Auguri mamma – A Biologist’s Mother’s Day Song

A Biologist’s Mother’s Day

To make one me you just add
Half of mom and half of dad
That is what I once believed
But now I know that I was wrong
You gave so much to me mom
Besides one half a set of genes

You gave me nutrients, transcription factors
Nearly everything that matters
Plus my prenatal environment (transplacental inheritance)
mRNA, mitochondria
That back in the day once belonged to ya (they’re cytoplasmic)
I just wanna thank you for supplying them

Just like two strands of DNA are spirally entwined
Your nature and your nurture inspiringly combine
Scientists remind me and I find that it is true
Slightly more than half of everything I am is thanks to you
Slightly more than half of everything I am is thanks to you

Mitochondria power the cell
And they have DNA as well
Transcription factors modulate transcription
Since they’re in the cytoplasm
The egg’s the only one who has ‘em
And sperm I guess they don’t have the ambition

My sex determination gene means that I’m a guy (I’m a guy)
You gave me one X chromosome, dad gave me one Y
X has over a thousand genes, while Y has less than 92
That’s why slightly more than half of everything I am is thanks to you
Slightly more than half of everything I am is thanks to you

I roomed in your womb for nine months and I’ve never paid the rent
Your glucocorticoids have shaped my hypothalmic development
I’ve took your blood and sucked it dry of every nutrient (it’s gross but true)
Sometimes I wonder where the time went (where did it go?)
Sometimes I wonder where it all went

I know I’ll never understand all you have done for me (I’m not that smart)
But since you paid for college I’ll get my B. S. degree (bachelor of science)
And I have learned it’s not BS but absolutely true
Slightly more than half of everything I am is thanks to you
More than half of everything I am is thanks to you

You gave me nutrients, transcription factors
Nearly everything that matters
mRNA, mitochondria
That back in the day once belonged to ya

Nutrients, transcription factors
Everything that really matters
mRNA, mitochondria
That back in the day once belonged to ya

Singing: Nutrients, transcription factors
Nearly everything that matters
mRNA, mitochondria
That back in the day once belonged to ya

(It’s not an even 50/50 split, you get a disproportionate share of your DNA coming from your mom. Really important)

Just like two strands of DNA are spirally entwined (double helix)
Your nature and your nurture inspiringly combine
Scientists remind me and I find that it is true
Slightly more than half of everything I am is thanks to you (it’s science)
Slightly more than half of everything I am is thanks to you
Slightly more than half of me is thanks to you

 

Gli alberi di Tania

Oggi voglio fare un po’ di pubblicità a un altro blog, un blog che leggo volentieri e che è scritto da una ragazza bravissima con una grande passione per la divulgazione scientifica. Lei si chiama Tania e il suo blog è Science for Passion. So che Tania ha il pallino della genetica, e anche se alla fine ha scelto di fare l’insegnante di scienze (spaziando quindi in vari settori scientifici), il suo interesse per geni e DNA traspare spesso dalle pagine del suo blog. Nell’ambito della sua ultima iniziativa, Tania ha realizzato una serie di post che aiutano i lettori a capire come funzionano gli alberi geneaologici e come è possibile utilizzarli per studiare la trasmissione delle malattie genetiche. Il suo stile didattico (apprezzatissimo dai suoi lettori) è adatto agli studenti, ma consiglio una visita anche a chi queste cose le ha studiate tanto tempo fa. Un ripasso non fa mai male!

 

Intervista su Grazia

Nel numero di Grazia in edicola c’è una mia breve intervista a proposito di test genetici e di nutrigenetica. Ringrazio la giornalista Chiara Brusa Gallina per avermi contattato per la seconda volta.

La prima era stata nel novembre del 2010 e quella di allora fu anche la mia prima intervista in assoluto, perciò sono molto affezionato a questa rivista: mi ha portato fortuna!

 

Analisi di espressione, applicazioni medico-sanitarie della genomica, microbioma (videolezioni dagli USA)

Si conclude con queste quattro lezioni il corso di genomica organizzato dal NHGRI. Di seguito trovate i video delle lezioni tenute da Paul Metzer, Bruce Korf, Colleen McBride e Julie Segre, i quali ci parlano rispettivamente di analisi di espressione (microarray e RNA-seq), medicina genomica, genomica applicata alla cura della salute e microbioma. Spero che le lezioni del corso siano state di vostro interesse. Se vi siete persi quelle precedenti le trovate tutte all’indirizzo ufficiale del corso.

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Alle prese con la biologia sintetica

In questo momento mi trovo all’ottavo piano di un edificio nel cuore di Basilea, città di 170.000 abitanti all’estremo Nord della Svizzera. Sono all’ETH, e più precisamente al dipartimento di scienza e ingegneria dei biosistemi D-BSSE. Sono qui per chiudere il mio progetto di dottorato, che si avvicina ormai alla sua conclusione. Il motivo per cui sono venuto qui è che qui si fa synthetic biology, l’ultima frontiera nel campo delle scienze della vita. Il gruppo in cui lavoro è sostanzialmente diviso in due parti: da un lato ci sono i teorici, che progettano circuiti biologici di interesse, dall’altro ci sono gli sperimentali, che provano a implementare nelle cellule questi circuiti.

Prima che qualcuno si allarmi, non sono qui per creare nuove forme di vita o per “giocare a fare Dio”. Più semplicemente, utilizzerò dei software che mi permetteranno di modellizzare (e simulare) alcuni circuiti biologici di cui mi sono occupato nei miei studi di genomica vegetale. Per ora sto leggendo un po’ di letteratura, ma già questo è sufficiente per appassionarmi. Mi capita spesso di scrivere su questo blog a proposito della complessità che caratterizza i sistemi viventi, con le loro intricatissime reti di regolazione genica. Ebbene, uno dei messaggi che arriva dalla biologia sintetica è che forse questa complessità può essere ridotta e semplificata, smontando network di grandi dimensioni e di difficile comprensione in tanti piccoli motivi ricorrenti, più gestibili e studiabili.

Le nostre cellule hanno una cassetta degli attrezzi formidabile per rispondere a tutti gli input che giungono dall’esterno, avendo evoluto dei meccanismi efficaci per combinare insieme varie funzioni in modo da ottenere l’output desiderato. Supponete che ci si trovi in una situazione d’emergenza, in cui la cellula deve sintetizzare una certa proteina il più rapidamente possibile. Come fare? Oppure immaginiamo di dover accompagnare lo sviluppo di un organismo pluricellulare. Quale strategia posso adottare per guidare tutti gli step di differenziazione cellulare necessari? In questi casi diventa fondamentale attivare le proteine che servono nell’ordine corretto, e a tempi prestabiliti. Tutte queste cose gli esseri viventi hanno imparato a farle escogitando dei trucchetti molto efficaci, che i biologi “sintetici” stanno scoprendo. Magari per utilizzarli in qualche interessante applicazione pratica, come il mitico E.chromi.

 

GenoMIX #24 – Aprile 2012

Questo mese le scoperte scientifiche interessanti non sono mancate, così come non sono mancati gli errori e le imprecisioni da parte dei media che ne hanno dato notizia. Si prenda il caso del “gene dell’intelligenza”. Su Nature Genetics sono apparsi tre articoli che annunciavano di avere individuato delle variazioni genetiche legate alle dimensioni del cervello. Nel primo studio sono state trovate variazioni genetiche correlate alle dimensioni dell’ippocampo, una regione del cervello che si rimpicciolisce con l’età; è un risultato interessante perché un ippocampo di piccole dimensioni è legato a un maggiore rischio di ammalarsi di Alzheimer. Nel secondo studio le variazioni genetiche trovate sembrano invece avere un ruolo nel determinare il volume intracranico, una scoperta importante per comprendere meglio come si sviluppa il cervello. Infine, il terzo lavoro riporta la scoperta di una variante del gene HMGA2 che, oltre a essere legata alle dimensioni del cervello, è anche associata a una piccola differenza nel quoziente intellettivo. L’effetto di questa variante genetica è talmente piccolo che qualcuno non ci crede nemmeno: si parla di 1,3 punti di QI. Eppure, cosa si legge sul sito di Repubblica? “Scoperto il gene geniale, è il segreto dell’intelligenza”.

Una cosa simile è accaduta con un altro studio, pubblicato su Science Translational Medicine. In quel caso il succo della questione era l’aver scoperto che l’analisi del genoma di una persona non è di alcuna utilità per predire il suo stato di salute, né di quali malattie si ammalerà. Una conclusione che apparirà banale e scontata a chi come me sa che i fattori genetici sono solo un aspetto, e che se si vuole calcolare il rischio di ammalarsi di questa o quella malattia bisognerebbe tenere in considerazione anche i fattori ambientali. Evidentemente, però, molti giornali sono rimasti sorpresi da questa scoperta, persino il New York Times ne ha parlato con toni altisonanti. Per fortuna ci hanno pensato Nature News Blog e Genomes Unzipped a raffreddare gli animi, e a evidenziare anche i difetti metodologici dello studio.

Venendo alle scoperte più recenti, segnalo gli XNA sintetizzati dal gruppo di Philipp Holliger del Medical Research Council di Cambridge e presentati su Science. Sono molecole simili al DNA e all’RNA, con la differenza che invece degli zuccheri deossiribosio (DNA) e ribosio (RNA) negli XNA si possono trovare sei diverse alternative che danno all’XNA il nome di ANA, FANA, TNA, LNA, HNA e CeNA. Con l’aiuto del DNA come stampo e di una polimerasi speciale, queste molecole possono replicarsi proprio come il ben più noto DNA. Un’altra grande conquista per la biologia sintetica e un altro passo importante nella direzione della vita artificiale.

Concludo con due scoperte interessanti per quanto riguarda l’interazione tra l’ambiente e il nostro genoma. Con un articolo pubblicato su Molecular Psychiatry, ricercatori inglesi e americani hanno dimostrato che violenze e maltrattamenti subiti nell’infanzia possono produrre un effetto negativo non solo nella psicologia dei bambini, ma persino nel loro DNA. In particolare, i telomeri dei bambini che hanno subito violenza sono più corti di chi ha invece vissuto un’infanzia serena. In altre parole, il loro DNA invecchia più velocemente. Più o meno la stessa cosa accade anche agli abitanti del “triangolo della morte”, l’area del napoletano delimitata dai comuni di Acerra, Nola e Marigliano. Come hanno riportato sulla rivista Gene alcuni scienziati dell’Università di Napoli, le lunghezze dei telomeri di donne che abitano in questa zona inquinata sono significativamente più corti rispetto a donne che vivono altrove.

ARTICOLO DEL MESE
Pinheiro et al “Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution”, Science 2012

 

È nato mygenomix.it!

Il mio blog mi ha dato tante soddisfazioni in questi due anni. Ho ricevuto proposte di lavoro, attestati di stima e soprattutto tante email di lettori curiosi, interessati a conoscere la mia opinione su quel test genetico o quella particolare scoperta scientifica. È stata un’esperienza stimolante dal punto di vista scientifico e umano, che mi ha convinto a trasformare la mia passione in un vero e proprio lavoro. Sono quindi felice di annunciare oggi la nascita di mygenomix.it, la mia pagina personale che utilizzerò per promuovere le mie attività e i servizi che offro a giornali, aziende e scuole di ogni ordine e grado. Chi mi segue da tanto tempo conosce la mia serietà professionale, e spero abbia potuto apprezzare il mio approccio sempre critico, imparziale ed equilibrato. Bene, state certi che non perderò queste qualità solo per aver provato ad arrotondare il mio stipendio sfruttando le mie conoscenze. Mi auguro perciò che continuerete a seguirmi e a supportarmi anche in questa nuova avventura!

 

La scoperta dell’acqua calda

Pochi giorni fa è stato pubblicato su Science Translational Medicine un articolo che ha del clamoroso: udite udite, l’analisi del genoma è sostanzialmente inutile per predire se e di che cosa ci ammaleremo. E questa sarebbe una notizia? Da diversi mesi continuo a ripetere su questo blog che il nostro organismo, sia nelle sue manifestazioni fisiologiche sia in quelle patologiche, è il risultato di complesse interazioni tra i fattori genetici e quelli ambientali.

Sono poche le malattie che dipendono esclusivamente dai geni, la maggior parte prevedono uno stimolo ambientale che determina un certo effetto in quei soggetti che sono geneticamente predisposti. Anzi, a voler essere precisi, lo stesso tentativo di predire la malattia in sé è a mio avviso sbagliato. Dovremmo al contrario capire come geni e ambiente interagiscono per determinare i fattori di rischio, i cosiddetti driver delle patologie e non le patologie in quanto tali. A ogni modo, sembra che alcuni si stupiscano ancora di tutto ciò. Il sopra citato articolo è stato infatti pubblicizzato niente meno che dal New York Times, come se si trattasse di una straordinaria e innovativa scoperta scientifica. Forse la colpa è anche degli scienziati stessi, che hanno contribuito ad alimentare una visione errata in cui si contrappone l’aspetto biologico-genetico all’aspetto ambientale-culturale, come se uno escludesse l’altro (vedi il famoso detto “nature vs nurture”). Geni e ambiente sono entrambi rilevanti, e non sono affatto mutualmente esclusivi.

La cosa curiosa, comunque, è che lo studio in questione non era nemmeno un granché, a giudicare dalle critiche e dalle reazioni che sono seguite. Razib Khan nel suo blog scrive che “I geni sono probabilità, non sono il destino”, Luke Jostins su Genomes Unzipped ci ricorda che “I gemelli non muoiono della stessa malattia”. Eh già, perché il cuore dello studio è proprio questo: gli autori analizzano coppie di gemelli e concludono che, siccome i due fratelli possono soffrire di disturbi diversi, allora non possiamo predire le malattie basandoci sul genoma (i gemelli monozigoti hanno infatti genoma identico). Potrà sembrare assurdo, ma nel lavoro pubblicato su Science Translational Medicine non si parla di sequenziamento genomico, non ci sono dati genetici. Semplicemente ci si basa su un’approssimazione, cioè sul presupposto che i gemelli sono in realtà due copie identiche dello stesso patrimonio genetico: se il genoma fosse predittivo del loro stato di salute, allora i due gemelli dovrebbero ammalarsi delle stesse malattie.

In realtà, come giustamente riportato dal blog di Nature News, quando si studiano i gemelli per pesare il contributo genetico allo stato di salute, bisognerebbe correggere i dati a seconda dell’ambiente in cui i gemelli sono vissuti, proprio perché la salute dipende anche dai fattori ambientali. Scrive Erika Hayden su Nature News: “In questo studio si parte dall’assunzione che la genetica sia l’unico fattore che determina se due gemelli svilupperanno la stessa malattia. Ma i gemelli vivono anche nello stesso ambiente, e lo studio non tiene conto di questo, come gli stessi autori ammettono.” Senza un adeguato controllo delle variabili in gioco, si rischia di ottenere risultati poco significativi e difficilmente interpretabili. In conclusione, uno studio di qualità non eccelsa è giunto a conclusioni che già sapevamo, e nonostante ciò ha conquistato le pagine del New York Times. Comprensibile che altri scienziati si siano un po’ innervositi!

 

Intervista sull’Espresso

Vi segnalo che sul numero dell’Espresso in edicola c’è un articolo firmato da Carola Frediani in cui compare un’intervista fatta al sottoscritto. L’articolo – su Ion Proton ma non solo – è ben scritto, e consiglio a tutti di leggerlo.

Ringrazio Carola per avermi contattato: è un onore vedere il mio nome sulle pagine di una rivista così prestigiosa, intervistato insieme a pezzi grossi della genomica!

Nell’articolo esprimo la mia opinione sui test 23andMe: se siete interessati ad approfondire l’argomento vi suggerisco di leggervi questo vecchio post.

 

GenoMIX #23 – Marzo 2012

Questo mese è stato pubblicato uno studio che probabilmente sarà premiato come uno dei lavori scientifici più originali del 2012, soprattutto perché l’oggetto dello studio è uno degli autori. Michael Snyder, genetista presso l’Università di Stanford, ha analizzato il proprio organismo per un periodo di 14 mesi utilizzando le più moderne tecniche di analisi genomiche, trascrittomiche, proteomiche e metabolomiche. Dopo essersi fatto sequenziare il genoma, ha individuato le malattie per cui era predisposto e ha quindi monitorato costantemente tutti i parametri rilevanti per quelle malattie. E’ stato così possibile visualizzare in tempo reale come il suo corpo si è comportato durante due infezioni (tra cui un banale raffreddore!) a un livello di dettaglio mai raggiunto prima. La cosa curiosa è che dopo la seconda infezione, dovuta a un virus respiratorio sinciziale, i suoi livelli di glucosio sono iniziati a salire, e a Snyder è stato diagnosticato il diabete di tipo II, malattia alla quale era geneticamente predisposto: il genetista ha apportato cambiamenti al proprio stile di vita, e dopo circa sei mesi i livelli di glucosio erano tornati alla normalità.

Restando nel campo della salute, segnalo l’iniziativa congiunta di 23andMe e Genentech per studiare l’effetto del farmaco Avastin nel trattamento del carcinoma mammario metastatico. L’obiettivo del progetto InVite Study è verificare se esista o meno una relazione tra l’efficacia del farmaco e alcune particolari variazioni genetiche nel DNA delle pazienti. La società di personal genomics californiana 23andMe si è quindi messa alla ricerca di 1000 donne americane affette da questa forma di cancro, che hanno assunto l’Avastin nel 2010 o nel 2011: in cambio si ottiene l’analisi gratuita del proprio genoma. Genentech, che produce il farmaco, spera dal canto suo di riuscire a identificare gruppi di pazienti che più di altri possano beneficiare del trattamento.

Un altro articolo molto interessante è stato pubblicato su Cell Metabolism. Gli autori del lavoro hanno dimostrato che l’attività fisica è in grado di alterare chimicamente il nostro DNA attraverso modificazioni epigenetiche, che non cambiano cioè la sequenza genomica ma il modo in cui i geni sono espressi. In particolare, sembra che l’esercizio fisico accenda dei geni che a loro volta consentono un migliore adattamento dei muscoli allo sforzo.

Chiudo con quattro notizie veloci veloci. E’ stato sequenziato il genoma del gorilla, che in certi punti è più simile al nostro di quanto non lo sia quello dello scimpanzé. E’ fallita la società italiana Shardna, che studiava il genoma del popolo sardo. E’ uscito il nuovo registro dei test genetici promosso dall’NIH americano e compilato volontariamente da tutte le aziende che offrono servizi di analisi genetiche. Si tratta sicuramente di un’iniziativa intelligente, anche perché si stima che nel 2010 siano stati spesi 5 milioni di dollari per acquistare test genetici, e questa cifrà salirà a 20 milioni nei prossimi dieci anni. Davanti a questi numeri in costante crescita non si può fare a meno di chiedere maggiore trasparenza ai fornitori, e il registro dell’NIH è un ottimo primo passo.

ARTICOLO DEL MESE
Chen et al “Personal Omics Profiling Reveals Dynamic Molecular and Medical Phenotypes”, Cell 2012