¡De nada a secuenciarte en casa!

electroferograma que permite secuenciar

Introducción

Es increíble cómo hemos pasado en apenas 150 años de descubrir la existencia del ADN a secuenciar genomas como si fuera un acto rutinario. Como quien hace pan en casa.

Algo sencillo y fácil, no porque en realidad lo sea, sino porque se ha vuelto accesible para gran parte de la población.

El primer genoma (conjunto de todo el ADN de un organismo) secuenciado fue el de un bacteriófago, un virus que parasita bacterias. Este virus, el Phi-X174, fue secuenciado por Frederick Sanger en 1977.

Se trata de un organismo con una cantidad mínima de material genético, 5.386 bases que contenían información para solo 11 genes.

Tiene sentido la elección de este organismo para el proyecto: Frederick Sanger lo secuenció usando una metodología que él mismo había desarrollado, el método Sanger, de forma manual.

Un proceso increíblemente lento y tedioso, pero que le consiguió su segundo Nobel (sí, habéis leído bien, segundo) y fue uno de los pilares en el Proyecto Genoma Humano.

En 1995 se realizó la secuenciación completa de un organismo de vida libre. Ni virus ni mitocondrias ni cloroplastos, el primer organismo con completa autosuficiencia: la bacteria Haemophilus influenzae.

Aunque de nuevo se trata de una especie de pequeño genoma, aquí ya hablamos de 1.830.140 pares de bases y hasta 1.740 genes.

Para este proyecto la metodología era más avanzada y se logró usando la secuenciación shotgun o secuenciación de escopeta. Como curiosidad, le dieron ese nombre por comparación a los patrones de disparo provenientes de una escopeta. Muy estadounidense.

Sin embargo, cuando la pequeña Haemophilus influenzae mostró sus secretos internos al mundo, la mayor investigación genética de la historia ya había empezado por su parte: el Proyecto Genoma Humano.

Proyecto genoma humano

Se trataba de un proyecto iniciado en 1990, con científicos de todo el mundo, una financiación de 3.000 millones de dólares y un plazo de tiempo de 15 años. Casi nada.

Objetivo:

identificar y cartografiar (saber las regiones dentro de los cromosomas) de todos los genes de un ser humano promedio, independientemente de si codificaban o no proteínas. Durante ese tiempo los campos de la computación y la genética siguieron creciendo, lo que permitió acelerar el proyecto. En el año 2000 se presentó el primer borrador.

En abril de 2003 se presentó el genoma completo.
Si comparamos con los organismos mencionados antes, el ser humano tiene 3200 millones de pares de bases y algo más de 21.000 genes.

¿Significa esto que la genética humana ya no tiene secretos para nosotros?
No.

De la misma manera que saber las letras y sus posiciones en El Quijote apenas te da información sobre la obra, el ADN es avaro para contar su historia.

Para empezar, las relaciones y regulaciones entre los genes. Puedes estudiar un gen durante años para descubrir una década después que participa, de forma específica y contextual pero indispensable, en una ruta metabólica con la que no tiene ninguna otra interacción.

Además, el objetivo era el genoma de un humano promedio. No hay dos personas, excluyendo a los gemelos, que tengan el ADN idéntico.

Por eso desde entonces se han ido elaborando nuevas bases de datos que agrupan genomas humanos de individuos de distintas poblaciones, sexo, edad, región… para poder ampliar los genes registrados y sus variaciones.

Una de las bases de datos más representativas y usadas es la del National Center for Biotechnology Information (NCBI).

También podemos mencionar un factor que durante mucho tiempo ha pasado desapercibido: el microbioma humano. El conjunto de todos los microorganismos que viven dentro del cuerpo humano, interactuando con nosotros.

Microbioma humano

En 2008 comenzó el Proyecto Microbioma Humano, que buscaba conocer los distintos microorganismos que conviven en nosotros y sus relaciones, tanto entre ellos como con su hospedador. Esta vez, sin embargo, hubo un exceso de optimismo y aún nos queda mucho por descubrir de este mundo.

Todo esto nos ha llevado a la secuenciación individual. La posibilidad de que cualquier persona pueda secuenciar su genoma.

SNPs

Pero en realidad, la mayoría de las empresas que analizan el ADN no lo secuencian. El proceso que hacen es la genotipificación.

A diferencia de la secuenciación, aquí no se realiza una lectura de todo el genoma base por base.

La genotipificación analiza bases concretas del genoma, que se encuentran en polimorfismos de nucleótido único (SNPs).

Se trata de regiones del ADN donde hay variaciones de un nucleótido que se encuentran en al menos el 1% de la población.

Aunque parece mucho más cómodo, seguimos hablando de analizar cientos de miles de SNPs.

Además, se realizan procesos de imputación: mediante estadística y procesos computacionales, estos SNPs pueden dar información de otras secuencias genéticas que no se han analizado, pero se sabe que se heredan juntas.

Los genes suelen heredarse en bloques, y la imputación aprovecha este detalle.

Los SNPs que analizan estos tests, como el test de ADN de tellmeGen, están involucrados con características y patologías del individuo. Su ventaja sobre la secuenciación es evidente: al no leer todo el genoma, consiguen un ahorro en tiempo y dinero muy importante.

De la misma manera, tienen una clara desventaja: hay parte del material genético del individuo que no se analiza, lo que conlleva una pérdida de información. Por eso las empresas buscan incluir la mayor cantidad posible de SNPs y centrarse en aquellos que tienen mayor efecto o permiten una mayor imputación posterior.

Hemos avanzado de necesitar 13 años para secuenciar un genoma humano promedio a que, en un mes, mandando una muestra de saliva, puedas saber a qué tipo de cáncer tienes más predisposición y por qué la carne poco hecha te produce alergia.

Autor Carlos Manuel Cuesta

Espero les sirva!!

Saludos