La rivoluzione del pangenoma, nuove frontiere di cura

La libreria del Dna, i ricercatori: "E' come esplorare un'immensa città"

Una rivoluzione che è possibile riassumere in una sola parola: pangenoma, che promette diagnosi e cure molto più precise, dalle malattie rare all’infertilità. Si tratta della mappa della diversità del genoma umano: se finora il termine di confronto per analizzare il Dna era una sorta di sequenza artificiale, ora si può confrontare ogni mappa del Dna di un individuo con le mappe genetiche di tutti gli altri, facendo emergere caratteristiche impossibili da vedere. Questa vera e propria pietra miliare della ricerca è frutto del consorzio internazionale Human Pangenome Reference: pubblicato in 4 articoli sulle riviste Nature e Nature Biotechnology.

 

A 22 anni dal primo libro della vita, risultato del Progetto genoma umano, adesso i ricercatori hanno ottenuto una libreria dei genomi umani teoricamente vasta quanto l’umanità, nella quale ogni individuo è descritto da due volumi. Ciascun libro corrisponde infatti a un aplotipo, ossia alla metà dei geni ereditati e localizzata in uno solo della coppia di cromosomi. Attualmente i volumi della libreria sono 94, ossia due per ognuno dei 47 Dna di persone di etnie diverse finora messi in parallelo. L’obiettivo sarà totalmente centrato quando si arriverà a 350. Siamo comunque al cospetto di un notevole balzo in avanti rispetto al primo libro del Dna pubblicato nel 2001.

 

Alla guida dei ricercatori del consorzio c’è il genetista Benedict Paten, dell’Università della California, che chiarisce: “Rispetto al genoma di riferimento utilizzato negli ultimi 20 anni, indicato con la sigla GRCh38, il confronto a tappeto dei 47 Dna ha aumentato del 104% il numero di varianti rilevate, fornendo il primo quadro più completo della diversità genetica.”

 

In questo team di scienziati ci sono anche gli italiani Andrea Guarracino – che in Italia lavora nello Human Technopole a Milano e che attualmente è nell’Università del Tennessee e Vincenza Colonna, divisa fra l’Università del Tennessee e l”Istituto di Genetica e biofisica del Consiglio Nazionale delle Ricerche a Napoli. Ed è proprio Guarracino a firmare uno dei due articoli pubblicati su Nature che hanno già messo alla prova le potenzialità del pangenoma al servizio della ricerca: “Circa venti anni fa avevamo un solo libro del Dna, adesso abbiamo un libreria. Grazie al pangenoma, nato soprattutto dalla bioinformatica, diventerà possibile studiare tutti gli esseri viventi, permetterà di studiare il Dna di tutte le specie, non soltanto degli esseri umani”.

 

“La nuova immagine del Dna è davvero complessa, fatta di linee che in alcuni tratti scorrono parallele e che in alcuni tratti si intersecano, in un intreccio simile a quello delle linee della metropolitana di un’enorme città. Grazie a questa rete adesso siamo in grado di vedere le differenze in un singolo nucleotide in un vero e proprio ritratto della diversità genetica. E’ un quadro molto diverso da quello passato, quando si analizzava il Dna utilizzando una sequenza di riferimento che derivava da Dna artificiale, ma tutto quello che non era presente in quella sequenza era ignorato. La grande rivoluzione del pangenoma – prosegue Colonna – é rappresentare tutta la varietà genetica“.

 

Quali declinazioni in campo medico

In che modo questa scoperta impatterà nel campo medico? A chiarirne l’enorme potenziale anche Giuseppe Novelli, genetista dell’Università di Roma Tor Vergata: “Il pangenoma umano sarà uno strumento fondamentale per la medicina di precisione: aumenterà fin da subito la nostra capacità di diagnosticare malattie, soprattutto quelle rare che non hanno ancora un nome, mentre in futuro potrà aprire la strada a trattamenti sempre più personalizzati. Quando poi il pangenoma sarà completato con tutti i 350 genomi umani previsti, potremo avere anche un quadro più definito della variabilità  presente nelle diverse etnie, permettendo di sviluppare terapie sempre più mirate”.

 

Dalla lotta ai tumori alla ricerca sulle malattie rare ancora senza nome: ogni aspetto della salute umana sarà interessato dalla grande rivoluzione del pangenoma umano. Spiega Marco Pierotti, responsabile del Laboratorio di test genetici di Cogentech, Società Benefit dell’Ifom di Milano: “Quando studiamo i tumori confrontiamo il Dna delle cellule malate con quello delle cellule sane: le sequenze vengono allineate e confrontate con una sequenza standard di riferimento del genoma umano che attualmente si basa solo su una ventina di individui. Questo standard ci fa leggere le informazioni genetiche come se fossero un po’ sfocate, col rischio che alcune varianti di interesse possano sfuggire o essere male interpretate. Usare come riferimento il pangenoma, invece, sarà come avere un paio di occhiali potentissimi con cui leggere in modo più accurato le informazioni scritte nel Dna. Ci permetterà di studiare meglio le radici genetiche dei tumori, per diagnosi più precoci e terapie sempre più mirate, ma non solo. Potrà aiutarci a capire meglio la predisposizione genetica che determina il 5-10% delle forme tumorali, come nel caso dei tumori di mammella, ovaio e colon“. Inoltre renderà più facile definire il profilo di rischio genetico del singolo paziente, dando “la possibilità di personalizzare meglio i controlli come la mammografia“.

L’obiettivo primario è mettere a disposizione i benefici di questo lavoro straordinario – frutto di una grande collaborazione, che fra Stati Uniti ed Europa, ha visto bioinformatici e genetisti lavorare a quello che ormai è chiaramente un nuovo quadro per la ricerca genetica – alla maggior parte possibile di persone. I primi dati del pangenoma sono liberamente accessibili nella piattaforma AnVil, dell’Isituto di ricerca americano sul genoma umano dei National Institutes of Health.