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Milano, 14 lug. (Adnkronos Salute) - Da un'estremità all'altra, o meglio da telomero a telomero, la prima sequenza completa del cromosoma X umano. E' il traguardo raggiunto da un team di scienziati dell'University of California Santa Cruz Genomics Institute negli Usa. Gli esperti parlano di "pietra miliare" per la ricerca genomica. Perché è la prima volta che si riesce a ottenere la sequenza di Dna completa, senza 'spazi bianchi' o lacune, di un cromosoma umano a "un livello di precisione senza precedenti". Il risultato è pubblicato su 'Nature' e l'autrice principale, Karen Miga, spiega che il progetto è stato reso possibile da nuove tecnologie di sequenziamento che consentono "letture ultra-lunghe".
Le sequenze ripetitive di Dna sono comuni in tutto il genoma e hanno sempre rappresentato una sfida per il sequenziamento poiché la maggior parte delle tecnologie produce "letture" relativamente brevi della sequenza, che devono quindi essere messe insieme come un puzzle per assemblare il genoma. Le sequenze ripetitive producono molte letture brevi che sembrano quasi identiche, come quando si ha una grande distesa di cielo blu in un puzzle, senza indizi su come i pezzi si incastrino. "Queste sequenze ricche di ripetizioni erano un tempo ritenute intrattabili, ma ora abbiamo fatto passi da gigante nella tecnologia di sequenziamento", assicura Miga.
L'esperta fa riferimento al cosiddetto sequenziamento tramite nanopori, con il quale, chiarisce, "otteniamo letture ultra lunghe di centinaia di migliaia di coppie di basi che possono estendersi su un'intera regione di ripetizione, in modo da aggirare alcune delle sfide. Stiamo iniziando a scoprire che alcune di queste regioni in cui vi erano lacune nella sequenza di riferimento sono in realtà tra le più ricche per variazione nelle popolazioni umane. Quindi ci sono mancate molte informazioni che potrebbero essere importanti per comprendere la biologia umana e la malattia".
Miga e Adam Phillippy, entrambi corresponding author dello studio, hanno co-fondato il consorzio Telomere-to-Telomere (T2T). Il nuovo progetto si è basato sullo sforzo di combinare varie tecnologie di sequenziamento per ottenere un intero 'assemblaggio' del genoma che supera tutti i precedenti in termini di continuità, completezza e accuratezza, e persino per alcune metriche l'attuale genoma umano di riferimento, dicono gli esperti.
Per finire il cromosoma X, il team ha dovuto risolvere manualmente diversi vuoti nella sequenza. L'interruzione che rimaneva era al centromero, una regione notoriamente difficile di Dna ripetitivo che si trova in ogni cromosoma. Nel cromosoma X copre 3,1 milioni di coppie di basi. Il team è riuscito a sciogliere anche questo rebus. "Ed è semplicemente strabiliante", commenta Miga sottolineando come questa sfida era in precedenza ritenuta "inattuabile". Come in ogni opera che si rispetti, gli scienziati hanno concluso con quella che potrebbe essere definita una 'lucidatura' dei dati. Da qui il risultato finale.
La nuova tecnologia di sequenziamento usata, spiegano gli esperti, oltre a fornire letture ultra lunghe, può anche rilevare basi che sono state modificate dalla metilazione, un cambiamento 'epigenetico' che non altera la sequenza ma ha effetti importanti sulla struttura del Dna e sull'espressione genica. Mappando i modelli di metilazione sul cromosoma X, il team è stato in grado di confermare alcune osservazioni e rivelare alcune tendenze interessanti nei modelli di metilazione all'interno del centromero. Il lavoro del consorzio T2T continua, alla conquista del prossimo cromosoma.
Le sequenze ripetitive di Dna sono comuni in tutto il genoma e hanno sempre rappresentato una sfida per il sequenziamento poiché la maggior parte delle tecnologie produce "letture" relativamente brevi della sequenza, che devono quindi essere messe insieme come un puzzle per assemblare il genoma. Le sequenze ripetitive producono molte letture brevi che sembrano quasi identiche, come quando si ha una grande distesa di cielo blu in un puzzle, senza indizi su come i pezzi si incastrino. "Queste sequenze ricche di ripetizioni erano un tempo ritenute intrattabili, ma ora abbiamo fatto passi da gigante nella tecnologia di sequenziamento", assicura Miga.
L'esperta fa riferimento al cosiddetto sequenziamento tramite nanopori, con il quale, chiarisce, "otteniamo letture ultra lunghe di centinaia di migliaia di coppie di basi che possono estendersi su un'intera regione di ripetizione, in modo da aggirare alcune delle sfide. Stiamo iniziando a scoprire che alcune di queste regioni in cui vi erano lacune nella sequenza di riferimento sono in realtà tra le più ricche per variazione nelle popolazioni umane. Quindi ci sono mancate molte informazioni che potrebbero essere importanti per comprendere la biologia umana e la malattia".
Miga e Adam Phillippy, entrambi corresponding author dello studio, hanno co-fondato il consorzio Telomere-to-Telomere (T2T). Il nuovo progetto si è basato sullo sforzo di combinare varie tecnologie di sequenziamento per ottenere un intero 'assemblaggio' del genoma che supera tutti i precedenti in termini di continuità, completezza e accuratezza, e persino per alcune metriche l'attuale genoma umano di riferimento, dicono gli esperti.
Per finire il cromosoma X, il team ha dovuto risolvere manualmente diversi vuoti nella sequenza. L'interruzione che rimaneva era al centromero, una regione notoriamente difficile di Dna ripetitivo che si trova in ogni cromosoma. Nel cromosoma X copre 3,1 milioni di coppie di basi. Il team è riuscito a sciogliere anche questo rebus. "Ed è semplicemente strabiliante", commenta Miga sottolineando come questa sfida era in precedenza ritenuta "inattuabile". Come in ogni opera che si rispetti, gli scienziati hanno concluso con quella che potrebbe essere definita una 'lucidatura' dei dati. Da qui il risultato finale.
La nuova tecnologia di sequenziamento usata, spiegano gli esperti, oltre a fornire letture ultra lunghe, può anche rilevare basi che sono state modificate dalla metilazione, un cambiamento 'epigenetico' che non altera la sequenza ma ha effetti importanti sulla struttura del Dna e sull'espressione genica. Mappando i modelli di metilazione sul cromosoma X, il team è stato in grado di confermare alcune osservazioni e rivelare alcune tendenze interessanti nei modelli di metilazione all'interno del centromero. Il lavoro del consorzio T2T continua, alla conquista del prossimo cromosoma.
Ultimo aggiornamento: 14 Luglio 2020
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