Istituto Veneto di
Scienze, Lettere ed Arti
15 Marzo 2007
“Genoma umano: illusioni, realta’, prospettive”
Giuseppe Borsani
Universita' degli Studi di Brescia
Il corpo umano e’ costitutito da circa 100 trilioni di
cellule (100.000.000.000.000 !!!)
All’interno del nucleo di ogni cellula ci sono 23
coppie di cromosomi
Ogni cromosoma e’ costituito da una
lunghissima molecola di DNA
DNA
Cromosoma
…TACAGAGATGCAC
TGCTGCCTCGATGC
TGCATCGATCGATC
ATCATCTGACTGGA
CATCTACTGACGTA
GAATATCGCGCTC…
- Il DNA e’ una molecola
lineare costituita dalla
ripetizione di quattro semplici
elementi, i nucleotidi, indicati
con le lettere A, C, G, T
- Sommando le dimensioni delle 23 diverse
molecole di DNA (i cromosomi) presenti in una
singola cellula, si arriva ad un totale di oltre
3.000.000.000 nucleotidi!!!
- Se fosse stampata su carta,
una serie di 3 miliardi di
lettere occuperebbe circa
200 volumi delle
dimensioni dell’elenco
telefonico di Manhattan!!!
Il gene
- Un gene e’ una porzione del
genoma e tipicamente ha una
dimensione di alcune decine
di migliaia di nucleotidi
- Ogni gene contiene le
istruzioni per assemblare una
delle proteine necessarie per
la
costituzione
ed
il
funzionamento delle cellule
del nostro organismo
Progetto Genoma Umano
Determinare l’ordine (la sequenza) dei
nucleotidi all’interno del nostro DNA
Istruzioni per costruire una
Ferrari di Formula 1
DNA
Uomo
Ferrari F2007
How to build a
Homo sapiens
How to build a
Homo sapiens
Gemelli
monozigoti
Progetto genoma
pubblico
Francis Collins
Progetto genoma privato
(Celera Genomics)
Craig Venter
Dati salienti sul genoma umano
Numero
Numero di
di geni
geni annotati:
annotati:
26.383
26.383
PANTHER Pie Chart
Proteine a
funzione
ignota
http://www.pantherdb.org
Abbiamo due copie per ogni gene del genoma
Cromosoma 7
Gene A
Cromosomi
omologhi
Cromosoma di
origine paterna
Cromosoma di
origine materna
Omozigosi
Eterozigosi
E’ presente la stessa versione
(allele) del gene sui due
cromosomi omologhi
Sono presenti due diverse
versioni (alleli) del gene sui
due cromosomi omologhi
Proteina A1
A1
Proteina A1
A1
Proteina A1
A1
Proteina A2
A2
Nella popolazione possono esistere numerosi
alleli di uno stesso gene
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
Alcuni di essi, gli alleli
mutanti, codificano per
proteine con funzionalita’
ridotta o assente
A9
A10
Malattie genetiche monogeniche
(mendeliane)
- Si tratta di circa 3500 diverse patologie ciascuna dovuta
a una mutazione in un singolo gene
- Sono definite malattie
rare (orfane) anche se,
considerate nel loro
insieme, colpiscono una
percentuale rilevante di
individui (circa il 1-2 %
dei nati vivi in Italia)
Malattie genetiche
dominanti
Malattie genetiche
recessive
Basta una sola copia del gene
mutato per sviluppare la malattia
Entrambi le copie del gene devono
essere mutate per sviluppare la
malattia
A1
A9
A10
A10
Frequenza delle piu’ comuni malattie
genetiche monogeniche in Gran Bretagna
Autosomal recessive
Autosomal dominant
Familial hypercholesterolemia
Adult polycystic kidney disease
Multiple exostoses
Huntington's disease
Neurofibromatosis
Myotonic Dystrophy
Congenital spherocytosis
Polyposis coli
2.0
0.8
0.5
0.5
0.4
0.2
0.2
0.1
% individui affetti su 1000
Cystic fibrosis
Alpha-1-antitrypsin deficiency
Phenylketonuria
Congenital adrenal hyperplasia
Spinal muscular atrophy
Sickle cell anaemia
beta-Thalassaemia
0.4
0.2
0.1
0.1
0.1
0.1
0.05
X-Linked recessive
Fragile X syndrome
Duchenne muscular dystrophy
X-linked ichthyosis
Haemophilia A
Becker muscular dystrophy
Haemophilia B
0.5
0.3
0.2
0.1
0.05
0.03
Genoma umano
Illusioni
Realta’
Prospettive
Human Genome Project
Geni malattia identificati dal 1981 al 2000
Science 252: 1651-6 (1991)
Complementary DNA
sequencing: expressed sequence
tags and human genome project
M. D. Adams, J. M. Kelley, J. D. Gocayne, M.
Dubnick, M. H. Polymeropoulos, H. Xiao, C. R.
Merril, A. Wu, B. Olde, R. F. Moreno, A. R.
Kerlavage, W. R. McCombe, J. C.Venter
Section of Receptor Biochemistry and
Molecular Biology, National Institute of
Neurological Disorders and Stroke,
National Institutes of Health, Bethesda,
MD.
Dr. Craig Venter
Acondroplasia
Il gene coinvolto nell' acondroplasia
(nanismo) si trova sul cromosoma 4
e contiene l'informazione per
produrre una proteina chiamata
"recettore del fattore di crescita dei
fibroblasti di tipo 3” (FGFR3)
Verne Troyer
Yao Ming
Grazie i dati generati dal progetto genoma sono stati
identificati i geni mutati in circa 2000 malattie genetiche
- E’ possibile effettuare una precisa
diagnosi molecolare
- E’ possibile studiare le basi
molecolari della patologia
- E’ possibile generare modelli
animali in cui studiare la malattia
- E’ possibile, per alcune patologie,
cominciare a sviluppare approcci
terapeutici mirati, di tipo
farmacologico o basati su terapia
genica
OMIM - Online Mendelian
Inheritance in Man
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=OMIM
How to build a
Homo sapiens
How to build a
Homo sapiens
1000
nucleotidi
ATGATGAGCTCTGCAGCCTTCCCAAGGTGGCTGAGCATGGGGGTCCCTCGTAC
CCCTTCACGGACAGTGCTCTTCGAGCGGGAGAGGACGGGCCTGACCTACCGCG
TGCCCTCGCTGCTCCCCGTGCCCCCCGGGCCCACCCTGCTGGCCTTTGTGGAG
T
CAGCGGCTCAGCCCTGACGACTCCCACGCCCACCGCCTGGTGCTGAGGAGGGG
CACGCTGGCCGGGGGCTCCGTGCGGTGGGGTGCCCTGCACGTGCTGGGGACAG
CAGCCCTGGCGGAGCACCGGTCCATGAACCCCTGCCCTGTGCACGATGCTGGC
ACGGGCACCGTCTTCCTCTTCTTCATCGCGGTGCTGGGCCACACGCCTGAGGC
CGTGCAGATCGCCACGGGAAGGAACGCCGCGCGCCTCTGCTGTGTGGCCAGCC
GTGACGCCGGCCTCTCGTGGGGCAGCGCCCGGGACCTCACCGAGGAGGCCATC
GGTGGTGCCGTGCAGGACTGGGCCACATTCGCTGTGGGTCCCGGCCACGGCGT
(polimorfismi a singolo nucleotide)
GCAGCTGCCCTCAGGCCGCCTGCTGGTACCCGCCTACACCTACCGCGTGGACC
GCCTAGAGTGTTTTGGCAAGATCTGCCGGACCAGCCCTCACTCCTTCGCCTTC
TACAGCGATGACCACGGCCGCACCTGGCGCTGTGGAGGCCTCGTGCCCAACCT
GCGCTCAGGCGAGTGCCAGCTGGCGGCGGTGGACGGTGGGCAGGCCGGCAGCT
TCCTCTACTGCAATGCCCGGAGCCCACTGGGCAGCCGTGTGCAGGCGCTCAGC
ACTGACGAGGGCACCTCCTTCCTGCCCGCAGAGCGCGTGGCTTCCCTGCCCGA
GACTGCCTGGGGCTGCCAGGGCAGCATCGTGGGCTTCCCAGCCCCCGCCCCCA
ACAGGCCACGGGATGACAGTTGGTCAGTGGGCCCCAGGAGTCCCCTCCAGCCT
CCACTCCTCGGTCCTGGAGTCCACGAACCCCCAGAGGAGGCTGCTGAGCCTAT
SNP
Ci sono circa 3 milioni di nucleotidi diversi tra due individui su
un totale di 3 miliardi dell'intero genoma (0,1%)
*
**
*
*
*
*
Alcune centinaia di proteine saranno lievemente diverse nella
loro struttura e nella loro funzionalita' (e/o nella loro
concentrazione nelle cellule)
Caratteri multifattoriali
Genetica
Ambiente
Malattie poligeniche e
multifattoriali
Diabete mellito giovanile
Obesita’
Ulcera peptica
Malattie autoimmuni
Tumori
Malattie neurodegenerative
Malattie coronariche
Ipertensione
Epilessia
Schizofrenia
Psicosi maniaco depressiva
Autismo
Alimentazio
ne
Gene 1
Gene 2
Gene 3
Gene 4
Esposizione
a sostanze
tossiche
Esposizione a
patogeni
infettivi
Esercizio
fisico
Componente ambientale e componente
genetica in una malattia multifattoriale
Genetica
Ambiente
Gene 1
Gene 2
Gene 3
Obesita’
Autismo
….
Gene 10
http://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/home.shtml
Genoma umano
- Interrogativi e illusioni
- Realta’
- Prospettive
Genomica comparativa
Quanti geni nel genoma umano?
Prima del
sequenziamento
del genoma:
60.000 200.000
Dopo il
sequenziamento
del genoma:
circa 25.000
Le dimensioni del genoma in vari organismi
12.000.000 nucleotidi
Circa 6.000 geni
Lievito
Saccharomyces
cerevisiae
3.000.000.000 nucleotidi
Circa 25.000 geni
Homo sapiens
Uomo
(Homo sapiens)
C. elegans
1 millimetro
.
Circa 25.000 geni
Circa 19.000 geni
C. elegans
Drosophila melanogaster
- Genoma di
100.000.000 nucleotidi
- Genoma di
160.000.000 nucleotidi
- Circa 19.000 geni
- Circa 13.000 geni
Uomo
(Homo sapiens)
Topo
(Mus musculus)
Arabidopsis
thaliana
Circa 25.000 geni
Circa 25.000 geni
Circa 25.000 geni
Uomo
Scimpanze'
(Homo sapiens)
(Pan troglodytes)
Stesso numbero di geni (circa 25.000)
12 nucleotidi diversi ogni 1000
(identita' di sequenza nucleotidica pari al 98,8%)
Homo sapiens
Allium cepa
3 miliardi di nucleotidi
15 miliardi di nucleotidi
Qual e' quindi la differenza tra uomo,
scimpanze', topo, una piantina quale
Arabidopsis thaliana e il verme C. elegans?
Chiaramente la differenza non e' determinata
principalmente dal numero di geni, piuttosto dal modo
in cui questi geni sono utilizzati, cioe' dalle diverse
varianti di proteine che ciascun organismo produce
Numero di pezzi simile
Auto notevolmente diverse
Human
Chimp
Gorilla
Orang
Mouse
TSSNTSKASPPITHHSIVNGQSSVLSARRDSSSHEETGAS
TSSTTSKASPPITHHSIVNGQSSVLNARRDSSSHEETGAS
TSSTTSKASPPITHHSIVNGQSSVLNARRDSSSHEETGAS
TSSTTSKASPPITHHSIVNGQSSVLNARRDSSSHEETGAS
TSSTTSKASPPITHHSIVNGQSSVLNARRDSSSHEETGAS
Dati salienti sul genoma umano
Percentuale
Percentuale del
del genoma
genoma corrispondente
corrispondente aa
sequenze
1,1
sequenze codificanti
codificanti (esoni)
(esoni)
1,1 -- 1,4
1,4 %
%
Il DNA corrispondente agli esoni rappresenta
solo circa l'1,5% di tutto il genoma
Gene A
Gene B
DUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIVREUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUBVVBURVBB
IUWVBEUWBCASCAASCSSINYVNBSEEHFFWFNOIFFSACJHASFOWENLAWEWIRENVLDSISQUELRAMODELLAGODICOMOCHEVOLGEADHFFFNCIWEWNCLIFJHEPFNJ
FJFGJJOSJGFOJGORTPBMNKRPFLNWJUWQOCNSJKVAIODHUHFDJNFVUIREGHHIAOIQFVJFNBIORGRUGHREOWPOSMNKNSKXASAXNXZXDJEIFJRENCSLKSXCNW
EOIFJDKCNKLSCJSOIIFJREIRINVLKFNFIUWEEFEWJFBNJHOYRFJPGNFVBKJGHKSDDBVKJXCCBVUFGHERKUBJNDFKJFJGHKUSXXSQWDGIUQWFDKJWEEDCKJ
SNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCSHXVWEUFDGREHGFRTGHTNBBKLGFNBLKNVVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNB
NDLKNVEKKFVNREEKJVNIRNVIUSDVWNWEURBHVIUREHUUVCBKSJDNFERGNERLKVNKJDFNBOITRHIOTRHFIOUEHBBUDFEBFIUGBRBGVKJUERBGUUBVKUGRTG
BNFBVDBVRBVURBVREBVUIBVIUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUB
FEQUYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIVREUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUBVVBURVBBIUWVBEUWBVIUWUREVTHUIKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRI
HJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCSHXVWEUFDGREHGFRTGHTNBBKLGFNBLKNVVIEWF
DHEWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQ
UBFEQUYFBUUBBUISAJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCSHXVWEUFDGREHGFRTGHTNBBKLGFNBLKNVVIEWF
DHEWWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKKFVNREEKJVNIRNVIUSDVWNWEURBHVIUREHUUVCBKSJDNFERGNERLKVNKJDFNBOITRHIOTRHFIOUEHBBUDFEBFRBGVKJ
UERBGUUBVKUGRTGBNFBVDBVRBVURBVREBVUIBVIUWUVIURWEBUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIV
REUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUBVVBURVBBIUWVBEUWBVIUWUREVTHUIKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONUVUVUTUBGTVOITT
BEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIVREUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUBVVBURVBBIUWVBEUWBVIUWUREVTHUIKJSNHDO
IQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSV
UDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISAJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNBN
DLKNVEKUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISAJS
NHDOIQIWHDKSDHFFFNCIWEWNCLIFJHEPFNJFJFGJJOSJGFOJGORTPBMNKRPFLNWJUWQOCNSJKVAIODHUHFDJNFVUIREGHHIAOIQFVJFNBIORGRUGHREOWP
OSMNKNSKXASAXNXZXDJEIFJRENCSLKSXCNWEOIFJDKCNKLSCJSOIIFJREIRINVLKFNFIUWEEFEWJFBNJHOYRFJPGNFVBKJGHKSDDBVKJXCCBVUFGHERKUB
JNDFKJFJGHKUSXXSQWDGIUQWFDKJWEEDCKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCSHXVWEUFDGREHGFRTGHTN
BBKLGFNBLKNVVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKKFVNREEKJVNIRNVIUSDVWNWEURBHVIUREHUUVCBKSJDNFERGNERLKVNKJDFNBOITRHIOTRHFIOU
EHBBUDFEBFIUGBRBGVKJUERBGUUBVKUGRTGBNFBVDBVRBVURBVREBVUIBVIUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVU
TUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIVREUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUBVVBURVBBIUWVBEUWBVIUWUREVT
HUIKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCSHX
VWEUFDGREHGFRTGHTNBBKLGFNBLKNVVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVU
VUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISAJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCSHX
VWEUFDGREHGFRTGHTNBBKLGFNBLKNVVIEWFDHEWWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKKFVNREEKJVNIRNVIUSDVWNWEURBHVIUREHUUVCBKSJDNFERGNERLKVNK
JDFNBOITRHIOTRHFIOUEHBBUDFEBFRBGVKJUERBGUUBVKUGRTGBNFBVDBVRBVURBVREBVUIBVIUWUVIURWEBUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBF
BUEQUBFEQUYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIVREUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUBVVBURVBBIUWVBEUWBVIUWUREVTHUIKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKU
JVHTRIHJYTJHYTJHPHONUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIVREUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUBV
VBURVBBIUWVBEUWBVIUWUREVTHUIKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKUWUVIURWEBUFV
BCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISAJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVF
DKUJVHTRIHJVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEE
WICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISAJSNHDOIQIWHDKSCASCAASCSSINYVNBSEEHFFWFNOIFFSACJHASFOWENLAWEWIRENVLDSISMEZZOGIORNOTRAD
UECATENENONINTERROTTEDIMONTITUTTOASENIEAGOLFIRGNERLKVNKJDFNBOITRHIOTRHFIOUEHBBUDFEBFRBGVKJUERBGUUBVKUGRTGBNFBVDBVRBVUR
BVREBVUIBVIUWUVIURWEBUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIVREUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUB
VVBURVBBIUWVBEUWBVIUWUREVTHUIKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQ
UYFBUUBBUISABUCBUEUCBURBIVREUGBRBTVUVBREUIVRBUEVRUVRUBVVBURVBBIUWVBEUWBVIUWUREVTHUIKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJY
TJHYTJHPHONVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEE
WICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISAJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJVIEWFDHEWWBREKVBNITRHNBNDLKNVEKUWUVIURWEBUFVBCVWEFWU
ERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWBFBUEQUBFEQUYFBUUBBUISAJSNHDOIQIWHDKSDHFFFNCIWEWNCLIF
JHEPFNJFJFGJJOSJGFOJGORTPBMNKRPFLNWJUWQOCNSJKVAIODHUHFDJNFVUIREGHHIAOIQFVJFNBIORGRUGHREOWPOSMNKNSKXASAXNXZXDJEIFJRENCS
LKSXCNWEOIFJDKCNKLSCJSOIIFJREIRINVLKFNFIUWEEFEWJFBNJHOYRFJPGNFVBKJGHKSDDBVKJXCCBVUFGHERKUBJNDFKJFJGHKUSXXSQWDGIUQWFDKJ
WEEDCKJSNHDOIQIWHDKSJNCJBNVFDKUJVHTRIHJYTJHYTJHPHONBJGBVFOIEHWDFASXSCSHXVWEUFDGREHGFRTGHTNBBKLGFNBLKNVVIEWFDHEWWBREKVB
NITRHNBNDLKNVEKKFVNREEKJVNIRNVIUSDVWNWEURBHVIUREHUUVCBKSJDNFERGNERLKVNKJDFNBOITRHIOTRHFIOUEHBBUDFEBFIUGBRBGVKJUERBGUUB
VKUGRTGBNFBVDBVRBVURBVREBVUIBVIUWUVIURWEBUFVBCVWEFWUERBGDVSDVBSDUUBGREVBDUUBDSVUDSBVUUVUVUTUBGTVOITTBEFCWEEWICIEBWUIWB
QUEL RAMO DEL LAGO DI COMO CHE VOLGE A
MEZZOGIORNO TRA DUE CATENE NON
INTERROTTE DI MONTI TUTTO A SENI
E A GOLFI
Percentuale
Percentuale del
del genoma
genoma
corrispondente
corrispondente aa sequenze
sequenze
intergeniche
intergeniche 63,6
63,6 -- 74,5
74,5 %
%
Sequenze intergeniche
Gene A
Gene B
Sequenze intrageniche (introni)
Percentuale
Percentuale del
del genoma
genoma
corrispondente
corrispondente aa sequenze
sequenze
intrageniche
intrageniche (introni)
(introni) 24,4
24,4 -- 36,4
36,4 %
%
Sequenze intergeniche + sequenze intrageniche:
98,5 % del genoma!!!
Junk DNA (DNA spazzatura)
So di non sapere…
???
Human
genome
Studio del
genoma
Procreazione
assistita
Clonazione
Cellule
staminali
Organismi
geneticamente
modificati
Terapia genica
Terapia genica
Trial clinici di terapia genica
Severe combined immunodeficiency (SCID)
David Phillip Vetter
(September 21, 1971 – February 22, 1984)
Rhys Evans
Gennaio 2003
Casi di leucemia in pazienti sottoposti a
terapia genica della SCID
In Francia due bambini si sono ammalati di leucemia
dopo essere stati sottoposti a terapia genica nel
trattamento di una grave immunodeficienza ereditaria
(SCID). E’ in corso uno studio per determinare la
causa della malattia
Jesse Gelsinger
(1981-1999)
Jesse Gelsinger era un ragazzo diciottenne
affetto da un deficit di ornitinatranscarbamilasi (OTCD), una epatopatia
ereditaria. Nel 1999, all’Istituto per la
Terapia Genica Umana dell’Universita’della
Pennsylvania, Jesse fu incluso in una
sperimentazione clinica di una nuova terapia
genica. Degli Adenovirus modificati,
avrebbero dovuto portare nelle sue cellule
epatiche una copia del gene sano, in grado di
codificare correttamente l’ornitina
transcarbamilasi, eliminando gli effetti del
deficit. Dopo poco tempo dalla
somministrazione il ragazzo comincio’ a
sentirsi male con gravi sintomi respiratori,
verosimilmente dovuti ad una sindrome da
distress acuto. In breve si manifesto’
un’insufficienza organica multipla acuta e
ingravescente che porto’ il ragazzo alla
morte in pochi giorni.
Terapia
genica
Genoma umano
- Interrogativi e illusioni
- Realta’
- Prospettive
Farmacogenetica
- Studio gli effetti delle
variazioni genetiche nella
risposta individuale ai
farmaci, includendo in cio’ la
sicurezza, l’efficacia e le
interazioni tra farmaci
- Come tale la
farmacogenetica e’ finalizzata
allo sviluppo di terapie
personalizzate
Controllo genetico della risposta ai farmaci
Puo’ esercitarsi a diversi livelli:
- Assorbimento del farmaco
- Metabolismo, trasporto ed eliminazione
- Caratteristiche del bersaglio
- Reazioni avverse
Trattamento con antidepressivi (nortriptilina)
- Nortriptilina e’ un farmaco antidepressivo che viene metabolizzato
nel fegato dall’enzima citocromo P450 CYP2D6
- Esistono circa 70 diverse varianti
alleliche del gene che codificano
per proteine con efficenze diverse
nel metabolizzare il farmaco
Marti: la terapia funziona senza
effetti collaterali
Toni: la terapia funziona ma con
effetti collaterali indesiderati
Brianna: la terapia non funziona
Farmacogenomica
- La farmacogenomica e’ una
scienza emergente sviluppatasi
dalla farmacogenetica classica e
dal Progetto Genoma Umano
- La farmacogenomica puo’ essere definita come la
scienza che si interessa di come le nuove conoscenze sul
genoma umano possano essere utilizzate nella scoperta e
sviluppo di nuovi farmaci e come aiuto nella
individualizzazione delle dosi
Farmacogenomica e sviluppo di nuovi farmaci
- Sono circa 500 i prodotti di geni umani individuati
come bersaglio diretto dei farmaci attualmente in uso
- Tramite la farmacogenomica si
prevede che tale numero possa
essere portato a 5.000 - 10.000,
includendovi anche i geni e i
prodotti genici capaci di
funzionare come effettori
terapeutici
Visita
O
G
G
I
D
O
M
A
N
I
Test di laboratorio
Prescrizione
In farmacia, in
un futuro piu’
remoto ….
Buongiorno
dottore, questa e’
la sequenza del
mio genoma
Personal Genomics
Many scientists are
competing in a challenge
issued by the National
Institutes of Health to
produce a sequencing
method that costs less
than $100000 per genome
by 2009, and a method for
$1000 or less by 2014
$$$$$$$$$$$$
- The first human genome
decoding, completed by a
public consortium in 2003,
cost more than $ 1 billion
- With the same technology,
dependent on DNA
sequencing machines made
by Applied Biosystems, a
human genome could
probably now be decoded for
$10 million to $15 million
Craig Venter’s genome
- Venter proposes to publish for
the first time the entire genome
of a single individual - himself in a databank available to all
DNA researchers
- Venter has learned a few
things by sequencing his own
DNA; for example, he now
takes a statin drug to prevent
heart disease after finding a
gene sequence associated with
heart problems
Genome 100
- Venter has offered a $10 million prize to the first person to
develop a way to sequence a genome at a cost of $1,000 or less
- On top of the $10 million, the winning team will receive a
further $1 million to sequence the genomes of 100 celebrities and
other chosen ones
- The so-called “Genome 100” volunteers include Microsoft cofounder Paul Allen, Google’s Larry Page, CNN’s Larry King,
and Cambridge University astrophysicist Stephen Hawking
Vogliamo veramente conoscere la sequenza del
nostro genoma?
