Mappato l’intera genoma umano: aiuterà a capire meglio come si sviluppino i disordini genetici e i tumori

Una notizia che ha una portata storica: oggi possiamo leggere l’intero genoma umano, ovvero l’insieme del patrimonio genetico che caratterizza ciascun essere vivente. Il team di ricerca dello Human Genome Project è riuscito a svelare anche quell’ultimo 8% che ancora non era stato mappato. Si tratta di una base fondamentale per capire l’origine di diverse patologie, tra cui quelle genetiche o i tumori.
Giulia Dallagiovanna 7 Giugno 2021
* ultima modifica il 07/06/2021

È stato mappato l'intero genoma umano ed è la prima volta nella storia. Un successo ottenuto all'interno di quello che si è autodefinito "una delle più grandi imprese di esplorazione mai esistite", lo Human Genome Project. Il primo passo di questo lunghissimo viaggio era stato compiuto il 1 ottobre 1990, con la fondazione ufficiale del progetto di ricerca. E nel 2003 era stato raggiunto un grande traguardo: la prima mappatura del genoma umano, con un'accuratezza del 99,9%. Non era però stato possibile completarla. Ne mancava ancora un 8%, fondamentale per capire alcuni passaggi dell'evoluzione dell'uomo e dello sviluppo di specifiche malattie. Oggi anche quella piccola percentuale è stata svelata e documentata in uno studio che per il momento è ancora in preprint sul server BioRxiv. Ma perché ti dovrebbe interessare tutto questo?

Cos'è il genoma

Prima di tutto si tratta di un'impresa davvero grandiosa, comparabile al primo passo dell'uomo sulla Luna. O forse persino di più. Come forse già saprai, infatti, il tuo genoma è la ragione per cui tu sei fatto così. Il colore degli occhi, l'altezza, le tue caratteristiche fisiche sono state tutte determinate dal patrimonio genetico che in parte ti è stato tramandato dai tuoi genitori. Ogni organismo vivente ne ha uno proprio.

Le informazioni genetiche si trovano nella sequenza del tuo Dna, che è contenuto nelle nucleo di ogni cellula sotto forma di cromosomi. Questa sequenza viene ricavata dalla disposizione lineare di quattro molecole differenti, chiamate nucleotidi, oppure basi. Le singole sequenze di nucleotidi formano i geni, che sono appunto porzioni di Dna di lunghezza variabile. Nei geni è contenuta l'informazione completa per una certa proprietà. Ed ecco perché si dice che "è tutta una questione di geni". Fino a pochi anni fa si stimava che nel tuo corpo fossero presenti circa 50mila geni. Oggi, grazie a quest'ultimo studio, sappiamo che sono invece ben 63.944.

Le mutazioni genetiche

In oltre 60mila porzioni di Dna, è evidente come possa accadere spesso che si formino degli errori. E queste istruzioni sbagliate si chiamano mutazioni genetiche, le quali possono portare a malformazioni o all'insorgenza di patologie, tra cui ovviamente quelle genetiche, ma anche i tumori.

"Per usare un’analogia che oggi tutti capiscono – ha spiegato il dottor Paolo Vezzoni, responsabile dei Laboratori di Biotecnologie Mediche in Humanitas e dirigente di ricerca del Consiglio Nazionale delle Ricerche sul sito di Humanitas, – il genoma può essere paragonato al software di un computer e i singoli geni alle istruzioni per far funzionare la macchina (ovvero il nostro organismo), ma che servono anche per costruirla. Quindi il genoma può essere rappresentato come un manuale di istruzioni che dirige prima lo sviluppo del nostro organismo (embrione-feto-neonato) e poi il funzionamento dell’organismo stesso. Da ciò è facile comprendere come anche una singola istruzione errata presente all’interno di un gene, ovvero una mutazione genetica, possa gravemente danneggiare il buon funzionamento dell’organismo e causare quella che viene chiamata una malattia genetica”.

È sufficiente una singola istruzione sbagliata all'interno di un gene per determinare lo sviluppo di una patologia

Queste mutazioni possono avvenire in modo spontaneo, ma anche essere provocate da agenti esterni che possono essere di origine chimica, fisica o virale. Sono inoltre alla base dell'evoluzione della specie, dal momento che vengono stimolate dal processo di adattamento dell'essere umano all'ambiente in cui vive.

Cos'è il Dna

Giusto per essere chiari, ribadiamo che Dna e genoma non sono esattamente la stessa cosa. Il Dna è l'insieme di tutti i geni presenti nelle tue cellule ed è il responsabile della conservazione, della trasmissione e poi dell'espressione dei caratteri ereditari. È composto da quattro basi chimiche: adenina (A), tinina (T), guanina (G) e citosina (C). Sono proprio loro che, ricombinandosi infinite volte, determinano come sei fatto e se sei predisposto a determinate malattie.

Il nuovo studio

Una volta capito meglio in quale ambito ci stiamo muovendo, proviamo a scendere più nel dettaglio del nuovo studio. È stato realizzato dai ricercatori del T2T Consortium, che riunisce scienziati provenienti da diversi atenei americani ed europei. Nello specifico, il team è stato guidato da Karen Miga, dell'Università della California a Santa Cruz, e da Adam Phillippy, del National Human Genome Research Institute nel Maryland. Come ti ho anticipato, al momento è in preprint e questo significa che manca ancora la revisione da parte di un esterno che certifichi la correttezza del metodo utilizzato.

Si tratta però di un risultato talmente importante che non si aspetta nemmeno la pubblicazione finale per iniziare a parlarne.

Trovati oltre 60mila geni

Di fatto, i ricercatori hanno "letto" il Dna, utilizzando strumenti molto avanzati dal punto di vista tecnologico. E così sono emerse 218 milioni di paia di basi e quasi 4mila geni in più rispetto all'ultima rilevazione del 2019, per un totale di 3.055 miliardi di paia di basi e 63.944 geni. Sei ben più complesso di quello che hai sempre immaginato.

Sono emerse 218 milioni di paia di basi e quasi 4mila geni in più rispetto a quelli che conoscevamo

Questo risultato è stato ottenuto sequenziando il Dna di una linea cellulare chiamata CHM13, la quale proveniva da un tessuto derivante da una fecondazione di ovulo non riuscita. E questo è importante perché si vengono a eliminare i presupposti per eventuali problemi etici.

I disordini genetici

A questo punto i ricercatori si sono concentrati soprattutto sulle duplicazioni segmentali, ovvero blocchi di sequenze ripetute che fino a questo punto contenevano anche informazioni che non era ancora stato possibile decifrare. Proprio queste strutture, però, svolgerebbero un ruolo chiave nel processo dell'evoluzione umana.

"I nuovi geni potrebbero nascere proprio nelle duplicazioni segmentaliha spiegato Aida Andrès dell'University College di Londra, coautore dello studio – anche se i geni duplicati non cambiano in modo significativo, la produzione più abbondante di una determinata proteina potrebbe avere impatti notevoli in termini di differenze tra individui".

"Il nuovo genoma renderà molto più agevole l'analisi dei geni duplicati – ha aggiunto Evan Eichler dell'Università di Washington – comprendere le duplicazioni segmentali è fondamentale perché alcune di esse sono alla base di disordini genetici".

Lo sviluppo dei tumori

Un altro passaggio importante è stato l'esame dei gruppi metilici che si legano al Dna. La metilazione è la modificazione epigenetica del Dna e avere una mappatura più precisa di questo fenomeno consente di capire quali geni vengano attivati, oppure disattivati, da specifici fattori epigenetici. Questo meccanismo svolge un ruolo anche all'interno dello sviluppo dei tumori, che hanno origine da cellule il cui Dna è alterato.

Di conseguenza, potrebbe aiutare a comprendere meglio come vengano innescate queste patologie e quindi come le si possa curare.

Cosa manca

Naturalmente, il lavoro dello Humane Genome Project non è finito. Ci sono ancora tante domande che hanno bisogno di risposte. Ora abbiamo a disposizione tutte le parole di un libro, ma dobbiamo capire bene come si leghino e come interagiscano tra loro per riuscire a leggere correttamente tutta la frase.

Fonti| "The complete sequence of a human genome" pubblicato in preprint sul server BioRxiv; Humanitas

Le informazioni fornite su www.ohga.it sono progettate per integrare, non sostituire, la relazione tra un paziente e il proprio medico.