La decifrazione dell'ultimo 8% del genoma umano potrebbe illuminare come si sviluppano molte malattie e perché alcune persone sono più a rischio.
Cosa significa per la salute il sequenziamento completo del genoma umano?
Di Damian McNamara, MA
7 aprile 2022 C Mentre gli scienziati festeggiano per aver messo insieme gli ultimi pezzi del genoma umano C un risultato importante, atteso da decenni C il resto di noi si chiede cosa possa significare questa scoperta per la nostra salute e il nostro benessere.
Secondo gli esperti, questa nuova ricerca dovrebbe portare a progressi nella diagnosi e nel trattamento di tumori, disturbi dello sviluppo, infertilità e molte malattie causate da cambiamenti genetici.
"Alleluia. Abbiamo finalmente completato un genoma umano. È l'inizio di una trasformazione, non solo per la ricerca genomica ma anche per la medicina clinica", ha dichiarato Evan Eichler, PhD, intervenuto a un incontro con i media promosso dal National Human Genome Research Institute.
"Questo avrà un impatto sostanziale sulla ricerca di base e sulla genomica clinica", ha dichiarato Karen Miga, PhD, direttore del Miga Lab dell'Università della California, Santa Cruz.
Miga è un altro ricercatore principale coinvolto nella ricerca del Consorzio Telomero-Telomero (T2T), che ha riunito centinaia di ricercatori nel progetto. Il nome T2T ha senso perché i telomeri sono le estremità dei filamenti di DNA e mappare l'intero genoma umano significa disporre i nostri geni da un'estremità all'altra.
Oltre a mappare nuovi segmenti di questi elementi costitutivi del corpo umano, i ricercatori hanno anche rivelato segmenti di DNA nei centromeri. I centromeri sono situati nel punto in cui i bracci dei cromosomi sono schiacciati al centro per formare una X.
I geni dei centromeri sono importanti ogni volta che le nostre cellule si dividono e sono associati a cancro, problemi di sviluppo e infertilità", ha detto Miga.
Condizioni come il cancro o la sindrome di Down sono collegate a queste aree del genoma, ha detto Eichler, autore senior di alcune delle ricerche pubblicate contemporaneamente sulla rivista Science.
Grazie ai progressi della tecnologia, gli scienziati possono ora mettere insieme per la prima volta regioni più lunghe del genoma che contengono molte sezioni simili e ripetute. Uno dei ricercatori, Michael Schatz, PhD, ha condiviso un'analogia. Quasi vent'anni fa, era come mettere insieme un puzzle di 1.000 pezzi in cui molti pezzi erano uguali, come ad esempio solo il cielo blu. Ora che è possibile mappare sequenze di DNA più lunghe, è più simile all'assemblaggio di un puzzle per bambini con pezzi giganti, che mostrano il cielo blu, le nuvole e le montagne.
Alla domanda su quando le nuove informazioni sul genoma saranno utilizzate per guidare la medicina, "Sta già accadendo", ha risposto Schatz, professore di informatica e biologia alla Johns Hopkins University di Baltimora, durante il briefing.
Conoscere le varianti dei geni ereditati dai genitori e le varianti del cancro "è incredibilmente importante per il trattamento", ha detto. "Nel caso del cancro al seno, ad esempio, a seconda del particolare insieme di mutazioni coinvolte, si può ricevere una chemioterapia piuttosto che un'altra".
"Lo stiamo già vedendo nel cancro e in altre malattie con forti componenti genetiche", ha detto Schatz.
"In futuro, inoltre, le nostre sequenze informeranno profondamente le nostre conversazioni con i fornitori di assistenza sanitaria, contribuendo a renderci più consapevoli della nostra salute e del nostro benessere", ha dichiarato Eric Green, MD, PhD, direttore del National Human Genome Research Institute.
Contrasto e confronto
Avere una mappa completa del genoma umano significa poterla usare come riferimento e confrontarla con altre.
"Uno dei grandi indizi che abbiamo per capire quali geni e varianti sono clinicamente rilevanti è un disegno sperimentale molto semplice. Prendiamo migliaia di persone che hanno una malattia e migliaia di persone che non ce l'hanno e analizziamo sistematicamente i loro genomi", ha detto Schatz.
Il passo successivo è capire se le persone affette dalla malattia hanno più o meno probabilità di avere determinate variazioni, ha detto Schatz. Il successo dipende dall'avere una visione completa, esaustiva e accurata delle variazioni, ha detto Schatz.
"Utilizzando questo nuovo genoma completo come riferimento, sarà ora possibile capire come le variazioni in queste sequenze tecnicamente difficili contribuiscano ai tratti umani e alle malattie, e come siano state modellate dalle forze dell'evoluzione nel corso della storia umana", ha dichiarato Rajiv McCoy, PhD.
Più cervelli per favore
La nuova tecnologia che consente agli investigatori di esaminare segmenti di DNA più lunghi sta rivelando nuove conoscenze, anche per le persone affette da cancro al seno.
"Stiamo trovando varianti mai viste prima", ha detto Schatz. "Non posso dire ora che queste nuove varianti siano causali, ma il fatto che ci siano nuove varianti accessibili solo con questa nuova tecnologia è per me molto eccitante".
Anche per quanto riguarda i potenziali vantaggi nella medicina clinica, "la cosa più interessante per me è che queste regioni trasportano i geni che ci rendono unicamente umani", ha detto Eichler. Circa la metà dei geni che ci conferiscono un cervello più grande di quello delle scimmie proviene da queste regioni, ad esempio.
La varietà è il pepe della vita?
Anche se l'8% potrebbe sembrare una piccola percentuale, Schatz ha detto che quando lui e i suoi colleghi hanno confrontato 3.202 genomi con questa nuova mappa di riferimento, hanno scoperto più di 1 milione di varianti.
"Ora che abbiamo sequenziato completamente il primo genoma umano e stiamo iniziando i prossimi 100, cominciamo a vedere variazioni incredibili e in gran parte non previste", ha detto Eichler.
La prima applicazione sarà la riduzione degli errori negli attuali test genetici clinici e nella ricerca, ha detto McCoy, assistente alla cattedra di biologia della Johns Hopkins University.
Più avanti, ha aggiunto McCoy, "è probabile che gli scienziati identifichino variazioni genetiche che contribuiscono a malattie rare e comuni in alcune di queste regioni che prima erano nascoste, il che potrebbe aprire la strada a nuove diagnosi e terapie".
Approfondire la diversità umana
Gli scienziati hanno anche in programma di sequenziare centinaia di genomi di persone provenienti da diverse popolazioni del mondo attraverso il Consorzio di riferimento per il pangenoma umano. Uno degli obiettivi è confrontare questi genomi con quelli di riferimento per comprendere meglio la diversità umana.
"Questo risultato stimolerà anche conversazioni franche e significative sull'equità e l'accesso alla salute, nonché su come continuare a costruire risorse genomiche libere da pregiudizi e sottorappresentazioni", ha dichiarato Green. Storicamente, gli studi genetici sono stati criticati perché non rappresentano le popolazioni globali.
"Sebbene le potenzialità siano illimitate, c'è ancora molto lavoro da fare per un futuro in cui i benefici del sequenziamento telomero per telomero siano disponibili e accessibili a tutti", ha aggiunto Green.
Andare avanti
È difficile prevedere la tempistica di altri modi in cui il risultato si applicherà alla medicina, ha detto McCoy, ma è "probabile che si tratti di uno o due anni".
Green ha aggiunto: "La cosa eccitante che vedo nel modo in cui questo può collegarsi alla salute è il futuro della medicina, in cui crediamo che un giorno C e sta già iniziando a succedere C i medici useranno le sequenze del genoma per personalizzare le cure mediche dei loro pazienti".
Si tratta di un primo passo per dare ai medici una "visione completa dell'impronta dei pazienti".
Entro 10 anni, "voglio che questo sia un test di routine, al di sotto dei 1.000 dollari, con il quale si possa entrare in una clinica e ottenere il sequenziamento dell'intero genoma per consentire la medicina di precisione", ha dichiarato Adam Phillippy, PhD, responsabile della sezione informatica del genoma del National Human Genome Research Institutes.
L'obiettivo non è solo quello di catalogare i geni, ma di esaminarne la funzione.
"Portare la tecnologia genomica in questo nuovo spazio e cercare di capire come sono regolati nella salute e nella malattia è un passo successivo davvero importante", ha detto Miga.
"Per tutto il tempo in cui si è saputo del DNA e della sua importanza, c'è stato il desiderio di conoscere la sequenza completa dei geni, e ora l'abbiamo per un singolo genoma", ha detto Schatz.
Gli effetti a lungo termine vanno oltre l'uomo e riguardano tutta la vita sulla Terra", ha aggiunto Schatz.
"Sono incredibilmente entusiasta delle applicazioni per la salute umana, per la comprensione delle popolazioni, per uno sguardo molto ampio sull'albero della vita, per tutte le piante, gli animali, i virus, i funghi e tutto il resto del pianeta".
