Dal metodo Sanger degli anni ’70 alle tecnologie a lettura lunga fino a quello massivo e parallelo, il sequenziamento si è evoluto nel tempo diventando sempre più fondamentale per la medicina e per la ricerca. Velocità, riduzione dei costi e automatizzazione sono gli elementi principali che contraddistinguono l’NSG, i cui ambiti di applicazione clinica sono molteplici e in costante crescita.
La tecnologia di sequenziamento comprende un insieme di tecniche di laboratorio che permettono di determinare con precisione l’ordine dei nucleotidi nel DNA o nell’RNA. In altre parole, questo processo consente di “leggere” il codice genetico, fornendo informazioni cruciali sulla struttura e sulla funzione dei geni. Le applicazioni di questa tecnologia riguardano diversi settori: dalla medicina alla genomica, passando per la biologia evolutiva e le scienze forensi.
L’evoluzione della tecnologia di sequenziamento ha visto il susseguirsi di diverse metodologie. Il primo metodo efficace di sequenziamento fu sviluppato dal due volte premio Nobel per la chimica Frederick Sanger nel 1977, ed è conosciuto anche come “sequenziamento Sanger” o "dideossi”. Questo sistema, utilizzato anche oggi in determinate circostanze, si basa sull’interruzione controllata progressiva della sintesi del DNA attraverso tre passaggi per determinare l’ordine dei nucleotidi che formano una molecola di acido nucleico.
Negli anni '80 il metodo Sanger è stato ottimizzato attraverso sistemi automatizzati, che, oltre a sequenziatori, utilizzano coloranti fluorescenti per marcare i nucleotidi (sistemi di elettroforesi capillare). Questo ha reso possibile il sequenziamento su scala più ampia, aumentando la produttività e aprendo la strada a grandi progetti genomici.
A partire dagli anni 2000, con l’avvento delle tecnologie della nuova generazione di sequenziamento (NGS), fu possibile sequenziare milioni di frammenti di DNA in parallelo, abbattendo i costi e riducendo i tempi. Questa rivoluzione, attraverso la quale frammenti amplificati vengono sequenziati utilizzando consentendo di leggere la sequenza di nucleotidi (A, T, C, G) di ciascun frammento, ha avuto un impatto enorme in settori come la medicina di precisione, la genomica del cancro e la microbiologia.
Nella seconda decade del millennio, poi, è emersa una nuova frontiera di tecnologie, definite di terza generazione, che permettono il sequenziamento a lettura lunga. Il long read sequencing consente di identificare e quantificare le isoforme su scala genomica, superando i limiti delle tecnologie a lettura corta, che spesso non riescono a ricostruire con precisione l’intera struttura dei trascritti. Queste tecniche consentono quindi di leggere lunghi tratti di DNA in un’unica sequenza, rivelandosi particolarmente utili per regioni genomiche complesse e ripetitive.
Dal 2020, il sequenziamento ha compiuto un ulteriore salto in avanti tecnologico: l’attenzione si è concentrata sul miglioramento dell’accuratezza, della velocità di lettura e sulla riduzione dei costi, rendendo la tecnologia sempre più accessibile anche fuori dai grandi centri di ricerca. La miniaturizzazione dei dispositivi e la nascita di piattaforme portatili hanno aperto la strada all’uso clinico quotidiano, permettendo analisi genetiche direttamente sul campo, in ambulatorio o in contesti di emergenza.
Il sequenziamento di nuova generazione rappresenta una trasformazione radicale rispetto ai metodi tradizionali. La caratteristica principale del Next Generation Sequencing (NGS) è il sequenziamento massivo parallelo, che consente di analizzare simultaneamente milioni o miliardi di frammenti di DNA o RNA.
Il processo prevede diverse fasi:
Il mercato clinico del NGS è composto da piattaforme di sequenziamento, reagenti e materiali di consumo. Questi strumenti sono fondamentali per l’analisi genetica, e trovano applicazione nella diagnostica, nella terapia e nella ricerca medica. Il flusso di lavoro standard del NGS si articola in quattro fasi: preparazione, sequenziamento, analisi dei dati e interpretazione.
Grazie all’automazione, all’intelligenza artificiale e agli sviluppi nella bioinformatica, l’intero processo è oggi più efficiente, accurato e veloce.
Le applicazioni cliniche del NGS in medicina sono numerose e in costante crescita. In oncologia, ad esempio, consentono di individuare mutazioni specifiche nei tumori, aprendo la strada a trattamenti personalizzati (medicina di precisione). Il sequenziamento di nuova generazione e anche utile per:
Il NGS è un pilastro della medicina di precisione, poiché permette di creare piani terapeutici basati sul profilo genetico individuale. Questo approccio migliora l’efficacia dei trattamenti e riduce gli effetti collaterali.
L’evoluzione tecnologica ha portato alla miniaturizzazione dei dispositivi, al sequenziamento in tempo reale e all’integrazione di sistemi automatizzati. Tutto ciò ha ampliato le possibilità d’uso in ricerca, diagnostica e sviluppo di farmaci.
Inoltre, la crescente quantità di dati genetici generati dal sequenziamento di nuova generazione ha stimolato lo sviluppo di strumenti bioinformatici sempre più avanzati, indispensabili per gestire, interpretare e trasformare queste informazioni in decisioni cliniche rapide e mirate.
Report a cura di Intesa Sanpaolo Innovation Center - Innovation Intelligence
