Un nuovo livello di variabilita’ nel DNA umano

Questi studi recentissimi sul genoma umano stanno portando a nuove, inaspettate conclusioni: attraverso lo sviluppo di sofisticate tecniche sperimentali e matematiche e' stato possibile individuare un nuovo livello di informazione nel DNA, rappresentato dalle cosiddette CNVs (varianti del numero di copie), delle quali e' stato possibile fare per la prima volta, attraverso una particolare tecnica di microarray, una esauriente mappatura. Gia' da tempo, come sappiamo, e' nota l'importanza dei polimorfismi dei singoli nucleotidi (conosciuti come SNPs), che concorrono in larga parte alla variabilita' genetica tra individuo e individuo negli esseri umani. Ognuno di noi, infatti, possiede mutazioni dei geni a carico di un singolo nucleotide in moltissimi segmenti del genoma: queste differenze permettono di collocarci in determinati gruppi umani (sicuramente i nostri snips saranno molto simili a quelli dei nostri genitori, parenti e, in generale, al gruppo etnico al quale apparteniamo), e ci rendono, ad esempio, piu' o meno suscettibili a determinate malattie.

La variabilita' umana si arricchisce ora di un nuovo elemento, che considera il numero delle duplicazioni e delle grandi delezioni (cioe' cancellazioni) di segmenti interi del nostro DNA. Si scopre che le CNVs determinano la suscettibilita' genetica a molte malattie tra le quali Alzheimer, Parkinson e HIV, e che esse variano il livello di espressione dei geni, comportando cosi' le differenti risposte agli stimoli ambientali, compresa quella ai farmaci, che si osservano tra i diversi gruppi etnici.

I due lavori pubblicati su Genome Research, a cura, rispettivamente, dei ricercatori Stephen W. Scherer e Hiroyuki Aburatani, descrivono le tecniche sviluppate per l'identificazione dei CNVs nel genoma umano, sia dal punto di vista molecolare (attraverso la cosiddetta Comparative Genomic Hybridization, o CGH)  che da quello matematico. Sono stati studiati 270 individui appartenenti a quattro popolazioni di ascendenza europea, africana o asiatica. Sono state cosi' identificate 1.447 CNVRs, cioe' regioni con un numero variabile di copie o che presentano interi segmenti cancellati: esse costituiscono il 12% circa del genoma di un individuo, e contengono geni, elementi funzionali, ripetizioni e loci riconosciuti per diverse patologie. In uno studio ulteriore, Scherer e colleghi hanno addirittura confrontato la mappa genetica costruita dalla Celera Genomics di Craig Venter con quella ottenuta dal Human Genome Project (i due istituti, uno privato e uno pubblico, che hanno compiuto il sequenziamento del genoma umano): anche in questo caso si sono rivelate migliaia di differenze. E' la prima mappa globale della variazione strutturale del genoma umano.

Questi risultati avranno profonde conseguenze in molti campi di ricerca: innanzitutto la farmacogenetica deve recepire queste evidenze, e acquisire la consapevolezza che approntare i farmaci su misura per ciascuno di noi potrebbe essere molto piu' complesso di quanto finora ritenuto. Inoltre, lo studio accurato dei meccanismi che portano alla formazione delle CNVs potrebbe avere un grande impatto dal punto di vista evoluzionistico, spiegando alcuni processi evolutivi e forse arrivando a  chiarire  le origini di Homo sapiens. Potete leggere su Nature un articolo di libero accesso che comprende i due studi, pubblicato proprio in questi giorni.

Paola Nardi