Il sequenziamento del genoma nella pratica clinica: verso la medicina personalizzata

Il sequenziamento del genoma umano si propone di diventare nel giro di poco tempo il nuovo standard per lo studio e la diagnosi di malattie complesse. Nell'ultimo decennio i tempi e i costi del sequenziamento dell'intero genoma si sono ridotti drasticamente, rendendo il whole genome sequencing sempre più vicino alla pratica clinica e alla prospettiva di medicina personalizzata.

E proprio la personalized medicine è stata il focus del progetto Clingen-FVG, che ha sviluppato un workflow per l'implementazione del sequenziamento dell'intero genoma personale nell'ambito di tre progetti pilota: tumore alla mammella, disturbi cognitivi e difetti dello sviluppo dell'occhio, tre patologie con significativo impatto sociale ed economico.

Si tratta di un progetto ambizioso, coordinato da IGA Technologies Services, azienda leader nell'applicazione delle ultime tecnologie di sequenziamento avanzato, con sede al Parco Scientifico Friuli Innovazione di Udine, condotto insieme ai partner: Dipartimento di Scienze Mediche e Biologiche dell'Università di Udine, Centro di Riferimento Oncologico (CRO) di Aviano e Alphagenics Biotech, laboratorio specializzato nella Ricerca e Sviluppo di sistemi diagnostici di biologia molecolare.

Grazie alla stretta collaborazione dei partner è stato possibile sequenziare ed analizzare oltre cento genomi derivanti da pazienti affetti dalle malattie studiate, sia con le tecniche di sequenziamento di nuova generazione, ormai di uso comune, che con una metodologia molto promettente, e ancora innovativa: la ricostruzione de novo dei genomi individuali.
"L'obiettivo è quello di fare un ulteriore passo avanti nello studio di malattie genetiche per applicare la medicina personalizzata e sviluppare nuovi strumenti in grado di rilevare le cause della malattia. - spiega la dott.ssa Federica Cattonaro, Amministratore unico di IGA Technologies Services.

Nel progetto Clingen-FVG sono state studiate 26 donne giovani con tumore alla mammella, curate al CRO di Aviano e che hanno scelto di donare alla Biobanca dell'Istituto i loro campioni biologici a scopo di ricerca (sangue e tumore), permettendo il sequenziamento di 52 genomi completi.

Per ogni paziente sono state identificate sia le varianti genetiche che le varianti genomiche strutturali, poi analizzate e confrontate con database clinici e genetici, utili a comprendere come la predisposizione genetica possa aver influito sull'insorgere della malattia.
Parallelamente, il rilevamento delle mutazioni acquisite dal tumore ha reso possibile ottenere informazioni su come il tumore si sia sviluppato, producendo un profilo biologico caratteristico, utilizzabile anche in ambito diagnostico o predittivo per le cure. «La firma mutazionale ci consente di vedere il numero e la distribuzione delle mutazioni lungo il genoma. – spiega la Dottoressa Alessandra Viel, Responsabile della struttura genetica dei tumori ereditari del CRO – Negli ultimi anni si sta dimostrando sempre più utile per la precisa caratterizzazione molecolare del tumore: infatti ci ha fornito informazioni più accurate rispetto ai test molecolari comunemente utilizzati in clinica».

Per gli altri due progetti pilota, che comprendono patologie come ritardi cognitivi gravi e medio gravi, ritardi del linguaggio, disturbi dello spettro autistico e disturbi dell'accrescimento o da difetti dello sviluppo dell'occhio, ha contribuito l'Università di Udine, con la partecipazione dell'Azienda Sanitaria Universitaria Integrata (ASUI) di Udine, analizzando 32 genomi di pazienti affetti da disturbi cognitivi e 4 genomi di pazienti affetti da difetti allo sviluppo dell'occhio.

«I risultati del progetto stanno dando spunti importanti per l'utilizzo del sequenziamento dell'intero genoma per i gruppi di patologia elencati. – spiega il Professore Giuseppe Damante, Direttore dell'Istituto di Genetica Medica dell'Università di Udine - E' emersa con forza l'importanza dell'analisi bioinformatica e, soprattutto della necessità di relazionare le competenza mediche, biotecnologiche e bioinformatiche).» Infatti, per alcuni soggetti analizzati è stata individuata con certezza la mutazione causativa della patologia e i risultati del progetto potrebbero rivelare presto nuovi geni causativi di disturbi costituzionali. «Inoltre, i costi di questo tipo d'indagine, sia come materiali di consumo che come personale dedicato, sono stati adeguati alle disponibilità medie di una azienda hub come l'ASUI di Udine, dimostrando che questo tipo di analisi è sostenibile»

Alphagenics Biotech ha lavorato alla messa a punto di una procedura semplificata per la caratterizzazione molecolare di campioni clinici di varia natura, basata sull'analisi del campione biologico e il suo processamento diretto in formato multiplex, mediante la formazione di ampliconi locus-specifici e la successiva lettura allele-specifica in real time PCR. Un kit che verrà implementato in base ai risultati emersi e da sviluppare anche successivamente in base alle patologie considerate.

I dati raccolti, infine, hanno implementato la conoscenza delle patologie analizzate: grazie al progetto è stato creato il primo database delle varianti strutturali del genoma umano, realizzato sulla popolazione della Regione Friuli Venezia Giulia. Ma i frutti di Clingen-FVG sono soprattutto un punto di partenza per ulteriori progetti di ricerca e lo sviluppo di nuovi strumenti diagnostici, prognostici e predittivi.

Il progetto Clingen-FVG è stato co-finanziato dalla Regione Autonoma Friuli Venezia Giulia con oltre un milione di euro, nell'ambito Por Fesr 2014-2020 e supportato dal punto di vista del coordinamento da Friuli Innovazione, Centro di Ricerca e Trasferimento Tecnologico di Udine.