Navigando nel genoma

Tracciare una mappa vuol dire possedere la conoscenza di un luogo, dapprima superficialmente, poi sempre più approfonditamente, grazie alle esplorazioni di chi ci ha preceduto. L'esigenza di spingersi oltre lo spazio rassicurante del circoscritto familiare, il desiderio della scoperta dell'ignoto, accompagna il genere umano da sempre e sicuramente arde nel profondo di alcuni pionieri, siano essi esploratori terrestri, astronauti o ricercatori sperimentali. Già, perché anche la biologia molecolare ha le sue mappe, le mappe genomiche. E la loro storia si intreccia con la conquista di un luogo fondamentale per l'uomo, solo 40 anni fa considerato inarrivabile: il genoma umano. Uno spazio sterminato racchiuso nel microscopico delle nostre cellule.

Questa tappa fondamentale della conoscenza, progetto lungimirante di conquista ideato e strenuamente difeso nella sua rilevanza da una minoranza di scienziati visionari, è frutto di  un viaggio durato tredici anni, dal 1990 al 2003, e conclusosi all'alba di questo millennio con una mappa dettagliatissima ed estremamente preziosa: l'intera sequenza del nostro Dna. La conquista di questa mappa, pietra miliare nella storia umana, ha aperto la strada a incursioni sempre più ardite e rilevanti per la ricerca bio-medica negli anni a seguire, con un grande impatto in tutti gli ambiti delle biotecnologie, dalla medicina alla agricoltura e zootecnia, dalla biosicurezza all'industria farmaceutica. Non a caso, la mappatura del genoma umano è stata paragonata per importanza allo sbarco dell'uomo sulla Luna. Vale la pena dunque ripercorrere le tappe fondamentali della conquista di questo "smisurato spazio" (3 miliardi di coppie basi), che alimenta la vita di tutti gli esseri umani. A farlo, ci aiuta Teresa Colombo dell'Istituto di biologia e patologia molecolari (Ibpm) del Cnr. "Nel 1913, Alfred Sturtevant traccia la prima mappa genetica, appuntando l'organizzazione lineare sullo stesso cromosoma di una serie di geni. La reciproca posizione di questi geni e le distanze relative che li separano vennero dedotti osservando ripetuti incroci tra generazione successive di moscerini. L'avvento delle prime tecnologie di sequenziamento negli anni '70 ha permesso il salto da quelle mappe genetiche di distanze relative, tracciate sulla base di centinaia e centinaia di incroci di specie, a mappe fisiche, dove punti notevoli del territorio da rappresentare (ad esempio un cromosoma), quali la posizione di un dato gene di interesse o di un tratto caratteristico - in genetica chiamato marcatore - venivano ora collocati in posizioni specifiche e assolute,  misurabili in basi nucleotidiche. Da qui la possibilità delle prime mappe fisiche di semplici organismi. Apre questa nuova stagione Frederick Sanger nel 1977, pubblicando sulla prestigiosa rivista “Nature” la prima sequenza completa di un organismo: tutti i 5.375 nucleotidi che compongono il genoma del batteriofago Φ174. Un'eccezionale mappa, tracciata grazie al metodo di sequenziamento del Dna da lui appena messo a punto e per il quale prenderà il secondo premio Nobel della sua vita nel 1980".

Ma il percorso prosegue, portando ad altri importanti risultati. "Di conquista in conquista, nel 1986 si raggiunge un'ulteriore punto di svolta: la mappa fine di una regione lunga 4 milioni di basi sul cromosoma X umano. Mappa che permette di identificare il gene responsabile - quando mutato - della distrofia muscolare di Duchenne, una terribile malattia rara”, prosegue la ricercatrice. “Questo traguardo segna un ampliamento notevole della capacità di mappatura di uno spazio genomico, seguito nel 1988 da un'ulteriore traguardo, reso possibile solo dalla stretta cooperazione internazionale di un nutrito gruppo di ricercatori: l'individuazione sul cromosoma 7 e il sequenziamento del gigantesco gene (occupa un tratto di Dna lungo 270.000 basi) responsabile della fibrosi cistica. Francis Collins è tra i protagonisti di questa impresa, che segna anche un cambio di paradigma nell'approccio stesso alla ricerca: ora è chiaro alla comunità scientifica internazionale che soltanto mettendo insieme le forze in grandi progetti coordinati e internazionali si può cambiare la storia della ricerca, rendendo raggiungibili anche traguardi ritenuti inarrivabili. Lo stesso Francis Collins è anche nel gruppo di visionari che, alla luce di queste prime fantastiche conquiste, promuove la fondazione di un progetto di conquista della sequenza dell'intero genoma umano, per i più una follia alla luce dei mezzi di sequenziamento disponibili allora".

Una grande capacità di visione e una scommessa vinta con la storia, dunque, alla luce dello storico conseguimento di quell'obiettivo ambizioso, presentato al mondo con toni enfatici - "Decodificato il libro della vita" - dalla sala Est della Casa Bianca il 26 Giugno del 2000 dall'allora presidente degli Stati Uniti Bill Clinton oltreché dai due rappresentanti principali della comunità scientifica a guida di questa conquista, Francis Collins e Craig Venter, e con - in collegamento dal numero 10 di Downing Street - il primo ministro inglese Tony Blair.

Al sequenziamento del genoma umano segue una rivoluzione nelle tecniche di sequenziamento, sempre più veloci, sempre più potenti, sempre più economiche, che rendono oggi possibile sequenziare in poche ore l'intero genoma di uomo, al costo di qualche centinaia di euro. Questo a distanza di appena vent'anni da quando si era compiuta l'impresa di sequenziamento del genoma umano, risultato che  aveva richiesto tredici anni di lavoro e la collaborazione di centinaia di laboratori e migliaia di ricercatori dalle più grandi potenze mondiali, al costo di quasi tre miliardi di dollari.

"E non solo il genoma umano. Abbiamo oggi mappe complete e dettagliate del genoma di qualche decina di migliaia di specie, lungo tutti i rami dell'albero della vita", conclude Colombo. “E anche le mappe genomiche, diventate grandi e dettagliatissime, hanno fatto il salto di modernità cui siamo abituati nella quotidianità, nella quale navigatori satellitari, ormai per noi imprescindibili, hanno sostituito nella nostra collezione di strumenti familiari le vecchie mappe cartacee o gli stradari che forse ancora qualcuno ricorda: tutto è divenuto digitale, sfruttando le potenzialità di zoom dinamico e interattività che le nuove tecnologie offrono".

E così, chiunque lo desideri, nella piena democraticità e trasparenza che caratterizza la scienza, può oggi decidere di partire per un viaggio nel proprio genoma. O in quello di tantissime altre specie fin qui sequenziate, navigando su e giù per i cromosomi. Bastano un collegamento a Internet e un navigatore genomico, come quello dell'Università della California Santa Cruz o Ucsc Genome Browser.

Fonte: Teresa Colombo, Istituto di biologia e patologia molecolari , email teresa.colombo@cnr.it -