HI-TECH IN SANITA'. MINI-INVASIVITA' 2.0:
nuove tecnologie al servizio dell'appropriatezza e della bioetica professionale
Analisi dell’esoma e la
medicina predittiva
Domenico Coviello
Direttore Medico
Laboratorio di Genetica Umana
18 marzo 2016
2ª Convention Galliera – 2016 “La fabbrica delle idee...realizzabili”
Struttura del genoma
umano
Il genoma umano diploide è
composto da 3,2 bilioni di
nucleotidi, divisi e impacchettati
in 23 coppie di cromosomi.
Il genoma umano contiene circa
23.000 geni codificanti per
proteine.
Ogni gene è formato da porzioni
codificanti, gli esoni, da porzioni
non-codificanti, gli introni, e da
sequenze di regolazione
localizzate alle estremità del
DNA GENICO
5’
introne
esone
3’
ESOMA
Ogni genoma umano contiene circa
180,000 esoni, che prendono
collettivamente il nome di esoma.
L’esoma rappresenta l’insieme di tutte
le sequenze esoniche del genoma, che
codificano per proteine.
DNA GENICO
5’
introne
5’ esone
3’
3’
L’esoma costituisce circa l’1%
dell’intero genoma e contiene circa
30 milioni di nucleotidi.
E’ stato stimato che l’esoma dovrebbe
contenere circa l’85% delle mutazioni
associate a patologia
L’analisi dell’esoma permette di
identificare variazioni di sequenza nei
potenziali geni-malattia.
Esoma (≈1%)
Intero genoma
Principio del sequenziamento dell’esoma (WES)
Costruzione di
una «libreria»
di frammenti
DNA genomico
Ibridazione con
sonde esonespecifiche
marcate
Mix di frammenti di
DNA; esoni (blu) e
DNA non
codificante
(azzurrino)
Lavaggi
o
Precipitazione
Mappatura, allineamento,
identificazione delle varianti
Sequenziamento
del DNA
Cattura del
DNA
Figura da Bamshad et al, Nature Reviews Genetics 12, 745-755, 2011, modificata
Il sequenziamento dell’esoma di un singolo campione di DNA può
fornire circa 25.000 varianti.
Come identificare le varianti patologiche?
Filtraggio delle varianti identificate:
Sequenziamento dell’esoma
Vantaggi
Possibile applicazione su casi singoli o su piccole famiglie.
Buona copertura di tutte le sequenze codificanti.
Conoscenza maggiore delle mutazioni su più geni, anche non ancora coinvolti nella
patologia d’interesse
Costi più contenuti rispetto all’analisi dell’intero genoma.
Limiti
Rilevazione delle sole varianti presenti nelle sequenze codificanti dei geni.
Difficile analisi statistica richiesta dalla mole di dati prodotta
La crescita e la divisione cellulare sono controllate dai geni
Circa 1000 geni umani
codificano per proteine
coinvolte nella crescita e
divisione cellulare.
DNA
Proteine
Cellule
Attiva
Inattiva
Attiva
L’attività/inattività di
queste proteine è
finemente regolata in
relazione alle fasi del
ciclo cellulare.
Mutazioni in geni coinvolti nella crescita cellulare possono
determinare crescita neoplastica
Mutazione attivante
DNA
Proteine
Cellule in
continua
proliferazion
e
Una mutazione può determinare
l’attivazione costitutiva della
proteina codificata: non avviene
più transizione tra stato attivo e
inattivo.
Mutazioni oncogene in geni
coinvolti nella crescita e
proliferazione cellulare
determinano un continuo
segnale di proliferazione alle
cellule.
Una terapia mirata può far revertire gli effetti di mutazioni in
geni legati al cancro
DNA
Proteine
Cellule
Un farmaco che ha come
bersaglio specifico la proteina
mutata, bloccata nello stato
attivo, può inattivarla.
La proteina inattivata non è più in
grado di stimolare le cellule
tumorali alla divisione.
Il tumore arresta la sua crescita e
si riduce.
Guida al trattamento delle neoplasie
Effetto di un farmaco inibitore di BRAF mutato su metastasi di
melanoma metastatico
Il farmaco ha effetto soltanto se il tumore ha una mutazione nel gene BRAF
Una terapia mirata richiede la conoscenza dei difetti genetici, le
mutazioni
ESOMA: - analisi mirata mediante pannelli di gruppi di geni
- analisi generalizzata su tutti i geni
Pannelli attualmente utilizzati in diagnostica:
- Cardiomiopatia Ipertrofica: 31 geni
- Encefalopatie Epilettiche: 23 geni
Pannelli attualmente in fase di validazione:
- Autismo: 101 geni
- Basse stature: 31 geni
Pannelli attualmente in fase di valutazione o progettazione:
- Craniostenosi
- Disabilità intellettiva
- Oncologia
Analisi dell’esoma: conservazione in Biobanca del materiale biologico
2ª Convention Galliera - 2016
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
www.galliera.it
Vantaggi:
-
Aumento dell’appropriatezza diagnostica
-
Approccio bioetico
-
Miglioramento della sostenibilta
