Le malattie genetiche sono dovute a mutazioni in specifici geni. Per alcune di esse, è nota la modificazione nel prodotto genico (proteina) responsabile della malattia e il modo con cui questa ne altera la funzione biologica. L'anemia falciforme, per esempio, è causata da un'alterazione dell'emoglobina; nella fenilchetonuria è alterato l'enzima fenilalanina-idrossilasi. In questi casi, è possibile isolare il gene malattia, utilizzando a livello molecolare le informazioni relative alla proteina. Il percorso concettuale è quindi dalla proteina al gene, e si segue un approccio di genetica classica, in cui si determina il genotipo a partire dal fenotipo o a livello molecolare si studia un gene a partire dalla proteina.

Per alcune malattie genetiche, invece, non è nota la proteina codificata dal gene malattia, come ad esempio nel caso della fibrosi cistica (CF, cystic fibrosis). La lettrice chiede come sia stato possibile isolare questi geni, che sono identificabili solo a livello fenotipico (in quanto causano una malattia genetica, come nel caso della CF) e la cui funzione è ignota. Questi geni, di cui non è noto il prodotto genico, sono isolati con un approccio detto di “genetica inversa”. Nella genetica inversa, si segue un approccio concettuale (dal gene alla proteina) che è l'inverso di quello seguito nella genetica classica. In altri termini, si conosce prima il gene e successivamente la proteina e pertanto si studia una proteina a partire dal gene.

Il punto di partenza è costituito dall'analisi del linkage. La logica è la seguente: si sa che nel genoma esiste un gene (il gene malattia) la cui mutazione determina una malattia genetica. Di questo gene si sa solo che esiste, ma non si sa dove si trovi nel genoma. In altri termini, non si conosce la sua localizzazione (posizione) cromosomica. Si ricorre allora ai vecchi e buoni principi della genetica, ossia quelli della associazione e indipendenza dei geni. Se due geni sono localizzati sullo stesso cromosoma (cioè sono associati o in linkage), essi tendono ad essere trasmessi insieme, a meno che non siano separati dal fenomeno del crossing-over. Se invece i due geni sono localizzati su due cromosomi diversi (cioè sono indipendenti), essi sono trasmessi ciascuno in modo indipendente rispetto all'altro.

Mediante l'analisi del linkage si cerca pertanto di scoprire se nella famiglia in esame in cui è presente la malattia genetica causata da un gene ignoto, i due geni (uno costituito appunto dal gene “malattia” ignoto e l'altro da un gene marcatore a localizzazione cromosomica nota) sono associati o meno. Dal momento che è nota la localizzazione cromosomica del gene marcatore, nel caso in cui i due geni (gene malattia e gene marcatore) risultassero associati, sarebbe automaticamente noto il cromosoma su cui si trova il gene malattia. Infatti, se è associato al gene marcatore>, deve trovarsi sul medesimo cromosoma. Quindi, mediante l'analisi del linkage, si riesce ad assegnare il gene malattia ignoto ad un cromosoma in virtù della sua co-segregazione con un altro locus sullo stesso cromosoma. Il gene marcatore è un qualunque gene o tratto di DNA che sia evidenziabile con una qualunque tecnica e che sia a localizzazione cromosomica nota. Come dice giustamente la lettrice, gli RFLP sono marcatori utilizzati nell'analisi del linkage, anche se attualmente essi tendono ad essere sostituiti da un'altra classe di polimorfismi del DNA, i microsatelliti.

L'analisi del linkage è piuttosto laboriosa e complessa (basti pensare che per isolare il gene la cui mutazione causa la CF sono stati necessari 8 anni di lavoro da parte di svariati gruppi di ricerca) e viene effettuata sulle singole famiglie in cui è presente la malattia genetica di cui si vuole isolare il gene responsabile. In questa analisi , si ricorre anche alla determinazione di parametri statistici, quale il lod score. Una volta identificata la regione cromosomica in cui mappa il gene malattia, si inizia a "esplorare"il territorio al fine di cercare il gene malattia stesso. Questa tappa si basa sul clonaggio molecolare della regione cromosomica d'interesse e sulla ricerca del gene malattia con sofisticate tecniche di analisi molecolare, come riportato nello schema sottostante:

Malattia genetica dovuta a un gene malattia ignoto

Analisi del linkage del gene malattia con marcatori genetici a localizzazione (posizione) cromosomica nota

Mappatura del gene malattia

Clonaggio della regione cromosomica in un vettore

Analisi molecolare (in laboratorio o al computer) della regione cromosomica

Determinazione della sequenza nucleotidica e identificazione del gene candidato

Confronto della sequenza nucleotidica del gene in individui sani e malati e conferma dell'individuazione della mutazione responsabile

Deduzione della sequenza aminoacidica della proteina normale e di quella mutata

Isolamento della proteina codificata dal gene normale e dalla versione mutata (gene malattia)

Studio della fisiopatologia della malattia genetica

Come si può notare, questo approccio consente di isolare un gene malattia in base alla conoscenza della sua localizzazione cromosomica, donde anche il termine di clonaggio posizionale dato a questo metodo.