Labbro leporino e palatoschisi (fissurazioni che possono formarsi nel labbro e/o nel palato, quando il tessuto non si unisce completamente durante la gravidanza. La palatoschisi crea un passaggio anomalo con le cavità nasali), sono tra i difetti congeniti craniofacciali più comuni negli esseri umani e colpiscono ogni anno più di 175.000 neonati in tutto il mondo.

Le persone affette da schisi orofacciale (OFC) affrontano, già da neonati, difficoltà di alimentazione e, durante l’infanzia e l’adolescenza, più interventi chirurgici, procedure dentistiche e logopedia. Per non parlare di tassi di mortalità più elevati in tutte le fasi della loro vita. Eppure, nonostante decenni di ricerca, non si sa ancora quali siano le cause della maggior parte dei casi, anche se si pensa che alla loro formazione possano concorrere sia fattori ambientali, che genetici e stili di vita non corretti.

Ora, uno studio della Scuola di Medicina Veterinaria (SVM) dell’Università del Wisconsin, effettuato su topi di laboratorio, ha raccolto dati rivelatori sul processo di sviluppo orofacciale e sul meccanismo che lo pregiudica. Dati che, un giorno, potrebbero aiutare a ridurre OFC negli esseri umani.

Lo studio, pubblicato su Pnas (Atti della National Academy of Sciences),  fornisce la prima prova diretta che un meccanismo, chiamato metilazione del DNA, necessario per un normale sviluppo craniofacciale, quando si “inceppa” o si interrompe provoca questi difetti.

La metilazione del DNA è un processo chimico, effettuato da una famiglia di enzimi, chiamata DNAmetiltransferasi (DNMT), in cui un gruppo di molecole viene aggiunto al DNA, che modifica l’espressione dei geni
senza alterare effettivamente la sequenza del DNA. Un processo che, secondo gli scienziati, è anche influenzato da fattori ambientali.

In particolare, Robert Lipinski, professore associato di bioscienze comparate presso la UW School of Veterinary Medicine, e colleghi hanno scoperto che l’interruzione del naturale processo di metilazione del DNA interferisce con lo sviluppo delle labbra e del palato e causa, nei topi, la bioschisi o labbro leporino e palatoschisi. Un risultato che rappresenta un passo importante verso lo sviluppo di strategie preventive per ridurre il rischio di difetti congeniti negli esseri umani.

“Sapevamo da ricerche precedenti – spiega Lipinski – che la genetica e l’ambiente interagiscono tra di loro per causare questo tipo di problemi, anche se la nostra comprensione della componente ambientale era meno chiara rispetto a quella della genetica. Ma collegare le schisi orofacciali al
processo di metilazione ci ha aiutato a restringere il campo sul ruolo giocato dall’ambiente nel modificare il rischio degli OFC” .

Lipinski e il suo gruppo sono arrivati ​​a questi risultati manipolando geneticamente il processo di metilazione del DNA in due gruppi separati di embrioni di topo, ottenendo risultati apparentemente contraddittori, in quanto gli OFC si sviluppavano in un gruppo di topi, ma non nell’altro. Per capire perché c’era questa differenza tra i due gruppi, il team ha condotto un altro ciclo di esperimenti in cui hanno inibito la metilazione del DNA negli embrioni di topo a diversi stadi di sviluppo. Hanno così scoperto che l’esposizione all’inibizione del processo di metilazione al decimo giorno di gestazione, produceva gli OFC; mentre, l’esposizione allo stesso inibitore somministrato 48 ore dopo, non interferiva con il normale sviluppo orofacciale.

Capire quando si verificano le fissurazioni orofacciali è stato fondamentale
per i ricercatori. Secondo Lipinski , identificare questa finestra ristretta di sensibilità gestazionale è importante, perché non solo aiuta a restringere il focus della successiva fase di ricerca, ma, sulla base di una migliore conoscenza del rischio ambientale e comportamentale per la formazione di
questi difetti negli esseri umani, sarà possibile progettare future iniziative di educazione preventiva.

Tenendo, soprattutto, conto che  il decimo giorno di gestazione negli embrioni di topo corrisponde all’inizio della quinta settimana di sviluppo embrionale nell’uomo, uno stadio in cui molte gravidanze potrebbero non essere ancora riconosciute.

Il lavoro conferma, quindi, il ruolo essenziale della metilazione nella regolazione dello sviluppo oro facciale e dimostra che l’interruzione di tale processo altera la capacità delle cellule staminali di formare il tessuto
connettivo dell’osso cranio facciale e della cartilagine.

“Sappiamo che la metilazione del DNA può essere influenzata – spiega Lipinski – da una varietà di fattori ambientali come lo stress materno, l’esposizione agli inquinanti, una dieta sbagliata e eccesso di fumo o alcol. La comprensione di come lo sviluppo orofacciale sia regolato anche da meccanismi sensibili all’ambiente, potrebbe influire direttamente sulla riduzione del rischio OFC tramite strategie di prevenzione. La fase
successiva della nostra ricerca – conclude – si concentra sull’identificazione dei fattori specifici che influenzano la metilazione durante lo sviluppo orofacciale”.

Lipinski e il suo team sono in buona posizione per perseguire questa fase successiva della ricerca grazie a un altro importante risultato dello studio: lo sviluppo di un nuovo modello in vitro. Il modello consentirà loro di esaminare rapidamente migliaia di fattori dietetici e ambientali in una piastra di laboratorio prima di testare l’impatto di fattori specifici sulla predisposizione alla schisi nei modelli murini.

Rita Lena