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Il sequenziamento di seconda generazione per accorciare i tempi di diagnosi

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Il sequenziamento del genoma o parti di esso, sta diventando una pratica sempre più frequente nella diagnostica. Quali sono i vantaggi e le potenzialità?

Ne parliamo con il dott. Giovanni Cazzaniga, ricercatore di genetica medica del Dipartimento di Medicina dell’Università di Milano Bicocca e responsabile del laboratorio di diagnostica emato-oncologica Tettamanti appartenente alla Clinica pediatrica della Fondazione Monza e Brianza per il Bambino e la sua Mamma (MBBM).

Dott Cazzaniga, ci spieghi in cosa consiste il sequenziamento di seconda generazione (in inglese Next Generation Sequencing, NGS)

“Si tratta di una tecnica molecolare che si utilizza in ricerca da circa 15 anni ma solo recentemente ha cominciato a essere impiegata in diagnostica. Offre il grande vantaggio di poter fare analisi diagnostiche che non sono ristrette a ciò che si conosce. Come dice il nome, si tratta di sequenziare il DNA o RNA di alcune cellule di un paziente e di scoprire potenzialmente qualcosa di nuovo o confermare qualcosa di noto. Si parla poi di seconda generazione in quanto la prima generazione è nata alla fine degli anni 90’ e aveva molti limiti, sia nel numero di campioni sequenziabili, sia nella lunghezza delle sequenze, limiti che sono ormai superati.

Per fare un esempio, con il sequenziamento di prima generazione si potevano sequenziare fino a 1000 basi (i mattoncini che compongono il DNA) in alcune ore. Il sequenziamento di seconda generazione permette di sequenziare tutto il genoma umano (3 miliardi e 200 milioni di mattoncini) in meno di un giorno. La sfida non è più la produzione del dato ma la sua analisi.

Inoltre, con il sequenziamento di seconda generazione possiamo identificare singole mutazioni, piccole variazioni di pochi basi o anche riarrangiamenti strutturali di porzioni di geni anche molto grandi. Tutto questo ha aperto alla possibilità di fare studi che fino a pochi anni fa erano impensabili”.

Di cosa si occupa il suo laboratorio?

“Il laboratorio nel quale lavoro si occupa di emato-oncologia, più nello specifico di Leucemia Linfoblastica Acuta (LLA) in età pediatrica. La LLA è la leucemia più frequente nel bambino (Science4life ne ha parlato in diversi articoli, qui e qui per approfondimenti). Inoltre, siamo il laboratorio di riferimento per le analisi molecolari per tutti i centri italiani dell’Associazione Italiana di Ematologia e Oncologia Pediatrica (AIEOP) che curano i circa 400 bambini che si ammalano di LLA ogni anno. Non ci limitiamo a fare diagnosi di LLA per i pazienti pediatrici ma facciamo servizio di diagnostica anche per i pazienti emato-oncologici adulti.

Tornando ai pazienti pediatrici, il laboratorio di diagnostica, utilizzando il sequenziamento di seconda generazione, identifica i riarrangiamenti dei geni delle immunoglobuline del recettore della cellula T (T-cell receptor). Questi riarrangiamenti sono specifici della singola cellula del paziente leucemico, diversi in ogni paziente e sono i marcatori della malattia residua minima (MRD, minimal residual disease). Noi infatti monitoriamo nel tempo questi riarrangiamenti per verificare che il paziente risponda bene ai trattamenti. Perciò, se la malattia minima residua non aumenta, vuol dire che il paziente risponde bene alle cure, se invece c’è un aumento della malattia minima residua, il medico che ha in cura il bambino deve cambiare protocollo di cura”.

Quali vantaggi ha portato il sequenziamento di seconda generazione nel suo laboratorio?

“Ha essenzialmente semplificato la procedura e accorciato i tempi di diagnosi e refertazione. Prima si dovevano fare delle indagini diagnostiche piuttosto elaborate e lunghe, ora, grazie al sequenziamento di seconda generazione, possiamo identificare i riarrangiamenti di ognuno dei 400 bambini che in Italia si ammalano di leucemia ogni anno, con un solo test all’esordio della malattia e poi monitorare la malattia residua minima più volte nel tempo con altre tecniche.

Oltre a misurare la malattia residua minima, utilizziamo il sequenziamento di seconda generazione per identificare altre anomalie genetiche, chiamate trascritti di fusione, per geni che conferiscono una prognosi peggiore ma per i quali esistono dei trattamenti farmacologici. Queste analisi si effettuano tra il giorno 33 e il giorno 50 dall’inizio del trattamento, in modo da poter indirizzare al meglio la terapia del paziente pediatrico. Oggi queste analisi si fanno solo a quei bambini che non rispondono alle terapie convenzionali ma verrà implementato per tutti i pazienti in quanto abbiamo visto che è importante monitorare tutti i pazienti per le anomalie genetiche note, per anticipare e rendere più efficace la personalizzazione delle cure”.

In quali altri ambiti il suo laboratorio applica il sequenziamento di seconda generazione?

“Il nostro laboratorio è aperto anche al servizio verso altri ospedali oltre all’Ospedale San Gerardo. Ci occupiamo infatti di servizio di sequenziamento per lo screening di mutazioni nell’adulto per le malattie mieoloproliferative e le mielodisplasie”.

Tornando alla diagnostica della LLA nei bambini, possiamo dire che questo approccio diagnostico e terapeutico è un esempio di medicina personalizzata?

“Certamente, ogni bambino ha delle anomalie genetiche caratteristiche che lo differenziano e che determinano la terapia che dovrà seguire. Questo è possibile grazie al sequenziamento di seconda generazione che ci dà la possibilità di individuare anche nuove alterazioni geniche oltre che confermare anomalie note.

I dati che si generano seguendo i bambini con questo dettaglio, sono piuttosto complicati da comprendere. Il prossimo passo sarebbe quello di applicare l’intelligenza artificiale all’elaborazione dei dati in modo da rendere più veloce e affidabile la diagnosi e aiutare il medico a scegliere la giusta terapia”.

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