Meno test e diagnosi più veloci: da Torino e Verona la svolta del DNA per le malattie rare

Uno studio coordinato dall'Università di Torino, dalla Città della Salute e della Scienza di Torino (Prof. Alfredo Brusco) e dall'Università di Verona (Prof. Massimo Delledonne), ha messo alla prova una nuova generazione di tecnologie di sequenziamento del DNA per la diagnosi delle malattie da imprinting, un gruppo di condizioni genetiche rare. Lo studio pilota, condotto su tre pazienti affetti dallo spettro di Beckwith-Wiedemann (BWSp), la più frequente di queste condizioni, dimostra che un solo esperimento di sequenziamento può sostituire i diversi test di laboratorio oggi necessari per arrivare a una diagnosi, individuando correttamente in tutti e tre i pazienti l'alterazione genetica o epigenetica responsabile della malattia. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Scientific Reports (gruppo Springer Nature) e rappresenta una delle prime applicazioni sistematiche di queste tecnologie a una malattia da imprinting.

La “quinta lettera” del DNA e le malattie da imprinting

Accanto alle quattro basi del DNA (A, C, G, T) ne esiste una quinta, meno nota: la citosina metilata, una versione chimicamente modificata della “C”. Quando un numero sufficiente di citosine viene metilato in prossimità di un gene, quel gene viene silenziato: è alla base dell'epigenetica, la disciplina che studia come l'attività dei geni venga regolata senza modificare la sequenza del DNA. Nell'imprinting genomico, per alcuni geni resta attiva solo la copia ereditata da un genitore, mentre l'altra viene fisiologicamente silenziata proprio attraverso la metilazione. Quando questo equilibrio si altera, insorgono le malattie da imprinting, tra cui lo spettro di Beckwith-Wiedemann, che si manifesta con crescita corporea eccessiva, in alcuni casi macroglossia, e un aumentato rischio di tumori in età pediatrica.

Individuare oggi queste alterazioni richiede di combinare più esami di laboratorio (analisi della metilazione, test per le variazioni del numero di copie del DNA, sequenziamento mirato): esami costosi, che richiedono tempo e che faticano a individuare i casi di “mosaicismo”, quando l'alterazione genetica è presente solo in una parte delle cellule del corpo — una condizione che può ritardare la diagnosi.

Il sequenziamento “a lettura lunga”

Le tecnologie di “terza generazione”, sviluppate da Oxford Nanopore Technologies, fanno scorrere il DNA attraverso un minuscolo poro molecolare che ne legge la sequenza per migliaia di lettere consecutive (“long-read”), invece dei frammenti di poche centinaia di lettere delle tecniche più diffuse (“short-read”). Questo approccio, dimostrato nello studio, permette con un solo esperimento di leggere insieme la sequenza del DNA, le variazioni del numero di copie dei geni, la metilazione e la provenienza materna o paterna di ciascuna variante — dati che oggi richiedono più test separati. La metilazione viene letta direttamente, senza il trattamento chimico che può danneggiare il campione, e una tecnica chiamata “adaptive sampling” permette di concentrare l'analisi sui geni di interesse senza amplificare il DNA con la PCR, procedura che altera il segnale naturale di metilazione.

I risultati

Il gruppo di ricerca ha confrontato tre configurazioni di sequenziamento long-read su tre pazienti con diagnosi già nota: l'adaptive sampling su un sequenziatore portatile (MinION), l'adaptive sampling su una piattaforma ad alta capacità (PromethION P2) e il sequenziamento dell'intero genoma sulla stessa piattaforma. La configurazione più performante ha raggiunto una copertura molto elevata delle regioni di interesse (in media 169 volte), fornendo con un solo esperimento sia un'analisi mirata dei geni coinvolti sia un'istantanea generale del genoma. Il team ha identificato correttamente tutte le alterazioni già note nei tre pazienti, confermando i due casi di disomia uniparentale paterna in mosaico e il caso di perdita di metilazione della regione di controllo IC2. Un'analisi successiva ha mostrato che la quantità di sequenziamento necessaria può essere più che dimezzata senza perdere accuratezza diagnostica, aprendo la strada a costi più contenuti; anche la versione più compatta e accessibile, basata sul dispositivo MinION, ha raggiunto una copertura superiore alla soglia raccomandata per la diagnostica genetica, a conferma che l'approccio è applicabile anche in laboratori con risorse più limitate.

Uno sguardo al futuro

«Anche se meno rumorosa della rivoluzione legata all'intelligenza artificiale, il sequenziamento di terza generazione apre le porte a una rivoluzione della nostra comprensione del genoma umano» – ha dichiarato il Prof. Alfredo Brusco, Università di Torino.

Il gruppo di ricerca sottolinea come questi risultati siano preliminari e vadano confermati su un numero più ampio di pazienti prima di poter entrare nella pratica clinica di routine; il confronto con le tecniche diagnostiche tradizionali resterà comunque necessario nella fase di validazione.

«Il sequenziamento mediante nanopori rappresenta un cambio di paradigma: permette di analizzare direttamente, in un'unica lettura, lunghi frammenti di DNA e le loro modificazioni epigenetiche, superando molti dei limiti delle tecnologie tradizionali. Questa capacità potrà rendere la diagnosi delle malattie genetiche più rapida, completa e personalizzata» ha aggiunto il Prof. Massimo Delledonne, Università di Verona.

Nel corso del 2026 sono stati annunciati diversi accordi industriali per integrare questa tecnologia nei test genetici e nuovi programmi di sequenziamento su larga scala che includono, per la prima volta, la mappatura sistematica della metilazione del DNA in decine di migliaia di persone. Lo studio di Torino e Verona si inserisce in questo scenario internazionale, con uno dei primi esempi applicati a una malattia da imprinting.