1953 – Francis Crick e James Watson scoprono la struttura della molecola del DNA

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Simile al simbolo dell’infinito, la doppia elica del DNA continua a stupire e affascinare tutti, anche a 67 anni dalla sua scoperta. Ecco la sua storia. Era il 28 febbraio 1953, quando nei laboratori di Cambridge il biologo americano James Watson e il fisico britannico Francis Crick intuirono la struttura della molecola della vita, la struttura a doppia elica del DNA, che significa acido desossiribonucleico, descrivendone in modo completo il meccanismo che porta alla sua duplicazione. «Abbiamo trovato il segreto della vita!» fu il loro annuncio trionfale che sorprese i clienti dell’Eagle Pub di Cambridge, ignari che quella scoperta avrebbe aperto un nuovo importante filone della ricerca scientifica e offerto maggiori speranze a milioni di pazienti affetti da malattie genetiche.

Tuttavia, dietro alle loro fondamentali ricerche, vi è una storia lunga di esperimenti e studi, senza i quali i due ricercatori statunitensi non avrebbero potuto comprendere la natura del DNA.  Già nel 1865,  le leggi di Mendel sull’ereditarietà avevano fornito la chiave dell’esistenza di un preciso codice genetico. Da allora si erano fatti ulteriori passi in avanti in questo campo, grazie all’introduzione di nuovi metodi d’indagine come la cristallografia a raggi X ideata da William Henry Bragg. Questa tecnica permise di approfondire la struttura ed il funzionamento di molte molecole biologiche, tra cui gli acidi nucleici presenti nel DNA. I primi a sfruttarla efficacemente furono Oswald Theodore Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCart che nel 1944 riuscirono a dimostrare che i cromosomi, portatori dei caratteri ereditari, sono costituiti da catene di acido desossiribonucleico (DNA) e che è, pertanto, quest’ultimo il responsabile della trasmissione dei caratteri, necessari alla vita di un organismo. Per cui all’inizio degli anni Cinquanta si sapeva quasi tutto del DNA, tranne che forma avesse. Il 1953 fu l’anno decisivo. In quell’anno la biologa inglese Rosalind Franklin, ricercatrice al King’s College di Londra, riuscì a fotografare il modello base della molecola del DNA, grazie alla tecnica della diffrazione dei raggi di X di Bragg. L’immagine, nota alla storia come Foto 51, finì nelle mani del direttore del laboratorio Maurice Wilkins che la mostrò a due colleghi del celebre Cavendish Laboratory di Cambridge. I due, Francis Crick e James Watson, colsero l’occasione al volo e la utilizzarono per portare a termine le loro ricerche. Si arrivò così allo storico annuncio di Crick all’Eagle Pub, cui seguì un articolo sull’autorevole rivista Nature, che il 25 aprile dello stesso anno mostrò al mondo accademico il modello a doppia elica della molecola di acido desossiribonucleico. L’immagine ritraeva due filamenti con uno scheletro formato da molecole di zucchero (desossiribosio), unite tra loro da molecole di acido fosforico e avvolte intorno a un asse centrale, disegnando così un’elica. In quel documento non si accennava, purtroppo, ai meriti della povera Rosalind, che quattro anni dopo morì di cancro contratto per l’eccessiva esposizione alle radiazioni dei raggi X. Il suo nome rimase nell’ombra anche nel 1962 quando a Wilkins, Watson e Crick fu consegnato il Premio Nobel per la Medicina per le loro scoperte. In seguito, sono stati condotti ulteriori studi che hanno approfondito l’interpretazione del codice genetico e cioè hanno permesso di comprendere, in modo completo, come l’organismo possa decodificare le informazioni, al fine di sintetizzare le proteine necessarie al suo sviluppo. Grazie a questa scoperta è stato possibile poi capire alcune funzioni operative dei geni e da queste comprendere le cause e la natura di alcune malattie, al fine di sviluppare nuove tecniche per debellarle. “La ricombinazione genetica ha segnato una svolta. Ha permesso, ad esempio, di produrre insulina umana per i diabetici usando i batteri cresciuti in laboratorio invece che i maiali, ma soprattutto ha aperto la strada alle due grandi novità del momento che cambieranno il nostro futuro: la tecnica Crispr, che ci permetterà di correggere il DNA in modo ultra preciso cancellando molte malattie genetiche, e la riprogrammazione delle cellule, che ha aperto nuovi scenari per la medicina rigenerativa mandando in soffitta l’idea della clonazione umana finalizzata alla produzione di pezzi di ricambio”.  E’ difficile immaginare quali sorprese ci riserverà ancora la doppia elica. “Le previsioni nella scienza sono fatte per essere smentite, perché la ricerca riesce sempre a stupirci”, sottolinea Boncinelli, genetista italiano che, insieme ad alcuni collaboratori, ha scoperto la famiglia di geni che controllano il corretto sviluppo corporeo nell’uomo.  “Di certo, presto arriveremo a modificare il genoma della nostra stessa specie, per diventare più sani e longevi. Le tecnologie sono già disponibili  ma siamo noi che tentenniamo, perché con l’essere umano non si può giocare”. L’ultima sorpresa infatti di questa lunga storia è stata la recente mappatura dei genomi del cancro.

Un team internazionale di più di 1300 scienziati di 37 paesi ce l’hanno fatta a completare questo puzzle dopo dieci anni di duro lavoro. Un risultato importante e atteso e non a caso la notizia ha conquistato la copertina dell’ultimo numero della rivista Nature come proprio su Nature, il lontano 25 aprile 1953 fu pubblicata la sensazionale scoperta di Watson e Crick.  Grazie a questa mappatura, infatti,  sarà possibile saperne di più sulle cause, su come si sviluppa e si evolve il tumore ma ancor di più ci saranno nuove basi per migliorare diagnosi e terapie. Il progetto è il frutto della collaborazione tra il Consorzio Internazionale del Genoma del Cancro (Icgc) e il consorzio statunitense Tcga. Questo team internazionale ha lavorato al progetto “Genomi Pan-Cancro” (Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes – Pcawg), che ha completato l’analisi più dettagliata ad oggi disponibile di 2.600 genomi di 38 diversi tipi di tumore. Tra i protagonisti di questo studio ci sta l’università di Verona che dal 2010 rappresenta l’Italia nel Consorzio internazionale genoma del cancro. A rendere ciò possibile è stato il finanziamento del Miur al Centro Arc-Net, dell’Associazione italiana per la ricerca sul cancro (Airc), e l’ulteriore importante sostegno del Ministero della Salute attraverso la Fondazione italiana per lo studio delle malattie del pancreas (Fimp). Gli studi precedenti si erano concentrati sull’1% del genoma che è quella parte del DNA che codifica per le proteine. Questo progetto ha esplorato in modo molto più dettagliato il restante 99% del genoma, comprese le regioni chiave che controllano l’accensione e lo spegnimento dei geni. Aldo Scarpa, direttore del centro di ricerca applicata sul cancro Arc-Net afferma che “Questo lavoro aiuterà a rispondere ad uno dei più importanti ed irrisolti quesiti della medicina: perché due pazienti affetti da quello che sembra uno stesso tipo di tumore possono avere destini molto diversi e rispondere in maniera diversa alla stessa terapia? I risultati del progetto Pcawg mostrano che le ragioni di questi diversi comportamenti sono scritte nel DNA. Il genoma del tumore di ogni paziente è unico, ma esiste una serie finita di schemi ricorrenti. Queste nuove informazioni daranno vita a studi che permetteranno di identificare tutti questi schemi per ottimizzare la diagnosi e il trattamento”.  Questo studio appena pubblicato pone le basi per la seconda fase delle attività del consorzio Icgc che consiste nella realizzazione del progetto denominato Argo (Accelerating research in genomic oncology) che si occuperà di tradurre i risultati del sequenziamento del genoma dei tumori di singoli pazienti in terapie personalizzate e “di precisione”. Il progetto mira ad utilizzare nuovi test molecolari disegnati e messi a punto nell’ambito del consorzio, in modo da offrire ai pazienti un più ampio spettro di possibilità terapeutiche rispetto a quanto possibile oggi. Insomma la storia della doppia elica del DNA non sembra assolutamente conclusa.

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