How early life experience is written into DNA | Moshe Szyf

Traduttore: Alessio Carta Revisore: Gabriella Patricola

Tutto è iniziato

in un buio bar di Madrid.

Incontrai il mio collega della McGill, Michael Meaney.

So it all came to life

Stavamo bevendo delle birre,

in a dark bar in Madrid.

e come gli scienziati fanno,

I encountered my colleague from McGill, Michael Meaney.

mi raccontò del suo lavoro.

Mi disse di essere interessato in come le mamme ratto

And we were drinking a few beers,

and like scientists do,

leccano i loro cuccioli appena nati.

he told me about his work.

And he told me that he is interested in how mother rats lick their pups

E mentre stavo là pensai:

“È così che le tasse che pago vanno a prosciugarsi --

(risata)

after they were born.

in questa scienza soft.”

And I was sitting there and saying,

"This is where my tax dollars are wasted --

E continuò dicendomi

che i ratti, come gli esseri umani,

(Laughter)

on this kind of soft science."

leccano i loro cuccioli in svariati modi.

And he started telling me

Alcuno madri lo fanno frequentemente,

that the rats, like humans,

altre invece saltuariamente,

la maggioranza sono nella via di mezzo.

lick their pups in very different ways.

Ma ciò che è interessante

Some mothers do a lot of that,

è che quando seguì questi cuccioli una volta raggiunta l’età adulta --

some mothers do very little,

and most are in between.

che so, qualche anno in termini umani, molto dopo che la madre morì.

But what's interesting about it

is when he follows these pups when they become adults --

Erano animali completamente diversi.

Gli animali che furono leccati, e accuditi più intensamente,

like, years in human life, long after their mother died.

quelli altamente presi in cura,

They are completely different animals.

non sono stressati.

The animals that were licked and groomed heavily,

Hanno un comportamento sessuale diverso.

Hanno un modo diverso di vivere

the high-licking and grooming,

di quelli la cui madre non si è presa così tanta cura di loro.

are not stressed.

They have different sexual behavior.

They have a different way of living

Così mi sono chiesto:

than those that were not treated as intensively by their mothers.

Sarà pur magia?

Com’è possibile?

Secondo quanto pensano i genetisti,

So then I was thinking to myself:

forse la madre aveva il gene da “madre scadente”

Is this magic?

How does this work?

che ha fatto sì che i propri figli diventassero stressati,

As geneticists would like you to think,

e questo si ripetesse di generazione in generazione;

perhaps the mother had the "bad mother" gene

è tutto determinato dalla genetica.

that caused her pups to be stressful,

O è possibile che stia accadendo qualcos’altro?

and then it was passed from generation to generation;

Nei ratti, possiamo chiederci questa domanda e darci risposta.

it's all determined by genetics.

Ciò che abbiamo fatto è un esperimento di allattamento parziale.

Or is it possible that something else is going on here?

Essenzialmente abbiamo diviso la figliata, i cuccioli del ratto, alla nascita

In rats, we can ask this question and answer it.

So what we did is a cross-fostering experiment.

e dati a due madri in affidamento --

non quelle biologiche, ma madri che si prendano cura di loro:

You essentially separate the litter, the babies of this rat, at birth,

madri altamente leccatrici e madri scarsamente leccatrici.

E si potrebbe fare l’opposto con i cuccioli scarsamente leccatori.

to two kinds of fostering mothers --

not the real mothers, but mothers that will take care of them:

E la risposta eccezionale è stata che,

high-licking mothers and low-licking mothers.

non risultava essere importante che gene si ereditava dalla madre.

And you can do the opposite with the low-licking pups.

Non era la madre biologica a definire questa caratteristica

And the remarkable answer was,

it wasn't important what gene you got from your mother.

a questi ratti.

Ma bensì la madre che si prese cura di loro.

It was not the biological mother that defined this property of these rats.

Dunque come è possibile?

It is the mother that took care of the pups.

Mi occupo di epigenetica.

Sono interessato in come i geni siano marcati

So how can this work?

da un segnale chimico

durante la embriogenesi, nel corso della quale

I am an a epigeneticist.

I am interested in how genes are marked

siamo nel grembo delle nostre madri,

e decidere quali geni si manifestino

by a chemical mark

in che tessuto.

during embryogenesis, during the time we're in the womb of our mothers,

Nel cervello si manifestano diversi geni di quelli nel fegato e nell’occhio.

and decide which gene will be expressed

E pensammo: È possibile

in what tissue.

Different genes are expressed in the brain than in the liver and the eye.

che la madre stia in qualche modo riprogrammando il gene dei suoi cuccioli

And we thought: Is it possible

attraverso il suo comportamento?

that the mother is somehow reprogramming the gene of her offspring

Ci lavorammo per 10 anni,

e trovammo una cascata di eventi biologici

per cui le leccate e l’accudimento della madre, la cura della madre,

through her behavior?

And we spent 10 years,

è tradotta in segnali biologici

and we found that there is a cascade of biochemical events

che interessano il nucleo e il DNA

by which the licking and grooming of the mother, the care of the mother,

e lo programmano diversamente.

A questo punto l’animale prepararsi per la vita:

is translated to biochemical signals

that go into the nucleus and into the DNA

Sarà dura?

and program it differently.

Ci sarà abbondanza di cibo?

So now the animal can prepare itself for life:

Ci saranno tanti gatti e serpenti in giro?

oppure vivrò in un quartiere benestante

Is life going to be harsh?

dove tutto quello che devo fare è comportarmi bene,

Is there going to be a lot of food?

e che ciò mi farà guadagnare l’accettazione sociale?

Are there going to be a lot of cats and snakes around,

or will I live in an upper-class neighborhood

E ora uno può chiedersi quanto questo processo sia importante

where all I have to do is behave well and proper,

and that will gain me social acceptance?

nelle nostre vite.

Ereditiamo il nostro DNA dai nostri antenati.

And now one can think about how important that process can be

Il DNA è arcaico.

Si è sviluppato con l’evoluzione.

for our lives.

We inherit our DNA from our ancestors.

Ma non ci dice se nascerai a Stoccolma,

The DNA is old.

dove d’estate i giorni sono lunghi e d’inverno corti,

It evolved during evolution.

But it doesn't tell us if you are going to be born in Stockholm,

o in Ecuador,

dove durante tutto l’anno vi sono un numero pari di ore diurne e notturne

where the days are long in the summer and short in the winter,

E che ciò ha un [effetto] enorme nella nostra psicologia.

or in Ecuador,

where there's an equal number of hours for day and night all year round.

Dunque quello che supponiamo è che,

probabilmente ciò che succede inizialmente,

And that has such an enormous [effect] on our physiology.

quei segnali che vengono trasmessi dalla madre,

indicano al cucciolo il tipo di mondo sociale

So what we suggest is, perhaps what happens early in life,

si ritroverà a vivere.

Sarà mondo ostile, dov’è conveniente essere ansioso e stressato,

those signals that come through the mother,

tell the child what kind of social world you're going to be living in.

o sarà un mondo facile, dove ci si comporterà in modo diverso.

Sarà un mondo con tanta o poca luce?

It will be harsh, and you'd better be anxious and be stressful,

Sarà un mondo con tanto o poco cibo?

or it's going to be an easy world, and you have to be different.

Se non ci dovesse essere cibo,

Is it going to be a world with a lot of light or little light?

sarebbe conveniente avere un cervello che ti spinga ad abbuffarti quando puoi,

Is it going to be a world with a lot of food or little food?

o accumulare del grasso corporeo attraverso ogni pezzo di cibo.

If there's no food around,

you'd better develop your brain to binge whenever you see a meal,

Questa è una buona notizia.

L’evoluzione ha reso tutto ciò possibile

or store every piece of food that you have as fat.

per permettere al nostro rigido e vecchio DNA di funzionare dinamicamente

So this is good.

in nuovi ambienti.

Evolution has selected this

Tuttavia a volte le cose non vanno per il verso giusto;

to allow our fixed, old DNA to function in a dynamic way

per esempio, se sei nato da una famiglia povera

in new environments.

e i segnali sono: “Ti conviene abbuffarti,

But sometimes things can go wrong;

ti conviene mangiare

for example, if you're born to a poor family

qualsiasi tipo di cibo che incontri.

Ma ora noi esseri umani e i nostri cervelli si sono evoluti,

and the signals are, "You better binge,

abbiamo accelerato l’evoluzione.

Oggi puoi comprare al McDonald’s

you better eat every piece of food you're going to encounter."

per un dollaro.

But now we humans and our brain have evolved,

E di conseguenza, la preparazione che abbiamo acquisito dalle nostre madri

have changed evolution even faster.

Now you can buy McDonald's for one dollar.

sta risultando essere disadattiva.

And therefore, the preparation that we had by our mothers

La stessa preparazione che ci avrebbe protetto dalla fame e dalla carestia

is turning out to be maladaptive.

sta causando obesità,

problemi cardiovascolari e malattie metaboliche.

The same preparation that was supposed to protect us from hunger and famine

Questo concetto che i nostri geni possano essere influenzati

is going to cause obesity,

dalla nostra esperienza,

e specialmente l’esperienza infantile,

cardiovascular problems and metabolic disease.

riesce a darci una spiegazione unificante

So this concept that genes could be marked by our experience,

sulla sanità e sulla malattia.

and especially the early life experience,

Ma sarà vero solo per i ratti?

can provide us a unifying explanation

Il problema è che, non possiamo testarlo su gli esseri umani,

of both health and disease.

perché moralmente, non possiamo somministrare avversità infantili

But is true only for rats?

senza un motivo.

Se un bambino povero sviluppa una certa proprietà,

The problem is, we cannot test this in humans,

noi non sappiamo se ciò è causato dalla povertà

because ethically, we cannot administer child adversity in a random way.

o se sono le persone povere ad avere geni inadeguati.

So if a poor child develops a certain property,

Dunque secondo la genetica, le persone sono povere

we don't know whether this is caused by poverty

perché i loro geni le rendono tali.

Secondo l’epigenetica

or whether poor people have bad genes.

le persone povere si trovano in un ambiente cattivo

So geneticists will try to tell you that poor people are poor

o impoverito

che crea quel fenotipo, ovvero quella proprietà.

because their genes make them poor.

Epigeneticists will tell you

poor people are in a bad environment or an impoverished environment

Siamo quindi passati ad osservare i nostri cugini: le scimmie.

that creates that phenotype, that property.

Il mio collega, Stephen Suomi, sta allevando le scimmie

So we moved to look into our cousins, the monkeys.

in due modi diversi:

separando la scimmia dalla madre in modo casuale

My colleague, Stephen Suomi, has been rearing monkeys

e allevandola con una nutrice

in una condizione di maternità surrogata.

in two different ways:

randomly separated the monkey from the mother

Queste scimmie non hanno avuto una madre; hanno avuto una nutrice

and reared her with a nurse

Le altre scimmie sono state allevate con le loro madri naturali.

and surrogate motherhood conditions.

Una volta cresciute, erano animali completamente diversi.

So these monkeys didn't have a mother; they had a nurse.

And other monkeys were reared with their normal, natural mothers.

Alle scimmie cresciute con le loro madri non gli importavano gli alcolici,

And when they were old, they were completely different animals.

non erano sessualmente aggressive.

Le scimmie senza la madre erano aggressive, stressate

The monkeys that had a mother did not care about alcohol,

e alcolizzate.

Abbiamo analizzato il loro DNA da appena nate, per capire una cosa:

they were not sexually aggressive.

The monkeys that didn't have a mother were aggressive, were stressed

È possibile che la madre abbia un influenza a riguardo?

and were alcoholics.

So we looked at their DNA early after birth, to see:

Nel DNA dei piccoli c’è una firma della madre?

Is it possible that the mother is marking?

Queste erano scimmie nate da 14 giorni

e ciò potete vedere qua è il metodo moderno tramite il quale

Is there a signature of the mother in the DNA of the offspring?

studiamo l’epigenetica.

Possiamo ora mappare questi marchi chimici che chiamiamo segni di metilazione,

These are Day-14 monkeys,

and what you see here is the modern way by which we study epigenetics.

nel DNA in una singola risoluzione nucleotidica

We can now map those chemical marks, which we call methylation marks,

Possiamo mappare l’intero genoma.

Possiamo ora confrontare le scimmie con le madri

con quelle senza.

Questa è la rappresentazione visiva.

on DNA at a single nucleotide resolution.

Ciò che si vede è che i geni più metilati sono di colore rosso.

We can map the entire genome.

We can now compare the monkey that had a mother or not.

I geni meno metilati sono di colore verde.

And here's a visual presentation of this.

Si può notare che molti geni mutano,

What you see is the genes that got more methylated are red.

poiché non avere la madre non è ininfluente --

The genes that got less methylated are green.

influenza il tutto;

invia dei segnali inerenti le sembianze del tuo mondo

You can see many genes are changing,

because not having a mother is not just one thing --

quando sarai adulto.

E si può vedere che i due gruppi di scimmie

it affects the whole way;

it sends signals about the whole way your world is going to look

sono estremamente ben separate l’une dalle altre.

Da quando inizia a svilupparsi?

when you become an adult.

And you can see the two groups of monkeys

Queste scimmie non avevano visto le loro madri

extremely well-separated from each other.

quindi hanno avuto un’esperienza sociale.

Riusciamo a capire il nostro status sociale

How early does this develop?

già dal momento della nascita?

These monkeys already didn't see their mothers,

In questo esperimento, abbiamo preso le placente di scimmie

so they had a social experience.

Do we sense our social status, even at the moment of birth?

che avevano status sociale diverso.

Ciò che è interessante riguardo al rank sociale

So in this experiment, we took placentas of monkeys

è che tutti gli esseri viventi

si organizzano tra loro in una gerarchia.

that had different social status.

What's interesting about social rank is that across all living beings,

La scimmia numero uno è il capo;

la scimmia numero quattro è il peone.

they will structure themselves by hierarchy.

Se metti quattro scimmie in una gabbia,

ci sarà sempre un capo e sempre un peone.

Monkey number one is the boss;

monkey number four is the peon.

E ciò che è interessante è che la scimmia numero uno

You put four monkeys in a cage,

è decisamente più in salute della scimmia numero quattro.

there will always be a boss and always be a peon.

E se le metti in una gabbia,

And what's interesting is that the monkey number one

la scimmia numero uno non mangerà tanto.

is much healthier than monkey number four.

La scimmia numero quattro mangerà [tanto].

And if you put them in a cage,

E ciò che vedete qua in questa mappatura della metilazione,

monkey number one will not eat as much.

una drammatica separazione alla nascita

Monkey number four will eat [a lot].

degli animali che avevano un alto status sociale

And what you see here in this methylation mapping,

in contrapposizione a quelli che non ce l’avevano

a dramatic separation at birth

Dunque nasciamo già sapendo l’informazione sociale,

of the animals that had a high social status

e questa non è né buona né cattiva,

versus the animals that did not have a high status.

ci prepara alla vita,

So we are born already knowing the social information,

dal momento che ci tocca programmare la nostra biologia in modo diverso

and that social information is not bad or good,

a seconda che il nostro status sociale sia alto o basso.

it just prepares us for life,

because we have to program our biology differently

Ma come si può studiare questo negli esseri umani?

Non possiamo fare esperimenti,

non possiamo somministrare avversità agli esseri umani.

if we are in the high or the low social status.

Ma Dio fa esperimenti sugli esseri umani,

But how can you study this in humans?

si chiamano disastri naturali.

We can't do experiments, we can't administer adversity to humans.

Uno dei più gravi disastri naturali nella storia canadese

But God does experiments with humans,

accadde nella provincia del Quebec.

and it's called natural disasters.

La tempesta di ghiaccio del 1998.

One of the hardest natural disasters in Canadian history

Perdemmo l’intera rete elettrica per colpa di una tempesta di ghiaccio

happened in my province of Quebec.

quando le temperature raggiunsero, nel pieno inverno del Quebec,

It's the ice storm of 1998.

dai meno 20 ai meno 30 (fahrenheit).

We lost our entire electrical grid because of an ice storm

E ci furono donne incinta durante quel periodo.

when the temperatures were, in the dead of winter in Quebec,

La mia collega Suzanne King seguì i bambini di queste madri

minus 20 to minus 30.

And there were pregnant mothers during that time.

per 15 anni.

And my colleague Suzanne King followed the children of these mothers

Ciò che scoprirono e che, all’aumentare dello stress --

e qua avemmo misure oggettive dello stress:

for 15 years.

Per quanto tempo siete rimasti senza luce? Dove avete trascorso il vostro tempo?

And what happened was, that as the stress increased --

Eravate nell’appartamento di tua suocera o in un elegante casa in campagna?

and here we had objective measures of stress:

How long were you without power? Where did you spend your time?

Tutto questo si sommava in una scala di stress sociale,

Was it in your mother-in-law's apartment or in some posh country home?

e potete farvi questa domanda:

Com’è andata per i bambini?

E sembra che all’aumentare dello stress,

So all of these added up to a social stress scale,

i bambini sviluppino maggiormente forme di autismo,

and you can ask the question:

How did the children look?

sviluppino più malattie metaboliche

e sviluppino più malattie autoimmuni.

And it appears that as stress increases,

the children develop more autism,

Mappammo lo stato di metilazione,

they develop more metabolic diseases

e di nuovo, potete vedere i geni verdi mutare in rosso

and they develop more autoimmune diseases.

all’aumentare dello stress,

We would map the methylation state,

i geni rossi mutare in verde all’aumentare dello stress,

and again, you see the green genes becoming red as stress increases,

un riarrangiamento del genoma in risposta allo stress.

the red genes becoming green as stress increases,

Dunque se possiamo programmare i geni,

an entire rearrangement of the genome in response to stress.

se non siamo solo schiavi della storia dei nostri geni,

che di fatto possono essere programmati, possiamo deprogrammarli?

So if we can program genes,

D’altronde le cause epigenetiche possono risultare in malattie come cancro,

if we are not just the slaves of the history of our genes,

that they could be programmed, can we deprogram them?

malattie metaboliche

e malattie mentali.

Because epigenetic causes can cause diseases like cancer,

Parliamo della dipendenza dalla cocaina.

metabolic disease

La dipendenza dalla cocaina è una terribile circostanza

and mental health diseases.

che può causare la morte e perdita di vite umane.

Let's talk about cocaine addiction.

Cocaine addiction is a terrible situation

Ci siamo fatti questa domanda:

Possiamo riprogrammare il cervello dipendente

that can lead to death and to loss of human life.

per far sì che quell’animale non sia più dipendente?

We asked the question:

Can we reprogram the addicted brain

Abbiamo utilizzato un modello per la dipendenza da cocaina

to make that animal not addicted anymore?

che riepiloga cosa succede negli umani.

Negli umani, sei alle superiori,

We used a cocaine addiction model

alcuni amici ti suggeriscono di provare della cocaina,

tu la provi, e non succede niente.

that recapitulates what happens in humans.

I mesi passano, qualcosa ti ricorda ciò che è successo la prima volta,

In humans, you're in high school,

some friends suggest you use some cocaine,

un push ti propone la cocaina,

e diventi dipendente e la tua vita è cambiata.

you take cocaine, nothing happens.

Months pass by, something reminds you of what happened the first time,

Nei ratti, facciamo la stessa cosa.

Il mio collega, Gal Yadid,

addestra gli animali ad abituarsi alla cocaina,

a pusher pushes cocaine,

and you become addicted and your life has changed.

poi per un mese, li priva di cocaina.

In rats, we do the same thing.

Poi li ricorda della festa nella quale videro la cocaina per la prima volta

My colleague, Gal Yadid,

he trains the animals to get used to cocaine,

per associazione, con un segnale di colori della gabbia.

then for one month, no cocaine.

E perdono la testa.

Then he reminds them of the party when they saw the cocaine the first time

Utilizzavano la leva che li dava cocaina

fino alla morte.

by cue, the colors of the cage when they saw cocaine.

Per prima cosa abbiamo determinato che la differenza tra questi animali

And they go crazy.

They will press the lever to get cocaine

è che durante il periodo nel quale non succede nulla,

until they die.

in assenza della cocaina,

We first determined that the difference between these animals

il loro epigenoma si riarrangia.

I loro geni mutano in modo diverso,

is that during that time when nothing happens,

e al segnale per associazione, il loro genoma è pronto

there's no cocaine around,

their epigenome is rearranged.

a sviluppare il fenotipo della dipendenza.

Their genes are re-marked in a different way,

Abbiamo somministrato delle droghe a questi animali, che potevano o aumentare

and when the cue comes, their genome is ready

to develop this addictive phenotype.

la metilazione del DNA, che era il segno epigenetico da tenere in vista,

So we treated these animals with drugs that either increase DNA methylation,

o diminuire i segni epigenetici.

E abbiamo trovato che all’aumentare della metilazione,

which was the epigenetic marker to look at,

questi animali impazzivano ancora di più.

or decrease epigenetic markings.

Diventavano ancora più dipendenti dalla cocaina.

And we found that if we increased methylation,

Ma se riducevamo la metilazione del DNA,

gli animali non erano più dipendenti.

these animals go even crazier.

Li abbiamo riprogrammati.

They become more craving for cocaine.

E una differenza fondamentale tra una droga epigenetica

But if we reduce the DNA methylation,

e qualsiasi altra droga

the animals are not addicted anymore.

è che con le droghe epigenetiche,

We have reprogrammed them.

essenzialmente eliminiamo i segni dell’esperienza,

And a fundamental difference between an epigenetic drug

e una volta che non ci sono più,

and any other drug

is that with epigenetic drugs,

non ritornano a meno che non si abbia la stessa esperienza.

we essentially remove the signs of experience,

L’animale è ora riprogrammato.

Quando siamo tornati a vedere gli animali dopo 30 giorni, 60 giorni,

and once they're gone,

they will not come back unless you have the same experience.

che in termini umani sono molti anni di vita,

The animal now is reprogrammed.

non erano ancora dipendenti -- a nessun trattamento epigenetico.

So when we visited the animals 30 days, 60 days later,

which is in human terms many years of life,

Quindi cosa abbiamo imparato sul DNA?

they were still not addicted -- by a single epigenetic treatment.

Il DNA non è solo una sequenza di lettere;

non è solo un testo.

So what did we learn about DNA?

Il DNA è come un film dinamico.

DNA is not just a sequence of letters;

In questo film vengono scritte le nostre esperienze,

it's not just a script.

il che lo rende interattivo.

DNA is a dynamic movie.

È come se tu stia guardando il film della tua vita, con il DNA,

Our experiences are being written into this movie, which is interactive.

con il tuo telecomando.

Potresti rimuovere un attore e aggiungere un attore.

You're, like, watching a movie of your life, with the DNA,

E quindi tu hai, nonostante la natura deterministica della genetica,

with your remote control.

You can remove an actor and add an actor.

tu hai il controllo

And so you have, in spite of the deterministic nature of genetics,

delle sembianze dei tuoi geni,

e questo è un messaggio tremendamente ottimistico

se si pensa a la possibilità di approcciare malattie mortali

you have control of the way your genes look,

come il cancro, malattie mentali,

and this has a tremendous optimistic message

in modo tutto nuovo,

for the ability to now encounter some of the deadly diseases

considerandole come un disadattamento.

like cancer, mental health,

E possiamo intervenire in modo epigenetico,

with a new approach,

[possiamo] cambiare il corso degli eventi del film rimuovendo un attore

looking at them as maladaptation.

e creare una nuova narrativa.

And if we can epigenetically intervene,

Quindi ciò che vi ho detto oggi è che,

[we can] reverse the movie by removing an actor

il nostro DNA ha due componenti,

and setting up a new narrative.

So what I told you today is,

due strati di informazione.

Uno strato di informazione è vecchio,

our DNA is really combined of two components,

si è evoluto in milioni di anni.

two layers of information.

È fisso e molto difficile da cambiare.

One layer of information is old,

L’altro strato di informazione è lo strato epigenetico,

evolved from millions of years of evolution.

che è aperto e dinamico

It is fixed and very hard to change.

e crea una narrativa che è interattiva,

The other layer of information is the epigenetic layer,

which is open and dynamic

che ci permette di controllare in modo notevole, il nostro destino,

and sets up a narrative that is interactive,

that allows us to control, to a large extent, our destiny,

di aiutare il destino dei nostri bambini

e si spera di vincere le malattie

e i problemi di salute gravi

to help the destiny of our children

and to hopefully conquer disease

che hanno afflitto il genere umano

per tanto tempo.

Seppur determinati

and serious health challenges

dai nostri geni,

that have plagued humankind for a long time.

abbiamo un grado di libertà

So even though we are determined

che può far sì che la nostra vita sia una vita di responsabilità.

by our genes,

Grazie.

we have a degree of freedom

(Applausi)

that can set up our life to a life of responsibility.

Thank you.

(Applause)