Ricercatori in scienze della vita della University of California di Los Angeles hanno creato un nuovo e accurato metodo per identificare i marcatori genetici per molte malattie, un passo significativo verso una nuova era della medicina personalizzata, realizzata su misura per il DNA e l'RNA di ogni persona.
Il potente metodo, chiamato GIREMI, aiuterà gli scienziati a identificare in modo economico i siti di modifica dell'RNA (RNA editing], le mutazioni genetiche e i singoli polimorfismi nucleotidici (piccole variazioni di una sequenza genetica) e può essere usato per diagnosticare e predire il rischio di una vasta gamma di malattie, dai tumori alla schizofrenia, ha detto Xinshu (Grace) Xiao, autrice senior della ricerca e professoressa associata di biologia integrativa e fisiologia all'UCLA.
I dettagli sul GIREMI sono stati pubblicati il 2 marzo sul Nature Methods. La ricerca è stata finanziata dal National Institute of Health e dalla National Science Foundation.
La Xiao permette di scaricare gratuitamente il software dal suo sito, dando modo così agli scienziati di tutto il mondo di usare questo metodo potente nella loro ricerca su un qualsiasi numero di malattie.
Il bilancio del presidente Obama incoraggia i medici a progettare trattamenti su misura, sulla base delle differenze genetiche e molecolari. Questo approccio, che si chiama «medicina personalizzata» o «medicina di precisione», ha il potenziale di "fornire il trattamento giusto al momento giusto, ogni volta, alla persona giusta", ha detto Obama.
I geni contengono siti di modifica dell'RNA, che non sono ancora ben compresi, ma sembrano contenere indizi di molte malattie. Si potrebbe pensare che tutto ciò che è nel DNA, che abbiamo ereditato dai nostri genitori, venga poi espresso nelle nostre proteine, ma si scopre che c'è un processo di modifica, chiamato modifica dell'RNA, che può contribuire a diversi tipi di cancro, all'autismo, all'Alzheimer, al Parkinson e a molte altre, ha detto la Xiao.
La modifica dell'RNA nel nostro materiale genetico cambia i nucleotidi, i cui schemi trasportano i dati necessari per formare le proteine che costituiscono cellule e tessuti. Se si ha un nucleotide "A" nel DNA, per esempio, può essere modificato in un "G". La modifica dell'RNA è diversa dalla mutazione. Una mutazione è scritta in modo non corretto nei nostri geni. Invece la modifica del materiale genetico è normale, ma le modifiche avvengono più tardi, quando un gene è espresso.
Il GIREMI è stato studiato e progettato nel corso degli ultimi due anni dalla Xiao e da Qing Zhang, uno studioso postdottorato nel suo laboratorio. È il metodo più accurato e sensibile per identificare i siti di modifica dell'RNA, nonché i singoli polimorfismi nucleotidici (SNP) e le mutazioni nell'RNA. Differenziare gli SNP (la maggior parte dei quali non sembra essere dannosa) dai siti di modifica del RNA è stato molto difficile e in precedenza richiedeva il sequenziamento dell'intero genoma di una persona.
"Siamo in grado di prevedere i siti di modifica dell'RNA e i SNP senza sequenziare l'intero genoma", ha detto la Xiao, membro dell'Institute for Quantitative and Computational Biosciences, del Molecular Biology Institute e anche del Jonsson Comprehensive Cancer Center dell'UCLA. "Ora non c'è più bisogno di spendere migliaia di dollari per sequenziare il DNA; è possibile sequenziare solo l'RNA. Il nostro metodo potrà essere facilmente applicato a tutti gli insiemi di dati RNA esistenti, e aiuterà ad identificare gli SNP e le mutazioni con una notevole riduzione dei costi rispetto ai metodi attuali".
La modifica dell'RNA è in una fase iniziale. "Stiamo cercando di scoprire più siti possibile di modifica", ha detto la Xiao, il cui gruppo di ricerca sta lavorando per applicare il GIREMI a molte malattie. "Questo metodo può essere facilmente applicato a qualsiasi set di dati di sequenziamento dell'RNA, per scoprire nuovi siti di modifica dell'RNA che sono specifici di una certa malattia".
La Xiao e Zhang hanno scoperto che molti siti di modifica dell'RNA sono specifici del cervello, fatto che indica che la modifica dell'RNA è coinvolta nelle funzioni cerebrali e nei disturbi neurologici. Ci sono più di 10.000 siti noti di modifica dell'RNA nel cervello, ma probabilmente sono molti di più, ha detto.
Le persone hanno «differenze abbondanti» nei siti di modifica dell'RNA. Studiando 93 persone il cui RNA è stato sequenziato, la Xiao e Zhang hanno scoperto che ogni persona ha siti univoci di modifica dell'RNA nelle cellule linfoblasti del sistema immunitario, che sono precursori dei globuli bianchi che ci proteggono dalle malattie infettive e dagli invasori esterni.
Sappiamo bene che l'RNA è un messaggero cellulare che produce le proteine e trasmette le istruzioni del DNA ad altre parti della cellula, ma ora abbiamo capito che effettua sofisticate reazioni chimiche e si crede che esegua un numero straordinario di altre funzioni, di cui almeno una parte sono sconosciute.
Fonte: Stuart Wolpert in University of California - Los Angeles (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Qing Zhang, Xinshu Xiao. Genome sequence–independent identification of RNA editing sites. Nature Methods, 2015; DOI: 10.1038/nmeth.3314
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