Il progetto Genoma umano

Che cosa rappresenta il "Progetto genoma umano" per la ricerca sulla distonia?

Il 26 Giugno 2000, in una dichiarazione congiunta, l'International Human Genome Sequencing Consortium e il Celera Genomics hanno annunciato il completamento di una "bozza di lavoro" sul genoma umano. Dopo circa 13 anni, entrambi i gruppi di ricercatori hanno indipendentemente decifrato la catena dei 3,1 miliardi di "lettere" che costituiscono il DNA umano. Queste lettere (conosciute anche come "basi"), raggruppate in diverse combinazioni, si riuniscono a formare i geni.

Il genoma umano contiene l'insieme completo delle istruzioni per la creazione ed il funzionamento di ogni essere umano. Conoscere la sequenza completa (cioè tutte le lettere e la loro disposizione) è il punto di partenza per la localizzazione dei geni correlati alle malattie. Tuttavia, questa "bozza di lavoro" non è esattamente completa. Nonostante siano state sequenziate circa il 98% delle lettere, queste non sono ancora state sistemate nel corretto ordine - i pezzi del puzzle devono ancora essere assemblati.

Il genoma, inoltre, non è costituito solo da geni (l'unità funzionale dell'ereditarietà), ma anche da altre sequenze (sequenze regolatorie, sequenze ripetitive, introni, ecc.), molte delle quali hanno funzioni al momento sconosciute.

L'identificazione di questi diversi elementi (geni, introni, sequenze ripetitive) all'interno di una sequenza è detta "annotazione". L'annotazione viene effettuata tramite diversi programmi predittivi computerizzati e/o tramite comparazioni tra specie differenti, allo scopo di evidenziare i tratti delle sequenze conservati nelle specie (cioè i geni che risultano simili negli uomini, nei topi, nelle mosche, ecc.). La maggior parte della "bozza" della sequenza non è stata ancora annotata.

Nonostante questi limiti, il "Progetto Genoma Umano" (Human Genome Project, HGP) è una miniera per gli scienziati che studiano i geni patologici. La sequenza elaborata dal HGP aiuterà sicuramente ad accelerare la scoperta di ulteriori geni correlati alla distonia. Lo HGP elimina la necessità di clonare o di costruire mappe fisiche di regioni cromosomiche in cui sia stato mappato un locus per una certa malattia. Questo è possibile grazie al fatto che come punto di partenza per la sequenza HGP sono stati usati una serie di cloni ordinati appaiati. Inoltre, il lungo e noioso lavoro di identificare sperimentalmente i geni in una determinata regione potrà essere sostituito dalla analisi computerizzata della sequenza. Al posto di numerosi anni di lavoro, si potrà direttamente identificare i geni candidati nella regione identificata e persino questa operazione sarà semplificata, dal momento che la struttura degli esoni (la parte codificante del gene) e degli introni (la porzione non codificante del gene) di ogni gene potrà essere determinata direttamente dalla sequenza genomica, permettendo così uno screening diretto del DNA.

Nonostante ciò, il fattore determinante per identificare i geni correlati alle malattie rimarrà comunque il materiale proveniente dalle famiglie, a disposizione del ricercatore. È di fondamentale importanza ridurre l'estensione della regione contenente il gene patologico ad un intervallo quanto più possibile ristretto.

Anche se i progressi futuri renderanno molto più agevole trovare fino a 50 -100 geni in un'ampia regione, si dovrà poi ancora analizzarli tutti per determinare quale tra essi sia il gene patologico; ovviamente l'obiettivo sarà di poter lavorare su regioni sempre più piccole e con un numero minore di geni.

Il Progetto Genoma Umano è tuttora una sfida aperta. Gli obiettivi futuri del HGP includono:

• L'identificazione di tutti i geni del DNA umano;
• La determinazione dell'esatta disposizione delle "lettere" genetiche;
• La registrazione delle informazioni in un archivio pubblicamente accessibile;
• Lo sviluppo di tecniche di sequenziamento più accurate e più veloci;
• Lo sviluppo di strumenti adeguati per l'analisi dei dati;
• La risoluzione di questioni etiche, legali e sociali concernenti le informazioni genetiche.

La sequenza elaborata dallo HGP contiene molte promesse. Per realizzare queste promesse, tuttavia, resta ancora molto lavoro da fare. Una volta identificati tutti i geni presenti nella sequenza, il passo successivo sarà di scoprire la funzione della maggior parte di essi. Solo esaminando queste funzioni, riusciremo a comprendere i meccanismi patogenetici e le correlazioni tra l'assetto genetico, i fattori ambientali e l'esposizione a fattori tossici nella determinazione dello sviluppo delle malattie.

Per esempio, riguardo alla distonia, quali sono i fattori che decidono se un individuo portatore di una mutazione manifesterà i sintomi? Sono altri geni? Oppure sono fattori ambientali, magari evitabili? Probabilmente una combinazione di entrambi.

Il cammino verso la scoperta delle reali caratteristiche, funzioni e significato del genoma umano condurrà verso terapie più efficaci e, forse, verso la prevenzione delle malattie.