Un equipo internacional de científicos ha secuenciado y ensamblado por completo el genoma humano, incluidas las partes que no podían secuenciarse hasta la fecha.
Las piezas faltantes
En el 2001, Celera Genomics y el Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma Humano le mostraron al mundo el primer borrador del Genoma Humano: la secuenciación de nuestro ADN. Sin duda este hecho es un hito que revolucionó no solo la genómica sino también la biología y las tecnologías que se desarrollaron a partir de entonces.
Sin embargo, este primer borrador y sus posteriores actualizaciones estaban incompletos, pues muchas regiones complejas, como la heterocromatina, no se terminaron o quedaron erróneas. En total, cerca de un 8% de información genómica permanecía como una incógnita.
Recientemente, investigadores de distintos laboratorios han conseguido secuenciar los segmentos que faltaban, superando el logro que alcanzaron los científicos detrás del Proyecto Genoma Humano. El informe se encuentra en una pre-impresión dentro del portal BioRxiv.
«Era algo que no se había hecho antes, y la razón es porque es difícil«. dijo Karen Miga, investigadora de la Universidad de California en Santa Cruz, líder de la investigación. Ahora es posible gracias a las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN desarrolladas por las empresas Pacific Biosciences de Menlo Park (PacBio), California, y Oxford Nanopore, de Oxford Science Park, Reino Unido.
Pares de bases
Para realizar el análisis y secuenciación completa, decidieron utilizar una mola hidatítica, nombre de un tumor benigno que se desarrolla en la pared del útero debido a un embarazo inviable; por ello también se le llama embarazo molar. Este complejo celular se forma cuando un espermatozoide fertiliza un óvulo carente de núcleo, por lo tanto, la mola solo posee un juego de 23 cromosomas, a diferencia de los 46 que caracterizan a las células humanas.
¿Pero qué nos dicen las piezas faltantes del rompecabezas humano? Los resultados obtenidos muestran que el número de pares de bases de ADN aumentó en un 4.5% de las ya conocidas; es decir, aumentó de 2,92 mil millones a 3,05 mil millones. No obstante, los genes que codifican proteínas solo aumentaron un 0.4%. Además, el equipo hizo hincapié en su decisión de utilizar líneas celulares que se habían mantenido congeladas, más no células que hayan sido propagadas durante mucho tiempo, puesto altera el genoma.
«Hicimos todo lo posible para demostrar que estas nuevas secuencias sirven como referencia biológica en los genomas humanos», escribió la Dra. Karen Miga.
No ha sido una tarea sencilla, pues habían estructuras «imposibles de cartografiar«, las cuales son los centrómeros, es decir los nudos que unenlos «brazos» de cada cromosoma. Los centrómeros desempeñan un rol importantísimo durante el proceso de división celular. Permiten que cada célula hija tenga el mismo número de cromosomas. Estas regiones del ADN son una serie de repeticiones de las letras que constituyen el código genético (ATGC) como «AGAGAGA».
Las nuevas tecnologías
La Dra. Miga recuerda que cuando se encontraba estudiando su doctorado se hizo esta pregunta constantemente: «¿Por qué las regiones que son tan fundamentales para la vida, tan fundamentales para el funcionamiento de la célula, están ubicadas sobre partes de nuestro genoma que son estos mares gigantes de repeticiones en tándem?». En ese momento se propuso contestar esa duda y conseguir su actual emprendimiento denominado Consorcio Telomere-2-Telomere.
Dicho trabajo consiste en pasar una molécula de ADN a través de un pequeño orificio, con el apoyo de la tecnología de Oxford-Nanopore, resultando en cadenas completas de ADN. Por otro lado, la tecnología, PacBio, utiliza láseres a fin de examinar la misma secuencia de ADN una y otra vez, creando una lectura que puede ser muy precisa. Ambos son más costosos que la tecnología Illumina existente.
Asimismo, las nuevas tecnologías no cortan el ADN en pequeñas piezas de rompecabezas, como las anteriores que luego decodificaban cada parte y volvían a ensamblar el rompecabezas resultante. Ello resultaba una técnica muy buena a aplicar en la mayor parte del genoma, pero no en áreas donde el código de ADN es el resultado de patrones repetidos prolongados, como lo son las regiones centroméricas.
En ese sentido, según el Dr. Ewan Birney, subdirector general del Laboratorio Europeo de Biología Molecular, «el grupo ha demostrado que es posible decodificar cada molécula ADN de principio a fin«, sin cortarla.
Este es un claro ejemplo de que el desarrollo de la tecnología nos ayuda a aprender y conocer más sobre nosotros mismos.