Un progetto di: HEAL ITALIA e Policlinico di Sant’Orsola
La sindrome Ring 14 è una malattia genetica rara caratterizzata da un fenotipo complesso e severo che comprende disabilità intellettiva ed epilessia resistente ai farmaci. È causata dal riarrangiamento del cromosoma 14 in una struttura ad anello originata da due punti di rottura sulle porzioni terminali del cromosoma che sono fusi insieme. Nonostante la diagnosi genetica venga generalmente determinata, il meccanismo molecolare causale del fenotipo non è stato ancora chiarito.
Il sequenziamento long-read, di recente introduzione, è una tecnologia rivoluzionaria che consente di sequenziare lunghe molecole di acidi nucleici (più di 10Kb). Questo ha permesso di superare alcune limitazioni tecniche delle precedenti metodiche. Uno dei principali vantaggi è la capacità di individuare varianti strutturali, compresi riarrangiamenti complessi (come il Ring 14), con elevata sensibilità, accuratezza e una precisa definizione dei punti di rottura.
L’analisi di sequenziamento long-read (Oxford Nanopore Technology) è stata eseguita su campioni di DNA di pazienti con sindrome Ring 14. È stato evidenziato il riarrangiamento ad anello ed identificato con altissima precisione i punti di rottura sul cromosoma 14. L’analisi verrà estesa a una coorte più ampia di pazienti e genitori sani e i risultati verranno integrati con i dati ricavati con altre avanzate tecniche di analisi del genoma in un approccio multi-omico. Le informazioni genetiche saranno integrate con le caratteristiche cliniche per identificare i modificatori clinici e i determinanti prognostici.
Obiettivi e benefici
Le potenzialità di questo nuovo approccio sono:
- Precisa definizione genomica della complessa struttura del cromosoma ad anello;
- Migliore correlazione genotipo-fenotipo;
- Utilizzo di tecnologie innovative integrate per una definizione completa dell’anomalia genetica;
L’obiettivo finale consiste nel migliorare l’assistenza ai pazienti e le opzioni di trattamento per questa grave patologia, tramite una migliore comprensione dei meccanismi molecolari che ne sono alla base.
Tecnologie abilitanti
Il processamento dei dati genomici generati da long-read sequencing necessita di una notevole potenza di calcolo in tutti i suoi passaggi, dal base calling all’allineamento delle read fino alla chiamata delle varianti e si avvantaggia di strategie computazionali basate su risorse di calcolo con GPU, proprio a sottolineare l’impatto che l’HPC ha in questo settore.