Ricerca: doppia lettura Dna, da italiani nuova tecnica analisi ‘omica’

Inventata al S.Raffaele Milano ‘vede’ cellule e tessuti in rapida trasformazione, ricadute per studio tumori e farmacoresistenza


Un doppio sguardo sul Dna. A offrirlo è una nuova tecnica di analisi ‘omica’. Segni particolari: made in Italy. Si chiama ‘scGET-seq’, l’hanno inventata esperti dell’Irccs ospedale San Raffaele di Milano e promette di avere ricadute importanti sullo studio dell’evoluzione dei tumori, per esempio, e dei meccanismi di resistenza ai farmaci. Lo strumento, descritto sulle pagine di ‘Nature Biotechnology’, ha la caratteristica di offrire una duplice lettura: permetterà di ottenere contemporaneamente – e per ogni singola cellula di un tessuto – sia la sequenza di Dna sia il suo stato di compattamento nel nucleo, che fornisce informazioni preziose per predire il comportamento della cellula.


Grazie a questa nuova tecnica gli scienziati potranno studiare meglio i sistemi dinamici di cellule come lo sviluppo embrionale, la medicina rigenerativa e il cancro. I ricercatori del Centro di scienze omiche del San Raffaele, diretto da Giovanni Tonon, sono partiti da un enzima già esistente in natura, il cui compito abituale è spostare pezzi del genoma da una posizione all’altra della sequenza, attraverso un processo di ‘taglia e cuci’. Tramite l’ingegnerizzazione di questo enzima, sono riusciti a ottenere uno strumento biotecnologico completamente nuovo. ‘scGET-seq’ è stato sviluppato con il coordinamento di Francesca Giannese e Davide Cittaro, responsabili dell’area bioinformatica dell’innovation lab recentemente aperto, e dallo stesso Tonon.


Per capire come funziona questa tecnica di analisi, occorre immaginare quello che succede dentro le cellule: il Dna viene conservato all’interno del nucleo in una forma altamente compatta: arrotolato più volte attorno a delle specifiche proteine, come un fittissimo gomitolo. E’ solo grazie a questa conformazione che il Dna – lungo circa 2 metri e piuttosto fragile – è in grado di conservarsi stabilmente all’interno delle cellule. Questo insieme di Dna e proteine si chiama cromatina ed è una struttura altamente dinamica. La cellula ha infatti continuamente bisogno di accedere a parti diverse della sequenza di Dna per leggere i geni e tradurli in proteine e questo significa che la cromatina deve continuamente aprirsi e chiudersi in punti diversi. Ecco, la molecola su cui si basa la tecnica è in grado di leggere allo stesso tempo lo stato di apertura della cromatina e la sequenza di Dna.


“Se conoscere la sequenza di Dna di una cellula ci dà moltissime informazioni sulla sua identità – perché ci dice che cosa è potenzialmente in grado di fare – lo stato di apertura e chiusura della cromatina ci dice di più su come la cellula si stia comportando”, spiega Giannese. “L’apertura della cromatina è infatti necessaria per poter accedere a una data porzione del Dna e quindi per tradurre un gene in proteina e attivare qualsiasi processo cellulare. La nostra tecnica permette di ottenere entrambe le informazioni”.


Il livello di informazioni ottenute per singola cellula “è abbastanza dettagliato da consentire anche, tramite un approccio computazionale, la costruzione di una sorta di modello predittivo del comportamento cellulare”, evidenzia Cittaro. “Siamo cioè in grado di capire, partendo dalla conformazione della cromatina, in che direzione stiano andando le cellule di un tessuto: quali geni stiano per leggere e quindi quali programmi cellulari stiano avviando”. Questo può avere un’implicazione importante nello studio di sistemi come appunto lo sviluppo embrionale, durante il quale le cellule si differenziano e vanno a formare i vari tessuti. O anche per il cancro. Le cellule tumorali sono infatti sottoposte a una notevole pressione selettiva e sono per questo in continuo cambiamento.


“L’evoluzione delle cellule tumorali verso comportamenti sempre più aggressivi e lo sviluppo di fenomeni di resistenza ai farmaci sono dovuti solo in parte all’emergere di nuove mutazioni nel Dna del tumore”, precisa Tonon, che è anche responsabile del laboratorio Genomica funzionale del cancro al San Raffaele. “Una parte importante di queste nuove abilità del tumore dipende invece da modifiche nel comportamento della cellula, ovvero da modifiche epigenetiche: a cambiare è il modo in cui le cellule tumorali leggono e utilizzano il Dna, non il Dna di per sé. Ecco perché lo strumento che abbiamo messo a punto è così importante per la ricerca contro il cancro: potrà aiutarci a prevedere e comprendere meglio il comportamento delle cellule malate, aiutandoci a sviluppare nuove terapie ed approcci sempre più precisi”. La ricerca ha ricevuto il sostegno di Fondazione Airc per la ricerca sul cancro, di Cancer Research UK e del ministero della Salute italiano.


Fonte: Adnkronos Salute

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