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Completato Progetto Genoma Umano

Leonardo Panerati 14/04/2022

il 14 aprile 2003 viene dichiarato completato il Progetto Genoma Umano, un progetto di ricerca scientifica internazionale con l’obiettivo di determinare le coppie di base che compongono il DNA umano, e di identificare e mappare tutti i geni del genoma umano sia dal punto di vista fisico che funzionale.

Il Progetto Genoma Umano, in inglese Human Genome Project ( HGP ) era un progetto finanziato pubblicamente della durata di 13 anni avviato nel 1990 con l’obiettivo di determinare la sequenza del DNA dell’intero genoma umano eucromatico entro 15 anni.

Nel maggio 1985, Robert Sinsheimer organizzò un seminario presso l’Università della California, a Santa Cruz, per discutere il sequenziamento del genoma umano, ma per una serie di ragioni l’NIH (National Institutes of Health), principale agenzia del governo americano responsabile per la ricerca pubblica medica e biomedica, non era interessato a perseguire la proposta. Il marzo successivo, il Santa Fe Workshop è stato organizzato da Charles DeLisi e David Smith del Department of Energy’s Office of Health and Environmental Research (OHER). Allo stesso tempo Renato Dulbecco ha proposto il sequenziamento dell’intero genoma in un articolo su Science. James Watson seguì due mesi dopo con un seminario tenuto presso il Cold Spring Harbor Laboratory. L’idea di ottenere una sequenza di riferimento aveva quindi tre origini indipendenti: Sinsheimer, Dulbecco e DeLisi. In definitiva sono state le azioni di DeLisi a lanciare il progetto.

Il fatto che il seminario di Santa Fe fosse motivato e sostenuto da un’agenzia federale ha aperto una strada, anche se difficile e tortuosa, per convertire l’idea in politica pubblica negli Stati Uniti. In un promemoria al Segretario aggiunto per la ricerca energetica (Alvin Trivelpiece), Charles DeLisi, che era allora Direttore dell’OHER, delineò un ampio piano per il progetto. Ciò ha avviato una lunga e complessa catena di eventi che ha portato all’approvazione della riprogrammazione dei fondi che ha consentito all’OHER di lanciare il Progetto nel 1986, e di raccomandare la prima voce per l’HGP, che era nella presentazione del bilancio 1988 del presidente Reagan, e infine approvato dal Congresso. Di particolare importanza per l’approvazione del Congresso è stato il sostegno del senatore del New Mexico Pete Domenici, con cui DeLisi aveva stretto amicizia. Domenici ha presieduto la commissione del Senato per l’energia e le risorse naturali, nonché la commissione per il bilancio, entrambe fondamentali nel processo di bilancio del DOE (il dipartimento dell’energia). Il Congresso ha aggiunto un importo paragonabile al budget NIH, iniziando così il finanziamento ufficiale da entrambe le agenzie.

Alvin Trivelpiece, direttore del DOE, ha chiesto e ottenuto l’approvazione della proposta di DeLisi dal vice segretario William Flynn Martin. Trivelpiece, allora Direttore dell’Ufficio di Ricerca Energetica del Dipartimento dell’Energia, informò Martin e il Sottosegretario Joseph Salgado riguardo alla sua intenzione di riprogrammare $ 4 milioni per avviare il progetto con il approvazione del Segretario Herrington. Questa riprogrammazione è stata seguita da una voce di bilancio di 16 milioni di dollari nella presentazione del bilancio 1987 da parte dell’amministrazione Reagan al Congresso. Successivamente ha superato entrambe le Camere. Il progetto è stato pianificato per 15 anni.

Nel 1990, le due principali agenzie di finanziamento, DOE e NIH, hanno sviluppato un memorandum d’intesa al fine di coordinare i piani e impostare l’orologio per l’inizio del progetto fino al 1990. A quel tempo, David Galas era direttore del ribattezzato “Office of Biological and Environmental Research” nell’Office of Science del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e James Watson era a capo del NIH Genome Program. Nel 1993, Aristides Patrinos è succeduto a Galas e Francis Collins è succeduto a James Watson, assumendo il ruolo di capo generale del progetto come Direttore del Centro nazionale per la ricerca sul genoma umano del National Institutes of Health (NIH) degli Stati Uniti (che sarebbe poi diventato il National Human Genome Research Institute).

Il progetto da 3 miliardi di dollari è stato formalmente fondato nel 1990 appunto dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dal National Institutes of Health e si prevedeva che avrebbe richiesto 15 anni. Oltre agli Stati Uniti, il consorzio internazionale comprendeva genetisti da Francia, Australia, Cina e una miriade di altri paesi. Adeguato all’inflazione, il progetto è costato circa 5 miliardi di dollari.

A causa della diffusa cooperazione internazionale e dei progressi nel campo della genomica (in particolare nell’analisi di sequenza), nonché dei principali progressi nella tecnologia informatica, una “bozza” del genoma è stata completata nel 2000 (annunciata congiuntamente dal presidente degli Stati Uniti Bill Clinton e dalla British Il primo ministro Tony Blair il 26 giugno 2000). Questa prima bozza di assemblaggio disponibile del genoma è stata completata dal Genome Bioinformatics Group presso l’Università della California, Santa Cruz, guidato principalmente dall’allora studente laureato Jim Kent. Il sequenziamento in corso ha portato all’annuncio del genoma come essenzialmente completo il 14 aprile 2003, due anni prima del previsto. Nel maggio 2006, un’altra pietra miliare è stata raggiunta per il completamento del progetto, quando la sequenza dell’ultimo cromosoma è stata pubblicata su Nature.

Il progetto non è stato comunque in grado di sequenziare tutto il DNA trovato nelle cellule umane. Ha sequenziato solo le regioni eucromatiche del genoma, che costituiscono il 92,1% del genoma umano. Le altre regioni, chiamate eterocromatiche, si trovano nei centromeri e nei telomeri e non sono state sequenziate nell’ambito del progetto.

Nel marzo 2009, il Genome Reference Consortium (GRC) ha rilasciato una versione più accurata del genoma umano, ma che comunque conteneva ancora più di 300 sequenze mancanti, mentre 160 di queste sequenze sono rimaste nel 2015. Anche se nel maggio 2020, il GRC ha riportato 79 sequenze “irrisolte”, che rappresentano fino al 5% del genoma umano, mesi dopo l’applicazione di nuove tecniche di sequenziamento a lungo raggio e una linea cellulare omozigote in cui entrambe le copie di ciascun cromosoma sono identiche portate al primo telomero-telomero, sequenza veramente completa di un cromosoma umano, il cromosoma X. Il lavoro per completare i cromosomi rimanenti utilizzando lo stesso approccio è in corso.

Il sequenziamento del genoma umano porta benefici in molti campi, dalla medicina molecolare all’evoluzione umana. Il Progetto Genoma Umano, attraverso il suo sequenziamento del DNA, può aiutarci a comprendere malattie e essere d’aiuto anche in altri settori. Tra gli utilizzi: genotipizzazione di virus specifici per indirizzare il trattamento appropriato; identificazione di mutazioni legate a diverse forme di cancro; la progettazione dei farmaci e una previsione più accurata dei loro effetti; avanzamento nelle scienze applicate forensi; biocarburanti e altre applicazioni energetiche; agricoltura, zootecnia, bioprocessing; valutazione del rischio; bioarcheologia, antropologia ed evoluzione. Un altro vantaggio proposto è lo sviluppo commerciale della ricerca genomica relativa ai prodotti basati sul DNA, un’industria multimiliardaria.

La sequenza del DNA è memorizzata in database disponibili a chiunque su Internet. Il Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia degli Stati Uniti (e le organizzazioni affiliate in Europa e Giappone) ospitano la sequenza genica in un database noto come GenBank, insieme a sequenze di geni e proteine ​​noti e ipotetici. Altre organizzazioni, come l’UCSC Genome Browser presso l’Università della California, Santa Cruz, e Ensembl presentano dati e annotazioni aggiuntivi e potenti strumenti per visualizzarli e cercarli. Sono stati sviluppati programmi per computer per analizzare i dati perché i dati stessi sono difficili da interpretare senza tali programmi. In generale, i progressi nella tecnologia del sequenziamento del genoma hanno seguito la legge di Moore, un concetto dell’informatica che afferma che i circuiti integrati possono aumentare in complessità a un tasso esponenziale. Ciò significa che le velocità con cui è possibile sequenziare interi genomi possono aumentare a una velocità simile, come si è visto durante lo sviluppo del suddetto Progetto Genoma Umano.

Immagine d’apertura: logo del Progetto Genoma Umano

Bibliografia e fonti varie

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