La mappa del genoma umano e i suoi dieci anni di storia

MILANO – Prevenire e curare le malattie attraverso le conoscenze della genomica e andare alla ricerca dei geni difettosi con test economici e personalizzati. È con queste prospettive che si festeggiano i 10 anni della mappatura completa del Dna umano grazie al Progetto Genoma. Certo, c’è ancora tantissimo lavoro da fare: la rivelazione del genoma è stato infatti un grande traguardo, ma soprattutto il punto di partenza per una lunghissima esplorazione all’interno di un’immensa miniera di dati. Nonostante i molti progressi avvenuti da allora, «la rivoluzione genomica è appena cominciata», dichiara Craig Venter, che fu a capo della prima azienda a finire la mappa, sul numero speciale della rivista Nature. «Nei prossimi cinque o dieci anni, con l’arrivo di macchine per sequenze rapide, a basso costo e di computer sufficientemente potenti per analizzare le sequenze di Dna – gli fa eco Francis Collins del National Institutes of Health di Bethesda, responsabile del consorzio internazionale Progetto Genoma Umano -, il genoma umano cambierà il modo di curare i malati».

DOVE SIAMO ARRIVATI? – Scoprire nuove cure è solo una parte del lavoro che aspetta i genetisti per i prossimi 10-20 anni. La vera scommessa è, infatti, capire come i geni in alcuni casi mutano (dando luogo a alterazioni che portano a sviluppare malattie come i tumori) o controllano fenomeni complessi come la memoria umana. «Dieci anni fa la capacità di decifrare il genoma umano è stata un trionfo, che continua ad avere importanza fondamentale e che finora ha portato molte informazioni» commenta il genetista Edoardo Boncinelli, dell’università Vita e Salute di Milano. La mappatura del Dna ad oggi è stata utile essenzialmente a migliorare la conoscenza dei tumori e a studiare aspetti genetici del cancro che, senza questo strumento, sarebbe stato impossibile capire. Per esempio, una delle scoperte più fruttuose è stata quella dei micro RNA, frammenti di materiale genetico che controllano alcune fasi-chiave dello sviluppo delle cellule tumorali. E si iniziano a conoscere, dei circa 23mila geni che compongono il genoma umano, quali sono coinvolti nelle diverse neoplasie (fra gli altri, Brca1 e Brca2 per i tumori del seno e dell’ovaio, Ras per il tumori di pancreas e colon, Pml-rar per la leucemia acuta, Bcr-abl per la leucemia mieloide cronica, recettore Egfr per il polmone): in questi casi, in pratica, test del Dna appositamente studiati dai ricercatori permettono di capire se una persona ha più probabilità di sviluppare un tumore. E sono ormai molti i centri italiani capaci di fornire consulenze specializzate per verificare se un individuo è o meno portatore di mutazioni che aumentano le probabilità di ammalarsi.

I PROGRESSI – Negli anni successivi all’annuncio della stesura della prima bozza di genoma i lavori sono andati avanti e la sequenza, che fino ad allora era solo una lunghissima serie di lettere non ordinate e quindi difficili da leggere, è diventata sempre più una vera e propria mappa con i geni suddivisi cromosoma per cromosoma. Intanto, da un lato, informatici e ingegneri hanno continuato a lavorare senza tregua per migliorare le prestazioni dei macchinari per il sequenziamento e per l’elaborazione dei dati ottenuti. Dall’altro ricercatori e clinici hanno iniziato a pensare a una mappatura dei geni coinvolti nelle principali malattie, punto di partenza per la messa a punto di test diagnostici e preventivi.

L’ATLANTE GENETICO DEL CANCRO – Nel febbraio 2006, poi, è stato lanciato – con l’obiettivo di tracciare un censimento dei geni coinvolti in tutti i tumori conosciuti – il Cancer genome atlas e secondo gli addetti ai lavori siamo arrivati a circa a metà strada del progetto. Grazie ai molti studi condotti in questi anni ora si sa che tutte le cellule cancerose hanno un elemento comune: un danno nel loro patrimonio genetico. In pratica gli scienziati stanno cercando d’individuare i geni-chiave responsabili dell’oncogenesi, ovvero dei processi che – a livello cellulare – portano alla formazione di una neoplasia attraverso lo studio sistematico delle alterazioni che riguardano ampie porzioni del Dna (migliaia-milioni di basi del codice genetico) in un numero molto grande di casi. L’idea, insomma, è quella di creare una banca dati delle mutazioni genetiche coinvolte nello sviluppo di ogni forma di neoplasia, per facilitare lo studio di nuovi farmaci e di terapie sempre più precise ed efficaci. L’obiettivo finale, però, è quello di poter individuare per ogni paziente i difetti genetici che hanno portato alla sua patologia, per dargli cure su misura. O poter misurare il rischio individuale di malattie, per poter giocare d’anticipo contro l’ereditarietà e con la prevenzione “ad personam”.

DOVE VA LA RICERCA – Il dato di fatto che la dice lunga sul lavoro da fare è che «nei dieci anni appena trascorsi si è riusciti a studiare circa il 30 per cento del Dna umano, ma non sappiamo comprendere il restante 70 per cento», rileva Boncinelli. Un serio aiuto potrà venire dai programmi di analisi sempre più efficienti e complessi messi a punto dagli esperti di bioinformatica, capaci di analizzare rapidamente le sequenze di Dna. «Tutti sono sicuri – prosegue il genetista – che sarà un’esplosione rivoluzionaria, ma al momento è solo una promessa. Siamo nella situazione di chi commenta un testo antico di cui non si conosce la lingua». Sono almeno due, secondo Boncinelli, le grandi scommesse sul genoma umano. La prima consiste nel capire come viene regolata l’attività dei geni perché da questa dipende tutto (dai tumori alle malattie cardiocircolatorie, all’Alzheimer). La seconda, ancora più difficile, è scoprire come i geni regolano la memoria.

I COSTI, UN PROBLEMA IN PIU’ DA RISOLVERE – Ovviamente le ricerche, il lavoro di laboratorio su materiali così particolari e le apparecchiature tecnologiche necessarie per proseguire nell’analisi necessitano di notevoli investimenti. Di recente, spiega Venter, «le aziende Illumina di San Diego e Life Technologies a Carlsbad hanno annunciato lo sviluppo di due macchine che possono generare rispettivamente 25 miliardi di paia di basi di Dna al giorno e 100 miliardi di paia di basi al giorno. Life Technologies ha annunciato anche una versione futura che produrrà 300 miliardi di paia di basi al giorno. Entrambe dichiarano di poter sequenziare un intero genoma in un giorno per meno di seimila dollari. La Complete Genomics a Mountain View, invece, per cinque-ottomila». Ma i costi vanno abbassati ulteriormente e servono computer in grado di elaborare rapidamente questa vasta mole di dati. Solo così, concordano gli esperti, si potrà veramente parlare di medicina genomica personalizzata, si potrà utilizzare l’informazione genetica per curare i pazienti e prevenire malattie.

ONLINE LA PRIMA CINETECA MOLECOLARE – Una “cineteca” molecolare, ovvero la prima collezione di riprese video di miliardi di cellule umane con alterazioni genetiche, ha permesso di individuare ben 600 geni che controllano uno dei processi fondamentali della vita: il processo di divisione con cui le cellule si moltiplicano. La raccolta di video, descritta su Nature nello stesso numero nel quale celebra i dieci anni dal sequenziamento del menoma umano, è il risultato del lavoro condotto nel Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare (Embl) che ha sede in Germania, ad Heidelberg. Per osservare il comportamento delle cellule con un gene spento, i ricercatori le hanno rese fluorescenti e filmate. Sono stati raccolti in questo modo circa 200mila video che hanno permesso di identificare geni chiave di funzioni vitali delle cellule e che sono ora a disposizione della comunità scientifica internazionale. I ricercatori interessati possono collegarsi al sito Internet dove sono accessibili i video e scaricarli gratuitamente: è sufficiente digitare il nome del gene che si vuole studiare e vedere che cosa succede nella cellula quando viene “spento”, tutto in un click e in tempi rapidissimi.

Corriere.it