Quando anche il sequenziamento del genoma non fornisce una diagnosi

Sam D'Orazio

Beckett Edwards, quattro anni, ha avuto il lavoro quando si tratta di test genetici. E la sua famiglia non ha ancora una risposta.

Subito dopo la sua nascita, i suoi genitori, Eric e Tricia, notarono che i suoi muscoli erano flosci. All'età di due anni e mezzo, Beckett aveva iniziato a perdere il suo vocabolario da 40 a 50 parole. Ora è in grado di dire solo una manciata di parole e per lo più balbettii.

Come tutti i genitori il cui figlio non sta bene, Eric e Tricia, che vivono a Los Angeles, vogliono una diagnosi. I medici sospettano che Beckett abbia una malattia genetica e la risposta sta nel suo DNA. I test genetici spesso aiutano i medici a fare diagnosi e, in alcuni casi, a guidare i pazienti verso i trattamenti (vedi Progresso lento verso una medicina migliore). Quella speranza ha portato la famiglia Edwards in un'odissea diagnostica, attraverso una serie di test sempre più dettagliati, che alla fine sequenziano il genoma completo di Beckett. Poiché il costo del sequenziamento genico diminuisce, test più completi sono diventati un'opzione realistica per i pazienti.

I medici di Beckett inizialmente suggerirono test genetici standard, incluso uno per una malattia ereditaria chiamata Prader-Willi, una malattia rara che sembrava corrispondere ad alcuni dei suoi sintomi. Ma quei test sono risultati negativi.

Con una manciata di malattie escluse, la famiglia è passata alla fase successiva: il sequenziamento dell'intero esoma. Ciò comporta il sequenziamento di tutti i geni conosciuti di una persona: l'ex in exome sta per espresso, ovvero solo il DNA il cui compito è guidare la produzione di proteine. L'esoma rappresenta solo l'1,5 percento dei sei miliardi di lettere del DNA nel genoma di una persona, ma è più probabile che le mutazioni nei geni causino malattie. Jill Mokry, consulente genetica al Baylor College of Medicine di Houston, chiama l'esoma il frutto basso della genetica.

Tutti e tre i membri della famiglia Edwards hanno ricevuto un test di sequenziamento dell'intero esoma. Dal momento che i genitori di Beckett sono sani, qualsiasi mutazione insolita del DNA che hanno potrebbe essere esclusa come causa della sua malattia. Il sequenziamento dell'esoma è stato introdotto per la prima volta in cliniche specializzate circa sette anni fa. Gli studi hanno dimostrato che può rendere una diagnosi circa il 25-30 percento delle volte. Ad esempio, a studio pubblicato in Natura a marzo hanno scoperto che il sequenziamento dell'intero esoma ha portato con successo a una diagnosi nel 29% di 150 pazienti neurologici pediatrici, rispetto al 7% dei test genetici standard. Altro studio da febbraio ha mostrato che un test dell'intero esoma ha identificato una causa genetica nel 26,5% di 200 adulti con problemi cardiaci ereditari, rispetto al 18% dei test genetici convenzionali.

Eric e Tricia pensavano che l'esoma avrebbe sicuramente tenuto la mutazione genetica responsabile dei sintomi di Beckett. Ma quando non ha rivelato nemmeno un colpevole evidente, un medico dell'Università della California, a Los Angeles, ha raccomandato alla famiglia di rivolgersi al Rete di malattie non diagnosticate , uno studio lanciato dal National Institutes of Health per aiutare i pazienti con condizioni mediche precedentemente non identificate.

Beckett è stato accettato subito dopo l'apertura dello studio nell'autunno del 2015 e l'anno scorso ha ottenuto un test di sequenziamento dell'intero genoma. Il sequenziamento dell'intero genoma fornisce una lettura di tutto il DNA sui cromosomi di una persona e ha il potenziale per identificare quasi tutte le forme di variazione genetica. Eric Edwards dice che con questo test pensava che avrebbero sicuramente ottenuto una diagnosi.

Il genoma di Beckett è stato sequenziato dall'HudsonAlpha Institute of Biotechnology in Alabama, dove è in corso uno studio per confrontare il sequenziamento dell'esoma e del genoma. Il prezzo dell'istituto per sequenziare un intero genoma è di circa $ 6.500, mentre il sequenziamento di un esoma può variare da $ 5.000 a $ 5.500, afferma Liz Worthey, genetista di HudsonAlpha. Poiché il costo è diventato così simile per entrambi i test, Worthey raccomanda ai pazienti che non hanno ricevuto una diagnosi di saltare l'esoma e di passare direttamente al genoma.

L'istituto ha esaminato i genomi completi di 70 casi difficili da decifrare che avevano precedentemente ricevuto il sequenziamento dell'esoma senza ottenere risposte. In 17 casi, ovvero circa il 24 percento, il genoma completo ha evidenziato una mutazione genetica che era la causa definitiva o probabile dei sintomi del paziente. In altri 47, ovvero circa il 67 percento, i genomi dei pazienti contenevano una variante insolita del DNA che non poteva essere collegata direttamente alla loro malattia.

Spesso nel genoma troviamo la variante, ma quel gene o quella regione non è associata alla malattia per quanto ne sappiamo, quindi non saremo in grado di dire nulla di sicuro, dice Worthey.

L'analisi, presentata il mese scorso all'Annual Clinical Genetics Meeting a Phoenix, ha mostrato che il sequenziamento dell'intero genoma a volte può fornire una diagnosi quando il precedente sequenziamento dell'intero esoma non poteva. Ma rivela anche che il genoma non è ancora ben compreso e che gli scienziati non conoscono ancora tutte le alterazioni del genoma che possono causare malattie.

Isaac Kohane, del Dipartimento di informatica biomedica della Harvard Medical School, afferma che le persone che analizzano un genoma potrebbero semplicemente non notare una causa in bella vista, un cosiddetto falso negativo.

La nostra capacità di distinguere ciò che effettivamente potrebbe causare la malattia è ancora piuttosto rozza, dice Kohane. Quindi abbiamo un tasso di falsi negativi sconosciuto.

Un altro problema è che non tutte le interpretazioni del genoma sono uguali: diversi gruppi di ricerca potrebbero analizzare i risultati del sequenziamento dello stesso paziente in modo diverso. Il sequenziamento stesso è automatizzato con una macchina e i ricercatori utilizzano software speciali e strumenti online per setacciare le grandi quantità di dati prodotti (vedi Internet del DNA). Tuttavia, non tutti gli scienziati sono ugualmente abili nell'analisi dei file del genoma, afferma Kohane.

Proprio come ottenere una biopsia su un nodulo al seno merita una seconda opinione per una diagnosi di cancro, così fa rileggere un genoma, dice Kohane.

La famiglia Edwards ha ancora poche possibilità di ottenere una diagnosi. Matthew Herzog, coordinatore dello studio per l'Undiagnosed Diseases Network presso l'UCLA, afferma che i ricercatori stanno esplorando altri modi per risolvere casi irrisolti, come il sequenziamento dell'RNA, che analizza i cambiamenti nel modo in cui il DNA viene trascritto. È anche possibile replicare i cambiamenti sospetti del DNA nei topi e nei pesci zebra, per vedere se causano sintomi simili a quelli osservati in un paziente umano.

Herzog e i suoi colleghi pensano di aver identificato un paziente in Nuova Zelanda che presenta gli stessi sintomi di Beckett. Se riescono a far sequenziare il genoma di quel paziente, potrebbe rivelare una mutazione del DNA condivisa da entrambi i bambini.

Ma Eric Edwards ammette che lui e sua moglie sono al punto in cui siamo preparati che potremmo non saperlo mai.

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