione dei geni oncosoppressori dopo l’inizio della terapia con epigene e aiutare a superare la disfunzione cellulare causata dal cancro.
Le prove dimostrano che il priming epigenetico può aumentare la citotossicità dei farmaci antitumorali, dimostrando potenziali benefici in vari tipi di cancro, come il cancro del polmone e dell'ovaio.
La FDA ha approvato una serie di farmaci per la terapia epigenica che hanno dimostrato elevata efficacia e relativa sicurezza negli studi clinici, rendendoli un nuovo punto di forza nel trattamento del cancro.
Ultime scoperte nel campo delle neuroscienze
Nelle neuroscienze, i cambiamenti epigenetici sono considerati la causa fondamentale della formazione della memoria. Lo studio ha scoperto che, nonostante la sintesi proteica fosse disabilitata durante la formazione della memoria, la memoria poteva ancora essere recuperata. Questo fenomeno mostra che i cambiamenti nella struttura sinaptica, sebbene sia necessaria la sintesi proteica, non sono l'unica fonte di codifica della memoria intracellulare. Invece, i processi iniziati epigeneticamente potrebbero essere le fasi iniziali della formazione della memoria.
Diverse forme di memoria a lungo termine sono collegate a diversi tipi di acetilazione degli istoni, suggerendo che diversi meccanismi di regolazione epigenetica nel priming epigenetico dei neuroni possono portare a diverse formazioni di memoria.
Altre applicazioni biologiche
Oltre alle sue applicazioni nella memoria cerebrale e nella ricerca sul cancro, l'impatto del priming epigenico si è esteso ad aree come la sindrome metabolica. Diversi studi hanno dimostrato che i fattori ambientali durante le prime fasi dello sviluppo, come la nutrizione materna e la composizione corporea, hanno effetti duraturi sul fenotipo metabolico della prole, possibilmente attraverso l'eccitazione epigenetica. Tali cambiamenti aiutano quindi le generazioni future a sopravvivere e prosperare in ambienti poveri di risorse.
In generale, la ricerca sull'attivazione degli epigeni si sta sviluppando a un ritmo rapido, aprendo nuove prospettive per comprendere la formazione della memoria, il trattamento del cancro e altri aspetti. Con il progresso della tecnologia e della ricerca approfondita, saremo in grado di utilizzare stabilmente questi meccanismi epigenetici nei trattamenti clinici in futuro per apportare benefici sanitari sostenibili ai pazienti?
