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GenoMIX #6 – Ottobre 2010

La notizia più importante dell’ultimo mese è senz’altro quella che riguarda il progetto 1000 genomi, la grande iniziativa internazionale che mira a svelare la maggior parte della variabilità genetica della specie umana. I risultati della fase pilota sono già interessanti, con 179 nuovi genomi sequenziati e la scoperta che ognuno di noi porta dentro di sé 250-300 geni non funzionanti: a salvarci è il fatto che siamo diploidi, cioè abbiamo due copie per ognuno dei nostri geni.

Grandi novità anche sul fronte della genetica personale. I membri del blog collettivo Genomes Unzipped hanno deciso di pubblicare online i propri dati genetici, con lo scopo di accelerare la ricerca genomica e di convincere la gente che “il DNA non fa paura”. Io sono un grande estimatore di quel blog, il migliore nella categoria, ma stavolta ho dovuto schierarmi contro la loro iniziativa: la privacy è importante, e nessuno sa quali scoperte verranno fatte in futuro sul genoma umano, e come queste saranno usate.

La grande famiglia delle specie sequenziate ha visto l’inserimento di un nuovo componente, e un componente di primissimo livello! Il suo è un genoma da guinness dei primati. Si tratta del fiore giapponese Paris japonica, che con il suo DNA gigantesco (149 miliardi di paia di basi) è la specie con il genoma più grande finora conosciuto. Il grazioso fiore lontano parente dei gigli batte il primato precedentemente detenuto dal pesce africano Protopterus aethiopicus.

Ottobre è stato un mese importante anche per le aziende di biotecnologie americane. Il governo statunitense ha infatti dichiarato che i geni umani non sono brevettabili, mettendo in grave difficoltà la Myriad Genetics e molte altre società del settore. La notizia è rilevante perché segna un cambiamento di tendenza che avrà sicuramente delle ripercussioni su tutta l’industria biotech: per anni, infatti, l’Ufficio Brevetti era stato estremamente generoso nella concessione di brevetti sul genoma umano.

A colpire di più l’opinione pubblica è stato però il sequenziamento del genoma del cantante Ozzy Osbourne, che si è sottoposto a questo particolare esperimento con lo scopo di scoprire quali geni gli abbiano permesso di vivere così a lungo nonostante la sua vita di eccessi. Ozzy non ha però avuto risposte certe, né le hanno avute gli scienziati, che hanno potuto fare soltanto ipotesi e non hanno imparato niente di nuovo da questo celebre genoma. Tutto il settore si è fatto però un’ottima pubblicità presso il grande pubblico, dal momento che forse ora qualche persona in più sa che cosa significa “sequenziare un genoma”.

 
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Pubblicato da su 31 ottobre 2010 in GenoMIX

 

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Verso la medicina personalizzata: ecco i risultati preliminari del progetto 1000 Genomi [Wired]

Questo è un bel periodo per me. Dopo aver pubblicato due articoli su Galileo, questa volta – sempre tramite la gentilissima Elisa Manacorda, direttore del giornale – sono riuscito a realizzare un mio sogno personale: sul sito di Wired Italia questa mattina potete leggere un pezzo che porta la mia firma. L’argomento è il progetto 1000 Genomi, che proprio oggi ha pubblicato su Nature i risultati della fase pilota: i dati preliminari sono già molto interessanti, e lasciano ben sperare per il futuro.

Il suo ambizioso obiettivo è chiaro sin dal nome: “The 1.000 Genomes Project”. E anche lo sforzo scientifico ha un che di mastodontico, visto che a capo di questo gigantesco progetto ci sono istituzioni e centri di ricerca di altissimo livello: il Wellcome Trust Sanger Institute di Hinxton (Gb), l’Istituto di Genomica di Pechino, e il National Human Genome Research Institute (Nhgri), parte dei National Institutes of Health (Nih) negli Stati Uniti.

Il perché di tanto dispendio di energie (e di denari: almeno 50 milioni di euro) è presto detto: il progetto ha intenzione di identificare la maggior parte delle varianti nel genoma umano che abbiano una frequenza di almeno l’uno per cento nella popolazione studiata. L’idea è insomma quella di tracciare la prima mappa completa dei geni collegati alle malattie, rare e meno rare, che affliggono il genere umano.

I risultati preliminari della fase pilota di questo immenso sforzo scientifico hanno appena visto la luce, come comunica un articolo su Nature di questa settimana. Al momento sono stati sequenziati 179 genomi appartenenti a individui di quattro popolazioni diverse, mentre per altre 697 persone il sequenziamento si è concentrato solo sulla porzione di Dna che codifica per delle proteine. Per completare il quadro, sono stati analizzati i genomi di due intere famiglie, allo scopo di scoprire il numero di mutazioni che si verificano nel Dna nel passaggio tra due generazioni. In totale, sono stati identificati 15 milioni di polimorfismi SNP (cioè variazioni del genoma in cui cambia una sola lettera del codice), scoperte un milione di piccole inserzioni e delezioni, e circa 20mila varianti strutturali di dimensioni maggiori.

La ricerca genomica si appresta dunque a entrare in una nuova fase, in cui non ci si limiterà a caratterizzare singole posizioni del genoma, ma si ricorrerà sempre più spesso al sequenziamento dell’intero codice genetico. I costi di questa tecnologia sono in continua diminuzione, e sempre più laboratori in tutto il mondo sono impegnati in questo sforzo: è verosimile, secondo la rivista britannica, che entro la fine del 2011 più di 30mila individui avranno il proprio genoma sequenziato. L’analisi di questa enorme mole di dati potrebbe, un giorno non troppo lontano, portare la medicina personalizzata – cioè adattata al profilo genetico di ciascuno – nella vita di tutti i giorni.

Il progetto – o meglio, l’idea di esplorare metodicamente l’intero patrimonio genetico umano – affonda le sue radici nel 2001, quando il consorzio pubblico guidato da Francis Collins e l’azienda privata Celera Genomics di Craig Venter annunciarono al mondo di aver completato il primo sequenziamento del genoma. I più ottimisti videro in questo straordinario risultato scientifico l’alba di una nuova era per la salute umana. A distanza di dieci anni, tuttavia, la medicina personalizzata non è ancora entrata a far parte della routine. La ragione di questo parziale insuccesso risiede nel fatto che per anni i ricercatori si sono interessati soltanto all’analisi delle varianti comuni, cioè presenti in almeno il cinque per cento della popolazione: le varianti scoperte fino ad ora si sono rivelate però insufficienti, perché producono un effetto minimo sulla possibilità che si manifesti o meno una malattia.

Oggi la ricerca inizia a pensare che questa “ereditabilità mancante”, come viene chiamata, sia da attribuire all’azione combinata di varianti rare, che tuttavia possono essere individuate soltanto con un sequenziamento completo del genoma.

E’ proprio in quest’ottica che ha preso il via, nel 2008, il progetto 1000 Genomi. Il completamento dell’immenso database è previsto per la fine del 2011. Ma già ora, spiegano i ricercatori che fanno capo al consorzio internazionale, risulta chiaro che ciascun individuo in media è portatore di circa 250-300 varianti legate a una perdita di funzionalità del gene, e altre 50-100 implicate in malattie ereditarie. La preziosa banca dati è a disposizione di tutta la comunità scientifica per la ricerca di associazioni tra Dna e malattie.

The 1000 Genomes Project Consortium “A map of human genome variation from population-scaled sequencing” Nature 2010, 467: 1061-1073

 
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Pubblicato da su 28 ottobre 2010 in Medicina, Salute, Scienza

 

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Il Wellcome Trust sequenzierà 10mila genomi

La fondazione di ricerca inglese Wellcome Trust ha annunciato di voler sequenziare 10mila genomi nei prossimi tre anni, potendo contare su un finanziamento di circa 10 milioni di sterline. Sono passati pochi giorni dalla conclusione della fase pilota del progetto 1000 genomi e già un altro istituto di ricerca ha posizionato l’asticella ancora più in alto. In questo genere di studi, più aumenta il numero di individui maggiori sono i risultati che si possono ottenere: c’è molta statistica dietro, e la statistica ha bisogno di grandi numeri per essere efficace.

I 10mila individui in questione saranno in realtà divisi in due gruppi, uno da 4mila e uno da 6mila persone. Il primo gruppo è l’unico che avrà il proprio genoma sequenziato completamente, dal primo all’ultimo nucleotide, ed è formato da individui già studiati approfonditamente negli ultimi 18 anni: di queste persone sono stati registrati problemi di salute e stili di vita in modo dettagliato, e questo renderà più semplice la fase in cui si vorranno associare precise caratteristiche fenotipiche e specifiche patologie alle sequenze di DNA che verranno prodotte. Il secondo gruppo sarà invece costituito da persone affette da varie malattie quali obesità, autismo, schizofrenia e problemi di cuore; per loro non ci sarà il sequenziamento dell’intero genoma, ma solo della parte di DNA codificante per proteine (più precisamente verranno sequenziati tutti gli esoni).

Questo promettentissimo progetto – battezzato UK10K – consentirà di comprendere ancora meglio le relazioni tra varianti genetiche e l’insorgenza di malattie specifiche, e probabilmente sarà in grado di offrire una visione del rapporto tra geni e patologie più approfondita e chiara di quanto potrà fare il pure eccezionale 1000 genomes project, che fra l’altro ha già deciso di salire da 1000 a 2500 individui sequenziati.

 
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Pubblicato da su 24 giugno 2010 in Medicina, Salute

 

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Genomica made in China, il BGI cercherà il gene dell’intelligenza

A gennaio di quest’anno, il BGI ha annunciato l’acquisto di 128 sequenziatori HiSeq 2000 della Illumina. Sono macchine potentissime, in grado di generare ogni giorno qualcosa come 25 miliardi di basi di sequenze di DNA: entreranno in funzione progressivamente nell’arco di quest’anno, e quando saranno tutte a pieno regime questo istituto cinese avrà una capacità di sequenziamento maggiore di quella degli interi Stati Uniti.

L’acquisizione di questo mostruoso arsenale è arrivata dopo anni di continua crescita da parte del centro di ricerca sito a Shenzhen, nella Cina meridionale. Nel 1999, quando ancora si chiamava Bejing Genomics Institute, partecipò al sequenziamento del genoma umano, permettendo alla Cina di diventare l’unico Paese in via di sviluppo a contribuire al progetto. Da allora è stato un continuo crescendo, con importanti partecipazioni in ambito internazionale e il sequenziamento delle più disparate specie viventi: riso, soia, panda e baco da seta sono solo i principali genomi pubblicati negli ultimi anni. In futuro la produzione non potrà che aumentare ancora, considerato anche il fatto che i 128 sequenziatori Illumina sono solo i primi di una lunga serie, a quanto si legge sul sito dell’Economist.

Il BGI si appresta quindi a diventare nei prossimi anni l’istituto leader nel sequenziamento di nuove specie e nel risequenziamento di quelle con genoma già noto. Tanto per cominciare, sequenzierà 200 genomi umani di diverse etnie nell’ambito del progetto internazionale dei 1000 genomi. Poi, si occuperà di studiare i pattern delle mutazioni che si sviluppano nella progressione dei tumori: non si limiterà quindi a confrontare tessuti sani e tessuti tumorali, ma seguirà l’insorgenza e lo sviluppo del cancro in modo dinamico, mutazione dopo mutazione. In questo modo, sarà possibile individuare trattamenti appositi per quelle persone dove i tumori non sono ancora maligni. Addirittura, la straordinaria capacità di sequenziamento del BGI potrebbe consentire loro, in futuro, di studiare come il DNA muta nel corso del tempo all’interno di un organismo sano, e contribuire così allo studio dei processi di invecchiamento. Purtroppo, nei piani dell’istituto cinese ci sono anche ricerche che faranno sicuramente discutere. Il BGI è infatti intenzionato a studiare il DNA alla ricerca delle varianti geniche che possano essere associate all’intelligenza umana. Verranno esaminati 2000 geni codificanti per proteine in altrettanti bambini cinesi in età scolare, al fine di mettere in relazione le sequenze nucleotidiche trovate con i loro risultati scolastici.

Personalmente, faccio abbastanza fatica a trovare l’utilità di una ricerca del genere, che anzi mi sembra piuttosto pericolosa per via delle possibili implicazioni che potrebbe avere. Ma anche volendo dare una chance a questa indagine, perchè analizzare proprio quei 2000 geni? E perchè utilizzare come metro dell’intelligenza i risultati scolastici e non, ad esempio, il quoziente intellettivo? Non so che tipo di test facciano gli studenti delle scuole cinesi, ma se ad esempio si utilizzassero dei quiz a risposta multipla, a essere premiati non sarebbero solo i bambini intelligenti, ma anche quelli dotati di buona memoria. Definire l’intelligenza è arduo: persino il sopra citato QI è stato oggetto di discussione in passato. Mi chiedo quindi quale senso abbia fare uno studio di associazione in questo modo: si otterranno dei risultati senza basi solide e che però, allo stesso tempo, potranno essere utilizzati per fare assurde discriminazioni. Non dimentichiamo che esistono varianti genetiche legate all’etnia: non c’è il rischio che qualcuno, a un certo punto, possa dichiarare ad esempio che i francesi siano più stupidi dei messicani? La tecnologia è indispensabile, ma per ottenere risultati scientifici di qualità servono anche dei buoni disegni sperimentali, oltre a un po’ di lungimiranza per prevedere l’effetto che avranno quei risultati sulla società. Su un articolo di Nature di marzo si legge che i bioinformatici che lavorano al BGI sono dei ventenni appassionati di computer con poche nozioni di biologia; mi auguro che tra coloro che annunceranno al mondo il gene dell’intelligenza ci siano anche ricercatori un po’ più competenti.

 
 

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