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La mappatura del genoma sul codice a barre: da 24 a due ore

Un team di ricercatori finanziati dall’UE ha creato un metodo facile ed economico per “sciogliere” le molecole di DNA (acido deossiribonucleico) in un codice a barre in 1 o 2 ore – invece delle normali 24. Questa nuova tecnica, descritta su Proceedings of the National Academy of Sciences USA, potrebbe essere usata per una mappatura genetica rapida e per la diagnosi medica.

Il progetto READNA (“Revolutionary approaches and devices for nucleic acid analysis”) ha ricevuto quasi 12 Mio EUR dal Tema Salute del Settimo programma quadro (7° PQ), che sovvenziona tecniche innovative per il sequenziamento del DNA e l’identificazione del genotipo per rivoluzionare i metodi di analisi dell’acido nucleico.

“Mappare il genoma di una persona è attualmente un processo costoso e complicato,” ha spiegato Jonas Tegenfeldt dell’Università di Lund in Svezia. Questa nuova tecnica potrebbe risolvere entrambi i problemi. Innanzitutto necessita di una sola molecola di DNA per l’analisi, quindi non è necessario amplificare preventivamente il DNA e poi non richiede pretrattamento o frammentazione della molecola di DNA e quindi può rilevare variazioni lungo la sequenza di DNA senza compromettere l’organizzazione generale del genoma.

Il processo è quindi più veloce ed economico. Permette anche confronti tra cellule senza dover fare la media dei risultati su un gruppo di molecole amplificate. Queste caratteristiche ne fanno il candidato perfetto per le analisi di routine negli ospedali, per esempio per scoprire se un paziente ha una predisposizione genetica per una malattia.

I codici a barre del DNA non sono una novità ma questo metodo introduce un nuovo modo di ottenerli. La tecnica si basa sul fatto che parti diverse della molecola di DNA si sciolgono a temperature diverse.

La molecola di DNA è costituita da due filamenti che si possono separare in laboratorio per effettuare le analisi. Ogni filamento di DNA ha una sequenza diversa, cioè una successione caratteristica di basi azotate chiamate adenina, timina, guanina e citosina (A, T, G, e C). I due filamenti sono tenuti insieme da legami tra le basi azotate: “A” può accoppiarsi solo con “T” e “G” si accoppia sempre con “C”. La coppia “G-C” è legata in modo più saldo rispetto alla coppia “A-T” e quindi è necessaria una temperatura più alta per scioglierla.

I ricercatori hanno stirato il DNA in un nanocanale prima di riscaldarlo fino alla temperatura alla quale solo i legami “A-T” si sciolgono. Il DNA viene precedentemente macchiato con una speciale sostanza fluorescente in modo da ottenere un’immagine della molecola sciolta. Lo schema di scioglimento parziale rivela la sequenza sottostante in maniera grossolana: le parti ricche di “A-T” che si sciolgono emettono meno fluorescenza e diventano campi scuri nel codice a barre. Il codice a barre è unico per la specifica sequenza di ogni molecola di DNA analizzata.

Il consorzio READNA comprende ricercatori di 12 istituzioni accademiche e 6 aziende private in tutta Europa. Il gruppo sta applicando i vantaggi della tecnologia di nanofabbricazione – sviluppata originariamente per il settore industriale del circuito integrato – all’assemblaggio di dispositivi “nano-fluidi” su piccola scala per la manipolazione e l’analisi delle singole molecole.

La tecnica del codice a barre è stata adesso brevettata e potrebbe avere importanti applicazioni mediche, per esempio per identificare virus e batteri in un paziente. Secondo il dott. Tegenfeldt, “possiamo anche scoprire se c’è qualcosa di che non va nel genoma umano, perché è possibile vedere se una parte del cromosoma si è mossa per qualche motivo. È quello che succede in alcune malattie.”

Per maggiori informazioni, visitare:

Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS):
http://www.pnas.org/

Università di Lund:
http://www.lu.se/lund-university

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