Karen Miga si presenta come la «biologa satellite» e ha la sua giustificazione. È ricercatrice e professoressa presso l'Università della California a Santa Cruz, negli Stati Uniti, e studia il «DNA satellite» delle cellule. Riguarda il DNA ripetuto che forma una banda satellitare. Sebbene sembri un problema lontano per la vita di tutti i giorni, con il suo impegno e la sua dedizione a questo argomento, la dottoressa Miga ha reso possibile un'altra impresa scientifica in tutto il mondo: hanno descritto il primo sequenziamento dell'intero genoma umano. Ha avuto la collaborazione di 100 ricercatori.
Il risultato ha incluso regioni del DNA della specie umana mai viste prima che sono correlate a malattie come la distrofia muscolare e alcuni tumori, tra gli altri, e allo sviluppo cerebrale. Coinvolgerà maggiori informazioni in modo da poter compiere progressi nello sviluppo di diagnosi e metodi di trattamento per i pazienti.
Negli anni '90, diversi gruppi di ricercatori avevano decodificato il genoma di un batterio, un lievito e un verme. Tra il 2000 e il 2003, bgli scienziati americani Francis Collins, del settore pubblico, e Craig Venter, da una società privata, sono state annunciate con clamore sia le bozze che i lavori finali sulla decifrazione del genoma umano con diverse metodologie. A questi hanno collaborato anche ricercatori del Regno Unito, della Francia, del Giappone, della Germania e della Cina. Sono stati stanziati più di $3 miliardi per leggere ogni lettera del DNA di una persona.
Ma in realtà, coloro che si sono concentrati sulla specie umana hanno ottenuto un «quadro» accurato del 92% del genoma solo nel 2003. Il restante 8% era troppo complesso per la tecnologia dell'epoca per essere in grado di decodificare e quella percentuale è rimasta eccezionale. Su quel «pendio», hanno lavorato Karen Miga e i suoi collaboratori.
«Ho iniziato la mia carriera scientifica come studente nel laboratorio dello scienziato Evan Eichle r durante il lancio del primo progetto sul genoma umano nel 2001", ha detto a Infobae. Quel ricercatore, ha aggiunto, «ha avuto la visione e ha fatto il suo sforzo per completare il genoma umano di riferimento, e questo ha plasmato la mia visione della genomica molti anni prima che si formasse il Consorzio Telomere to Telomere». Il consorzio ha iniziato ad operare nel 2019.
Miga ha riconosciuto: «Ho trovato il mio amore per i DNA satellitari, ripetizioni in tandem nelle lacune persistenti del nostro genoma, con Hunt Willard come tutor. Infine, ho fatto la mia formazione post-dottorato con David Haussler e Jim Kent, riconosciuti per aver aderito al primo genoma umano attraverso lo sforzo pubblico e per la loro passione di condividere queste risorse in modo ampio e aperto. In generale, ho avuto una visione unica del progetto del genoma umano, del passato, del presente e del futuro. È un onore essere una piccola parte di quell'eredità».
Il genoma umano è composto da poco più di sei miliardi di singole lettere di DNA, distribuite su 23 coppie di cromosomi. L'ottanta percento del genoma in sospeso conteneva sequenze altamente ripetute e in gran parte le scartava come DNA «spazzatura». Tra le regioni ripetute c'erano le parti che tengono insieme i due filamenti dei cromosomi e che svolgono un ruolo cruciale nella divisione cellulare. C'erano anche «pezzi» che davano istruzioni per le fabbriche di proteine della cellula e altri che includono geni che possono aiutare le specie ad adattarsi. E non si sapeva quale fosse l'ordine corretto di tutti quei pezzi ripetuti.
C'era un altro problema nell'arrivare all'intero genoma. La maggior parte delle cellule contiene due genomi, uno del padre e l'altro della madre. Quando si cerca di assemblare tutti i pezzi, le sequenze di ciascun genitore possono essere mescolate e la variazione effettiva all'interno di ogni singolo genoma è stata nascosta.
Il dottor Eichler, che fa parte dell'Howard Hughes Medical Institute, ha avuto l'idea di ottenere un genoma completo sequenziando solo uno dei genomi invece di risolverne due contemporaneamente. Per questo ha usato una serie di linee cellulari, che era allo studio del genetista dell'Università di Pittsburgh, Urvashi Surti: a causa di un fallimento nel normale sviluppo, queste cellule hanno due copie del DNA del padre e nessuna di quella della madre. Quella linea cellulare è ciò che ha reso possibile, in larga misura, il nuovo assemblaggio del genoma.
Anche altri cambiamenti hanno contribuito alla svolta. Durante questi due decenni, c'è stata innovazione nello sviluppo di apparecchiature per il sequenziamento genico prodotte da Oxford Nanopore Technologies e Pacific Biosciences. Con Adam Phillippy, la dott.ssa Miga ha promosso la creazione del consorzio Telomere to Telomere nel 2019, vedendo che era già in atto una tecnologia che consentiva di leggere accuratamente un milione di lettere di DNA alla volta per comprendere le parti più difficili del genoma.
Oltre all'insieme di linee cellulari, alle nuove attrezzature e al lavoro collaborativo di oltre 100 ricercatori, questa volta il sequenziamento completo del genoma aveva anche l'impronta di una donna come leader. Hai notato la differenza? , Infobae ha chiesto al dott. Miga. Ha solo risposto: «Sono molto felice di rappresentare il nostro consorzio, insieme agli altri telomeri dei leader dei telomeri, Adam Phillippy ed Evan Eichler. Abbiamo pubblicato sei articoli con l'intero genoma. Circa la metà degli autori sono donne e stiamo celebrando i risultati di un gran numero di scienziati in fase iniziale».
Difficilmente si parlerà più di «DNA spazzatura» dopo i 6 articoli pubblicati dal consorzio sulla rivista Science. «Il 'DNA spazzatura» è solo un modo per descrivere il DNA di cui non comprendiamo bene la funzione. Speriamo che questa mappa completa aiuti i ricercatori a trovare nuovi significati e funzioni in queste regioni precedentemente ignorate «b, ha affermato Miga. È ora aperta la possibilità di trovare più risposte per diverse malattie.
«La possibilità di studiare ogni base di interi genomi (o telomeri per telomeri) porterà a nuove scoperte genetiche che alla fine miglioreranno la nostra comprensione della salute umana e delle malattie», ha detto. «Le nuove regioni forniscono mappe che potrebbero essere utili per comprendere le anomalie cromosomiche strutturali comuni osservate nella popolazione generale, come le traslocazioni robertsoniane che colpiscono le braccia corte dei cromosomi acrocentrici, che sono state appena pubblicate per la prima volta come parte del nostro studio», commentato.
Inoltre, ha aggiunto, «ci aspettiamo di avere mappe di tutte le regioni centromeriche, o luoghi che sono importanti per i nostri cromosomi per separarsi correttamente ogni volta che una cellula si divide, potrebbe aiutarci a comprendere le aneuploidie, come la trisomia 21 o la sindrome di Down, o altri errori comuni nel numero di copie cromosomiche nei tumori e nello sviluppo precoce».
Nel frattempo, la dottoressa Miga non è soddisfatta dell'intero genoma umano. «Genereremo mappe con diversità genomica globale per rendere la scienza più equa». Il fatto è che il genoma decodificato nel 2003 si basava solo su campioni prelevati da soli 11 individui. Insieme al dottor Eichler, hanno lanciato il progetto Human Pangenome. È finanziato dal National Institute for Human Genome Research (NHGRI) degli Stati Uniti a Bethesda, nel Maryland, con $30 milioni. Stanno cercando un sequenziamento dettagliato del genoma, tra cui 350 persone di diverse etnie.
«L'idea è quella di generare mappe più complete dei genomi umani in tutto il mondo. Ciò aumenterà la diversità genomica per rendere la scienza più equa. Il nostro obiettivo è generare le mappe piuttosto che decifrare i risultati», ha detto. Tutti i dati saranno condivisi e la medicina genomica dovrebbe essere più equa con tutta l'umanità. «Per tenere conto della piena diversità della variazione genetica umana, il Consorzio del Pangenoma Umano si è unito al Consorzio Telomere by Telomere per costruire una collezione di genomi di alta qualità provenienti da diverse popolazioni. Sarà un obiettivo fondamentale nei prossimi anni», ha affermato Miga. «È importante che lo facciamo bene e il nostro team si concentra sulla qualità per garantire che questa risorsa abbia un ampio vantaggio», ha detto.
Il Pangenome viene realizzato in modo diverso rispetto ai progetti precedenti. All'interno del team, ci sono esperti in bioetica che monitorano ogni fase per garantire che siano soddisfatti elevati standard di etica della ricerca. Inoltre, tutti i 350 genomi verranno da linee cellulari che contengono copie di entrambi i genitori. Ciò significa che devono utilizzare strumenti informatici complessi per separare i genomi e garantire che catturino accuratamente la variazione strutturale. Hanno già completato 70 genomi nell'ambito di tale iniziativa. L'obiettivo è finire 350 entro il 2024.
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