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IFOM – ISTITUTO FIRC DI ONCOLOGIA MOLECOLARE Biologia molecolare

SAMMY-seq, dalla ricerca sul cancro a quella sull’invecchiamento precoce

Una nuova tecnica permette di studiare le alterazioni della struttura del DNA nel cancro e in malattie come la progeria, una sindrome che interessa bambini di pochi anni causando problemi tipici degli anziani

IL PROTAGONISTA Chi è Sammy?

Qualche volta gli scienziati hanno in mente da subito come chiamare il frutto del loro lavoro. SAMMY sta per “Sequential Analysis of MacroMolecules accessibilitY” (analisi sequenziale di accessibilità delle macromolecole). Ma perché l’acronimo è SAMMY e non, per esempio, SAMMA? Per rendere omaggio a Sammy

a cura di eLeNA RIBOLdI La collaborazione di ricercatori con competenze complementari ha portato allo sviluppo di una nuova tecnica per l’analisi del

DNA, chiamata SAMMY-seq.

La sua applicazione ha già permesso di ottenere risultati notevoli nello studio dell’invecchiamento prematuro dei bambini affetti da progeria.

Grazie alla sua versatilità, la

SAMMY-seq promette di migliorare le nostre conoscenze su tutte le malattie, come il cancro, in cui viene alterata la struttura della cromatina, ovvero il groviglio di DNA e delle proteine a esso associate.

dNA IN 3d

Il DNA contiene le informazioni che permettono alle cellule di sopravvivere e svolgere il loro compito. Un tempo si pensava che tutta l’informazione fosse contenuta nella sequenza del DNA, ma poi si è compreso che oltre al “codice genetico” esiste anche un “codice epigenetico”, basato su modificazioni della struttura della cromatina. Il DNA può assumere conformazioni diverse, favorendo o sfavorendo l’accesso ai vari geni, i segmenti che contengono le istruzioni per la sintesi delle proteine.

Il repertorio di geni accessibili, e quindi utilizzabili, dalla cellula cambia a seconda del contesto: cellule di tessuti differenti attivano geni specifici a seconda delle funzioni che svolgono, della fase della vita dell’organismo e dell’ambiente in cui quest’ultimo vive. Questo meccanismo di regolazione può però smettere di funzionare nel modo giusto, causando gravi danni. La SAMMY-seq serve a studiare le alterazioni caratteristiche delle situazioni patologiche.

uN’IdeA NuOvA

Chiara Lanzuolo, ricercatrice dell’Istituto di tecnologie biomediche del Consiglio nazionale delle ricerche (CNR) e responsabile del laboratorio di Chromatin and Nuclear Architecture all’Istituto nazionale di genetica molecolare (INGM), mentre studiava la senescenza, cioè l’invecchiamento cellulare, si era resa conto che non era in grado di esaminare in dettaglio l’architettura del DNA perché non esisteva una tecnica semplice e versatile per farlo. Tale tecnica sarebbe stata utilissima per lo studio di tutte quelle condizioni accumunate da alterazioni della struttura del DNA, tra cui il cancro. “Osservando le cellule al microscopio, è possibile vedere che la struttura del DNA contenuto nel nucleo delle cellule tumorali è alterata” spiega Lanzuolo. “Tanto è vero che uno dei parametri considerati nell’esame istologico è la presenza

Basso, un giovane biologo affetto da progeria che ha fondato un’associazione per promuovere lo studio di questa rara malattia, l’Associazione italiana progeria Sammy Basso. Dopo averlo conosciuto, Chiara Lanzuolo ha deciso che la tecnica che stava mettendo a punto avrebbe dovuto portare il suo nome. “Ora stiamo sviluppando varie versioni della SAMMYseq, ma la radice del nome sarà sempre la stessa.” SAMMY-seq senescenza progeria

di nuclei anomali. Se si osser- dui affetti da progeria. La provano strani accumuli di DNA geria, o sindrome di Hutchinla diagnosi è peggiore, perché son-Gilford, è una sindroquesto fenomeno si verifica me rara che colpisce i bambiquando il tumore acquista ca- ni, causando invecchiamento rattere maligno.” precoce e riducendone drasti-

Il progetto per la messa a camente l’aspettativa di vita. È punto di una nuova tecnica causata da un difetto nel gene per l’analisi del DNA scritto della Lamina A da cui dipende da Chiara Lanzuolo è stato se- una distorsione nella forma lezionato per ricevere un My del DNA e il suo conseguente First AIRC Grant, un finanzia- malfunzionamento. mento dedicato ai giovani ri- Usando la SAMMY-seq, i cercatori. La ricerca è stata svi- team guidati da Lanzuolo e luppata in collaborazione con Ferrari hanno scoperto quali Francesco Ferrari, responsabi- regioni del DNA sono colpite le del programma di genomi- per prime dal cambio di conca computazionale all’I- Una tecnica formazione. Questa inforstituto FIRC di oncologia molecoper l’analisi della struttura mazione potrà aiutare a capire l’origilare (IFOM) e ricercatore del DNA ne della malattia e a ipoall’Istituto di genetica mole- tizzare come intervenire per colare del CNR. L’unione del- rallentare l’invecchiamento le competenze di Lanzuolo e dei bambini malati. I risultaFerrari in biologia molecolare ti della ricerca sono stati pube in biologia computazionale blicati dalla prestigiosa rivista ha permesso di arrivare al ri- Nature Communications. sultato.

“Abbiamo messo a pun- Le PROSPeTTIve fuTuRe to un protocollo che permet- “La SAMMY-seq è una tecte di isolare il DNA dai cam- nologia molto versatile” dipioni di cellule e tessuto senza ce Lanzuolo. “A differenza di modificarne la struttura” spie- altre tecniche per analizzare ga Lanzuolo. Una volta ricava- l’architettura del DNA, può ta la sequenza del DNA isolato essere utilizzata sulle biopsie. (da qui il suffisso “seq” nel no- Noi ora stiamo analizzando me), la si analizza. “Con que- biopsie di tumori della prostasta tecnica possiamo identifi- ta e del colon-retto, ma abbiacare con precisione le regioni mo già avviato varie collabodel DNA coinvolte nelle alte- razioni per applicarla in conrazioni epigenetiche da cui di- testi diversi.” pendono i cambiamenti nella “La SAMMY-seq permette struttura tridimensionale del di lavorare anche a partire da DNA” sintetizza Ferrari. poche cellule” aggiunge Ferrari. “In futuro potrebbe esseLO STudIO mOLecOLARe re usata per suddividere i padeLLA PROGeRIA zienti in base alla gravità del

Il banco di prova per la tumore ed essere sfruttata per nuova tecnica è stato lo studio definire le scelte terapeutiche dei campioni di alcuni indivi- e di follow-up.”