Libri di Tom Strachan

Dal completamento della prima sequenza genomica umana nel 2003, grazie al Progetto Genoma Umano, le tecnologie di analisi del DNA hanno rivoluzionato la medicina. Genetica medica, ematologia e oncologia sono stati i primi settori a trarne vantaggio. Oggi le applicazioni spaziano in tutti gli ambiti, favorendo la comprensione della patogenesi e lo sviluppo di terapie innovative. Genetica & Genomica nelle scienze mediche fornisce le basi teoriche e concettuali per comprendere questa rivoluzione e i suoi risvolti nella pratica medica e nella ricerca. Le nuove scoperte, come quelle su genoma, epigenetica, RNA non codificanti, sono introdotte in relazione alla loro importanza per la salute umana; le tecnologie biomolecolari e genomiche sono spiegate nel contesto delle loro applicazioni per la diagnostica e la ricerca medica. Sono, inoltre, illustrati i principi della farmacogenomica e ne vengono discusse le potenzialità nell?ambito della medicina personalizzata. I concetti sono introdotti gradualmente, dalle basi teoriche alle applicazioni pratiche: nei primi tre capitoli sono raccolti i concetti di base della genetica e della genomica, essenziali per comprendere i fondamenti della genetica medica, spiegati nei tre capitoli successivi. I cinque capitoli restanti sono dedicati alle applicazioni cliniche, tra cui: lo studio del ruolo dei cambiamenti del DNA su larga scala nello sviluppo di malattie; l?analisi delle malattie monogeniche e delle varianti genetiche che predispongono a patologie complesse; il ruolo di varianti genetiche, disregolazione epigenetica e fattori ambientali nella patogenesi; i nuovi approcci per il trattamento delle malattie genetiche; genetica e genomica del cancro; le applicazioni diagnostiche, comprese le tecnologie genome-wide. I test genetici sono approfonditi anche dal punto di vista etico, oggi imprescindibile nella diagnostica medica. All?interno dei capitoli le schede Focus e Focus clinico forniscono informazioni aggiuntive su tecnologie e applicazioni. Al termine di ogni capitolo, sono presenti Domande per riflettere su quanto appreso, le cui risposte sono disponibili nel sito del libro, insieme ai test interattivi di autovalutazione e ai video sul DNA. Tom Strachan è professore emerito di Genetica molecolare umana alla Newcastle University, a Newcastle upon Tyne, Regno Unito. È autore di Genetica molecolare umana, scritto con Andrew Read e pubblicato in Italia da Zanichelli (seconda edizione, 2021). Nel 2007 ha ricevuto, insieme a Read, lo European Society of Human Genetics Education Award, per il suo eccezionale contributo nella divulgazione della genetica umana. Anneke Lucassen è professoressa di Medicina genomica e direttrice del Centre for Personalised Medicine alla University of Oxford, Regno Unito. Le risorse digitali universita.zanichelli.it/strachan-gg2e A questo indirizzo sono disponibili le risorse digitali di complemento al libro. Per accedere alle risorse protette è necessario registrarsi sumy.zanichelli.it inserendo il codice di attivazione personale contenuto nel libro. L?accesso alle risorse digitali protette è personale, non condivisibile e non cedibile, né autonomamente né con la cessione del libro cartaceo.

I progressi nell’ambito della genetica molecolare umana sono stati moltissimi nell’ultimo decennio, ma non ci sono dubbi su quale sia lo sviluppo più coinvolto nei cambiamenti: il sequenziamento massivo del DNA. Le applicazioni delle tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (NGS, Next Generation Sequencing), che si sono espanse in ogni area della disciplina, sono trattate qui in modo ampio e aggiornato, includendo anche il campo nuovo ed entusiasmante degli studi di genomica su singola cellula e le innovazioni nelle tecniche per la manipolazione dei geni. Le tecnologie meno recenti sono state sintetizzate e raggruppate, ma non escluse dalla trattazione; per quanto quasi del tutto superate nei laboratori, sono didatticamente molto utili, come nel caso dello studio dei cariotipi: il microscopio infatti aiuta a capire cosa avviene nel nucleo di una cellula in modo più chiaro rispetto all’analisi informatica. Fin dalla prima edizione, lo scopo di Genetica molecolare umana è proprio fornire i fondamenti della disciplina, non stilare una lista di informazioni, per le quali è più proficuo attingere direttamente alle fonti online. Anche la genomica funzionale, le cellule staminali e i metodi per creare modelli di malattia trovano in questa edizione largo spazio, così come maggior attenzione è riservata all’ereditarietà, alle varianti del DNA – inserite nel contesto delle popolazioni – e al ruolo dell’epigenetica nel controllo dell’espressione genica. Alle cellule staminali, in particolare, è dedicata una spiegazione dettagliata delle origini del differenziamento cellulare e un esteso approfondimento sulle cellule staminali pluripotenti, sulle cellule staminali tissutali e sulla riprogrammazione cellulare. Inoltre, gli studi di associazione genome-wide (GWAS), che aprono la strada agli approcci basati sul sequenziamento su larga scala, sono maturi per un’analisi critica, che ne percorre i successi e i limiti. Infine, i grandi progressi compiuti in pochi anni nell’analisi del DNA contemporaneo e di quello antico, e le nuove informazioni sulle origini e sulla storia dell’essere umano che se ne ricavano, sono oggetto di un nuovo capitolo sulla genetica evoluzionistica, «La genomica comparata e l’evoluzione del genoma».

L'opera Lo Human Genome Project e i successivi sviluppi tecnologici, in particolare le tecnologie dei microarray su scala genomica e il sequenziamento massivo in parallelo del DNA, hanno modificato lo scenario dei rapporti tra genetica e medicina. L'era della genetica medica, focalizzata sulle anomalie cromosomiche, le malattie monogeniche e i geni, sta lasciando il passo all'era della genomica clinica e di salute pubblica, e le analisi su scala genomica della variabilità genetica stanno cominciando a collegare in modo comprensibile il genoma al fenoma. I Capitoli 1 e 2 di Genetica & Genomica trattano gli aspetti fondamentali del DNA, dei cromosomi, del ciclo cellulare, dell'organizzazione del genoma umano e dell'espressione genica. Il Capitolo 3 introduce tre approcci della genetica molecolare di base che si usano per manipolare il DNA: l'amplificazione del DNA (tramite il clonaggio del DNA o la PCR), l'ibridazione dell'acido nucleico e il sequenziamento del DNA. Il Capitolo 4 si occupa dei principi generali della variabilità genetica, fra cui i meccanismi di riparazione del DNA e alcuni aspetti specifici della variabilità funzionale. Il Capitolo 5 tratta del modo in cui avviene la trasmissione dei geni nelle famiglie e delle frequenze alleliche nelle popolazioni. Il Capitolo 6 spiega come i geni siano regolati da una vasta gamma di proteine e di regolatori di RNA non codificanti e qual è il ruolo centrale delle sequenze regolatrici del DNA e dell'RNA. La seconda parte del libro è dedicata invece alle applicazioni cliniche: nel Capitolo 7 si spiega come sorgono le anomalie cromosomiche, quali sono le loro conseguenze e come le mutazioni e le modificazioni del DNA su larga scala possano causare direttamente una malattia; il Capitolo 8 si occupa di come si identificano i geni che stanno alla base delle malattie monogeniche e delle varianti genetiche che determinano la suscettibilità alle malattie complesse. Il Capitolo 9 tratta brevemente l'ampia gamma di approcci per il trattamento delle malattie genetiche, prima di esaminare in che modo gli approcci genetici vengano utilizzati direttamente e indirettamente nella cura delle malattie e in che modo la variabilità genetica influenzi le nostre risposte al trattamento farmacologico. Il Capitolo 10 affronta il tema della genetica e della genomica del cancro e spiega come i tumori nascano da una combinazione di varianti genetiche anomale e di disregolazione epigenetica. Il Capitolo 11 presenta infine un'ampia rassegna di applicazioni diagnostiche (e in particolare quelle sorprendenti offerte dalle nuove tecnologie su scala genomica) oltre a considerazioni etiche riguardanti la diagnosi e le terapie geniche. Il sito web All'indirizzo online.universita.zanichelli.it/strachan-genetica-e-genomica sono disponibili (in lingua inglese) le risposte alle domande di fine capitolo e i quiz a scelta multipla.

La sequenza "finita" del genoma umano è stata pubblicata nel 2004 e da allora siamo entrati in un'era in cui ogni anno viene prodotta un'enorme quantità di dati, grazie alle tecnologie di sequenziamento parallelo del DNA: probabilmente il genoma di un enorme numero di organismi e di singoli individui sarà stato completato prima della prossima edizione di questo libro. Un altro strumento d'indagine in grande espansione è l'analisi bioinformatica: si stanno allestendo potenti programmi per confrontare il nostro genoma con quello di un crescente numero di altri organismi. La genomica comparata ci sta aiutando a comprendere le forze che hanno modellato l'evoluzione del genoma umano e quello di molti organismi modello importanti per la ricerca e per le applicazioni biomediche. Questi studi sono già stati molto utili per definire le parti che si sono conservate, e sono quindi presumibilmente più importanti, del nostro genoma, consentendo di identificare le componenti che cambiano più velocemente e ciò che ci rende unici. L'analisi trascrittomica basata sulle sequenze è un'importante strumento per capire la funzione dei geni umani nell'ambito di progetti come ENCODE, che si propone di creare un'enciclopedia degli elementi di DNA a funzione nota; quando si sarà accumulata un'adeguata massa di dati sulla funzione genica, si avranno le basi per un reale sviluppo della biologia dei sistemi.