Come possono essere sicuri quelli che hanno decodificato il DNA, di averlo ricomposto correttamente nella sequenza e non si siano invece sbagliati assemblandolo?

Il progetto di sequenziamento del genoma umano è sicuramente il lavoro scientifico che avrà le maggiori ripercussioni sulla medicina del futuro. Si tratta di un lavoro che ha tenuto impegnati migliaia di ricercatori, in centinaia di laboratori sparsi un po’ in tutto il mondo e che ha visto contrapposti il consorzio pubblico “Human Genoma Project” capeggiato da Francis Collins con la società privata “Celera Genomics” di Craig Venter.

I due gruppi, pur avendo l’obiettivo comune di sequenziare il genoma umano, hanno utilizzato approcci diversi. La prima a terminare l’ambizioso progetto è stata nel 2000 la società di Venter che ha utilizzato la tecnica definita “Whole-genome shotgun” mentre il gruppo di Collins, utilizzando la tecnica “clone per clone”, ha impiegato altri tre anni per terminare il lavoro.

La tecnica “Whole genome shotgun” si basa in breve sui seguenti passaggi:  si parte dall’intero genoma e lo si divide in milioni di frammenti della grandezza ciascuno di 2.000 bp  (base pair) circa; da un’altra cellula della stessa persona si spezzetta il DNA questa volta in frammenti di circa 10.000 bp ciascuno. I numerosissimi frammenti da 2.000 bp e da 10.000 bp così ottenuti vengono inseriti in vettori plasmidici e tramite questi trasferiti in migliaia di cellule batteriche diverse, tenute separatamente in modo da ottenere delle colonie, ciascuna delle quali esprime milioni di volte il frammento inserito originariamente.

I cloni vengono suddivisi tra i vari laboratori ed attraverso sequenziatori automatici si provvede al sequenziamento di ciascun frammento, cioè per ciascun frammento viene determinato il corretto ordine delle basi nucleotidiche. La Celera ha utilizzato 300 sequenziatori automatici  ABI Prism 3700, dal costo di 400.000 euro ciascuno. A questo punto si inseriscono i dati delle sequenze dei singoli frammenti in PC potentissimi, dotati di software straordinari. Questi software sono progettati con algoritmi che individuano i frammenti da 2.000 bp che contengono sequenze nucleotidiche comuni a 2 pezzi da 10.000 bp contigui, si congiungono in questo modo i migliaia di frammenti da 10.000 bp in modo tale da allineare la sequenza completa del genoma nel giusto ordine.

Nella tecnica clone per clone i laboratori del Progetto Genoma Umano hanno proceduto frazionando il DNA in frammenti, mappando i geni di ciascuna porzione e sequenziando infine la molecola dell’acido nucleico.

Uno dei vantaggi della strategia “Whole genome shotgun” è il fatto che non è necessaria una mappa fisica preliminare, cosa indispensabile invece nella strategia clone per clone, così facendo vengono risparmiati tempo e fatica. Molti scienziati ritengono che con questa tecnica si siano potuti commettere errori nel congiungimento delle sequenze dei vari frammenti, questo a causa della presenza di numerose regioni ripetute nel genoma umano. Nei link segnalati ci sono ulteriori spiegazioni fornite anche da Craig Venter.

Bibliografia:
Genoma: Il grande libro dell’uomo di Edoardo Boncinelli Oscar Saggi Mondadori

Links interessanti:

Notizie sul sequenziamento su larga scala                                                 http://didattica.cribi.unipd.it/ingegenet/17Lucidi4x.pdf

Intervista a Craig Venter                                                          http://www.newton.rcs.it/Pregresso/2001/07/2001070100008.shtml

– R. DULBECCO – IL PROGETTO GENOMA
http://www.emsf.rai.it/scripts/documento.asp?tabella=Interviste&id=400 http://www.genomenewsnetwork.org/articles/06_00/sequence_primer.shtml

Per avere informazioni sulla strategia clone per clone adoperata dal gruppo di Francis Collins: http://www.doegenomes.org/