Genoma Umano, tesina

INDICE

Introduzione pagina 2

 Il DNA, struttura e funzioni pagina 3

 Il genoma umano e l' HGP pagina 5

 La genomica di massa pagina 7

 Hans Jonas e Il principio di responsabilità pagina 10

 1

INTRODUZIONE

Fin dall'antichità l'uomo ha cercato di conoscere il suo corpo, per curarsi o

per pura curiosità. Indagava sul funzionamento degli apparati, sulla

struttura degli organi, poi sui diversi tessuti fino ad arrivare a comprendere

come agiscono le singole cellule. Ma non si è accontentato : egli ha voluto

analizzare a fondo ciò che sta alla base di ogni essere vivente, quella

molecola che distingue ciascun individuo dagli altri, che lo rende unico e

che contiene l'informazione che, assieme all'ambiente in cui ha vissuto, lo

ha portato ad essere quello che è. L'uomo ha tentato (e ci sta ancora

lavorando) di svelare il “codice criptato” con cui è scritto. Ha scoperto la

struttura del DNA e successivamente ha sequenziato il genoma umano.

Un'impresa che ha cambiato il modo di concepire l'uomo e che sta

penetrando sempre più nella vita di tutti.

Un'evidente prova del fatto che le scoperte biologiche e le applicazioni

biotecnologiche stanno entrando a far parte dell'uso comune si ha nella

genomica di massa, cui sempre più persone accedono fornendo il proprio

patrimonio genetico.

Ma una scoperta del genere, che ha coinvolto non solo gli scienziati, ma

tutta l'opinione pubblica, ha destato non poche perplessità, in particolare

per quanto riguarda le questioni etiche. A questo proposito è

particolarmente interessante la riflessione di Hans Jonas e la sua proposta

di una nuova etica basata sulla responsabilità.

2

IL DNA, STRUTTURA E FUNZIONI

Già centinaia di anni fa diversi filosofi o studiosi ritenevano che le

proprietà biologiche degli organismi , trasmettendosi in modo diretto,

dovessero essere ereditabili. Per esempio Lucrezio nel De rerum natura, in

cui riprende dal filosofo Epicuro alcune idee che erano state elaborate

attorno al V-IV secolo a.C. dagli atomisti greci Leucippo e Democrito,

intuisce un processo molto simile a quelle che ora sono le leggi della

genetica. Egli afferma:"(...) propterea quia multa modis primordia

multis mixta suo celant in corpore saepe parentis, quae patribus patres

tradunt a stirpe profecta"¹. Una traduzione abbastanza libera e moderna

può essere:"(...) poiché i genitori hanno in sé diversi germi (quelli che noi

oggi chiamiamo geni) assortiti in vari modi ( ora definiti genotipi) che,

grazie alla riproduzione sessuale, vengono trasmessi da una generazione

all'altra riproducendosi poi in nuove combinazioni che fanno riapparire

nella progenie aspetti (fenotipi) simili a quelli degli antenati (...)"

Ma Lucrezio, così come diversi secoli dopo Darwin, può solo intuire la

presenza dei geni, ma non dimostrarla. Il primo che riesce a definire questi

"elementi informativi" è Mendel che, con le sue leggi (Legge della

segregazione e Legge dell'assortimento indipendente), rende più precisa la

teoria di Darwin.

Il DNA viene localizzato all'interno del nucleo cellulare nella seconda

metà dell'Ottocento, grazie agli studi condotti da Miescher sui globuli

bianchi. Poi, nel corso del'900, grazie a diversi esperimenti, tra cui quelli

di Every, Watson, Crick e Wilkins, si giunge ad una descrizione accurata

della molecola e delle sue funzioni.

Il DNA, o acido desossiribonucleico, è una molecola a doppia elica

costituita dallo zucchero desossiribosio, dal gruppo fosfato e da quattro

basi azotate (adenina e guanina, le purine; citosina e timina, le piramidine)

che si appaiano complementariamente a due a due attraverso legami a

idrogeno (A-T e G-C) e la cui disposizione determina l'informazione

genetica. Infatti a ciascuna tripletta (sequenza di tre basi azotate) viene

associato un amminoacido, e l'insieme degli amminoacidi costituiscono le

proteine, che hanno molte funzioni negli esseri viventi, fra cui quella

strutturale, enzimatica, ormonale e immunitaria. La molecola è destrorsa e

antiparallela, ossia i due filamenti hanno stessa direzione ma verso

opposto.

La funzione del DNA è quella di regolare la vita di ogni cellula

3

dell'organismo attraverso la sintesi delle proteine e trasmettere

l'informazione genetica. Il DNA è raggruppato in cromosomi e tutti i

cromosomi che appartengono ad un determinato individuo costituiscono il

suo patrimonio genetico, ossia il suo genoma.

NOTE:

¹ Da Lucrezio, De rerum natura, libro IV, versi 1216-1218

4

IL GENOMA UMANO E L'HGP

Il genoma umano è distribuito in 24 cromosomi: 22 autosomi e due

eterocromosomi (X e Y). Si stima che il nostro DNA contenga circa 23000

geni, che sono il numero di geni posseduti anche dal topo, dalla mucca, da

un vermetto e da una pianticella, mentre il riso ne possiede quasi il doppio.

Non sono le dimensioni che contano, e nemmeno il tipo di geni (noi

condividiamo il 99% circa dei geni con il topo); ciò che fa la differenza è

la complessità del genoma, che aumenta negli organismi più evoluti.

Un'altra informazione che ha suscitato curiosità fra i biologi è il fatto che i

geni costituiscono meno del 5% del genoma: la parte rimanente non è

codificante ed è stata definita junk DNA erroneamente, in quanto recenti

studi dimostrano l'utilità di questo materiale nell'organizzazione e nella

regolazione genetica.

Prese due persone a caso, il loro DNA differisce in media di una lettera su

mille: ne condividiamo il 99,9% circa. Le lettere che variano si trovano in

punti precisi del genoma detti SNP (Single Nucleotide Polymorphisms) o

comunemente snip. Questi punti rappresentano la parte più variabile del

patrimonio ereditario: finora sono state mappate più di dieci milioni di

snip. Un altro motore che determina le differenze genetiche individuali è il

numero di copie dei geni (Copy Number Variations, CNVS). Infine c'è

l'epigenetica, una serie di modifiche complesse, di alto livello, della

scrittura del genoma.

Per studiare tutte le variazioni individuali è necessario confrontare migliaia

di genomi ed osservare statisticamente come tali variazioni si esprimono

nel fenotipo delle persone. Questi studi, detti genome-wide association

studies, GWA, ci permetteranno di comprendere sempre meglio a cosa

sono dovute alcune malattie o alcuni tratti e, se possibile, prevenirne i

danni o addirittura “correggere” il codice. Ma per fare tutto ciò bisogna

conoscere la sequenza di basi di ciascun individuo, ed è da questa esigenza

che è nato il Progetto Genoma Umano (HGP). Il progetto è stato portanto

avanti dal 1990 al 2000, anche se il sequenziamento totale del genoma è

stato ottenuto solo nel 2006, ha coinvolto migliaia di ricercatori in decine

di laboratori sparsi in tutto il mondo, ha convogliato enormi finaziamenti

ed ha catturato l'attenzione di tutta l'opinione pubblica. È stata comunque

un'impresa molto difficile da gestire che ha scatenato anche una disputa tra

enti di ricerca pubblici e privati ed in particolare rispettivamente tra la

Celera Genomics di John Craig Venter e il National Centre for Human

5

Genome Research sotto la guida di Francis Collins. Il primo era a

conoscenza di un metodo che avrebbe dimezzato le spese dell'esecuzione,

ma pretendeva di tenere privati i risultati, mentre il secondo, sostenuto da

gran parte degli scienziati, voleva rendere pubblica la sequenza, per

favorire la ricerca e il progresso e perchè, tutto sommato, il genoma umano

appartiene a tutti. Non si trovò mai un accordo e il 26 giugno 2000 Bill

Clinton organizzò una conferenza stampa in cui sia Venter che Collins

annunciarono di aver completato una bozza del genoma umano, che in

seguito sarebbe stato sequenziato totalmente grazie anche a nuove

tecnologie. 6

LA GENOMICA DI MASSA

Grazie alle nuove tecnologie della genomica, oggi è possibile ottenere una

scansione del proprio DNA (non totale, ma delle parti più significative) ad

un prezzo inferiore di quello di un cellulare nuovo¹, leggere il proprio

profilo genetico e condividerlo su un social network. I siti di genomica di

massa più usati sono 23andMe, Ancestry.com e DeCODEme, ma ci sono

diverse altre grandi compagnie che utilizzano tecnologie d'avanguardia.

Naturalmente poi ci sono le piccole compagnie, che comunque sono

affidabili dal punto di vista tecnico, e quelle “improvvisate” che

promettono ciò che non sono in grado di fare. È l'utente che deve valutare,

in quanto non esiste ancora una legge ben precisa sull'argomento. È molto

semplice accedervi: basta iscriversi all'azienda, ordinare un kit (che arriva

a casa propria) e seguire le istruzioni per inviare un campione di saliva.

Ogni azienda si distingue nell'offerta, proponendo al cliente diversi test. È

infatti possibile scegliere un pacchetto completo oppure solo alcune fra le

seguenti tipologie:

1. suscettibilità genetica a determinate malattie

2. probabile risposta individuale ad alcuni farmaci

3. predizione di vari tratti personali

4. appartenenza a determinati gruppi etnici e parentele varie

Per quanto riguarda il primo punto, bisogna tener bene in considerazione il

fatto che il manifestarsi di una malattia dipende da svariati geni, tranne per

le malattie monogenetiche. Per queste ultime, infatti, basta analizzare

poche snip e il responso è abbastanza sicuro. I test genomici si

concentrano soprattutto su quelle a carico di alleli recessivi, in quanto un

individuo può essere portatore sano e non avere quindi sintomi, ma la

consapevolezza di ciò può essere importante nella decisione di avere un

figlio. Nelle malattie che, invece, dipendono da vari geni è molto difficile

definire la suscettibilità e secondo molti ricercatori gli studi a tale

proposito non sono ancora all'altezza del compito: comunque il test può

dare un'idea, ma i numeri non vanno presi alla lettera. Infine, ma non meno

importante, il manifestarsi di una malattia dipende da moltissimi fattori

quali lo stile di vita, l'alimentazione, secondo alcuni addirittura il pensiero,

ecc...e i test genomici non tengono in considerazione queste cose: per

esempio due persone che hanno la stessa predisposizione al diabete non

hanno la stessa probabilità di contrarre il disturbo nel caso in cui uno segua

7

una dieta equilibrata e faccia attività fisica e l'altro no.

È anche fondamentale, per chi si sottopone al test, essere a conoscenza del

lato traumatico che può lasciare il fatto di venire a sapere di una propria

alta probabilità di contrarre una malattia. Inoltre, c'è il rischio della

sovradiagnosi, ossia l'eccesso dei falsi positivi che rischiano di sottoporsi a

cure inutili.

Alcune tra le malattie che vengono analizzate dalle aziende di genomica

personalizzata sono: Alzheimer, sclerosi multipla, cancro al seno,

melanoma, diabete, Parkinson, cancro alla prostata, obesità, ecc...

La risposta individuale ad alcune sostanze è un capitolo molto interessante

che apre le porte alla farmacogenomica, che rivoluzionerà il mondo

dell'industria farmaceutica.

I tratti individuali, invece, sono una componente che non ha un'utilità

pratica ed è puro strumento di svago, anche perché dobbiamo ricordare che

la genomica personalizzata è rivolta a tutti e spesso ha anche una struttura

di piattaforma sociale in cui è possibile “socializzare” con altri utenti,

condividere parti di genoma e scambiarsi informazioni come la risposta al

fumo, all'alcol o alla caffeina, le caratteristiche fisiche, ecc... D'altra parte

anche queste ricerche, che sono chiaramente meno importanti rispetto

quelle precedentemente citate, danno il loro contributo alla ricerca,

permettendo l'acquisizione di dati utili a fine statistico: infatti la statistica

ha un ruolo fondamentale negli studi di genetica in quanto è spesso l'unico

modo per attribuire una certa funzione ad un determinato gene.

L'ultima proposta dei siti di genomica di massa riguarda la genealogia: in

primis l' “Ancestry composition” in cui vengono messe in luce le origini

dell'individuo dal punto di vista geografico e la percentuale di

appartenenza a determinate etnie. Poi viene collocata la linea materna in

base agli aplogruppi che si trovano nei mitocondri (in quanto il DNA