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Il genoma di Craig Venter
Cinque anni fa, Craig Venter ha svelato un grande segreto. In qualità di presidente di Celera Genomics, Venter aveva guidato la gara tra la sua azienda e un progetto finanziato dal governo per decodificare il genoma umano. Dopo aver lasciato Celera nel 2002, Venter ha annunciato che gran parte del genoma che era stato sequenziato era suo. Ora Venter e colleghi al J. Craig Venter Institute ha finito il lavoro, colmando le lacune dalla sequenza iniziale per pubblicare il primo genoma personale.
Genomi personali: Il pioniere della genomica Craig Venter (sopra) ha sequenziato il suo intero genoma e lo ha rilasciato al mondo.
Il suo genoma appena rilasciato, pubblicato oggi sulla rivista Biologia PLoS , differisce da entrambe le versioni precedenti del genoma umano (una da Celera, l'altra dal Progetto Genoma Umano) in quanto dettaglia tutto il DNA ereditato sia dalla madre che dal padre. Conosciuto come genoma diploide, questo consente agli scienziati di stimare meglio la variabilità del codice genetico. (In una sequenza genomica generata da un conglomerato di individui diversi, alcune variazioni si perdono nella media.) All'interno del genoma di 2.810 miliardi di paia di basi, gli scienziati hanno trovato 4,1 milioni di variazioni tra i cromosomi; 1,2 milioni di questi erano precedentemente sconosciuti. Delle variazioni, 3,2 milioni erano polimorfismi a singolo nucleotide, o SNP, il tipo di variazione più ben caratterizzato, mentre quasi un milione erano altri tipi di varianti, inclusi inserimenti, delezioni e duplicazioni.
Il genoma di Venter si unirà a quello di un altro pioniere della genomica, James Watson, coscopritore della struttura del DNA. (Vedi The $2 Million Genome.) Annunciato a giugno, il genoma di Watson è stato sequenziato da 454, una società con sede a Branford, CT, che sta sviluppando tecnologie di sequenziamento di prossima generazione. (Per ulteriori informazioni sulla tecnologia del 454, vedere Sequencing in a Flash .)
I genomi di Venter e Watson sono probabilmente solo i primi di un'imminente ondata di genomi personali, un passo cruciale nell'avvento della medicina personalizzata: la capacità di adattare i trattamenti medici al profilo genetico di un individuo. (Vedi The X Prize's New Frontier: Genomics.) Venter ha già esplorato parte del suo genoma, scoprendo di essere portatore di variazioni genetiche che lo mettono a maggior rischio di Alzheimer, malattie cardiache e degenerazione maculare. Dice che da allora prende religiosamente statine, farmaci per abbassare il colesterolo.
Venter parla con Revisione della tecnologia su cosa ci aspetta per il suo genoma.
Revisione della tecnologia : Perché hai deciso di intraprendere questo progetto?
Craig Venter : Il genoma che abbiamo pubblicato su Celera era un composto di cinque persone. Per metterlo insieme, è diventato chiaro che dovevamo fare alcuni compromessi informatici: dovevamo tralasciare parte della variazione genetica. Sapevamo che l'unico modo per comprendere veramente il genoma sarebbe stato avere il genoma di un individuo. Piuttosto che partire da zero, abbiamo deciso di prendere ciò che avevamo dal genoma di Celera e aggiungere più sequenza. L'obiettivo era ottenere una sequenza di riferimento accurata da un singolo individuo.
BAMBINI : In che modo la tua sequenza del genoma si aggiunge a ciò che sappiamo dal Progetto Genoma Umano?
CV : I laboratori governativi hanno sequenziato e assemblato un genoma aploide composito da diversi individui [il che significa che includeva una sequenza di DNA da un solo di ogni coppia di cromosomi]. All'epoca si presumeva che avere metà del genoma fosse tutto ciò che era necessario per comprendere la complessità umana. Ma è diventato chiaro che abbiamo bisogno di vedere il composito dei set di cromosomi sia dalla madre che dal padre per vedere la variazione nel genoma.
Questo genoma ha tutte le inserzioni, le delezioni e le differenze di numero di copie. Questo ci dà una visione molto diversa.
BAMBINI : Qual è stata la scoperta più eccitante finora?
CV : Per me, la scoperta più eccitante è che la variazione da uomo a uomo è sostanzialmente più alta di quanto previsto dalle versioni del genoma umano fatte nel 2001. In effetti, potrebbe essere fino a dieci volte superiore: invece di essere identico al 99,9 percento , è più simile al 99 percento identico. È confortante sapere che non siamo cloni quasi identici, come molte persone pensavano sette anni fa.
BAMBINI : In che modo gli scienziati utilizzeranno la tua sequenza del genoma?
CV : Servirà come genoma di riferimento. Questa è probabilmente la prima e l'ultima volta che qualcuno spenderà tempo, denaro ed energia per sequenziare un genoma diploide utilizzando un sequenziamento Sanger estremamente accurato. I genomi futuri, come quelli di 454 o del Progetto Genoma Personale di George Church, saranno stratificati sui dati [esistenti], aggiungendo alla completezza di questo genoma. (Vedi The Personal Genome Project .) [Il metodo tradizionale di sequenziamento Sanger, utilizzato per il Progetto Genoma Umano e per generare la sequenza di Venter, genera pezzi di DNA più lunghi rispetto ai metodi più recenti, come quello utilizzato dal 454, rendendo più facile l'assemblaggio del pezzi sovrapposti.]
BAMBINI : James Watson ha rilasciato una versione del suo genoma all'inizio di questa estate. In cosa è diverso il tuo?
CV : Non è stato ancora pubblicato nulla sul suo genoma, quindi non ne abbiamo idea. Ma a quanto ho capito, in contrasto con l'assemblaggio reale di un genoma, hanno sequenziato brevi frammenti che sono stati stratificati sulla sequenza assemblata al NIH. Quindi ci sono molte differenze tecniche, ma fino a quando non verrà pubblicato, non lo sapremo davvero.
BAMBINI : Da diversi anni hai sezioni del tuo genoma di dominio pubblico. Qualche ripensamento sulla pubblicazione dell'intera sequenza di alta qualità?
CV : No. E applaudo anche Watson per averlo fatto. Una parte fondamentale del messaggio qui è che le persone non dovrebbero avere paura dei loro codici genetici o avere paura che altre persone li vedano. Ciò è in contrasto con l'idea che si tratta di informazioni pericolose che dovrebbero essere tenute sotto chiave. Non erano appena nostro codice genetico. C'è molto poco dal codice che sarà interpretabile o applicato al 100%.
BAMBINI : Hai cercato nel tuo genoma le mutazioni legate alla malattia?
CV : Sì. Ho un libro in uscita ad ottobre chiamato Una vita decodificata dove guardo molte varianti e cerco di inserirle nel contesto della mia vita. Ad esempio, ho un'alta probabilità statistica di avere gli occhi azzurri, ma dal mio genoma non puoi essere sicuro al 100% che li abbia. Il messaggio è che tutto nei nostri genomi sarà un'incertezza statistica. Siamo davvero solo nelle prime fasi dell'apprendimento.
I genomi pubblicati in precedenza non rappresentano nessuno, quindi non possiamo interpretare la biologia umana sulla base di questi. Ma ora possiamo iniziare a fare inferenze sul genoma umano. Avremo bisogno di decine di migliaia o milioni di genomi per mettere insieme un database che consenta l'interpretazione di più varianti rare e il loro significato. Ci vorranno decenni.
BAMBINI : Quanto è costato il progetto?
CV : L'obiettivo non era vedere quanto fosse economico sequenziare un genoma; era per vedere con quanta precisione potevamo farlo. Era chiaramente un progetto multimilionario nel corso degli anni.