Mappatura del genoma di una cellula: sempre più accurata

Introducendo una fase di preamplificazione, un nuovo studio ha permesso di migliorare notevolmente le attuali tecniche di mappatura del genoma di una singola cellula basate sull’amplificazione sull’intero genoma. Ciò apre le porte ad applicazioni più affidabili nei casi in cui il materiale genetico disponibile è molto limitato.

Un notevole miglioramento di una metodica utilizzata per mappare il genoma di singole cellule è stato ottenuto grazie a una ricerca di Chenghang Zong e colleghi del Dipartimento di Chimica e Biologia chimica dell’Università di Harvard a Cambridge, nel Massachusetts, che firmano in proposito un articolo pubblicato su “Science”.

In ogni cellula del corpo umano il materiale genetico è suddiviso in 46 cromosomi. Su di essi intervengono alcune variazioni come i polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) e le variazioni del numero di copie (CNV), che rappresentano i meccanismi attraverso cui si manifestano processi biologici come l’evoluzione e lo sviluppo di tumori.

Queste variazioni dinamiche del DNA producono una notevole variabilità in una popolazione di cellule, che porta alla necessità di una caratterizzazione dei genomi al livello delle singole cellule. Questa operazione si rende necessaria anche quando il numero di cellule disponibili è limitato, nel caso per esempio di cellule tumorali in circolazione o di campioni da analizzare a fini legali.
L’analisi del genoma di singole cellule è già stata sperimentata in diversi studi, che si sono avvalsi dell’amplificazione sull’intero genoma (whole-genome amplification, WGA). Si tratta di una tecnica scoperta 20 anni fa che a differenza della reazione a catena della polimerasi (PCR) consente un’amplificazione contemporanea di diversi loci genetici.

Finora però le diverse versioni di WGA hanno mostrato di essere soggette ad alcuni errori sistematici nella fase di amplificazione che limitano notevolmente la copertura del genoma. È per superare queste difficoltà che Zong e colleghi hanno sviluppato la tecnica MALBAC (multiple annealing and looping-based amplification cycles) in cui viene introdotta una fase di preamplificazione che assicura un’alta uniformità di copertura su tutto il genoma, copertura che arriva fino al 93 per cento, secondo quanto riferito nell’articolo.

In una fase successiva la tecnica è stata testata su una singola cellula tumorale, permettendo di rivelare le CNV, e su tre cellule gemelle, in cui ha permesso d’individuare gli SVP senza produrre falsi positivi. Infine, i ricercatori hanno misurato il tasso di mutazione sull’intero genoma di una linea cellulare tumorale, riscontrando una frequenza di scambi tra purine (adenina e guanina) e pirimidine (citosina e timina) insolitamente elevata tra le SNV di recente acquisizione.