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Por qué decodificar el genoma humano completo es un avance para la cura de enfermedades
Viernes 01 de Abril 2022
Un equipo de científicos ha ensamblado el plano genético completo de la vida humana, al añadir las piezas que faltaban a un rompecabezas que casi fue iniciado hace más de dos décadas.
En una investigación publicada en la revista Science, el grupo de investigadores internacionales describió la primera secuenciación del genoma humano completo, es decir, el conjunto de instrucciones para construir y mantener a un ser humano. Los trabajos previos, celebrados en todo el mundo, estaban incompletos debido a que las tecnologías de secuenciación de ADN de la época no eran capaces de leer ciertas regiones genómicas. Incluso después de las actualizaciones, faltaba aproximadamente el 8% del genoma.
Los científicos dijeron que esta imagen completa del genoma le dará a la humanidad una mayor comprensión de nuestra evolución y biología, al mismo tiempo que abrirá la puerta a descubrimientos médicos en áreas como el envejecimiento, las enfermedades neurodegenerativas, el cáncer y las enfermedades cardíacas.
Las empresas Pacific Biosciences (PacBio), con sede en California, y Oxford Nanopore, con sede en el Reino Unido, utilizaron diferentes tecnologías en conjunto para descifrar ese 8% genético faltante. PacBio usó un sistema llamado HiFi, donde los pares de bases circulan, literalmente como círculos, hasta que se leen en su totalidad y en alta fidelidad, de ahí el nombre. El sistema se remonta a unos pocos años de uso y representa un gran paso adelante para “leer” tanto en longitud como en precisión de las secuencias más largas.
Mientras tanto, Oxford Nanopore utiliza corriente eléctrica en sus dispositivos patentados. Las hebras de pares de bases se presionan a través de un nanoporo microscópico, solo una molécula a la vez, donde una corriente las golpea para observar qué tipo de molécula son. Al eliminar cada molécula, los científicos pueden identificar la hebra completa.
El genoma humano está formado por unos 3.100 millones de subunidades de ADN, pares de bases químicas conocidas por las letras A, C, G y T. Los genes son cadenas de estos pares identificados con letras que contienen instrucciones para fabricar proteínas, los componentes básicos de la vida. Los seres humanos tienen unos 30.000 genes, organizados en 23 grupos llamados cromosomas que se encuentran en el núcleo de cada célula.
Los seres humanos tienen 46 cromosomas, en 23 pares, que representan decenas de miles de genes individuales. Cada gen consta de varios pares de bases compuestos de adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Hay miles de millones de pares de bases en el genoma humano. Pero el genoma que los investigadores secuenciaron no provino de una persona, sino de una mola hidatiforme, una masa o crecimiento poco común que se forma dentro del útero al comienzo de un embarazo. Este tejido se forma cuando el espermatozoide fertiliza un óvulo sin núcleo, por lo que contiene solo 23 cromosomas, como un gameto (esperma u óvulo), en lugar de los 46 que se encuentran en el ADN de una célula humana. Estas celdas simplifican el esfuerzo computacional pero pueden constituir una limitación.
Los científicos explicaron que su trabajo aumentó el número de bases de ADN de 2,92 mil millones a 3,05 mil millones, un aumento del 4,5%, y que el recuento de genes que codifican proteínas aumentó solo un 0,4%, a 19.969. De acuerdo a los exprtos, el trabajo podrá conducir también a otros nuevos conocimientos, incluidos los relacionados con la forma en que se regulan los genes.
La ciencia cada vez está llegando con más profundidad y precisión al conocimiento sobre la humanidad. Haber secuenciado todo el genoma humano ayudará a evitar varias enfermedades. Y también, entender los mecanismos de origen de una determinada patología, ayudará a la elaboración de fármacos más directos y precisos contra enfermedades para que tengan menor prevalencia”, explicó a Infobae el doctor Jorge Dotto, referente mundial como médico genetista, que cuenta con una amplia trayectoria en los Estados Unidos y en Europa.
Y agregó: “Esta información completa, nos permitirá tomar mejores decisiones sobre nuestro cuerpo, ya que cambia la percepción del desconocimiento que teníamos. Por ejemplo, la decisión de qué alimentos nos hace falta comer para fortalecer nuestras defensas. En nuestro microbioma está el 80% de nuestro sistema inmune. Conocer con más profundidad la microbiota y qué probióticos, que son bacterias vivas, necesitamos incorporar nos va a ayudar a modular y hacer más eficaz el funcionamiento de nuestro sistema inmune, que podría ser más preciso para bajar la inflamación a nivel molecular en nuestro organismo ante una enfermedad”.
Dotto también hizo referencia a mejoras en el comportamiento de la piel y el sistema reproductivo femenino. “Tenemos que ayudar a que la gente se enferme menos, y este trabajo del secuenciamiento genético total nos va a ayudar a ello”, concluyó el especialista fundador del “Centro de Genética” una empresa de medicina de precisión, nutrición y alto rendimiento deportivo.
“Algunos de los genes que nos hacen inequívocamente humanos estaban en realidad en esta ‘materia oscura del genoma’ y faltaban por completo”, dijo Evan Eichler, investigador de la Universidad de Washington que participó en este proyecto y en el Proyecto Genoma Humano original. “Se llevó más de 20 años, pero finalmente lo conseguimos”. Muchas personas —incluidos los propios alumnos de Eichler— pensaban que el proyecto ya se había terminado. “Les estaba dando clases y dijeron: ‘Espera un momento. ¿No es esta como la sexta vez que ustedes han cantado victoria?’ Les dije: ‘No, ¡esta vez realmente lo logramos!’”. “Estamos ampliando nuestras oportunidades para entender las enfermedades humanas”, dijo Karen Miga, autora de uno de los seis estudios publicados.
Una investigación de dos décadas
Con esta investigación concluyen décadas de trabajo. El primer borrador del genoma humano fue anunciado en una ceremonia celebrada en la Casa Blanca en el año 2000 por los responsables de dos entidades que competían entre sí: Un proyecto internacional financiado con fondos públicos y encabezado por una agencia de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, y una empresa privada, Celera Genomics, con sede en Maryland.
“Este 8% del genoma no se ha pasado por alto por su falta de importancia, sino por limitaciones tecnológicas”, escribieron los investigadores. “La secuenciación de lectura larga de alta precisión finalmente ha eliminado esta barrera tecnológica, lo que permite estudios completos de la variación genómica en todo el genoma humano. Dichos estudios requerirán necesariamente un genoma de referencia humano completo y preciso, lo que en última instancia impulsará la adopción del conjunto T2T-CHM13 que se presenta aquí”, añadió Dotto.
Los científicos del Consorcio Telomere-to-Telomere (T2T) terminaron la primera secuencia verdaderamente completa de 3.055 mil millones de pares de bases (bp) de un genoma humano, lo que representa la mayor mejora del genoma de referencia humano desde su lanzamiento inicial.
El nuevo genoma es un salto adelante, según dijeron los investigadores, que fue posible gracias a las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN desarrolladas por dos empresas del sector privado: la californiana Pacific Biosciences, también conocida como PacBio, y la británica Oxford Nanopore. Sus tecnologías para leer el ADN tienen ventajas muy específicas sobre las herramientas que durante mucho tiempo se han considerado las fundamentales para los investigadores.
Los científicos dijeron que esta imagen completa del genoma le dará a la humanidad una mayor comprensión de nuestra evolución y biología, al mismo tiempo que abrirá la puerta a descubrimientos médicos en áreas como el envejecimiento, las enfermedades neurodegenerativas, el cáncer y las enfermedades cardíacas.
Las empresas Pacific Biosciences (PacBio), con sede en California, y Oxford Nanopore, con sede en el Reino Unido, utilizaron diferentes tecnologías en conjunto para descifrar ese 8% genético faltante. PacBio usó un sistema llamado HiFi, donde los pares de bases circulan, literalmente como círculos, hasta que se leen en su totalidad y en alta fidelidad, de ahí el nombre. El sistema se remonta a unos pocos años de uso y representa un gran paso adelante para “leer” tanto en longitud como en precisión de las secuencias más largas.
Mientras tanto, Oxford Nanopore utiliza corriente eléctrica en sus dispositivos patentados. Las hebras de pares de bases se presionan a través de un nanoporo microscópico, solo una molécula a la vez, donde una corriente las golpea para observar qué tipo de molécula son. Al eliminar cada molécula, los científicos pueden identificar la hebra completa.
El genoma humano está formado por unos 3.100 millones de subunidades de ADN, pares de bases químicas conocidas por las letras A, C, G y T. Los genes son cadenas de estos pares identificados con letras que contienen instrucciones para fabricar proteínas, los componentes básicos de la vida. Los seres humanos tienen unos 30.000 genes, organizados en 23 grupos llamados cromosomas que se encuentran en el núcleo de cada célula.
Los seres humanos tienen 46 cromosomas, en 23 pares, que representan decenas de miles de genes individuales. Cada gen consta de varios pares de bases compuestos de adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Hay miles de millones de pares de bases en el genoma humano. Pero el genoma que los investigadores secuenciaron no provino de una persona, sino de una mola hidatiforme, una masa o crecimiento poco común que se forma dentro del útero al comienzo de un embarazo. Este tejido se forma cuando el espermatozoide fertiliza un óvulo sin núcleo, por lo que contiene solo 23 cromosomas, como un gameto (esperma u óvulo), en lugar de los 46 que se encuentran en el ADN de una célula humana. Estas celdas simplifican el esfuerzo computacional pero pueden constituir una limitación.
Los científicos explicaron que su trabajo aumentó el número de bases de ADN de 2,92 mil millones a 3,05 mil millones, un aumento del 4,5%, y que el recuento de genes que codifican proteínas aumentó solo un 0,4%, a 19.969. De acuerdo a los exprtos, el trabajo podrá conducir también a otros nuevos conocimientos, incluidos los relacionados con la forma en que se regulan los genes.
La ciencia cada vez está llegando con más profundidad y precisión al conocimiento sobre la humanidad. Haber secuenciado todo el genoma humano ayudará a evitar varias enfermedades. Y también, entender los mecanismos de origen de una determinada patología, ayudará a la elaboración de fármacos más directos y precisos contra enfermedades para que tengan menor prevalencia”, explicó a Infobae el doctor Jorge Dotto, referente mundial como médico genetista, que cuenta con una amplia trayectoria en los Estados Unidos y en Europa.
Y agregó: “Esta información completa, nos permitirá tomar mejores decisiones sobre nuestro cuerpo, ya que cambia la percepción del desconocimiento que teníamos. Por ejemplo, la decisión de qué alimentos nos hace falta comer para fortalecer nuestras defensas. En nuestro microbioma está el 80% de nuestro sistema inmune. Conocer con más profundidad la microbiota y qué probióticos, que son bacterias vivas, necesitamos incorporar nos va a ayudar a modular y hacer más eficaz el funcionamiento de nuestro sistema inmune, que podría ser más preciso para bajar la inflamación a nivel molecular en nuestro organismo ante una enfermedad”.
Dotto también hizo referencia a mejoras en el comportamiento de la piel y el sistema reproductivo femenino. “Tenemos que ayudar a que la gente se enferme menos, y este trabajo del secuenciamiento genético total nos va a ayudar a ello”, concluyó el especialista fundador del “Centro de Genética” una empresa de medicina de precisión, nutrición y alto rendimiento deportivo.
“Algunos de los genes que nos hacen inequívocamente humanos estaban en realidad en esta ‘materia oscura del genoma’ y faltaban por completo”, dijo Evan Eichler, investigador de la Universidad de Washington que participó en este proyecto y en el Proyecto Genoma Humano original. “Se llevó más de 20 años, pero finalmente lo conseguimos”. Muchas personas —incluidos los propios alumnos de Eichler— pensaban que el proyecto ya se había terminado. “Les estaba dando clases y dijeron: ‘Espera un momento. ¿No es esta como la sexta vez que ustedes han cantado victoria?’ Les dije: ‘No, ¡esta vez realmente lo logramos!’”. “Estamos ampliando nuestras oportunidades para entender las enfermedades humanas”, dijo Karen Miga, autora de uno de los seis estudios publicados.
Una investigación de dos décadas
Con esta investigación concluyen décadas de trabajo. El primer borrador del genoma humano fue anunciado en una ceremonia celebrada en la Casa Blanca en el año 2000 por los responsables de dos entidades que competían entre sí: Un proyecto internacional financiado con fondos públicos y encabezado por una agencia de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, y una empresa privada, Celera Genomics, con sede en Maryland.
“Este 8% del genoma no se ha pasado por alto por su falta de importancia, sino por limitaciones tecnológicas”, escribieron los investigadores. “La secuenciación de lectura larga de alta precisión finalmente ha eliminado esta barrera tecnológica, lo que permite estudios completos de la variación genómica en todo el genoma humano. Dichos estudios requerirán necesariamente un genoma de referencia humano completo y preciso, lo que en última instancia impulsará la adopción del conjunto T2T-CHM13 que se presenta aquí”, añadió Dotto.
Los científicos del Consorcio Telomere-to-Telomere (T2T) terminaron la primera secuencia verdaderamente completa de 3.055 mil millones de pares de bases (bp) de un genoma humano, lo que representa la mayor mejora del genoma de referencia humano desde su lanzamiento inicial.
El nuevo genoma es un salto adelante, según dijeron los investigadores, que fue posible gracias a las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN desarrolladas por dos empresas del sector privado: la californiana Pacific Biosciences, también conocida como PacBio, y la británica Oxford Nanopore. Sus tecnologías para leer el ADN tienen ventajas muy específicas sobre las herramientas que durante mucho tiempo se han considerado las fundamentales para los investigadores.
Con información de Infobae
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