Genomica

LA PIATTAFORMA DI GENOMICA ILLUMINA La piattaforma Illumina si avvale di una tecnologia rivoluzionaria che si basa su sfere di silice di 3 micron che si autoassemblano nei micropori di uno dei due substrati: fasci di fibre ottiche o vetrini di silice planare. Ogni microsfera è coperta da centinaia di migliaia di copie di un oligonucleotide specifico che nei saggi Illumina agiscono come sequenze di acquisizione. La Piattaforma Illumina costituisce lo strumento d’elezione per lo studio del genoma e del trascrittoma attraverso i DNA microarray. Particolari DNA microarray sono gli SNP microarray che sono usati per identificare i così detti tratti ipervariabili, ovvero quelle sequenze che variano da individuo ad individuo nell’ambito della stessa specie o in sottopopolazioni isolate geograficamente o socialmente. Gli arrays sono quindi utilizzati per identificare i polimorfismi da singolo nucleotide (single nucleotide polymorphisms, SNPs), che si pensano responsabili della variazione genetica e della suscettibilità individuale a manifestare determinate malattie. I DNA microarray possono essere usati anche per la genotipizzazione che trova impiego nella medicina forense (esame del DNA), nella diagnostica e in una nuova branca della farmacologia, la farmaco genomica, che si propone di studiare la relazione tra diversità genetica e risposta ai farmaci, intendendo per risposta sia gli effetti terapeutici che quelli collaterali o avversi. Gli SNP microarray sono anche utilizzati per tracciare i profili di mutazione somatica nelle cellule tumorali. L’amplificazone e la delezione a cui sono soggette queste cellule possono essere investigate contemporaneamente con la tecnologia dell’ibridazione genomica comparativa. La piattaforma Illumina comprende anche un modulo di sequenziamento “next generation” capace di sequenziale in parallelo milioni di frammenti utilizzando la speciale tecnologia basata sulla chimica del metodo di terminazione reversibile in cui in fase di sequenziamento vengono aggiunti un nucleotide alla volta ciascuno recante un marcatore cromatico riconosciuto tramite fluorescenza. Questa nuova tecnologia offre un sistema altamente efficiente, accurato e scalabile che stabilisce un nuovo standard per la produttività, economicità e la precisione tra le tecnologie di sequenziamento di nuova generazione. Sulla piattaforma Illumina sono possibili quindi un ampio spettro di analisi di DNA ed RNA qui parzialmente elencate: • analisi di espressione genica globale per RNA umano, o di altre specie, basato sulle informazioni derivate dal National Center for Biotechnology Information Reference Sequence (NCBI RefSeq) database; • profili di espressione genica da RNA derivati da tessuti fissati in formalina e inclusi in paraffina (FFPE) per un totale di 24.000 transcritti usando cDNA-mediated annealing, selection, extension, and ligation assay (DASL); questa tecnologia permette di analizzare anche campioni di RNA parzialmente degradato a partire da 200 ng di RNA totale; • analisi genotipica genome-wide e analisi di Copy Number Variation con Infinium HD BeadChips; • profili di metilazione genome-wide utilizzando HumanMethylation27 BeadChip che possono qualitativamente interrogare 27.578 CpG loci corrispondenti a più di 14.000 geni con una risoluzione a livello di singolo nucleotide. Grazie quindi all’implementazione dei diversi moduli della piattaforma Illumina è possibile svolgere studi di genomica e di trascrittomica di qualsiasi tipologia, anche in ambito veterinario ed agronomico dove la tecnologia Illumina sta ottenendo, in questi mesi, risultati sorprendenti, portando ad esempio alla definizione del modello tridimensionale del genoma di lievito o a rivelare, per mezzo del sequenziamento dell’mRNA ad alta risoluzione, una complessità del trascrittoma di riso coltivato molto maggiore di quello che si era creduto fin’ora. L’Unità Operativa di Ricerca è coordinata dal Prof. F.P. Schena dell’Università degli Studi di Bari (fp.schena@nephro.uniba.it). La piattaforma è gestita dal Dr. F. Sallustio (f.sallustio@nephro.uniba.it) ed è allocata presso il Consorzio CARSO.