Errata corrige

La settimana scorsa sono stato invitato dal prof. Mandrioli (Università di Modena) per un seminario. L’argomento principale era la genomica vegetale, corredata da una panoramica sulle tecnologie di sequenziamento, ma non ho potuto fare a meno di accennare ai cambiamenti epocali che sta vivendo la ricerca scientifica grazie alla diffusione dei social media. Parlando di come internet possa essere utilizzato per discutere le pubblicazioni scientifiche al di fuori dei canali tradizionali (vedi peer-review), ho fatto due esempi che mi sono sembrati particolarmente significativi: il primo era l’articolo sui geni dei centenari pubblicato su Science da Paola Sebastiani, il secondo era quello sul DNA a base di arsenico pubblicato da Felisa Wolfe-Simon sempre su Science. In entrambi i casi, i due lavori passarono il filtro severo della peer-review, ma furono istantaneamente sommersi di critiche da parte di blog specializzati (vedi qui e qui). Nel caso dei geni dei centenari, il paper è stato addirittura ritirato l’estate scorsa.

Neanche a farlo apposta, subito dopo il mio seminario i due studi hanno catturato di nuovo l’attenzione della comunità scientifica. Paola Sebastiani e colleghi hanno infatti ripubblicato il lavoro riveduto e corretto su PLoS One: i geni dei centenari insomma esistono, anche se il loro potere predittivo è inferiore rispetto a quello dichiarato nell’articolo originale. Il modello bayesiano messo a punto dagli autori comprende ben 281 SNP, a dimostrazione del fatto che molto spesso è la copresenza di più fattori genetici insieme a determinare un particolare effetto fenotipico, a maggior ragione quando il fenotipo è molto raro (come nel caso della longevità estrema). Un altro risultato interessante emerso dal “nuovo” studio è il fatto che il contributo dei fattori genetici cresce all’aumentare dell’età dei soggetti.

Per quanto riguarda l’articolo sul DNA a base di arsenico, invece, pare che la microbiologa Rosie Redfield ne abbia confutato il risultato principale: come è nel suo stile, i risultati degli esperimenti sono pubblicati sul suo blog personale. L’autrice dello studio originale, Felisa Wolfe-Simon, è venuta a conoscenza della replica della Redfield, ma ha dichiarato a sua volta che gli esperimenti della collega non sono stati condotti nel modo ottimale. Non so voi, ma se dovessi scommettere dei soldi io punterei sulla Redfield.

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GenoMIX #15 – Luglio 2011

Anche se la macchina del sequenziamento genomico è ormai in attività da diversi anni, sorprendentemente esistono ancora specie il cui genoma non è ancora stato decodificato. E ogni mese ne leggiamo di nuovi. Luglio ha visto il sequenziamento di tre nuovi genomi, tutti importanti, seppur per diversi motivi. Il primo è quello della patata (Solanum tuberosum), una pianta fondamentale per la nostra alimentazione: la sequenza genomica servirà a selezionare varietà maggiormente resistenti alle malattie. Il secondo genoma è quello di un animale bizzarro, incredibilmente longevo e resistente ai tumori: l’eterocefalo glabro (Heterocephalus glaber). Il terzo genoma appartiene invece a una specie che in un certo senso si trova a metà strada tra il regno vegetale e quello animale: è un animale a tutti gli effetti, ma il corallo è stato per lungo tempo considerato un vegetale. La sequenza di Acropora digitifera appena pubblicata servirà a studiare meglio questo abitante degli oceani, che è una specie di cartina al tornasole del riscaldamento globale.

Parlando invece di genomica umana, giusto una settimana la biostatistica italiana Paola Sebastiani e il suo gruppo di lavoro hanno ritirato l’articolo sui geni dei centenari pubblicato l’estate scorsa su Science. Il paper aveva sollevato dubbi e perplessità in merito alla solidità della metodologia utilizzata, e con questa ammissione gli autori danno ufficialmente ragione ai critici. Da una non-scoperta a una vera scoperta: un gruppo internazionale di scienziati ha identificato la mutazione genetica responsabile della sindrome di Proteo, malattia rarissima che colpì Joseph Merrick, noto come “The Elephant Man”.

Rientra nella lotta alla malattie rare la decisione del Parlamento tedesco di consentire la selezione pre-impianto degli embrioni nelle fecondazioni in vitro. Con questa scelta, la Germania si allinea con il resto d’Europa, dove la selezione embrionale per precise malattie genetiche è permessa (quando in Italia?). Infine, nuovo passo avanti per la biologia sintetica: alcuni scienziati si sono divertiti a “correggere” il genoma del batterio Escherichia coli, rimuovendo una particolare tripletta di DNA e sostituendola con un’altra dalla funzione equivalente.

Ricordate i geni dei centenari? Ecco, dimenticateli

Un anno fa su Science uscì un articolo importante, di quelli che conquistano le prime pagine dei giornali. In quell’articolo la biostatistica Paola Sebastiani e colleghi avevano dimostrato di poter predire se una persona avrebbe raggiunto o meno i cento anni di età, basandosi su 150 varianti genetiche nel DNA. A quel risultato ci erano arrivati mettendo a confronto i genomi di circa 1000 centenari e quelli di un altrettanto numeroso gruppo di controllo: dall’analisi era emerso un modello matematico in grado di prevedere con un’accuratezza del 77% se i partecipanti avevano spento o meno le cento candeline.

Il lavoro però non era esente da errori, fatti notare immediatamente da una serie di contestatori. La critica principale riguardava il metodo di analisi del DNA utilizzato: i due gruppi di individui (centenari e controlli) erano infatti stati genotipizzati utilizzando due diversi chip, cosa che avrebbe potuto generare degli artefatti nei risultati. Si era alzato un tale polverone che nel mese di Novembre gli stessi autori comunicarono a Science le proprie intenzioni di ricontrollare tutta l’analisi. Oggi, a più di un anno di distanza, Paola Sebastiani e soci hanno deciso di fare marcia indietro e ritirare l’articolo. Nella lettera pubblicata sull’ultimo numero di Science gli autori scrivono:

Dopo la pubblicazione online del nostro report “Genetic signatures of exceptional longevity in humans” abbiamo scoperto che errori tecnici nell’array Illumina 610 e un inadeguato protocollo per il controllo qualità avevano introdotto dei falsi positivi nei nostri risultati. Un laboratorio indpendente ha quindi praticato un controllo qualità molto stringente, e gli SNP ambigui sono stati rimossi; i dati risultanti sono stati validati utilizzando una piattaforma indipendente. Abbiamo quindi rianalizzato il dataset ridotto usando la stessa metodologia proposta nell’articolo. Crediamo che i risultati principali siano ancora supportati dai dati disponibili: 1) Un modello composto da molti SNP è in grado di distinguere accuratamente centenari e controlli; 2) I profili trovati sono raggruppabili in particolari firme genetiche; 3) queste firme sono associate all’età di insorgenza di malattie legate alla vecchiaia e ai soggetti più anziani. Tuttavia, poiché gli specifici dettagli della nuova analisi sono cambiati in modo sostanziale rispetto a quelli pubblicati in origine, ritiriamo il manoscritto originale e puntiamo a una nuova pubblicazione con i nuovi risultati.

Insomma, avevano ragione i critici: i metodi utilizzati nel lavoro presentavano dei problemi, e ovviamente i risultati finali ne hanno risentito. Ora non ci resta che aspettare la pubblicazione del nuovo articolo con i dati corretti. Non credo però che lo leggeremo su Science: forse la rivista più famosa del mondo inizia a essere stanca di prendere cantonate. I batteri mangia-arsenico vi dicono qualcosa?

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GenoMIX #3 – Luglio 2010

Il mese di luglio è iniziato con la pubblicazione su Science del contestatissimo articolo sul DNA dei centenari. Lo studio di associazione genome-wide che ha permesso di identificare delle varianti genetiche coinvolte nel raggiungimento di una eccezionale longevità è stato letteralmente sommerso di critiche. Autorevoli genetisti in tutto il mondo si sono scagliati contro il GWAS condotto dal gruppo dell’italiana Paola Sebastiani, puntando il dito contro alcuni errori metodologici che sarebbero i responsabili dei risultati incredibili ottenuti, talmente incredibili da apparire irragionevoli. Allo stato attuale delle cose, solamente quando altri lavori riusciranno a confermare questi dati la professoressa Sebastiani potrà cantare vittoria.

Un’altra grande notizia di questo mese è la nascita di un blog, Genomes Unzipped. E’ soltanto un blog, potrebbe dire qualcuno. In realtà, non si tratta di un blog come tutti gli altri: per chi è appassionato di genomica e in modo particolare di personal genomics, Genomes Unzipped è una vera manna dal cielo. Su queste pagine scriveranno le firme più prestigiose del settore, come Dan Vorhaus e Daniel MacArthur, e avere tutto ciò su un unico sito internet ha un valore grandissimo.

Infine, arriviamo alla settimana di passione per le aziende di personal genomics direct-to-customer (DTC). Dopo aver minacciato nuove regole per il settore, la Food and Drug Administration ha invitato a un incontro i principali protagonisti dell’industria della genomica personale, facendo capire che una regolamentazione arriverà senz’altro. Non è dato però sapere né modi né tempi di questo giro di vite: la FDA non ha ancora le idee ben chiare sul da farsi, e ha esplicitamente chiesto la collaborazione degli stessi soggetti che saranno interessati dalle nuove leggi. Ben più preoccupante per le aziende che operano in modalità DTC è stata la seduta parlamentare svoltasi il giorno dopo, quando il Government Accountability Office ha reso noti i risultati di un’inchiesta relativa al commercio dei test genetici. Il report del GAO ha evidenziato comportamenti scorretti di alcune società, ma ha anche esteso questi singoli episodi a tutto il mondo della personal genomics: è un errore, perchè qui come in tutti i settori industriali ci sono le aziende serie e gli imbroglioni. L’effetto finale è stato quindi di gettare discredito su tutti gli operatori, anche quelli che da anni si battono per offrire un servizio di qualità, pur consapevoli di tutti i limiti di questo business.

Piovono critiche sulla scoperta del DNA dei centenari: chi avrà ragione?

L’articolo sui geni dei centenari pubblicato venerdì scorso su Science è stato riportato da tutti i giornali del mondo, a dimostrazione che si tratta di un lavoro di importanza straordinaria per la comprensione dei segreti dell’invecchiamento. E i risultati ottenuti sono veramente sensazionali, forse troppo, tanto che molti esperti li hanno accolti con sospetto, persino dubitando dei metodi utilizzati per arrivare ad essi. Le critiche e i dubbi emersi dai commenti del mondo accademico possono essere schematizzati in tre punti che riporto qui sotto:

1) ACCURATEZZA DEL MODELLO
Critica: Il modello realizzato da Sebastiani et al. individua i centenari con un’accuratezza del 77%, che è un risultato notevolissimo. Il problema è che il 15% degli individui controllo (cioè i non centenari) ha nel proprio DNA le stesse precise varianti genetiche che dovrebbero conferire una longevità eccezionale, mentre invece si sa che la capacità di vivere oltre i 100 anni è un evento molto meno probabile (1 su 6000).
Risposta di Thomas Perls, uno degli autori: Avere un DNA ottimale per vivere a lungo non è sufficiente per raggiungere i cento anni, soprattutto se si è accaniti fumatori o se si viene investiti da un bus.

2) GWAS
Critica di Jeffrey Barrett (Wellcome Trust Institute) e Kari Stefansson (deCODE Genetics): Lo studio di associazione effettuato ha coinvolto appena 2000 individui, mentre per un GWAS che si rispetti i numeri dovrebbero essere molto più alti, con gruppi di decine di migliaia (o centinaia di migliaia) di persone. Per essere statisticamente significative con gruppi così poco numerosi, le varianti individuate dovrebbero avere un effetto fortissimo sulla condizione studiata; al contrario, nei GWAS vengono abitualmente scoperte molte varianti con un effetto piuttosto debole, oppure poche molto forti (certo non 70 come nel caso di questo lavoro).
Risposta di Paola Sebastiani, primo autore: I GWAS che richiedono gruppi così numerosi sono quelli che vanno a studiare patologie piuttosto comuni, nel caso dei centenari si ha a che fare invece con una condizione veramente eccezionale di estrema rarità. E’ questo il motivo per cui è stato possibile trovare varianti genetiche con un effetto così forte.

3) TECNOLOGIE
Critica di David Goldstein (Duke University) e David Altschuler (Broad Institute): I test sul DNA dei centenari e degli individui controllo sono stati effettuati in laboratori diversi utilizzando tecnologie differenti, quindi i risultati non sono confrontabili tra loro.
Risposta di Paola Sebastiani: Entrambi gli esperimenti sono stati svolti con dei chip Illumina.
Replica di Goldstein: I chip erano realizzati dalla stessa azienda (Illumina), ma si trattava di versioni differenti dei chip. E questo può cambiare notevolmente le cose: certe varianti possono apparire come significative solo perché si utilizzano chip diversi.

Concludendo, di questi tempi sembra che nemmeno pubblicare su Science sia garanzia di qualità. Dopo mesi di revisioni e validazioni da parte dei referee della rivista scientifica più prestigiosa al mondo, la comunità scientifica esprime ancora dubbi e perplessità. Da quanto ho letto, mi pare che i critici non abbiano poi tutti i torti a mettere in discussione i risultati ottenuti, ma d’altra parte ho fiducia in chi ha dato il benestare per la pubblicazione di questo lavoro. In futuro verrano eseguite ulteriori analisi per confermare o smentire questi dati, nel frattempo diffidate da chi vorrà vendervi il test genetico della longevità: se volete vivere a lungo, fareste meglio a mangiare bene e a vivere in modo sano. Accantonate il discorso DNA, per il momento.