20:10 21 Settembre 2018
Genetics

L’eugenetica contemporanea: i genetisti possono creare una generazione di persone sane

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Ogni persona è portatrice di migliaia di mutazioni genetiche in grado in determinate condizioni di creare serie malattie fra cui il cancro. Alcuni ereditano i geni cattivi dai genitori, in altri sorgono in modo spontaneo allo stadio embrionale.

E nonostante sia praticamente impossibile curare una disfunzione genetica, oggi la scienza è in grado di impedire la diffusione delle mutazioni ai figli. Sputnik vi racconta come i genetisti possono aiutare a creare una generazione di persone sane.

"Fra i miei clienti c'era una grande famiglia di Samara che soffriva di neuropatia ereditaria sensitivo-motoria (HSMN). Si tratta di una malattia spiacevole ma non letale. I primi sintomi si manifestano durante l'infanzia e verso i 60 anni il paziente si ritrova già sulla sedia a rotelle. Ci sono voluti circa 15 anni per determinare quale fosse il gene a scatenare questa malattia. Nel 2015 abbiamo stabilito le cause molecolari della malattia. Ad oggi abbiamo effettuato già 6 diagnostiche prenatali precoci in questa famiglia. Sfortunatamente non tutte le diagnosi con una previsione felice. In questi casi la gravidanza viene interrotta. Ma almeno tutte queste persone hanno partorito figli sani. Immaginatevi se da una famiglia che per 5 generazioni ha sofferto di HSM in futuro nascessero solo figli sani", racconta Olga Shagina, medico-ricercatore genetista.

Olga dirige il laboratorio di diagnostica molecolare e genetica al Centro di studi medico-genetici (MGNC). Proprio qui nel sancta sanctorum della medicina genetica russa vengono decodificati i genomi dei russi per ricercare nel DNA la bomba della catena ritardata. Il laboratorio occupa due piani dell'MGNC ed è composto da alcuni locali isolati. Campioni biologici presi dai pazienti (nella maggior parte dei casi sangue) passano da qui prima che il medico possa conoscere cosa è nascosto nei geni.

La nuvoletta di DNA

All'inizio i ricercatori del laboratorio separano le cellule di DNA dal nucleo aggiungendo nel sangue sostanze che distruggono la membrana cellulare. Il DNA ottenuto viene pulito da residui di decomposizione tramite alcool isopropilico e alcool etilico.

"Aspettate, adesso vedrete", sorride Shagina, agitando con cautela una piccola provetta contenente una soluzione alcoolica incolore.

Dai ritmati movimenti al centro della provetta si forma una nuvoletta bianca.

"Questo è il DNA. È incolore ma qui lo possiamo vedere per qualche secondo", spiega.

I miei tentativi di fotografare la spirale sono stati un fallimento perché la nuvoletta si disgrega tanto velocemente quanto si è formata. La provetta con il liquido trasparente contenente l'acido viene inserita in una centrifuga che divide la molecola genetica dall'alcool.

Riprodurre e contare

Qualche minuto dopo i collaboratori del laboratorio estraggono la provetta con il DNA pulito dalla centrifuga e la collocano in un altro luogo in cui fanno riprodurre la molecola, la evidenziano e la riportano alla condizione in cui può essere letta in un sequenziatore, una macchina che decodifica il genoma.

"Quando vogliamo decodificare un piccolo frammento di gene, effettuiamo un sequenziamento con il metodo di Sanger. Tra l'altro proprio con questo metodo nel 2003 è stata decodificata per la prima volta l'intera sequenza del DNA umano. Dividiamo il gene in piccoli frammenti, li facciamo riprodurre con l'aiuto di una reazione a catena della polimerasi e otteniamo un gran numero di copie utili alla ricerca. Questo metodo funziona quando sappiamo dove cercare. Ad esempio, è risaputo che la fenilchetonuria nel 95% dei casi si manifesta a causa di una mutazione nel gene PAH. Se è necessario decodificare immediatamente alcuni geni o un intero genoma, si utilizza un sequenziatore di nuova generazione", spiega Shagina.

Fra i dispositivi grigi con display incorporato collocati in un ampio locale al primo piano dell'MGNC vi sono anche sequenziatori di ultima generazione. Queste apparecchiature sono gestite da Olga Mironovich, collaboratrice scientifica del laboratorio di diagnostica del DNA presso il MGNC.

"Mischiamo i reagenti con i campioni di DNA, li inseriamo nel sequenziatore dove collochiamo anche un apposito chip. I reagenti e il DNA vengono riportati sul chip e l'intero processo viene fotografato più e più volte. Un software converte le immagini ottenute in dati che possono essere letti e interpretati". Mironovich apre con attenzione il coperchio dell'apparecchio e avvia il sequenziatore.

"In pratica questo DNA sarà decodificato tra 21 ore. Poi i bioinformatici si occuperanno dell'interpretazione dei risultati ottenuti", aggiunge.

Abbiamo imparato a leggere, ma non sempre riusciamo a capire

"L'analisi dell'esoma, cioè dei geni responsabili della codificazione delle proteine, richiede almeno 3 settimane. Questo accade se l'intero processo ha avuto un esito positivo e in generale è più o meno chiaro dall'anamnesi clinica cosa cercare. In Russia e nel mondo non sono tanti gli esperti in grado di comprendere i geni decodificati", spiega la genetista Oksana Ryzhova, collaboratrice dell'MGNC. È proprio a lei e ai suoi collaboratori che giungono i danni elaborati dal sequenziatore dopo che questo ha terminato il suo lavoro.

"Ecco qui sul computer ho i risultati della decodifica dell'esoma clinico del paziente: 6300 geni nei quali varianti patogene portano allo sviluppo di malattie ereditarie. Queste mutazioni evidenziate rispetto al genoma di riferimento (un campione di genoma realizzato dagli studiosi come esempio rappresentativo del codice genetico). In tutto 13129 sostituzioni. Capire quale di queste varianti è anche la causa della malattia è molto complicato. Per questo ci connettiamo alle banche dati internazionali nelle quali sono presenti sia le varianti patogene dei geni e le malattie ad esse correlate sia le varianti descritte come benigne, cioè che non portano a manifestazioni cliniche, e confrontiamo le nostre varianti con le loro. Dopo questa cernita secondo la patogenicità, l'incidenza e altri fattori rimangono tra le 15 e le 30 variazioni. Poi si analizzano molto in dettaglio impiegando altre banche dati e programmi per determinare la loro patogenicità, si leggono articoli, si confrontano i sintomi del paziente con quelli descritti nella letteratura. Solamente dopo queste fasi è possibile trarre una conclusione su quale sia la variante che ha scatenato la malattia", spiega Ryzhova.

Come si scoprono le malattie ereditarie

Se i dati sul presunto gene-responsabile sono insufficienti, i medici si rivolgono ai genetisti. Una squadra di ricercatori del laboratorio di genomica funzionale dell'MGNC studiando le diverse varianti di mutazione su organismi vivi dimostra o confuta le ipotesi formulate sui geni responsabili delle malattie.

Durante questi studi gli scienziati scoprono nuove correlazioni genetiche.

"In un anno studiamo circa una decina di nuovi geni responsabili di malattie ereditarie. Poco tempo fa abbiamo scoperto che la mutazione del gene KIAA1019 provoca disturbi alla crescita del feto incompatibili con la vita. Al nostro MGNC si è rivolta una coppia le cui ultime tre gravidanze si erano interrotte allo stadio iniziale. Abbiamo sequenziato il DNA del feto e trovato nuove mutazioni nel gene KIAA1019 fino ad ora non studiato. Dopo aver condotto esperimenti sulle linee cellulari, è stato dimostrato che le mutazioni riscontrate nei genitori hanno portato alla completa alterazione del gene KIAA1019, il che ha provocato numerosi danni allo sviluppo del feto. Quando la mutazione è nota, è possibile gestirla. Nella gravidanza successiva i medici hanno effettuato una diagnostica prenatale precoce: il feto era portatore della mutazione in un solo gene. Ciò significa che verrà alla luce un figlio completamente sano. Se la mutazione fosse stata ereditata da entrambi i genitori, sarebbe stato necessario interrompere la gravidanza", spiega Mikhail Skoblov, coordinatore del laboratorio di genomica funzionale.

Skoblov è convinto che il futuro della genetica medica sarà proprio quello di prevenire le malattie genetiche ereditarie. Anche i pazienti sono della stessa opinione. Secondo il direttore della Comunità russa per le malattie ereditarie Irina Myasnikova, le famiglie con problemi genetici devono avere la possibilità di effettuare una diagnostica prenatale gratuita.

"Il costo della diagnostica e quello della terapia per i pazienti affetti da malattie ereditarie non sono nemmeno lontanamente comparabili. Sarebbe vantaggioso per tutti: sia per il governo che non dovrebbe poi spendere per la terapia, sia per le famiglie che avrebbero figli sani", conclude Myasnikova.

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