La doppia elica del Dna compie 70 anni. Sono passati settanta anni da quando James Watson e Francis Crick hanno annunciato la scoperta della doppia elica del DNA e il suo ruolo nella trasmissione delle informazioni necessarie alla vita. Era infatti il 28 febbraio 1953, quando il fisico britannico Francis Crick annunciò in un pub di Cambridge di aver scoperto insieme al biologo americano James Watson “il segreto della vita“.
Quella scoperta riguarda la molecola che più di tutte avrebbe rivoluzionato la biologia negli anni a venire. Da allora si sono aperti scenari inimmaginabili in medicina, dalla lotta ai tumori fino alle malattie genetiche anche rare. Ma ci sono stati risvolti importanti in ogni campo della scienza, dalla paleontologia fino alla ricerca di vita nello spazio.
La scoperta della struttura del DNA
La scoperta della struttura del DNA venne fatta nel laboratorio Cavendish dell’Università di Cambridge. Vennero usate le immagini di cristallografia ai raggi X, scattate da Maurice Wilkins e dalla ‘dimenticata’ Rosalin Franklin, il cui contributo divenne noto solo più tardi.
Watson e Crick intuirono che il DNA era simile a una scala a pioli avvolta in senso orario. Essa era costituita da uno scheletro di zucchero e fosfati e i gradini costituiti dalle basi azotate. Queste ultime rappresentano le ‘lettere‘ del codice della vita (adenina, timina, citosina e guanina), appaiate a due a due. La ricerca venne pubblicata su Nature, il 25 aprile 1953, e il riconoscimento del premio Nobel per la medicina, assegnato nel 1962 a Watson, Crick e Wilkins.
Una molecola straordinaria perché contiene le informazioni per creare gli uomini
Un’importante implicazione della scoperta del DNA fu la lettura del codice genetico, nel Progetto genoma umano. I comuni cittadini si trovano sempre più a indagare il proprio codice genetico per cercare di capire meglio sé stessi e il loro organismo.
“Nel corpo umano – spiega all’AGI Giuseppe Novelli, genetista dell’Università di Tor Vergata – ci sono in media circa 37,2 trilioni di cellule“. E’ il DNA ed è proprio in questa molecola che sono contenute le informazioni necessarie alla vita.
Il lunghissimo DNA umano potrebbe coprire la distanza dalla Terra a Plutone
Contina Novelli: Se potessimo unire in un lungo filamento tutto il DNA del nostro corpo, potremmo raggiungere Plutone e tornare indietro. Questo significa che la quantità di informazioni è talmente grande da poterci scrivere almeno 175 libri di grandi dimensioni per un totale di 262.000 pagine! “.
Non solo. “Il DNA – aggiunge – è estremamente stabile tanto che oggi è possibile esaminare le informazioni contenute nel genoma degli uomini di Neanderthal o di Denisova e ricostruire la nostra storia evolutiva della nostra specie“.
Le proprietà del DNA
“Il DNA – spiega Novelli – è in grado di fare copie di sé stesso e trasferire quindi le sue informazioni in modo preciso e accurato (solo un errore per ogni miliardo di lettere copiate!). Gli errori sono le mutazioni, ne facciamo almeno tre per ogni divisione cellulare. Molte di queste mutazioni sono innocue e prive di significato. Altre invece possono avere un significato patologico e quindi diagnostico. Questo ci rende diversi e identici allo stesso tempo. Noi condividiamo lo stesso DNA per circa il 99,9% della sua informazione. Tuttavia, la piccola quota che ci rende diversi è, nello stesso tempo, enorme. Non esistono, e probabilmente non sono mai esistiti due individui identici (non lo sono nemmeno i gemelli monozigoti!)“.
Ogni essere umano può avere centinaia di mutazioni
“Ognuno di noi – prosegue – può avere centinaia di mutazioni di tipo personale, non condivise nemmeno con i propri genitori. Per questa ragione, è importante che queste vengano studiate e interpretate da esperti genetisti e non da macchine per quanto sofisticate. Solo il 2% del nostro genoma fornisce le informazioni per costruire le proteine, le vere macchine operative delle nostre cellule“.
“Tutto il resto è in parte residuo evolutivo (l’8% del nostro DNA è di origine microbica) e in parte regolativo. Accende o spegne l’attività di numerosi geni e decide quando attivarli o disattivarli in base alle nostre attività quotidiane, al cibo che ingeriamo, a ciò che respiriamo. Ma soprattutto, decide il destino specialistico delle nostre cellule: chi deve diventare fegato, rene, polmone o altro e svolgere funzioni diverse anche se posseggono lo stesso DNA e la stessa informazione. Tutto questo si chiama epigenetica“.
Gli ultimi due decenni della ricerca epigenetica
Novelli precisa inoltre: “L’epigenetica ci ha permesso di seguire le impronte che l’ambiente lascia sul nostro DNA e soltanto da poco riusciamo a trovarle e capirle. Infatti negli ultimi venti anni, abbiamo capito come leggere e interpretare le informazioni contenute nel nostro genoma: dare un nome a molte malattie senza diagnosi, diagnosticare in utero malattie genetiche e sviluppare test predittivi di malattie e, in molti casi, di trovare il farmaco giusto per la giusta persona (farmacogenetica); ottenere in laboratorio farmaci salvavita come l’insulina, costruita per noi da batteri geneticamente modificati; di curare definitivamente malattie genetiche pensate inguaribili come la talassemia, l’emofilia, l’anemia falciforme, alcune forme di cecità, l’atrofia muscolare spinale“.
I risvolti della genetica permettono oggi l’analisi familiare
“In alcuni casi – aggiunge Novelli – è oggi possibile, identificare una persona ignota da profilo di DNA attraverso l’analisi familiare eseguita dal confronto del DNA di una macchia repertata sulla scena di un crimine e i profili del DNA nelle banche dati del DNA, in grado di contenere tutti i profili genetici degli individui coinvolti in attività criminali (legge 85/2009). In base alla banca dati del DNA, eventuali corrispondenze parziali, suggeriscono che il sospetto (cioè la persona che ha lasciato tracce corporee sulla scena del crimine) é un parente biologico di una persona nel database, ad esempio un fratello, un padre o un figlio. E’ evidente che questo tipo di analisi suscita perplessità in termini di privacy e altre problematiche correlate ai rapporti sociali e familiari”.
Gli obiettivi della banca dati del DNA
“L’istituzione di tale banca dati mira a rafforzare la cooperazione transfrontaliera nella lotta ai fenomeni del terrorismo, dell’immigrazione clandestina, della criminalità internazionale e transnazionale. Le disposizioni contenute negli accordi prevedono, infatti, lo scambio di informazioni concernenti dati informatici relativi alle impronte digitali e ai dati genetici (DNA), assicurando un livello adeguato di protezione di questi dati da parte del Paese contraente destinatario.”
Le banche dati delle diverse legislazioni
“Seppure con legislazioni differenti, banche dati di questo tipo sono già state costituite nel Regno Unito, negli Stati Uniti e nella maggior parte dei Paesi Europei, consentendo di ridurre in maniera sensibile il numero dei casi rimasti irrisolti. E’ stato infatti osservato che, grazie all’uso di tali banche, molti individui indagati per un particolare crimine sono stati identificati come responsabili di altri reati commessi in precedenza. La banca dati del DNA è diretta anche a stabilire l’identità dei cadaveri, ricostruendo i profili del Dna dei familiari, nonché a rintracciare persone scomparse e a scoprire gli autori di altri reati che oggi, in larga parte, rimangono ignoti, come i furti e le rapine. La banca dati del DNA in Italia è sotto stretto controllo delle forze dell’ordine e ha collezionato al momento circa 50.000 profili di Dna che sono stati validati e verificati“.
L’importanza del DNA per la consulenza genetica
Puntualizza il genetista: “Oltre alla presenza di un gene mutato, sapere che c’è già stato un caso in famiglia e stabilire il grado di consanguineità fa la differenza nella valutazione del rischio individuale. Queste informazioni devono essere raccolte nel corso della consulenza genetica. La consulenza genetica è un processo medico attraverso cui si affrontano i temi della diagnosi, della prognosi e del trattamento di una malattia genetica. In essa viene identificato il modello di trasmissione e il rischio di sviluppare la patologia o trasmettere ai figli e vengono discusse le scelte e le opzioni correlate a quella specifica malattia e ai rischi ad essa legati.
Ogni risultato nella ricerca epigenetica va inquadrato nel contesto generale
L’esperto precisa: “Non tutte le mutazioni sono uguali e ogni risultato va inquadrato nel contesto generale. Esistono mutazioni di significato incerto che andrebbero studiate dal punto di vista funzionale. Non sempre questo è possibile ma occorre studiare a fondo i geni per poter dare una risposta al paziente. Ecco perché una consulenza deve esser fatta prima di sottoporsi al test genetico. Una donna con una forte storia familiare di cancro al seno che si sottopone a un approccio di screening basato sul DNA limitato. Si pensi ad alcune varianti patogene comuni BRCA1 e BRCA2, può fornire un esempio istruttivo dei potenziali danni della sostituzione dello screening basato sul DNA per una valutazione diagnostica“.
Il DNA non funziona come un “genoscopo”
Conclude Novelli – “Mentre questo screening, se positivo, può fornire informazioni diagnostiche sufficienti e quindi terminare la valutazione basata sul DNA. Se il test risulta negativo potrebbe offrire false rassicurazioni e troncare una valutazione più completa. Non può funzionare come un oroscopo. Conoscere le condizioni di rischio reali significa anche districarsi nella giungla dei test disponibili e analizzare con competenza tutte le informazioni raccolte. Non possiamo pensare di fare un “genoscopo“, un oroscopo basato sul DNA, ma dobbiamo studiare il DNA con le modalità adeguate e con la giusta competenza, e questo non sempre si trova. Auguri DNA“.
