Communicato
stampa
Avanzamento veloce per la ricerca biomedicale
Una gigantesca enciclopedia del DNA decifra le sequenze non-codanti
Hinxton, il 6 settembre 2012 – Oggi, un consorzio
internazionale di scienzati rivela che la maggior parte di quello
che viene comunemente chiamato ‘DNA spazzatura’ nell’uomo
è in realtà un intricato pannello di controllo con milioni di
interrutori che regolano l’attività dei nostri geni. Senza questi
« switches » i geni non potrebbero funzionare, e mutazioni
in queste regioni del genoma potrebbero essere responsabili
di malattie umane. Questa scoperta è stata fatta da alcune
centinaia di ricercatori nel progetto ENCODE e i risultati,
assai ricchi e complessi, hanno portato all’introduzione di un
nuovo tipo di pubblicazione scientifica in cui pubblicazioni
elettroniche e dati sono interconnessi.
Cosí come l’Human Genome Project ha rivoluzionato la
ricerca biomedicale, cosí ENCODE porterà a una migliore
comprensione, e alla nascita di nuove aree di ricerca, in
campo biomedico. Coordinato dal National Genome Research
Institute (NHGRI) negli Stati Uniti e dall’EMBL-European
Bioinformatics Institute (EMBL-EBI) in Gran Bretagna,
ENCODE presenta una mappa dettagliata delle funzionalità
del genoma, identificando 4 milioni di switch che regulano
l’attività genica. Questa informazione di riferimento aiuterà i
scienzati a focalizzarsi su aree di ricerca molto specifiche nel
campo delle malattie umane. Le scoperte sono pubblicate in 30
articoli open-access, tutti interconnessi, in 3 giornali scientifici:
Nature, Genome Biology e Genome Research.
“Il nostro genoma è vivo e attivo grazie a questi interrutori:
milioni di regioni genomiche che determinano sè un gene è
attivo o no”, dice Ewan Birney, coordinatore dell’analisi dei
dati per ENCODE. “L’Human Genome Project ha dimostrato
che solo il 2% del genoma contiene geni codificanti per
proteine. Con ENCODE abbiamo scoperto che, in realtà,
l’80% del genoma ha un ruolo attivo. Una porzione molto più
ampia del genoma, una proporzione sorprendente in effetti, è
coinvolta nel controllare quando e dove le proteine, i principali
costituenti della cellula, vengono prodotte.”
“I dati di ENCODE possono essere utilizzati da qualsiasi
ricercatore, indipendentemente dalla patologia di interesse”
secondo Ian Dunham dell’EMBL-EBI, che ha svolto un
ruolo chiave nel coordinare l’analisi. “In molti casi sappiamo
abbastanza precisamente quali geni sono coinvolti in una
malattia, ma non quali interrutori li controllano. Talvolta questi
interrutori ci sorprendono perchè la loro localizzazione sul
genoma potrebbe associarli con una malattia completamente
diversa da quella in cui sono coinvolti. ENCODE fornisce
importanti indicazioni da sequire per scoprire i meccanismi
chiave convolti in processi fisiologici e patologici. Queste
informazioni potrebbero essere utilizzate per creare nuovi
farmaci o riposizionare farmaci gia’ utilizzati.”
“ENCODE fornisce una conoscenza che va al di là della
semplice sequenza del genoma, dimostrando come le diverse
parti del sistema sono interconnesse” commenta Dr Michael
Snyder, professore alla Stanford University e uno dei principali
investigatori di ENCODE. “Stiamo solo ora incominciando a
capire che le informazioni generate in studi di associazione
genome-wide non riguardano solo i geni ma anche i meccanismi
che ne controllano l’attivazione. A causa della complessa
natura tridimensionale del genoma, le regioni che controllano
l’attivazione di un gene possono essere collocate molto lontano
del gene stesso e richiedere curve e piegamenti per entrare
in contatto. Se non fosse per ENCODE, non avremmo mai
scoperto tali regioni. Questo è un passo fondamentale per
capire come funziona l’essere umano. ENCODE ci aiuta a
studiare in profondità i meccanismi regulatori e come le
diverse componenti del sistema si collegono per formare un
essere complesso."
Fino ad ora, generare ed archiviare grandi quantità di dati era
sempre stato un’importante problema in campo biomedico.
Ma ora, con il calo dei costi e l’aumento della produzione di
sequenze genomiche, la sfida si è mossa verso l’analisi dei dati,
nell’interpretazione dei dati prodotti dai studi di associazione
genome-wide. I collaboratori di ENCODE hanno lavorato in
maniera sistematica, utilizzando gli stessi approcci sperimentali
e computazionali che si ritrovano in tutti i laboratori al livello
mondiale.
ENCODE ha coinvolto 442 scienziati in 32 laboratori in GB,
USA, Spagna, Svizzera, Singapore e Giappone. 15 terabytes (15
milliardi di bytes) di dati grezzi sono stati prodotti, ora tutti
disponibili nel pubblico dominio. L’ equivalente di 300 anni di
potere computazionale sono stati necessari per studiare 147
tipi di tessuti e determinare cosa potesse attivare, o disattivare,
l’espressione genica, e come questi meccanismi siano diversi da
un tipo cellulare all’altro.
Gli articoli pubblicati oggi equivalgono a centinaia di pagine
di carta stampata, un concetto obsoleto secondo il gruppo
editoriale Nature. Tutte le pubblicazioni di ENCODE sono
disponibili in versione digitale, interconnesse tra loro e divise
in aree tematiche, cosí che i lettori possano identificare un’area
di interesse comune tra gli articoli e individuare i dati associati.
« La collaborazione tra esperti nelle diverse aree di ricerca è
stata la chiave del successo, » spiega Ewan Birney. « ENCODE ha
dimostrato come scienzati tra i più influenti, possano lavorare
in stretta collaborazione per produrre risorse fondamentali che
Contatti: [email protected]
Mary Todd-Bergman, Outreach Programme project Leader, Hinxton, UK, Tel: +44 1223 494665, www.ebi.ac.uk
Isabelle Kling, Project officer EMBL, Heidelberg, Germany, Tel.: +49 6221 387 8355, www.embl.org, [email protected]
possano essere utilizzate dall’intera communita’ scientifica. »
« Fino ad ora, la maggior parte dei dati sono stati pubblicati
in maniera frammentata e spesso relegate in pubblicazioni
statiche a destinazione di una porzione ristretta della
communità scientifica. Come puo’ un ricercatore al di fuori
di quella specifica communita’ scientifica accedere a queste
informazioni se non sa dove trovarle? », commenta Roderic
Guigo del Centro de Regulació Genómica (CRG) di Barcelona.
“Adesso abbiamo un enciclopedia interattiva che tutti possono
utilizzare come punto di riferimento e che farà un’importante
differenza.”
Fonte articolo
Per consultare la liste intera degli articoli pubblicati, prego visita: www.embl.org/press/2012/120905_Hinxton.
Contatti: [email protected]
Mary Todd-Bergman, Outreach Programme project Leader, Hinxton, UK, Tel: +44 1223 494665, www.ebi.ac.uk
Isabelle Kling, Project officer EMBL, Heidelberg, Germany, Tel.: +49 6221 387 8355, www.embl.org, [email protected]
ENCODE in cifre
Membri del consorzio (Autori dell' articolo principale in 442
Nature1)
Instituti con partecipazione attiva
32 (negli USA, GB, Spagna, Svizzera, Giappone et Singapore)
PIs (Principal Investigators)
24
Articoli publicato in Nature
6
1
Articoli publicato in Genome Research
17
1
Articoli publicato in Genome Biology1
6
Articoli publicato in BMC
Principal aree tematiche a partire dell'articolo principale
Elementi speciali
1
2
3
13
3 machine virtuali
1 website
1 applicazioni iPad
Tipi cellulari studiati
147
Sperimenti svolti
1649
Numero di anticorpi CHIPati
235
Numero di fattori di trascrizione identificati
119
proteina
Numero di localizzazione dove un gene tocca una ~ 4 000 000
Dati
Taglia della Figura 1 – tutti i dati rappresentati
30 chilometri x 16 metri
Spazio disco utilizato4
15 terabytes (15 x 1012 bytes)**
Sequenze di DNA generate
5 terabasi (5 x 1012 basi)
Archivi analizati
11 972
ENCODE Wiki
5
Numero de pagine di contenuto
741
Numero di archivi "uploadés"
2955
Numero di aggiornamenti, per giorno
11
Numero di pagine aggiornate dal 2008
18500
Numero di visite per giorno (media su 4.5 anni)
150
Numero totale di visite
248 140
1 Lista degli articoli attacata
2 Legame dalla tabella verso la lista delle aree tematiche
3 Legame verso gli elementi speciali
4 Tutti gli archivi con le sequenze e le analisi generate sono sui server del EMBL-EBI
5 Il funzionamento efficace del consorzio ENCODE ha necessitato di condividere i dati facilmente e in tempo reale. I membri
hanno creato quel Wiki per conservare documenti di lavoro centralizzati, facili di accesso, e aggiornati.
ENCODE
« ENCODE, l’enciclopedia degli elementi del DNA » è un consorzio di ricerca pubblico e aperto formato nel 2003 dal National Human
Genome Research Institute (NHGRI) negli Stati-Uniti. Il suo obbiettivo è l'identificazione di tutti gli elementi funzionali del genoma
umano. Durante la fase di test (2003-2007) i ricercatori hanno valutato e confrontato i metodi esistenti per la definizione e l'analisi
rigorosa di porzioni del genoma umano. Le conclusioni di questa fase di test sono state pubblicate nel giugno 2007 in Nature e Genome
Research. Il progetto ha iniziato la sua fase produttiva nel settembre 2007. Le competenze dei scienzati coinvolti in ENCODE copprono
tutti gli aspetti della produzione e dell'analisi di dati di biologia molecolare. Durante il progetto, un centro di coordinazione dei dati di
ENCODE ha centralizzato tutti i risultati e li a messi a disposizione per il consorzio. L'integrazione di questi dati è stata coordinata da
un centro di analisi dei dati. Tutti i risultati prodotti dai partecipanti a ENCODE sono stati resi pubblici dentro delle database e sono
disponibili al centro di coordinazione dei dati del progetto: www.genome.gov .
EMBL-EBI
L’European Bioinformatics Institute (EBI) fa parte dell'European Molecular Biology Laboratory (EMBL). È localizzato sul campus di
genomica del Wellcome Trust, a Hinxton accanto a Cambridge (Gran Bretagna). L’EBI è stato creato a partire del lavoro di avanguardia
dell'EMBL nella creazione di database per i dati biologici che siano pubbliche per la communità scientifica. Ospita database biologiche fra
le più importanti, includendo delle sequenze di DNA (ENA), delle sequenze di proteine (UniProt), dei genomi animali (Ensembl), delle
strutture tridimensionali (la Protein Databank européenne), dei dati di sperimenti di espressione genica (ArrayExpress), d’interazzioni
proteina-proteina (IntAct), et di vie di signaling (Reactome). L’EBI ospita parecchi gruppi di ricercatori dove i scienzati sviluppano di
continuo nuovi strumentii per la communità di bioinformatica. www.ebi.ac.uk/information
EMBL
L’European Molecular Biology Laboratory è un istituto di ricerca di base finanziato attraverso sovvenzioni pubbliche da parte di 20
stati membri (Austria, Belgio, Croazia, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Islanda, Israele, Italia, Lussemburgo,
Norvegia, Paesi Bassi, Portogallo, Regno Unito, Spagna, Svezia, Svizzera) e l’Australia come membro associato. La ricerca all’EMBL è
svolta da circa 85 gruppi indipendenti e copre un ampio spettro della biologia molecolare. Il laboratorio ha 5 sedi: la sede principale
di Heidelberg e le sedi di Hinxton (European Bioinformatics Institute), Grenoble, Amburgo e Monterotondo, nei pressi di Roma. Le
principali missioni dell’EMBL sono: svolgere ricerca di base in biologia molecolare; organizzare attività di formazione per ricercatori,
studenti e visitatori a tutti i livelli; offrire supporto ai ricercatori negli stati membri; sviluppare nuovi strumenti e metodi per le scienze
della vita da mettere a disposizione della comunità scientifica attraverso il servizio di trasferimento tecnologico. Circa 190 studenti
fanno attualmente parte del programma internazionale di PhD dell’EMBL. Il laboratorio offre inoltre una piattaforma di scambio e
dialogo con un ampio pubblico attraverso numerose attività di scienza e società come cicli di seminari, il programma dei visitatori e la
disseminazione dei risultati scientifici.
Politica riguardo l’uso
I comunicati stampa dell’EMBL e le immagini incluse fotografie, grafici, filmati e video sono soggetti a copyright dall’EMBL. Sono consentite ristampe e distribuzione a scopo non
commerciale attraverso stampa, trasmissioni e mezzi elettronici, a patto che sia riconosciuta l’attribuzione agli autori, fotografi e realizzatori. Copie delle immagini ad alta risoluzione
possono essere scaricate dal sito dell’EMBL: www.embl.org
