Dentro la genomica, l'ultima produzione di Craig Venter

Alla Human Longevity Inc. (HLI) di La Jolla, in California, più di due dozzine di macchine lavorano 24 ore su 24, sequenziando un genoma umano ogni 15 minuti a un costo inferiore a $ 2.000 per genoma. L'intera operazione si adatta comodamente a tre stanze. Nel 2000, quando il suo fondatore, J. Craig Venter, ha sequenziato per la prima volta un genoma umano (il suo), è costato 100 milioni di dollari e ci sono voluti nove mesi per completare un computer delle dimensioni di un edificio, 50 milioni di dollari.

L'obiettivo di Venter è quello di sequenziare almeno un milione di genomi, qualcosa che sembra richiedere la parte migliore di un decennio, e utilizzare i dati da essi generati, insieme alle informazioni su alcune storie di salute dei donatori di DNA e i risultati di altri medici test — per trovare modi migliori per trattare e prevenire una serie di disturbi comuni tra le persone anziane, dal cancro alle malattie cardiache.

Venter, 69 anni, ha raccolto 300 milioni di dollari da investitori che includono GE Ventures, la società biotecnologica Celgene e Illumina, che fornisce le macchine di sequenziamento. E HLI ha una partnership con il gigante farmaceutico britannico AstraZeneca e Genentech, sussidiaria di Roche con sede a San Francisco, che stanno entrambi contribuendo ai campioni dei pazienti per il sequenziamento.

Illustrazione di Rebecca Clarke

Seduto dietro la sua scrivania nel suo ufficio due piani sopra il laboratorio di sequenziamento, con il suo barboncino rosso Darwin che dorme tranquillamente ai suoi piedi, Venter ha tirato su immagini sul suo computer che mostrano come in uno dei primi esperimenti gli scienziati HLI siano stati in grado di sequenziare 1.000 genomi di persone e poi ricostruire i loro volti esclusivamente sulla base dei dati genetici. Possiamo prevedere il tuo viso, la tua altezza, il tuo indice di massa corporea, il colore degli occhi, il colore e la consistenza dei tuoi capelli, dice, meravigliandosi di quanto uno dei volti ricostruiti corrisponda alla foto del partecipante allo studio reale.

Ma Venter dice che la capacità di creare facce con i genomi suggerisce solo il pieno potere della genetica. Che si tratti della forma del tuo viso, di un'aorta [malata] o di un restringimento del midollo spinale, vogliamo misurarlo in modo da poter prevedere quelle condizioni in futuro dal codice genetico, dice.

La comprensione della genomica è ancora agli albori, limitando la capacità di tracciare solidi legami tra geni e malattie. Anche i geni che sono stati ben caratterizzati non sempre portano i ricercatori a scoperte mediche. Ad esempio, Venter ha scoperto di avere una variante favorevole in un gene chiamato CETP (proteina di trasferimento dell'estere del colesterolo) che in precedenza era stata associata a livelli di colesterolo naturalmente sani e, per estensione, a un minor rischio di infarto e ictus. All'inizio degli anni 2000 diverse aziende farmaceutiche hanno provato a sviluppare farmaci per abbassare i livelli di colesterolo cattivo prendendo di mira una variante deleteria del gene che porta a livelli elevati di colesterolo malsano. Tutti hanno fallito.

Ciò che dimostra è che le semplici correlazioni non sempre funzionano. L'intero campo sta imparando che c'è complessità in questo, dice.

300 milioni di dollari

Capitale di rischio investito in Venteru2019s Human Longevity Inc.

Venter sta abbracciando la complessità, sostenendo che la combinazione di informazioni genomiche con altri dati sanitari sbloccherà quei collegamenti. In base all'accordo con AstraZeneca, l'azienda farmaceutica condividerà 500.000 campioni di DNA anonimi di pazienti nei suoi studi clinici con HLI, che sequenzerà e analizzerà il DNA dei pazienti. La tecnologia ci consente di leggere ogni singola lettera del genoma, ma la capacità di rilevare le differenze di sequenza tra centinaia di migliaia di pazienti avrà un enorme impatto nella comprensione sia della malattia che della risposta ai farmaci, afferma Ruth March, che guida l'iniziativa dell'azienda farmaceutica sulla personalizzazione medicina e biomarcatori. HLI ha la tecnologia per individuare i modelli nei dati e costruire su di essi, piuttosto che guardare semplicemente i geni casuali.

Per comprendere il significato per la salute di ciascuno dei circa 20.000 geni nel genoma umano, gli scienziati devono confrontare i dati genetici con altre informazioni sulle stesse persone: dati che rivelano come i loro geni sono influenzati da fattori e comportamenti ambientali, registrazioni che mostrano come essi hanno risposto a farmaci, immagini MRI e altri risultati di test medici e altro ancora. Solo scoprendo schemi tra quei punti dati, ritiene Venter, HLI acquisirà informazioni che i medici possono utilizzare per praticare la medicina di precisione, adattando le scelte di trattamento all'esatta composizione genetica di ciascun paziente.

Correlare petabyte di dati genetici con condizioni di salute specifiche e quindi scansionare i modelli tra i milioni di individui i cui genomi stanno raccogliendo HLI è un'enorme sfida informatica. Così Venter ha assunto Franz Och, l'ex capo della traduzione automatica di Google, noto soprattutto per aver guidato lo sviluppo di Google Translate, un software che traduce qualsiasi sito Web del mondo in inglese con la stessa rapidità con cui qualsiasi persona multilingue può.

La sfida, dice Och, è correlare le condizioni di salute ai 6,4 miliardi di lettere che compongono il codice genetico. Quel codice può essere pensato come una lingua, le immagini MRI come un'altra lingua e così via.

Ad esempio, nelle persone con Alzheimer, l'ippocampo spesso si restringe anni prima che sviluppino i sintomi. L'uso dell'apprendimento automatico per confrontare i genomi completi con le immagini del cervello potrebbe scoprire variazioni genetiche correlate al rischio di Alzheimer. Ciò potrebbe quindi produrre obiettivi per nuovi farmaci o dispositivi di rilevamento precoce. Oppure, dice Och, potrebbe rivelare perché alcune persone con determinati fattori di rischio genetici noti non si ammalano. Potrebbero esserci altri cambiamenti genetici protettivi, dice.

Che si tratti della forma del tuo viso... o di un restringimento del midollo spinale, vogliamo misurarlo in modo da poter prevedere quelle condizioni.

Uno dei principali obiettivi di HLI è quello di realizzare vaccini contro il cancro che siano adattati alla composizione genetica dei pazienti e a quella del loro particolare cancro. L'idea sarebbe quella di curare prima i pazienti, sequenziare i loro tumori e l'intero genoma, quindi somministrare loro un vaccino che impedirebbe la ricomparsa della malattia, afferma Ken Bloom, presidente di HLI e capo della sua iniziativa di oncologia. Innescherà il sistema immunitario e lo preparerebbe per un altro assalto del cancro, quindi non si ripresenterà, spiega Bloom.

Venter prevede un giorno in cui tutti noi saremo in grado di sequenziare i nostri genomi e utilizzarli per migliorare la nostra assistenza sanitaria. Ha lanciato un prototipo di quel modello nell'ottobre 2015, chiamato Health Nucleus. I pazienti trascorrono una giornata presso la sede dell'azienda a La Jolla, facendo il sequenziamento del genoma e sottoponendosi a test medici. I clienti di Health Nucleus, che pagano $ 25.000 per il servizio, iniziano la giornata in una suite privata, addobbata con sedie in pelle, discutendo le loro storie familiari con un medico del personale per 90 minuti e facendo prelevare campioni di sangue. Quindi vengono sottoposti a una batteria di test di imaging ad alta tecnologia che di solito non sono prescritti a persone sane, come la risonanza magnetica dell'intero corpo e l'ecocardiografia 4-D, che acquisisce immagini contrassegnate dall'ora che riflettono l'intera forma del cuore col tempo. Vanno a casa con un dispositivo delle dimensioni di un cerotto sul petto che misura i loro ritmi cardiaci per due settimane. Tutti i clienti hanno accesso a un'app mobile, dove possono fare clic su un avatar 3-D di se stessi per scoprire quali dei loro geni sono correlati a potenziali condizioni di salute che potrebbero influenzare il loro cuore, cervello e altri organi vitali. Finora si sono iscritti circa 220 pazienti.

Questo approccio ha sollevato una serie di dilemmi etici e sociali, afferma Arthur Caplan, professore di bioetica al Langone Medical Center della New York University, che conosce Venter da molti anni e una volta ha lavorato come consulente in una delle sue iniziative. Chi pagherà per tutti questi test e medicine personalizzate? Vale anche la pena? Caplan sottolinea che chiunque desideri il sequenziamento del genoma oggi deve pagare di tasca propria, perché le compagnie assicurative raramente rimborsano i pazienti per i test genetici o la consulenza. Quindi, almeno per ora, c'è una disparità economica nell'accesso a questi regimi sanitari altamente personalizzati. Solo i ricchi possono pagare in questo momento per il sequenziamento del genoma, dice Caplan.

Potrebbe essere vero per ora, ma Venter ha assunto attuari per aiutare a dimostrare l'economia dell'approccio personalizzato di HLI, sperando di coinvolgere le compagnie assicurative. Anche se costa $ 25.000 per paziente, dice, è meglio spendere centinaia di migliaia di dollari in chemioterapia e altri trattamenti che alla fine non salveranno vite. Quindi $ 25.000 contro centinaia di migliaia di dollari, 40 anni rimasti da vivere contro due anni da vivere, dice. Di quanti di questi casi hai bisogno per dire che è più economico prevenire le malattie piuttosto che semplicemente curarle?

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