Dopo mesi di test con dati già pubblicati, per provare il corretto funzionamento dell’app, a gennaio sono iniziati gli esperimenti in laboratorio.

Questo è un passo importante, poiché l’obiettivo è quello di estrarre il DNA dalle cellule tumorali che analizzeremo con il gioco. Yasmina Cuartero e Francois Le Dily sono i responsabili presso la CRG di fare gli esperimenti in laboratorio applicando la tecnica Hi-C con le cellule della linea T47D di cancro al seno. [Informazione sulle linee cellulari con le quali lavoreremo].

Abbiamo chiesto loro di spiegare come funziona la tecnica e che tipo di dati genera.

Francois, che lavora sulla risposta delle cellule mammarie agli steroidi ed è un esperto di modelli della cromatina ci spiega i vantaggi di questa tecnica: “La tecnica Hi-C permette di ottenere una “foto” 3D di come la cromatina (il DNA e le proteine ad esso associate) è organizzata nelle cellule. Questo metodo quantifica il numero di interazioni tra regioni della sequenza di DNA su un cromosoma, che sono vicine allo spazio 3D ma possono essere separate da molti nucleotidi nel genoma lineare.

Alcuni anni fa gli scienziati hanno scoperto che per capire come funziona una cellula, non è sufficiente sapere qual è la struttura lineare dei geni (cioè come sono distribuiti uno dietro l’altro). Questo primo approccio fornisce solo una parte delle informazioni, poiché il DNA è disposto in modo tale che alcuni geni che linearmente possono essere molto lontani, dovuto al ripiegamento del DNA sono in realtà molto vicini l’uno all’altro, e da questa posizione, interagiscono. Stiamo parlando in effetti di circa 2 metri di DNA che si piega in un nucleo di pochi micrometri (milionesimi di metro)!

Le cellule tumorali sono caratterizzate da alterazioni del genoma (l’insieme dei geni) che hanno effetto sul loro funzionamento: questo è dovuto al fatto che il loro DNA può contenere molte copie dello stesso gene (a causa di un errore nella fase di copia del DNA), geni che non si trovano più nella la posizione originale (di una cellula sana), o geni che sono “ruotati di 180 gradi” (quindi la sua lettura fallisce e non compiono più la loro funzione) o addirittura cromosomi che si fondono. In tutti questi casi, esistono conseguenze sul corretto funzionamento cellulare che possono essere anche gravi.”

La tecnica Hi-C permette di trovare questi errori e può essere utilizzata per ricostruire la mappa genomica delle cellule anormali.

D’altra parte Yasmina, esperta di tecniche per studiare la struttura del genoma, ci ha fornito alcuni dettagli su come viene applicata in laboratorio. “Con la tecnica Hi-C, quantifichiamo le possibili interazioni tra tutte le coppie di frammenti di DNA contemporaneamente. Questo viene fatto con molte cellule, perché, in ogni cellula a seconda del suo ciclo di vita, il DNA può trovarsi in una posizione diversa. Il primo passo è quello di fissare la cromatina con un reagente. Poi, con enzimi-forbice, la cromatina viene tagliata in posizioni specifiche definiti (sulla base della conoscenza del genoma di riferimento delle cellule sane) per formare frammenti di 400 coppie di basi. Ciascun frammento viene poi unito ad altri pezzi che sono a lui vicini nello spazio con un altro enzima-colla. Una volta completato questo processo, tutto DNA viene estratto, ottenendo una serie di frammenti chimerici (che non esistono in realtà in forma lineare, ma sono il risultato del taglia-e-cuci 3D che abbiamo fatto in laboratorio), e sarà sequenziato.”

Finita la parte di laboratorio, i risultati della sequenziazione vengono passati a un programma informatico che genera una matrice di contatti che contiene le informazioni che saranno date ai volontari per analizzare, sotto forma di un gioco.

Vogliamo precisare che per questo processo, che di solito richiede diversi giorni, abbiamo potuto ridurre i tempi notevolmente grazie a un kit di laboratorio offerto da ARIMA Genomics, collaboratore di Genigma. Abbiamo potuto così analizzare nello stesso tempo più di una linea cellulare alla volta.

Questo è il modo in cui attualmente generiamo i dati di base per il nostro gioco. È ora di utilizzarli nella nostra versione beta, per testare come funziona, prima di lanciare l’applicazione.