En lo que representa un gran hito, los científicos han completado millones de piezas faltantes del ADN humano, produciendo la secuencia más completa y sin espacios del genoma humano jamás vista.

La hazaña, posible gracias a las tecnologías de secuenciación del genoma en constante mejora y un consorcio de más de 100 científicos, establece un nuevo punto de referencia para comprender la diversidad genética humana en todo su esplendor.

El equipo también ha corregido miles de errores estructurales en nuestro genoma de referencia anterior durante el proceso. El logro no puede subestimarse: tiene un enorme potencial para comprender mejor la evolución y la enfermedad humanas.

«Realmente terminar la secuencia del genoma humano fue como ponerse un nuevo par de anteojos», dice el bioinformático Adam Phillippy del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano de EE.UU. «Ahora que podemos ver todo con claridad, estamos un paso más cerca de comprender lo que significa».

El valor de un cromosoma completo

Desde el lanzamiento del Proyecto Genoma Humano hace más de 30 años, las tecnologías de secuenciación genética y las líneas de procesamiento de datos se han vuelto más rápidas, económicas y precisas, lo que permite a los investigadores muestrear, secuenciar y comparar más genomas cada año que pasa.

Pero todavía faltaban grandes trozos de ADN —que representan alrededor del 8 por ciento del genoma humano— en la secuencia de referencia que los científicos usan como plantilla para ensamblar muestras de ADN recién secuenciadas.

Ahora, los científicos han incluido las partes del genoma humano que durante mucho tiempo han sido «no secuenciables» para ensamblar el genoma de referencia más completo hasta la fecha, compartiendo sus hallazgos en una colección de seis artículos publicados en la revista Science.

El hercúleo esfuerzo de investigación agrega aproximadamente 200 millones de pares de bases de información genética —el valor de un cromosoma completo— al genoma humano. La mayoría de estos están ubicados en los telómeros —las tapas protectoras al final de cada cromosoma— y ​​en las densas secciones medias de los cromosomas, llamadas centrómeros.

«Finalmente, de punta a punta, telómero a telómero, tenemos un ensamblaje del genoma que podemos observar», dice Winston Timp, ingeniero biomédico de la Universidad Johns Hopkins.

Codificando sin espacios

Es una locura pensar que había tantas lagunas en el genoma humano tal como lo conocíamos; millones de bases faltantes, de hecho. Pero habla de la belleza seductora y la gran complejidad de las cargas de ADN abarrotadas dentro de nuestras células, codificando cada detalle íntimo de la vida.

«Hemos obtenido una enorme comprensión de la biología y las enfermedades humanas al tener aproximadamente el 90 por ciento del genoma humano», señala el bioinformático David Haussler del Instituto de Genómica de Santa Cruz de la Universidad de California (UC). «Pero hubo muchos aspectos importantes que quedaron ocultos, fuera de la vista de la ciencia, porque no teníamos la tecnología para leer esas partes del genoma».

Los científicos mapearon por primera vez el genoma humano hace décadas juntando y superponiendo «lecturas cortas» de ADN que capturaban solo varios cientos de bases a la vez. Luego, la secuenciación de lectura larga les permitió dar sentido a fragmentos repetitivos de ADN que antes eran «ilegibles» y que habían desafiado la investigación durante mucho tiempo.

Los científicos han publicado la primera secuencia completa y sin espacios de un genoma humano, dos décadas después de que el Proyecto Genoma Humano produjera el primer borrador de la secuencia del genoma humano. Crédito: Ernesto del Águila III, NHGRI.

«Estas partes del genoma humano que no hemos podido estudiar durante más de 20 años son importantes para nuestra comprensión de cómo funciona, las enfermedades genéticas y la diversidad y evolución humana», afirma Karen Miga, genetista de UC Santa Cruz, quien encabezó el consorcio de investigadores.

El nuevo genoma «sin espacios», que ahora tiene un total de más de 3 mil millones de bases, también podría arrojar luz sobre cómo los pares de cromosomas se separan y se dividen sin problemas, la mecánica de los llamados genes saltadores que saltan alrededor del genoma y su papel —quizás— crucial de largos tramos de ADN duplicado.

«Al abrir estas nuevas partes del genoma, creemos que habrá una variación genética que contribuirá a muchos rasgos diferentes y al riesgo de enfermedades», destaca el biólogo evolutivo Rajiv McCoy de la Universidad Johns Hopkins. Pero agrega que «hay un aspecto de esto que apunta a que todavía no sabemos lo que creemos que sabemos».

Terapia génica

En lugar de ser un mosaico de secuencias recopiladas de múltiples individuos, el genoma de referencia recién acuñado se armó utilizando un tipo especial de línea celular que tiene dos copias idénticas de cada cromosoma —a diferencia de la mayoría de las células humanas, que tienen dos copias ligeramente diferentes—.

Eso significa que aún queda mucho trabajo por hacer para finalizar el genoma de referencia (el cromosoma Y aún debe terminarse), pero el grupo está cada vez más cerca de secuenciar finalmente hasta el último nucleótido de ADN humano.

Si bien los investigadores tienen grandes esperanzas de que el genoma casi completo, denominado T2T-CHM13, pueda allanar el camino hacia una representación más inclusiva de la diversidad humana, el campo en general todavía está lidiando con la forma de resolver las injusticias históricas en la ciencia del genoma y la falta de diversidad en los estudios genéticos que amenaza con exacerbar las disparidades en el cuidado de la salud.

Sin embargo, equipos de científicos ya han utilizado la secuencia de referencia casi completa para descubrir más de 2 millones de variantes previamente desconocidas en el genoma humano, todo lo cual enriquecerá nuestra comprensión de cómo las diferencias genéticas individuales pueden contribuir a ciertas enfermedades.

Por supuesto, el tiempo dirá si la medicina personalizada realmente puede cumplir su promesa de ofrecer tratamientos asequibles y específicos basados ​​en la composición genética de un individuo, pero los investigadores están entusiasmados.

«En el futuro, cuando se secuencie el genoma de alguien, podremos identificar todas las variantes en su ADN y usar esa información para guiar mejor su atención médica», concluye Phillippy.

Fuente: EurekAlert. Edición: MP.

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