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I ricercatori del National Human Genome Research Institute (NHGRI), parte del National Institutes of Health, hanno prodotto la prima sequenza di DNA end-to-end di un cromosoma umano. I risultati, pubblicati in Nature, mostrano che è ora possibile generare una sequenza precisa, base per base di un cromosoma umano e consentirà ai ricercatori di produrre una sequenza completa del genoma umano.
Gli umani hanno due serie di cromosomi, una per ogni genitore. Ad esempio, gli esseri umani biologicamente femminili ereditano due cromosomi X, uno dalla madre e uno dal padre. Tuttavia, quei due cromosomi X non sono identici e conterranno molte differenze nelle loro sequenze di DNA.
In questo studio, i ricercatori non hanno sequenziato il cromosoma X da una normale cellula umana. Invece, hanno usato un tipo di cellula speciale – una che ha due cromosomi X identici. Una tale cellula fornisce più DNA per il sequenziamento rispetto a una cellula maschile, che ha una sola copia di un cromosoma X. Evita anche le differenze di sequenza riscontrate durante l’analisi di due cromosomi X di una tipica cellula femminile.
Vedi la sindrome di Rett riattivando il cromosoma X
Gli autori e i loro colleghi hanno sfruttato le nuove tecnologie in grado di sequenziare lunghi segmenti di DNA. Invece di preparare e analizzare piccoli pezzi di DNA, hanno usato un metodo che lascia in gran parte intatte le molecole di DNA. Queste grandi molecole di DNA sono state quindi analizzate da due diversi strumenti, ognuno dei quali genera sequenze di DNA molto lunghe – qualcosa che gli strumenti precedenti non potevano realizzare.
Dopo aver analizzato il cromosoma X umano in questo modo, Phillippy e il suo team hanno utilizzato il loro programma per computer di recente sviluppo per assemblare i numerosi segmenti delle sequenze generate. Il gruppo di Miga ha condotto lo sforzo di colmare il più grande gap di sequenza rimanente sul cromosoma X, i circa 3 milioni di basi di DNA ripetitivo trovati nella porzione centrale del cromosoma, chiamato centromero.
Non esiste un “gold standard” per i ricercatori per valutare criticamente l’accuratezza dell’assemblaggio di sequenze di DNA così ripetitive. Per aiutare a confermare la validità della sequenza generata, Miga e i suoi collaboratori hanno eseguito una serie di passaggi di convalida.
“Non abbiamo mai visto queste sequenze prima nel nostro genoma e non abbiamo molti strumenti per verificare se le previsioni che stiamo facendo sono corrette. Questo è il motivo per cui è così importante coinvolgere gli specialisti della comunità genomica e garantire che il prodotto finale sia di alta qualità “, ha affermato Miga.
Lo sforzo fa parte di una più ampia iniziativa del consorzio Telomere-to-Telomere (T2T), parzialmente finanziato da NHGRI. Il consorzio mira a generare una sequenza di riferimento più completa del genoma umano.
Il consorzio T2T sta continuando i suoi sforzi con i rimanenti cromosomi umani, con l’obiettivo di generare una sequenza completa del genoma umano nel 2020.
“Non sappiamo ancora cosa troveremo nelle sequenze appena scoperte. È l’eccitante incognito della scoperta. Questa è l’era delle sequenze complete del genoma e la stiamo abbracciando con tutto il cuore “, ha detto Phillippy.
Rimangono potenziali sfide. I cromosomi 1 e 9, ad esempio, hanno segmenti ripetitivi di DNA che sono molto più grandi di quelli riscontrati sul cromosoma X.
“Sappiamo che questi siti inesplorati nel nostro genoma sono molto diversi tra gli individui, ma è importante iniziare a capire come queste differenze contribuiscono alla biologia e alle malattie umane”, ha detto Miga. Sia Phillippy che Miga concordano sul fatto che il miglioramento dei metodi di sequenziamento continuerà a creare nuove opportunità nella genetica e genomica umana.
Fonte:: NIH
