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Aziende di genomica in Italia – Genomnia (Milano)

A giudicare dalle visite che il blog riceve da quando ho avuto l’idea di intervistare le aziende di genomica italiane, sembrerebbe che ci sia molto interesse verso le piccole realtà imprenditoriali che coraggiosamente hanno deciso di offrire, sul nostro territorio, prodotti ad altissimo contenuto tecnologico. Oggi parliamo di un’azienda con sede a Lainate, in provincia di Milano, fondata nell’Ottobre 2008. Genomnia, per i suoi servizi, ha deciso di puntare forte su una sola tecnologia di sequenziamento, il SOLiD della Applied Biosystems. Ci spiega le ragioni alla base di questa scelta la dottoressa Anna Moles, direttore scientifico dell’azienda, che ci racconta anche le prospettive future di Genomnia e, più in generale, il suo punto di vista sulla genomica.

Tra le tre principali piattaforme di sequenziamento di seconda generazione, voi di Genomnia avete scelto SOLiD della Applied Biosystems. Cosa c’è alla base della vostra scelta? Che cosa offre in più SOLiD rispetto alle altre tecnologie?
La nostra azienda è collegata ad un gruppo più grande, abmedica, che opera nel settore dei dispositivi medici e della chirurgia robotica. Per queste ragioni il nostro mercato di riferimento “naturale” è o meglio sarà quello della diagnostica avanzata. Il SOLiD ha delle peculiarità che rendono questa piattaforma particolarmente accurata e quindi utile per, ma non solo, la scoperta e l’individuazione di mutazioni del codice genetico. Questa piattaforma infatti è l’unica ad utilizzare un sistema di sequenziamento, basato sulla ligasi, grazie al quale ogni base viene interrogata 2 volte “componendo” la sequenza in un codice colore grazie al quale è più semplice differenziare gli errori di sequenziamento dalle vere e proprie variazioni nella sequenza del DNA.

La vostra azienda offre servizi di vario genere, dal risequenziamento genomico al ChIP sequencing. Qual è l’applicazione che al momento è più richiesta? E chi è il vostro cliente tipo?
Le applicazioni più richieste al momento sono l’analisi dell’esoma intero dell’uomo, cioè di tutte le regioni codificanti, ed il ChIP sequencing per identificazione di regioni bersaglio delle più comuni modificazioni istoniche ma anche per i fattori o cofattori di trascrizione. I nostri clienti sono generalmente ricercatori di ottimo livello internazionale, italiani o di istituzioni estere in tutti i settori biomedici di punta, oncologia, cardiologia, neuroscienze, oftalmologia, cellule staminali e medicina riproduttiva e rigenerativa.

Oltre ad offrire servizi, siete anche disponibili per collaborazioni scientifiche. Quali sono stati i progetti di ricerca più interessanti a cui avete partecipato?
I progetti a cui abbiamo collaborato sono tutti molto interessanti, alcuni sono in fase di conclusione e pubblicazione. In particolare abbiamo un progetto con l’Istituto Pasteur di Parigi sulla scoperta di meccanismi di infertilità nell’uomo, un progetto con l’INT per l’analisi del trascrittoma in cellule tumorali a partire da quantità molto ridotte di RNA. Inoltre abbiamo recentemente ottenuto un finanziamento dal Ministero della Salute per un progetto in collaborazione con l’IDI ed il Centro Cardiologico Monzino, in cui ci si prefigge di sviluppare una strategia di manipolazione dei microRNA volta ad aumentare le potenzialità rigenerativa delle cellule mesenchimali cardiache per il trattamento del miocardio infartuato, ed uno in collaborazione con Mysui, Università di Tor Vergata e Istituto di Neuroscienze del CNR sui meccanismi molecolari che rendono la restrizione calorica uno dei trattamenti anti-invecchiamento più potenti sino ad ora scoperti.

Molti ritengono che sia l’analisi bioinformatica dei dati il collo di bottiglia del sequenziamento di nuova generazione. Nel vostro caso qual è la difficoltà principale nelle vostre attività, la fase di lavoro che vi impegna per più tempo?
Certamente l’analisi bioinformatica è un processo impegnativo e che richiede molto tempo e spesso uno scambio costante di informazioni e di idee con i ricercatori coinvolti nell’esperimento, non è un lavoro “meccanico”, bisogna prevedere per l’analisi bioinformatica lo stesso tempo dedicato alla parte biologica. La costruzione delle librerie da sequenziare è ancora un processo che richiede molto tempo manuale e quindi abbastanza lungo, anche se si sta andando in direzione di un’automatizzazione necessaria per effettuare progetti su larga scala.

Leggendo il vostro organigramma sul sito di Genomnia, sembra che abbiate solo quattro persone che si occupano direttamente dell’attività di ricerca. Pensate di acquisire nuovo personale nei prossimi mesi o preferite restare una piccola realtà?
Siamo pochi, ma il livello dello staff è veramente eccellente! Sì, abbiamo in programma di assumere un tecnico di laboratorio ed un nuovo bioinformatico.

Quando fu sequenziato il genoma umano, molti si aspettavano che la medicina e la società in genere sarebbero state rivoluzionate da questa grande conquista della scienza. Invece, a distanza di dieci anni, le cure personalizzate sul proprio codice genetico non si sono ancora affermate. Qual è la ragione principale, secondo lei?
Il completamento del sequenziamento del genoma umano nel 2000 ha in effetti alimentato molte speranze sia in termini di medicina personalizzata, secondo la quale le terapie potessero essere “disegnate” sul paziente, che di crescita economica legata all’ipotetica crescita delle biotech che avrebbero potuto beneficiare di questa scoperta, ma ha anche suscitato moltissime preoccupazioni legate all’uso non etico che si sarebbe potuto fare delle informazioni codificate nel DNA. A tutto questo clamore è seguito un periodo di grande calma. Chi lavora in questo settore conosce l’importanza del progetto genoma umano, senza il quale non sarebbe possibile per migliaia di ricercatori studiare la complessità del genoma e dei meccansmi che regolano l’espressione dei geni, e capire che ciascun genoma è così diverso che bisogna studiarne tanti per poter associare, ad esempio, variazioni della sequenza dei geni alle malattie.

Recentemente, Steven Salzberg dell’Università del Maryland ha messo online un software open source di sua creazione che consente di analizzare il proprio genoma dal computer di casa, al fine di identificare varianti genetiche che possano predisporre ad alcune malattie, e tutto questo senza l’intervento di un medico. Lei cosa pensa della genetica fai-da-te?
E’ una domanda complessa, che comporta una serie di valutazioni che coinvolgono sia aspetti scientifici che etico-legali che sociologici. Non sono in linea di massima contraria alla possibilità che un consumatore possa richiedere di conoscere se sia portatore di variazioni genetiche collegate al rischio di sviluppare determinate patologie, e non sono contraria per varie ragioni, una è che bisognerebbe garantire la libertà di poter essere informati sul proprio stato di salute e le proprie prospettive future ed eventualmente poter scegliere stili di vita più adeguati alle proprie predisposizioni genetiche o intraprendere comportamenti, anche drastici, che possano ridurre le conseguenze di queste mutazioni (si pensi alle mutazioni del gene BRCA1 ed il rischio di cancro al seno e alla scelta di molte donne di sottoporsi addirittura alla mastectomia preventiva). Il problema è la qualità delle informazioni che vengono fornite e della scienza su cui poggiano, e di garantire un counseling successivo ai pazienti portatori di variazioni del codice cenetico potenzialmente fatali (si pensi alla Corea di Huntington).

In un sondaggio, ho chiesto ai lettori del blog quanto sarebbero disposti a spendere per sequenziare il proprio genoma. Secondo lei, con la conoscenza del DNA che abbiamo attualmente, quanto vale realmente un genoma sequenziato? Quanto può essere utile conoscere il proprio codice genetico?
Il tipo e l’utilità di informazioni che può fornirci un genoma intero oggi in termini diagnostici, pagando un prezzo nell’ordine delle decine di migliaia di euro, si possono ottenere utilizzando metodi più economici, come il sequenziamento dell’esoma, cioè delle regioni codificanti. C’è ancora una grande quantità di lavoro da effettuare per capire il significato di mutazioni in regioni non codificanti, ma con un ruolo importantissimo.

Ringraziando la dott.ssa Moles, vi ricordo che il mio blog è disponibile ad accogliere nuovi interventi da parte di aziende italiane. Se siete interessati, non dovete far altro che scrivermi una mail! Se deciderete di acquistare i servizi di Genomnia ricordatevi di citare myGenomiX: sarà uno stimolo per continuare a curare il blog con sempre maggiore impegno e dedizione.

 

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Come si sequenzia un genoma? Ve lo spiegano queste animazioni

Il sito del National Human Genome Research Institute ha una sezione contenente del materiale educativo molto interessante sulla genetica umana e, tra gli altri, ci sono dei video che spiegano tutti i passaggi necessari per sequenziare un genoma. Benché non siano animazioni aggiornatissime rispetto alle nuove tecnologie di sequenziamento, restano comunque molto utili per comprendere i concetti principali dell’argomento. Li riporto tutti qui sul mio blog. L’audio è in inglese ma ci sono anche i sottotitoli. Se proprio non avete familiarità con l’inglese, potete visualizzare i video direttamente su Youtube e da lì utilizzare la funzione “Traduci sottotitoli” (la traduzione non è il massimo, ma ci si può accontentare).













Fonte: NHGRI

 
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Pubblicato da su 27 settembre 2010 in Educational

 

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Sequenziamento del DNA- Prima generazione (metodo Sanger)

Era da un po’ di tempo che volevo parlare delle tecniche di sequenziamento del DNA, ma avevo un dubbio: meglio trattare l’argomento in un unico lunghissimo post, oppure spalmarlo su tre post più brevi, ognuno dedicato a una delle tre generazioni di sequenziamento? Ho deciso per la seconda opzione, principalmente perché io stesso quando mi imbatto in un post chilometrico tendo a non leggerlo. Così, ecco la prima parte della mia serie sul DNA sequencing: oggi tratterò la prima generazione, vale a dire il metodo Sanger.

Innanzitutto facciamo un piccolo ripasso sul DNA. Il DNA (o acido deossiribonucleico) è una molecola che ha l’aspetto di una doppia elica formata da due catene di nucleotidi. I nucleotidi sono piccole molecole costituite da un gruppo fosfato, uno zucchero (deossiribosio) e una base azotata; mentre le prime due componenti sono sempre uguali e costituiscono l’ossatura della doppia elica, le basi azotate esistono in quattro “versioni” differenti. Esse si chiamano Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) e Timina (T), e godono di una proprietà importante: la complementarietà. In una molecola di DNA, una A si troverà sempre davanti a una T, così come una C si troverà sempre davanti a una G: questo significa che non è necessario sequenziare entrambi i filamenti, basta avere una delle due sequenze e quella complementare si potrà ricavare facilmente.

Prima di passare alla lettura del DNA, cioè al suo sequenziamento, è necessario amplificare il frammento di DNA di interesse. Per farlo, si esegue una reazione di PCR (Polymerase Chain Reaction). Questa tecnica, inventata dal geniale quanto eccentrico Kary Mullis, sfrutta un enzima normalmente presente nelle nostre cellule, la DNA polimerasi. Utilizzando un filamento come stampo e un piccolo tratto di DNA come innesco, la DNA polimerasi è in grado di sintetizzare l’altro filamento agganciando uno dietro l’altro i nucleotidi corretti. Per moltiplicare centinaia di volte il pezzo di DNA che ci interessa è sufficiente dare alla polimerasi i nucleotidi (dNTP) e gli inneschi corretti (primer), disegnati ai lati della nostra sequenza. Riscaldando la miscela, la doppia elica si apre liberando i due filamenti, che potranno così essere raggiunti dalla polimerasi quando la temperatura verrà fatta scendere. Ripetendo diverse volte questo ciclo, si ottiene l’amplificazione del frammento di DNA che ci interessa.

Ora che il nostro DNA è stato amplificato, si può iniziare a leggere la sua sequenza. La tecnica inventata da Fred Sanger prevede ancora l’utilizzo di una polimerasi, ma questa volta ai nucleotidi tradizionali se ne aggiungono delle varianti speciali chimicamente modificate: i dideossiribonucleotidi. Quando vengono aggiunti al filamento in formazione, questi nucleotidi hanno la caratteristica di bloccare la sintesi del DNA: la polimerasi non riesce più ad aggiungere altri nucleotidi, e rilascia un frammento “monco”. A questo punto bisogna fare due cose: misurare la lunghezza di questo frammento e riconoscere il dideossiribonucleotide che si era legato per ultimo. Con queste due informazioni in mano leggere la sequenza è immediato: se ho ottenuto un frammento lungo 10 nucleotidi dove l’ultimo nucleotide aggiunto è una G, io so che in 10° posizione c’è una G. Un tempo per fare questo si eseguivano sullo stesso DNA quattro reazioni separate, per ognuna delle quali si utilizzava un dideossinucleotide diverso: ddATP, ddCTP, ddGTP e ddTTP. Al termine della reazione, si prendevano i frammenti generati da ogni reazione e li si misurava mediante un’elettroforesi su gel: in questo gel, le molecole più lunghe si muovono più lentamente e tutti i frammenti possono quindi essere separati. Al termine, si ricostruiva la sequenza. Con l’avvento dei sequenziatori automatici, si è iniziato a fare tutto in un’unica miscela di reazione, etichettando ogni base azotata con una molecola fluorescente di colore diverso; inoltre, i frammenti si separano in tubi capillari, con un lettore ottico che registra il colore emesso dal DNA al suo passaggio.

L’invenzione di questo metodo di sequenziamento ha segnato una svolta epocale nel campo della biologia molecolare e lo dimostra il fatto che Fred Sanger ricevette per questo motivo un premio Nobel nel 1980. Tuttavia, occorre molto tempo per sequenziare in questo modo lunghi tratti di DNA: per sequenziare un milardo di basi (circa un terzo del genoma umano) è necessario più di un anno di lavoro! Inoltre, è una tecnica molto costosa: si spendono 10 centesimi di dollaro ogni mille basi. Per questi motivi si è passati ora a tecnologie di sequenziamento molto più efficienti ed economiche, le cosiddette tecnologie di seconda generazione che tratterò prossimamente.

 
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Pubblicato da su 8 settembre 2010 in Educational, Tecnologia

 

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Parla Jay Flatley, CEO di Illumina: “Il sequenziamento del genoma è fondamentale per la nostra società”

Nell’intervista rilasciata a Sign On San Diego qualche giorno fa, il presidente della Illumina Jay Flatley ha parlato di DNA sequencing e test genetici, oltre a commentare i recenti eventi che hanno coinvolto le aziende di personal genomics DTC. Da quando ha intrapreso il business del sequenziamento nel 2007, la società californiana ha quadruplicato il suo fatturato annuo, raggiungendo i 666 milioni di dollari nel 2009: “Nel settore del sequenziamento del DNA siamo i leader mondiali. – ha dichiarato Flatley – Possediamo una fetta di mercato pari al 60-65%. Si tratta di un settore fondamentale per noi come azienda, ma anche per la società nel suo complesso: le informazioni genetiche diventeranno sempre più importanti per tutti coloro che operano nella cura della salute umana.”.

Coerentemente con questa posizione di leadership, la Illumina si sta muovendo in modo molto aggressivo sul mercato, imponendo la rotta alle aziende rivali: lo scorso Giugno ha abbassato a 19500 dollari il prezzo per sequenziare completamente un genoma umano, e l’asta al ribasso è destinata a proseguire in futuro. Flatley prevede che in meno di cinque anni si giungerà ai fatidici 1000 dollari, e quando quel giorno arriverà il sistema sanitario e le assicurazioni dovranno interessarsi seriamente alla questione. Il CEO di Illumina ammette che oggi conosciamo ancora troppo poco del genoma umano per sfruttare appieno l’opportunità che ci offre il suo sequenziamento, ma ricorda anche che più genomi si sequenziano e prima saremo in grado di utilizzare da un punto di vista clinico tutta l’informazione in essi contenuta.

Flatley ha inoltre fatto un commento su quanto sta avvenendo nel mondo della genomica direct-to-consumer. “E’ vero, vendiamo ad alcune delle aziende coinvolte i supporti tecnologici per fare il genotyping, ma il nostro ruolo termina qui. – ha sottolineato – Ad ogni modo, non credo che la FDA abbia intenzione di chiudere questo business, a quanto ne so io vuole semplicemente assicurarsi che ci siano delle norme di regolamentazione adeguate. Noi stessi siamo stati interpellati per aiutare la FDA a tracciare delle linee guida per la validazione dei test genetici, ed è proprio quello su cui stiamo lavorando.”

Fonte: Sign On San Diego
Image credit: K.C. Alfred

 

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