La sequenza completa del genoma umano è vicina: ecco come gli scienziati hanno colmato le lacune

Quando il sequenziamento del genoma umano è stato annunciato due decenni fa dallo Human Genome Project e dalla società di biotecnologie Celera Genomics, la sequenza non era veramente completa. Mancava circa il 15%: i limiti tecnologici hanno lasciato i ricercatori incapaci di capire come alcuni tratti di DNA si adattassero insieme, specialmente quelli dove c'erano molte lettere ripetute (o coppie di basi). Gli scienziati hanno risolto alcuni enigmi nel tempo, ma il genoma umano più recente, che i genetisti hanno usato come riferimento dal 2013, manca ancora dell'8% della sequenza completa.

Ora, i ricercatori del Consorzio Telomere-to-Telomere (T2T), una collaborazione internazionale che comprende circa 30 istituzioni, hanno colmato queste lacune.

 In un preprint del 27 maggio intitolato "La sequenza completa di un genoma umano", la ricercatrice di genomica Karen Miga dell'Università della California, Santa Cruz, e i suoi colleghi riferiscono di aver sequenziato il resto, scoprendo nel processo circa 115 nuovi geni quel codice per proteine, per un totale di 19.969.  "È emozionante avere una soluzione alle aree problematiche", afferma Kim Pruitt, bioinformatico presso il Centro nazionale per l'informazione sulla biotecnologia degli Stati Uniti a Bethesda, nel Maryland, che definisce il risultato una "pietra miliare significativa".

Nuova tecnologia di sequenziamento

Il genoma appena sequenziato, soprannominato T2T-CHM13, aggiunge quasi 200 milioni di coppie di basi alla versione 2013 della sequenza del genoma umano. Questa volta, invece di prelevare il DNA da una persona vivente, i ricercatori hanno utilizzato una linea cellulare derivata da ciò che è noto come una talpa idatiforme completa, un tipo di tessuto che si forma negli esseri umani quando uno spermatozoo insemina un uovo senza nucleo. La cellula risultante contiene solo i cromosomi del padre, quindi i ricercatori non devono distinguere tra due serie di cromosomi di persone diverse.

Miga afferma che l'impresa probabilmente non sarebbe stata possibile senza la nuova tecnologia di sequenziamento di Pacific Biosciences a Menlo Park, in California, che utilizza i laser per scansionare lunghi tratti di DNA isolati dalle cellule, fino a 20.000 paia di basi alla volta. I metodi di sequenziamento convenzionali leggono il DNA in pezzi di poche centinaia di coppie di basi alla volta e i ricercatori riassemblano questi tratti come pezzi di un puzzle. I pezzi più grandi sono molto più facili da mettere insieme, perché è più probabile che contengano sequenze che si sovrappongono.

Tuttavia, T2T-CHM13 non è l'ultima parola sul genoma umano. Il team T2T ha avuto problemi a risolvere alcune regioni sui cromosomi e stima che circa lo 0,3% del genoma potrebbe contenere errori. Non ci sono lacune, ma Miga afferma che i controlli di qualità si sono rivelati difficili in quelle aree. E lo spermatozoo che ha formato la talpa idatiforme portava un cromosoma X, quindi i ricercatori non hanno ancora sequenziato un cromosoma Y, che in genere innesca lo sviluppo biologico maschile.

Centinaia di genomi da seguire

T2T-CHM13 rappresenta il genoma di una sola persona. Ma il Consorzio T2T ha collaborato con un gruppo chiamato Human Pangenome Reference Consortium, che mira nei prossimi 3 anni a sequenziare più di 300 genomi di persone in tutto il mondo. Miga afferma che i team saranno in grado di utilizzare T2T-CHM13 come riferimento per capire quali parti del genoma tendono a differire tra gli individui. Hanno anche in programma di sequenziare un intero genoma che contiene i cromosomi di entrambi i genitori, e il gruppo di Miga ha lavorato sul sequenziamento del cromosoma Y, utilizzando gli stessi nuovi metodi per aiutare a colmare le lacune.

Miga si aspetta che i ricercatori di genetica scopriranno rapidamente se alcune delle aree appena sequenziate e dei possibili geni sono associati a malattie umane. "Quando è uscito il genoma umano, non avevamo gli strumenti pronti e pronti per l'uso", dice, ma le informazioni sulla funzione dei geni appena sequenziati dovrebbero arrivare molto più velocemente ora, perché "abbiamo accumulato una tonnellata di risorse”.

Spera che le future sequenze del genoma umano coprano tutto, comprese le sezioni appena sequenziate, non solo le parti facili da leggere. Questo dovrebbe essere più facile ora che il genoma di riferimento è stato completato e sono stati risolti alcuni intoppi tecnici. "Dobbiamo raggiungere un nuovo standard nella genomica in cui questo non sia speciale, ma di routine", afferma.

fonte: Nature