I pionieri dell'epigenetica ricevono il Premio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter 2026
La scoperta dei vincitori del premio ha scosso le fondamenta della genetica classica e ha aperto le porte al vasto campo dell'epigenetica moderna
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I biologi dello sviluppo Davor Solter e Azim Surani riceveranno il Premio Paul Ehrlich e Ludwig Darmstaedter 2026, ha annunciato il Consiglio scientifico della Fondazione Paul Ehrlich. I vincitori del premio hanno scoperto il fenomeno dell'imprinting genomico. Nei mammiferi, ciò significa che il materiale genetico delle uova e degli spermatozoi è funzionalmente diverso. Oltre alle informazioni genetiche, alcuni geni portano un marchio molecolare che impedisce alle loro informazioni genetiche di essere attive nell'embrione. Per questo motivo è necessario l'apporto genetico completo di madre e padre. Questa scoperta ha scosso le fondamenta della genetica classica e ha aperto le porte al vasto campo della moderna epigenetica.
Davor Solter
privat, Davor Solter
Azim Surani
Jacqueline Garget, University of Cambridge
I geni che trasportano le nostre informazioni genetiche sono riuniti nei cromosomi del nucleo cellulare. Ci sono 22 autosomi e i cromosomi sessuali X e Y. Ogni cellula germinale contiene una singola serie di 23 cromosomi. Ogni cellula somatica contiene un doppio set di cromosomi, uno ereditato dall'ovulo della madre e l'altro dallo sperma del padre. Ciò significa che tutte le cellule corporee contengono due copie di ciascun gene. Queste copie, che possono essere in versioni diverse (alleli), sono entrambe utilizzate per produrre molecole di RNA che vengono poi tradotte in proteine. Entrambe le copie del gene possono influenzare l'aspetto del bambino (fenotipo). Se una copia è mutata o danneggiata, l'altra di solito compensa e ne assume la funzione. Solter e Surani hanno parzialmente stravolto questi principi fondamentali della genetica classica quando hanno scoperto che i genitori dei mammiferi trasmettono apparentemente solo una copia attiva di alcuni geni alla loro prole. "Questa scoperta ha rappresentato un punto di svolta nella genetica moderna", spiega il Prof. Thomas Boehm, Presidente del Consiglio Scientifico. "Ha dimostrato che il nostro fenotipo non è determinato solo dal genotipo, ma anche da segni epigenetici. Questo ha cambiato radicalmente la nostra comprensione della salute e della malattia".
All'inizio degli anni '80, Davor Solter di Filadelfia (USA) e Azim Surani di Cambridge (Regno Unito) si sono messi in testa, in modo indipendente e simultaneo, di risolvere un enigma genetico fondamentale: perché nei mammiferi non è possibile il parto verginale (partenogenesi)? Dopo tutto, le femmine di formiche, api, lucertole o lumache, per esempio, possono riprodursi senza il contributo di un maschio, permettendo alla loro prole di svilupparsi da uova non fecondate. Solter e Surani hanno risposto a questa domanda applicando in modo indipendente una tecnica che Solter aveva precedentemente sviluppato e perfezionato, ovvero il trapianto di nuclei di cellule germinali. Dopo la fecondazione, i nuclei dell'ovulo e dello spermatozoo rimangono temporaneamente separati - in questa fase sono chiamati pronuclei. Solter e Surani hanno quindi sostituito uno dei due pronuclei con quello di un donatore proveniente da un altro ceppo di topi, generando embrioni con due pronuclei materni o due paterni. Inaspettatamente, nessuno di questi embrioni è sopravvissuto. Nelle combinazioni con due pronuclei paterni, i tessuti embrionali si sono sviluppati male, mentre i tessuti placentari sono rimasti sostanzialmente inalterati. Al contrario, nelle combinazioni con due pronuclei materni, i tessuti placentari non si sono sviluppati normalmente, portando alla malnutrizione dell'embrione.
Solo gli embrioni del gruppo di controllo, nati da un pronucleo maschile e uno femminile, si sono sviluppati in topi sani. I due ricercatori hanno concluso che nei mammiferi i cromosomi materni apportano informazioni essenziali che mancano nei cromosomi paterni e viceversa. Entrambi i set di cromosomi parentali devono essere trasmessi nella loro interezza affinché la prole si sviluppi normalmente. Surani ha coniato il termine imprinting genomico per descrivere il fenomeno per cui alcuni geni sono trasmessi in forma attiva solo dalla madre e altri solo dal padre. Poco dopo, i ricercatori hanno scoperto che i marcatori molecolari coinvolti nell'imprinting consistono principalmente in piccoli gruppi metilici attaccati a una delle quattro basi del DNA.
Sette anni dopo la scoperta dei due vincitori del premio, nel 1991, sono stati identificati i primi geni imprintati: IGF2R, un gene che inibisce la crescita espresso solo dall'allele materno, e IGF2, un gene che promuove la crescita espresso solo dall'allele paterno. Ciò supporta l'idea che l'imprinting genomico si sia evoluto come meccanismo di regolazione della crescita fetale nel grembo materno, contribuendo a mantenere un sano equilibrio tra l'interesse dell'embrione a crescere e quello della madre a evitare un eccessivo contributo delle proprie risorse corporee. L'evoluzione potrebbe aver introdotto questa strategia per rendere possibile lo sviluppo uterino nei mammiferi. In effetti, la maggior parte dei geni imprintati conosciuti - che costituiscono circa l'1% del nostro genoma - sono coinvolti nel bilanciamento dei segnali di crescita e nello sviluppo del cervello. Nella sindrome di Beckwith-Wiedemann, i processi di crescita dei singoli organi si squilibrano o si sviluppano in modo asimmetrico durante l'embriogenesi; la sindrome di Angelmann provoca gravi problemi neurologici, mentre altri disturbi dell'imprinting sono ritenuti responsabili dell'autismo e dell'epilessia. Anche negli adulti, i geni imprintati rimangono parte di cascate di segnali che influenzano la salute e la malattia. Disturbi dell'imprinting genomico acquisiti nel corso della vita sono associati a malattie come il cancro del colon, i glioblastomi e i tumori di Wilms (tumori renali pediatrici).
La scoperta dell'imprinting genomico e la ricerca sulla metilazione del DNA hanno aperto le porte a un'epigenetica fondata sulla sperimentazione. Da allora, migliaia di ricercatori hanno varcato questa porta, aprendo e coltivando un campo che si sta rivelando molto fertile per la ricerca biomedica. Grazie al lavoro pionieristico di Solter e Surani, l'epigenetica è oggi la scienza dei meccanismi biologici molecolari che regolano l'espressione dei geni indipendentemente dalle modifiche alla loro sequenza di DNA.
Davor Solter, cittadino statunitense nato nel 1941, è direttore emerito del Dipartimento di Biologia dello Sviluppo dell'Istituto Max Planck di Immunobiologia di Friburgo, in Germania, che ha guidato dal 1991 al 2006. Attualmente vive a Bar Harbor, nel Maine (USA) ed è Visiting Professor presso la Mahidol University di Bangkok, in Thailandia, e l'Università di Zagabria, in Croazia.
Azim Surani, cittadino britannico nato nel 1945, è Direttore della Ricerca sulla Germlina e l'Epigenetica presso il Gurdon Institute dell'Università di Cambridge e Fellow del King's College di Cambridge.
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