L'evoluzione del sequenziamento del DNA:dal metodo di Sanger alle tecnologie NGS

INTRODUZIONE: Un gene è una parte di genoma umano che contiene tutte le informazioni necessarie alla produzione, mediante trascrizione e traduzione, di una proteina funzionale; la definizione più completa e precisa di gene è stata formulata da Mark Gerstein nel 2007 “un gene è l'unione di sequenze genomiche che codificano per un set coerente di prodotti funzionali potenzialmente sovrapponibili”, questa definizione tiene conto di tutte le accezioni di gene. In seguito al completamento del Progetto Genoma Umano, i cui risultati furono pubblicati nel 2003, sono stati identificati circa 20.000–25.000 geni. Alcuni ricercatori hanno fornito una stima precisa del numeri di geni presenti secondo il modello di Craig Venter (nel 2007), asserendo che i geni sarebbero 23.224, mentre secondo Jim Kent (2007) sarebbero 20.433 codificanti e 5.871 non codificanti. Un aspetto che è stato evidenziato dal progetto genoma umano è l’osservazione che la parte del genoma che viene tradotta in proteina rappresenta solo il 1,5% di tutto il materiale genetico, un altro 1,5% è rappresentato da sequenze regolatrici conosciute ed introni, ma il 97% di tutto il DNA rimane a funzione ignota. Il sequenziamento del DNA acquisisce quindi un ruolo fondamentale con conseguente necessità di tecniche che riducono costi e tempi di lavoro, ottenendo risultati sempre più attendibili. SEQUENZIAMENTO: Con il termine sequenziamento si intende la decodificazione dell’esatta sequenza dei nucleotidi di un acido nucleico (DNA o RNA). I primi modelli di sequenziamento furono elaborati da Maxam e Gilbert e da Sanger nel 1977, mentre dal 2005 sono state messe in commercio le prime piattaforme di Next Generation Sequencing (NGS). I modelli di sequenziamento di Maxam e Gilbert e il modello di Sanger sono detti tecnologie di prima generazione, mentre le tecnologie NGS sono state classificate in tecnologie di seconda, terza e quarta generazione. APPLICAZIONI IN DIAGNOSTICA E RICERCA: L'avvento delle tecnologie NGS ha notevolmente accelerato la crescita di vari settori di ricerca genomica, consentendo di effettuare esperimenti che in precedenza presentavano notevoli ostacoli soprattutto da un punto di vista economico. In particolare sono stati potenziati gli studi di analisi genomica, sequenziamento de novo, analisi del trascrittoma, sostituzione della tecnica dei microarray per la mappatura della cromatina; inoltre ha permesso l'evolversi di settori di ricerca quali la metagenomica, la farmacogenomica e la farmacogenetica. CONCLUSIONI: Dalle prime tecniche di sequenziamento sono stati fatti notevoli passi avanti e ancora nuove tecnologie sono in fase di sviluppo (Nanopore Technologies) con l'obiettivo di ridurre i tempi e i costi ed aumentare la conoscenza del genoma. I principali obiettivi verso cui le ricerche si sono indirizzate sono un ulteriore miglioramento delle tecnologie già presenti e la possibilità che piattaforme NGS possano essere utilizzate in maniera routinaria nella diagnostica clinic