Il progetto genoma

Il progetto genoma

• Il progetto genoma fu attuato per determinare l'organizzazione del dna, rintracciarvi i geni, leggere i messaggi che essi contengono e i loro significati.
• In questo progetto si sono studiati i geni non soltanto della specie umana ma anche di molte altre specie (virus, batteri lieviti, animali dai più semplici ai più complessi e piante. Tutte queste specie sono connesse tra loro perché i loro geni sono molto simili.
• I geni lavorano insieme in grandi complessi ognuno destinato ad una funzione specifica.
• L'esistenza di caratteristiche ereditarie è stata riconosciuta da molto tempo ma lo sviluppo dei modelli per spiegare come le caratteristiche vengono trasmesse cominciò solo dopo la metà del XIX secolo.
• Darwin ipotizzò che le cellule immettessero nel sangue piccole particelle dette pangeni che unendosi formerebbero le cellule germinali quali gli ovociti e gli spermatozoi.
• Con il riconoscimento nei nuclei delle cellule dell'esistenza dei cromosomi si pensò che i pangeni fossero localizzati dentro di essi e che diventassero attivi in cellule diverse spiegando così il fenomeno dei cambiamenti cellulari durante lo sviluppo dell'organismo.
• Mendel pensò che ogni individuo avesse un paio di fattori determinanti una certa caratteristica e ne trasmettesse uno alla sua progenie. Le cellule germinali hanno un solo fattore e vari fattori non si mescolano né si contaminano l'un l'altro. Questi fattori vennero chiamati geni.
• I geni si trovano nel nucleo della cellula. Le cellule furono per la prima volta osservate da Hooke. La cellula è come una goccia di liquido circondata da una membrana: la membrana cellulare.
• Nel centro della cellula si trova il nucleo circondato dalla membrana nucleare. Lo spazio attorno al nucleo viene definito citoplasma.
• I geni sono visibili solo poco prima che la cellula si divida perciò per poterli studiare si usa una sostanza che blocca il progredire della divisione cellulare.
• Le cellule di ciascuna specie hanno un numero specifico di cromosomi. I cromosomi sono presenti in paia, uno derivato dal padre e l'altro dalla madre.
• Il gene non è un punto sul cromosoma, ma ha una lunghezza: è dunque un segmento del cromosoma. I geni sono fatti di dna. James Watson che per capire i geni, come sono fatti, come funzionano riteneva che si dovesse elucidare la struttura del dna. Si unì a Crick.
• Il dna è una molecola filiforme costituita da due filamenti attorcigliati l'uno attorno all'altro, formando una doppia elica. Ciascun filamento contiene 4 basi adenina, timina, guanina e citosina. Tali basi sono presenti in paia: AT e GC. I due filamenti sono detti complementari.
• Il pericolo di errori durante le duplicazioni del dna dovrebbe essere grande: invece gli errori sono rari perché ci sono dei meccanismi che li riconoscono e li correggono. La probabilità di errore è ridotta a uno su cento milioni di basi aggiunte. Altre cause di errori possono essere agenti chimici e radiazioni.
• Le conseguenze di ogni errore possono essere gravi: una malattia ereditaria o un cancro.
• L'informazione contenuta nei geni ha un significato preciso: portare alla formazione di un prodotto che per la maggior parte dei geni è una proteina costituita da amminoacidi.
• Per formare la proteina si crea una copia del gene fatta di RNA in seguito il trascritto viene modificato perché vengono eliminati tutti i segmenti non codificanti chiamati introni: si crea l'RNA messaggero. Il messaggero deve essere trasportato dal nucleo al citoplasma attraversando la membrana nucleare mediante i pori.
• Lo spettro dei geni trascritti varia da cellula a cellula.
• L'uso dell'RNA potrebbe essere reso necessario dalla presenza della membrana nucleare, ciò non è vero, perché anche i batteri che non hanno membrana nucleare usano l'RNA. L'uso di tale molecola riflette l'evoluzione della vita. Nel suo periodo iniziale non c'era il DNA e i geni erano fatti di RNA. Il DNA si stabilì perché più adatto a conservare l'informazione genetica.
• Gli introni sono sequenze estranee che hanno invaso il DNA durante l'evoluzione.
• Un gene è un'informazione, un'insieme di elementi. Determinare la sequenza delle basi, cioè il loro ordine, è come leggere il dna.
• Il dna contiene tutta l'informazione per la costruzione delle proteine. Quando un gene è alterato, di solito è la copia normale che fornisce l'informazione di cui la cellula ha bisogno.
• Più geni lavorano insieme per produrre un risultato finale (vedi esperimento pag 29-30).
• I geni non sono distribuiti uniformemente nel genoma.il 60% dei geni sono concentrati in piccoli segmenti dei cromosomi caratterizzati dalla presenza di un'elevata proporzione delle due basi G e C per ragioni sconosciute.
• Anche in queste aree ricche di geni vi sono famiglie di geni costituite da geni che hanno sequenze e funzioni simili.
• Nel Genoma dei mammiferi i geni rappresentano solo una piccola proporzione di tutte le sequenze: circa il 3% nell'uomo. Le sequenze al di fuori dei geni sono fatte di segmenti ripetuti molte volte.
• Tali sequenze non hanno funzione necessaria, vennero chiamate junk=immondizia.  
• Durante la divisione cellulare, il dna corre il rischio di rompersi ma ciò non avviene perché la trazione è applicata ad una struttura di dna rinforzata da proteine che lo circondano formando un tubo. La creazione del tubo è determinata dalle sequenze ripetute presenti sul dna in quel punto.
• Altre sequenze ripetute formano il telomero. La duplicazione del dna parte da un sito di inizio e da li si dirige in entrambe le direzioni. Quando la costruzione della nuova copia raggiunge l'estremità di un cromosoma nell'ultimo breve tratto uno dei filamenti non viene copiato e in dna rimarrebbe incompleto. Per evitare ciò  il dna alla fine del cromosoma è formato da una lunga catena di sequenze ripetute costituite da 6 basi. Quando l'onda di duplicazione raggiunge la fine alcune di queste sequenze non volgono copiate ma ciò non ha importanza perché esse non partecipano alla funzione dei geni.
• Esiste un altro menoma quello dei mitocondri, piccoli corpuscoli che sono presenti nel citoplasma delle cellule. Sono batteri modificati il cui dna si moltiplica al ritmo del dna nucleare. Essi hanno pochi geni. Vengono ereditati solo dalla madre. Questa eredità uniparentale rende il mitocondrio molto utile per rintracciare le origini di popolazioni sulla base di somiglianze dei loro dna: con i mitocondri si segue solo una linea anziché due che si intrecciano (esempio pag 41)
• Il cloroplasto deriva da batteri e ha un dna circolare.
• Il riconoscimento che molte malattie ereditarie sono dovute ad un'alterata funzione dei geni, lo sforzo di identificarli fu diretto ad uno sforzo pratico: la diagnosi e la prevenzione di tali malattie.
• Una delle armi più importanti nello studio del genoma era la formazione di quelle che vengono chiamate mappe del genoma cioè una serie di punti ben definiti, i marcatori, che aiutano la ricerca dei geni.
• Una tecnica molto usata si basava sullo studio di famiglie in cui alcuni membri soffrivano di una malattia e altri No. I vari dna erano analizzati per vedere se i membri ammalati si comportavano in modo diverso dai membri sani in relazione ad alcuni marcatori noti. Il dna ottenuto dai vari membri della famiglia doveva essere frammentato e introdotto in batteri in cui potesse moltiplicarsi per ottenere cloni in tutte le sue parti. I frammenti di dna venivano inseriti in vettori capaci di penetrare nelle cellule.
• L'interesse si espanse includendo genomi di altre specie. La conoscenza di un genoma facilmente decifrabile perché piccolo sarebbe stato molto utile per lo studio di genomi più grandi.
• Il processo per determinare l'ordine delle basi si definisce sequenziamento.
• Tale processo consiste nel fare copie di un segmento di dna usando reagenti chiamati nucleotidi, derivati ciascuno da uno dei quattro costituenti del DNA. (procedimento pag 50).
• Moltissimi geni di tutte le specie sono così simili tra loro che certamente sono tutti derivati dall'evoluzione di geni primordiali. Ciò sembra contraddire l'idea secondo la quale i geni hanno un ruolo essenziale nel determinare le diverse caratteristiche di ogni specie. Questo è possibile perché un gene non lavora da solo.
• Ciò è dovuto al fatto che durante l'evoluzione mentre si costruisce un nuovo menoma viene mantenuto il più possibile di quello precedente.
• La presenza nel genoma di coppie di geni molto simili, derivate dalla duplicazione di coppie di geni preesistenti testimonia che le duplicazioni di geni sono state molto frequenti.
• Il sequenziamento del genoma di parassiti e batteri è molto importante per arrivare a duna comprensione molecolare delle malattie che essi provocano.
• Per quanto riguarda il genoma umano oggi sappiamo che è formato da circa 3 miliardi di basi. Le sequenze ripetute sono circa la metà di tutto il genoma.
• Oggi si sa che i geni nell'uomo sono al massimo 40.000.
• Un metodo per identificare i geni è quello di paragonare sequenze del genoma ai frammenti di messaggeri che vengono prodotti e che sono stati raccolti. Un secondo metodo consiste nell'analisi delle sequenze perché certe parti di un gene tendono ad avere sequenze caratteristiche. Infine per accertare la presenza di un gene nel genoma umano è la presenza di sequenze simili in genomi di altre specie.
• La complessità di un organismo non dipende dai suoi geni ma dalle funzioni che questi possono compiere.
• I geni non sono pezzi unici ma sono fati di segmenti diversi divisi dagli introni. I vari segmenti possono essere utilizzati in modo variabile e in associazioni diverse per formare messaggi diversi e quindi diverse proteine. Anche le proteine una volta costruite vanno incontro a delle modificazioni quindi a causa di questi meccanismi il numero finale delle proteine è superiore a quello dei geni.
• La complessità delle attività di un organismo dipende solo in parte dal numero dei geni, ma principalmente dal modo in cui questi sono usati.

I geni e il mondo biologico

• La parola trascrittoma descrive l'insieme dei trascritti dei geni, specialmente le loro parti più significative: i messaggeri.
• Un gene non è mai trascritto da solo perché in ogni circostanza moltissimi geni sono trascritti insieme in una cellula.
• È possibile ottenere una visione globale dell'attività dei geni grazie all'utilizzo del metodo dei microrrays (pag 74).
• Si è scoperto grazie a questo metodo che i geni di una cellula sono molto correlati nelle loro attività. L'azione di un gene può anche essere aumentata o diminuita da altri geni. Questi controlli quantitativi possono mantenere la funzione di un gene senza effetto oppure permettere tale effetto. Simili proprietà sono importanti nel definire quando la modificazione di un gene si deve considerare patologica.
• Se un gene muta attività, tale cambiamento è registrato da molti altri geni.
• La proteomica permette di conoscere le modificazioni cui va incontro una proteina che possono essere molto importanti per la sua funzione.
• Le proteine devono essere anch'esse studiate in quanto membri di una rete formata dalle interazioni di varie proteine che sono fondamentali per la loro funzione.
• C'è una grande varietà di proteine costituite da amminoacidi. Vi sono 20 amminoacidi diversi quindi il numero delle proteine possibili è enorme
• Ci vuole più di una base per definire un amminoacido a partire dal numero minimo di tre. Le quattro basi prese in gruppi di tre formano 64 diversi gruppi ma se ne prendessimo due se ne formerebbero 16.. l'eccesso permette l'uso di più triplette per un singolo amminoacido
• Ci sono triplette che hanno altri ruoli: una di esse indica l'inizio della proteina, l'altra la fine.
• Qualunque alterazione nella sequenza delle basi da luogo ad una proteina malformata. Se c'è uno spostamento di fase all'inizio o durante la formazione della proteina (per l'inserzione di una base o per il mancato inserimento di una base necessaria) la proteina non ha senso. La proteina resta incompleta se si verifica l'inserzione della tripletta che indica la fine della proteina.
• Le proteine non sono filamenti ma strutture solide formate dal ripiegamento di filamenti originari (folding=ripiegamento)
• Le proteine funzionano attaccandosi l'una all'altra o ad altre molecole. In alcuni casi si forma un'associazione permanente in altri l'associazione dura poco (ciò avviene con gli enzimi).
• Le diverse proprietà delle proteine si dicono braccia. In alcuni casi due braccia della stessa proteina possono interagire con un'altra proteina. In altri casi le braccia possono interagire con proteine diverse. I gruppi di proteine che lavorano insieme si chiamano moduli.
• L'azione dei geni è coordinata con quella dell'ambiente che circonda la cellula. Il modo in cui un gene risponde al cambiamento dell'ambiente della cellula è sempre lo stesso. Il cambiamento viene recepito da proteine che si trovano nella membrana cellulare (ricettori) ogni ricettore riconosce una specifica molecola e dopo essere entrata in contatto con essa la proteina cambia forma e trasmette il cambiamento alla cellula. L'informazione infine perviene al gene.
• Il segnale viaggia inoltre da una cellula all'altra. Ciò è importante durante lo sviluppo dell'embrione, quando una cellula acquista proprietà nuove queste vengono trasmesse alle altre cellule (esempio pag 94).
• A volte l'ambiente influenza l'attività del gene. Le mutazioni alterano la funzione del gene. L'ambiente può poi modificare i geni selezionando individui can tali modificazioni spontanee (esempio anemia falciforme pag 97).
• Tuttavia l'evoluzione non può essere spiegata solo come una successione di mutazioni. Oggi si ritiene che individui con un'organizzazione adatta del genoma sopravvivono mentre quelli che non reagiscono in modo utile scompaiono (selezione naturale).
• L'apprendimento è considerata una funzione del cervello che è la sede della memoria. I geni funzionano come un filtro selettivo nell'apprendimento, agendo sulla costituzione e la funzione del cervello, permettendo così a certi tipi di esperienze di essere immagazzinati e di avere un impatto sulla personalità maggiore di altri.
• Per quanto riguarda l'apprendimento immunologico  l'individuo impara attraverso l'esposizione all'agente infettivo a resistervi. L'organismo dopo la prima esposizione sviluppa anticorpi oppure cellule speciali (cellule killer) attaccano e uccidono cellule estranee. Sia le cellule killer che gli anticorpi hanno sulla superficie molecole destinate al riconoscimento di elementi estranei. L'organismo all'inizio dispone di molti tipi di cellule con diverse specificità e seleziona quella adatta per ogni occasione producendo una vasta popolazione di cellule della cellula selezionata e poi mantenendo quella popolazione pronta per un ritorno della stessa occasione.
• La durata della vita è determinata geneticamente perché è grossomodo costante per tutti membri della specie. Nell'uomo la vita media si è allungata considerevolmente grazie al miglioramento delle condizioni di vita e all'uso di antibiotici. L'invecchiamento non è però solo determinato da fattori esterni che fanno terminare la vita poiché avviene lo stesso anche se questi vengono eliminati.
• Geni che alterano la durata della vita allungandola o accorciandola sono stati individuati specialmente negli organismi più semplici. Tra gli elementi responsabili dell'invecchiamento vi è l'ossigeno o, più precisamente, i prodotti che si generano da esso. Si tratta delle sostanze ossidanti prodotte dai mitocondri. L'organismo ha dei meccanismi per eliminare tali sostanze ma quando queste raggiungono un'elevata concentrazione si verifica lo stress ossidativi. Di conseguenza la cellula risponde con la modificazione dell'attività di molti geni per diminuire la concentrazione delle sostanze ossidanti. Vengono prodotte proteine speciali che hanno la funzione di riparare quelle danneggiate se questo fallisce la proteina danneggiata viene distrutta. Oggi è noto che molti geni che durante l'invecchiamento cambiano attività a causa dello stress ossidativi.
• Un altro fattore a cui si attribuisce notevole importanza è la quantità di cibo consumata. L'allungamento della vita conseguente ad una diminuzione delle calorie consumate è associato ad una diminuzione di sostanze ossidanti nei mitocondri, perciò si producono meno danni alle proteine.

Geni e umanità

• I geni determinano tutte le nostre caratteristiche, collaborano con l'ambiente. Alcuni arrivano a pensare che tutte le caratteristiche dell'individuo siano dovute ai geni. Essi controllano le caratteristiche corporee come si può riconoscere sia negli animali che nelle piante (esempio pag 120)
• Mentre il ruolo dei geni nel determinare le caratteristiche fisiche è facilmente dimostrabile, il loro ruolo nello sviluppo della personalità e del comportamento non è altrettanto chiaro. Al principio del '900 i geni venivano considerati capaci di determinare la personalità umana. Più tardi il ruolo dei geni in queste caratteristiche fu minimizzato. Queste due interpretazioni sono di natura filosofica e non scientifica. (esempio pag 122-124)
• Negli esseri umani le differenze di comportamento più direttamente correlate con i geni sono quelle connesse con la sessualità. I ruoli maschili e femminili sono ben definiti, e ogni individuo, dopo aver raggiunto la pubertà, si comporta conformemente al suo sesso negli incontri con il sesso opposto, senza bisogno di essere educato in tal senso.
• Queste osservazioni non lasciano dubbio che i geni possono influenzare il comportamento. Il comportamento sessuale potrebbe essere considerato un caso speciale perché è un istinto.
• Gli istinti sembrano essere controllati dalla parte del cervello più antica in termini evolutivi. Le caratteristiche più direttamente influenzate dall'ambiente sarebbero da attribuire alla corteccia celebrale.
• Per studiare l'influenza dei geni sul comportamento sono stati effettuati degli studi sui gemelli. Un insieme di osservazioni mostrano che geni e ambiente hanno ruoli equivalenti in molti aspetti del comportamento.
• Si è cercato di capire fino a che punto i geni determinano l'omosessualità e la dipendenza da stupefacenti (pag 127)
• Il contesto in cui un ragazzo cresce specialmente durante i primi 5 o 6 anni di vita ha un'influenza decisiva sullo sviluppo mentale e perciò sul suo comportamento come adulto (vedi pagina 131).
• Una proprietà comune a tutti gli esseri viventi è la capacità di riprodursi. Alla base della vita vi sono molecole che nonostante la loro semplicità sono in grado di riprodursi.
• Ad un certo punto dell'evoluzione della vita avviene la comparsa di molecole adatte a cooperare e a formare gruppi capaci di funzioni nuove. Una molecola capace di riproduzione divenne l'elemento centrale: la molecola chiave diventò il gene.
• Con il tempo presero vita organismi diversi allora la competizione diventò forte e gli organismi più adatti all'ambiente vinsero e diventarono predominanti, il gene era cioè egoista.
• Quando più tardi il gene venne incorporato in una cellula, determinandone le caratteristiche l'egoismo diventò una proprietà della cellula con la comparsa degli organismi multicellulllari il gene e la cellula dovettero imparare a lavorare insieme da qui lo sviluppo di controlli che obbligarono i geni a agire solo in risposta a segnali adatti: l'intero organismo divenne egoista.
• L'egoismo dei geni si riflette sulla vita di organismi complessi come gli esseri umani? Gli esseri umani hanno anche caratteristiche che contraddicono l'idea di egoismo(altruismo) ma la formazione della società ha lo scopo di proteggere l'individuo attraverso l'azione di tutto il gruppo perciò non c'è contraddizione tra l'egoismo dei geni e le forme di altruismo o vivere sociale.
• I geni determinano circa la metà delle caratteristiche mentre l'altra metà è controllata dall'ambiente, ma a livello della specie i geni le determinano quasi tutte: i geni dei nostri predecessori agiscono forgiando l'ambiente culturale che ci circonda e così agiscono su di noi. Mentre l'azione diretta dei geni di un individuo è parziale la loro azione sulla specie è totale.
• L'egoismo dei geni e le sue ripercussioni sugli individui rendono la società umana molto instabile come si può dedurre dai continui conflitti e dai continui cambiamenti da valori.
• L'egoismo del gene è una grande forza per lo sviluppo degli organismi durante l'evoluzione che altrimenti non si sarebbe verificata.
• Si verificano però eccessi di egoismo che non contribuiscono allo sviluppo della società, ci si chiede quindi se esiste un gene super egoista. Se si individuassero individui predisposti  a diventare super egoisti si potrebbe trarre vantaggio dalla possibilità di modificare i loro geni agendo sull'ambiente.
• Ci si può chiedere se c'è una relazione tra geni egoisti e criminalità. La tendenza alla violenza deve risiedere nei geni perché caratteristica di tutta la specie umana e di altri animali. Mentre molte persone commettono violenza in circostanze speciali altre lo fanno abitualmente.
• Il comportamento è sotto un doppio controllo uno da parte dei geni e uno basato sull'educazione ricevuta, in differenti individui i due controlli possono essere molto diversi.
• La sola speranza per una riduzione della violenza (individuale o di gruppo) è quindi il controllo razionale del comportamento attraverso l'educazione.

Geni e malattie

• Nella specie umana esistono circa 30.000 geni. Durante la loro riproduzione in alcuni di essi si provocano degli errori che provocano malattie.
• Una malattia ereditaria si manifesta quando la funzione di uno o più geni è carente, cioè quando le proteine corrispondenti non sono prodotte o, se lo sono, non funzionano correttamente.
• Per quanto riguarda l'origine delle malattie alcune si comportano clinicamente come se fossero causate dall'alterazione di un solo gene, ma questa è solo un' approssimazione perché i geni non sono indipendenti.
• La variazione di attività di un gene causa cambiamenti della concentrazione della sua proteina nella cellula. Le modificazioni che ne risultano a loro volta si riflettono sull'attività di altri geni e così via. (esempio pag 176)
• Nei casi in cui l'effetto di un gene è molto evidente si parla di malattie monogeniche (il 2% di tutte le malattie genetiche) le altre sono poligeniche e coinvolgono in modo evidente più di un gene. In molte malattie poligeniche c'è poi una forte influenza dell'ambiente.
• Come risultato del progresso fatto nello studio dei geni e del genoma è emerso che non tutte le alterazioni di un gene causano la stessa malattia (esempi pag 179)
• Quando i geni sono presenti in due copie se una di esse è alterata di solito non si hanno conseguenze perché le due copie del gene presenti in una cellula producono le stessa proteina e ciascuna ne fa una quantità sufficiente per i bisogni totali della cellula. In contrasto, l'alterazione di un gene presente in copia singola, come quelli presenti sul cromosoma X nei maschi è causa di malattia.
• Quando è alterato un solo gene di un paio l'individuo non è malato e si definisce portatore.
• Le malattie prodotte da questi geni si manifestano solo in individui generati dall'accoppiamento di due portatori dello stesso gene alterato.
• Vi sono poi le malattie monogeniche dominanti  dove il gene alterato causa la malattia anche in presenza della copia non alterata.
• Un meccanismo speciale nelle malattie geniche consiste nell'alterazione del numero di copie di un cromosoma generalmente da due a tre (trisomia). Malattie con questa origine sono conosciute per 7 cromosomi e sono tutte gravi.
• Un approccio alla prevenzione è individuare i portatori di un certo gene alterato in modo che evitino di procreare insieme un figlio che potrebbe essere malato.
• Viene anche proposta la fecondazione in vitro con le cellule germinali delle due persone, ottenendo un certo numero di uova fecondate. Vi si esaminano le copie del gene in questione se almeno uno dei due geni è normale l'embrione viene impiantato nell'utero della madre, gli embrioni con entrambi i geni malati vengono distrutti.
• Recentemente è stata proposta la clonazione. L'idea sarebbe di prelevare un nucleo da una cellula del padre e inserirlo in un ovocita ottenuto dalla madre, dopo averne rimosso il nucleo.
• La clonazione negli animali ha avuto un successo bassissimo. I problemi incontrati nella clonazione probabilmente sono dovuti a difetti della riprogrammazione dei geni nel nucleo somatico da parte del citoplasma dell'ovocita.
• Oggi si ritiene che si possano curare i geni con i geni. Dato che il difetto del gene ha conseguenze su certi organi o tipi cellulari, bisogna intervenire su di essi. Perciò si pensò che il difetto si potesse correggere introducendo una copia normale del gene appunto nelle cellule che soffrono per il suo difetto.
• Un problema della terapia genica sta nel raggiungere le cellule desiderate. Non è facile farlo. Se il numero delle cellule modificate non è sufficiente, non si ottiene un risultato terapeutico.
• Possiamo fare una distinzione tra le cellule iniziali dell'embrione: totipotenti e pluripotenti. Ma quando l'organismo è completamente sviluppato l'attività delle cellule non si ferma, in molti organi si può dimostrare la presenza di cellule in via di divisione, sebbene in numero scarso. Quelle completamente differenziate si chiamano terminali, mentre quelle pluripotenti cioè staminali rinnovano se stesse e quelle terminali.
• C'è grande speranza che esse possano rappresentare la base per sviluppare nuove terapie che combattono le cosiddette malattie degenerative in cui determinati tipi di cellule muoiono e non sono sostituite da cellule nuove.
• Le cellule staminali dell'embrione sono totipotenti, per quanto riguarda il loro utilizzo ci sono grandi problemi etici perché per ottenerle bisogna distruggere un embrione.
• Oggi si lavora per consentire di trasformare ogni cellula del corpo in una cellula staminale, tramite la riprogrammazione del nucleo (clonazione).
• La capacità di geni alterati di produrre il cancro fu scoperta studiando virus che possono causare il cancro negli animali. Un gene presente nel virus fu ritenuto responsabile e in seguito si scoprì che non era un gene del virus ma un gene delle cellule in cui il virus era cresciuto e che si era insediato nel suo genoma.Il virus immettendolo nel genoma dell'animale vi causò un piccolo danno: proprio nella regione destinata al suo controllo ne abolì l'attività e il gene senza controllo causò la moltiplicazione sfrenata della cellula. Il gene alterato viene chiamato oncogene.
• Gli oncogeni non possono essere le sola risposta alla formazione dei tumori che evolvono attraverso stati di malignità crescente (progressione) ad ogni stadio le cellule del cancro diventano sempre più anormali perciò ci devono essere in gioco altri geni.
• Poiché quando la cellula con il dna alterato presenta delle disfunzioni, intervengono dei geni che se è possibile riparare la cellula dirigono tale attività, al contrario la cellula si autodistrugge. Il cancro segue varie tappe e ad ogni tappa si scopre la presenza di un nuovo gene alterato cosicché allo stato di metastasi ne vengono riconosciuti 4 o 5. si ritiene che la perdita dei geni soppressori sia quindi l'elemento più importante della progressione.
• L'analisi del DNA di cellule cancerose dimostra che l'attivazione di un oncogene dipende da una grande quantità di alterazioni. Le alterazioni procedono a caso e la progressione è tutta una serie di alterazioni chi si aggiungono alle precedenti.
• Un ruolo importante specialmente dal punto di vista clinico lo hanno le alterazioni dei geni che aumentano la probabilità del portatore di sviluppare un cancro (geni predisponesti)  (esempi pag 226)
• La possibilità di una terapia genica del cancro è già stata considerata molto tempo fa come parte dello sviluppo di tale terapia. Questo sviluppo è stato rallentato da una serie di fallimenti.
• Inizialmente si introducevano nelle cellule cancerose geni che ne provocavano la distruzione ma è impossibile introdurre il gene in tutte le cellule del cancro.
• Alcuni studi sono basati invece sull'idea che le cellule tumorali a causa dei cambiamenti del DNA contengono proteine che non sono normalmente presenti e perciò dovrebbero essere riconosciute come estranee all'organismo dal sistema immunitario. Le cellule del sistema immunitario devono ricevere dalle cellule estranee due segnali: uno che indica la presenza di proteine anormali l'altro che le attiva a sviluppare la capacità distruttiva. Le cellule del cancro hanno la prima proprietà ma non la seconda. Questa seconda attività dipende da geni noti. L'idea è quella di inserire uno di tali geni nelle cellule cancerose e poi introdurre tali cellule nel paziente dove dovrebbero agire come vaccino.
• Le cellule dello stesso cancro possono però avere proteine anomale diverse.
• Le conoscenze attuali sul cancro ci dicono che deve essere considerato il risultato del funzionamento anomalo di molti geni, nessuno dei quali ha un ruolo predominante e perciò i mezzi terapeutici devono essere diretti non ad un particolare gene, ma a tutta la cellula.
• La chemioterapia è ancora quindi la terapia più efficace.

Il futuro

• Le piante hanno spesso parecchie copie di un genoma. I genomi di queste piante contengono enormi quantità di sequenze non codificanti, quelle a cui spesso ci si riferisce come immondizia.
• Molti sforzi si stanno ora concentrando sui geni del riso perché questo è l'elemento nutritivo più importante del mondo, visto che è la base alimentare di 3 miliardi di persone. È per ciò che si è fatto uno sforzo per produrre piante di riso geneticamente modificate in modo da arricchirlo di sostanze che sono spesso carenti nella dieta dei paesi poveri quali la vitamina A e il ferro.
• Con i metodi dell'ingegneria genetica si sono sviluppate piante con caratteristiche nuove, specialmente in tre direzioni: un'aumentata vita dei frutti raccolti, un'aumentata resistenza ai parassiti, a virus o a condizioni ambientali sfavorevoli e una maggiore tolleranza agli erbicidi.
• L'uso dell'ingegneria genetica sulle piante è stato esteso anche alla produzione di sostanze usate in medicina. Questi metodi sono contrastati dal pubblico; le possibili reazioni allergiche causate dai prodotti usati come cibo, la possibile produzione di sostanze tossiche nel cibo, l'uso di geni che conferiscano resistenza ad antibiotici usati come marcatori durante il processo di modificazione, la possibilità di danni ambientali.
• In relazione al terzo punto si stanno modificando le procedure per il trasferimento dei geni.
• Si teme inoltre che i geni introdotti possano passare ad altre piante per esempio erbacce invasive, rendendole resistenti a pesticidi o malattie e perciò favorendole la proliferazione.
• Il polimorfismo indica una località del genoma dove ci sono differenze tra individui diversi, senza che ciò causi una malattia. I polimorfismi di cui parliamo ora concernono solo una base, un singolo nucleotide (SNIP).
• Il sequenziamento del genoma umano ha portato all'identificazione di circa 3 milioni di SNIP. Con l'identificazione di molti SNIP e l'associazione di alcuni di essi con lo stato della malattia, questi geni diventeranno noti. Lo stato di un certo numero di SNIP dei malati: la presenza frequente di certi SNIP nel loro DNA dimostra che geni vicini a essi hanno un ruolo nella malattia.
• Studi condotti negli USA hanno rivelato che il 7% dei pazienti ricoverati in ospedale soffrivano di reazioni avverse ai farmaci in alcuni casi mortali. Con ogni probabilità queste differenze sono dovute allo stato di geni che sono coinvolti nel determinare l'azione dei vari farmaci; essi si possono identificare studiando la correlazione di certi gruppi di SNIP.
• Gli SNIP danno la possibilità di individuare i geni che fanno parte dei vari complessi sulla base della loro attività si potrà poi regolare l'ambiente in modo che insieme operino in modo più favorevole all'individuo.
• Mirare un farmaco all'effetto di un gene non è adeguato perché i geni non lavorano singolarmente ma in grandi complessi.
• Negli esseri umani è presente un gene che causa la formazione di una sostanza appartenente agli ormoni sessuali femminili. Se questa riconosce una sostanza estranea come un farmaco attiva un enzima che la elimina. I ricercatori sono riusciti ad immettere tale gene nel topo creando, rendendolo attivo il topo Mitridate. Quando un farmaco è dato a tali topi si comporta come se fosse nell'uomo quindi in questo modo si può scoprire se un farmaco in via di sviluppo è accettabile.
• La farmacogenetica è la scienza che studia la connessione tra risposte ai farmaci e geni la risposta allo stesso farmaco subisce molte variazioni da individuo a individuo.
• L'obbiettivo è quello di mettere a punto una medicina personalizzata che tenga conto delle tendenze del singolo determinate dai suoi geni.