Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Genomas en rebajas

Genomas en rebajas

Cuando los días 15 y 16 de febrero del año 2001 dos de las revistas científicas del mundo, NATURE y SIENCE, respectivamente, con un gran despliegue mediático mundial, lanzaron sus números especiales, bajo el mismo título de EL GENOMA HUMANO (The human genome) no se trataba de celebrar el éxito de haber llegado a la meta de un difícil camino, sino más bien del anuncio de unos nuevos y prometedores recorridos que podrían llevar a descubrimientos nunca soñados con insospechadas posibilidades. Se trataba sólo de un borrador del genoma de la especie humana y el esfuerzo científico y el costo para conseguirlo fue muy elevado.

Pero los avances de la biología molecular y la genética se están produciendo a tal velocidad que las etapas se suceden a velocidad de vértigo. La siguiente generación de tecnologías de secuenciamiento genómico (conocimiento de la secuencia de las cuatro bases que suman los aproximados tres mil millones de unidades nucleotídicas del genoma de cada ser humano) ya está aquí.

NATURE

El número de la pasada semana de la revista NATURE publicaba varios artículos demostrando esta realidad, es decir, la posibilidad de lograr conocer el genoma individual de cada persona de un modo relativamente rápido y económico así como también algunas de las primeras aplicaciones de ello para el mejor conocimiento de enfermedades tan devastadoras como el cáncer.

En concreto en ese número se incluye la investigación, realizada por el equipo dirigido por el Dr. David Bentley, de la secuenciación y caracterización inicial del genoma de un individuo africano de la etnia africana Yoruba. Otra publicación, de Jung Wang y colaboradores, consigue los mismos resultados con un individuo asiático, y una tercera ilustra la utilidad de la genómica personal en el diagnóstico y conocimiento de enfermedades como el cáncer mediante la secuenciación y comparación genómica de células sanas y enfermas procedentes de la misma persona, bien entre sí o en relación con las de otras personas.

Todos estos grandes avances se están logrando mediante la aplicación de una nueva tecnología, denominada Illumina GA, con una aproximación secuenciadora masiva en paralelo que, además, ya se está aplicando ampliamente en otros campos biomédicos. Hasta ahora, las técnicas existentes más utilizadas se basaban en secuenciar porciones relativamente grandes (400-800 bases), pero el hecho de que ya existen bastantes secuencias de referencia de diversos seres humanos (entre ellas dos completas de los investigadores pioneros en este campo, los Drs. Watson y Venter) han hecho posible nuevas técnicas más rápidas en las que se usan fracciones genómicas menores para identificar las variaciones genéticas intraespecie. Para ello, las moléculas sencillas de ADN se unen a una superficie plana, se amplifican in situ y se usan como moldes de secuenciación sintética usando desoxirribonucleótidos finalizadores fluorescentes, lo que conduce a la obtención de pequeños fragmentos nucleotídicos fluorescentes que pueden ser analizados mediante técnicas de reconocimiento de análisis. En un solo ciclo, la técnica puede realizar más de 40 millones de lecturas de unos 35 nucleótidos, procedentes de un fragmento inicial de ADN de entre 200 y 2000 nucleótidos.

DATOS
El camino recorrido, en aproximadamente un quinquenio, ha sido enorme. Las tecnologías de Illumina GA y del 454 Life Sciences sequencer suponen saltos de 3-4 órdenes de magnitud respecto a las previas existentes. Lo obtenido en el año 2001 era sólo un borrador. En el año 2004 el International Human Genome Sequencing Consortium anunciaba lo que ya si se podía denominar la primera secuencia real del genoma humano. Y en el año 2007 se publicaba una segunda secuencia completa. Mientras que la secuencia del año 2004 significó el trabajo de multitud de científicos durante muchos años, con un costo de unos 300 millones de dólares, la del año 2007, que utilizó la secuenciación capilar, significó una reducción de costos hasta los 10 millones de dólares. Y, los datos actuales, tan sólo un año después, indican que el trabajo de secuenciación duró  8 semanas (diciembre 2007-enero 2008) y que el costo del material fungible utilizado fue inferior a los 250.000 dólares.

Por tanto, no parece un sueño inalcanzable, sino una posibilidad real el que, en un plazo prudencial se pueda desarrollar la tecnología genómica hasta el punto de poder disponer de información genómica individualizada en un plazo breve de pocos días a costos razonables inferiores a los 1000 dólares.

En el trabajo dirigido por el Dr. David R. Bentley, han colaborado casi 200 científicos distribuidos entre siete centros científicos americanos y europeos. El genoma analizado procedía de un varón Yoruba de Ibadan, Nigeria, cuyas muestras ya habían sido incluido con anterioridad en el gran proyecto HapMap de búsqueda de polimorfismos singulares de nucleótidos, más vulgarmente conocidos como “snips”. Un artículo sobre este proyecto HapMap, publicado en estas mismas páginas. De este modo se pudieron comparar los resultados de los más de 4 millones de snips localizados en la muestra, con la conclusión general de que este genoma africano poseía un mayor grado de polimorfismo (los  snips) que las muestras caucásicas ya conocidas.

En cuanto al genoma asiático, secuenciado por el Dr. Wang y otro casi centenar de colaboradores, pertenecientes a instituciones científicas chinas, americanas y europeas,  pertenece a un  individuo chino, representativo del Asia Oriental, una población que supone casi el 30% de la población humana. Sus datos de polimorfismo también han sido minuciosamente contrastados con los existentes del proyecto HapMap. Respecto a sus posibles ancestros comparte un  94.12% de alelos característicos de los asiáticos, un 4,12% de los europeos y un 1,76% de los africanos.  

CÁNCER
El último artículo a destacar contempla la primera secuenciación realizada sobre el genoma de una célula cancerosa, identificando los genes mutados que probablemente son los causantes de la leucemia mieloide aguda.

El primer firmante, de una lista de más de 50 científicos, pertenecientes a 8 centros investigadores es el Dr. Timothy J. Ley, de la Universidad de Washington. La leucemia mieloide aguda es un tumor sanguíneo muy maligno, de las células blancas, que afecta en algunos países estudiados a más de uno de cada 15.000 habitantes. El tratamiento de la enfermedad ha cambiado poco en los últimos 20 años, entre otras causas por el desconocimiento de los factores genéticos iniciadores de la enfermedad. En este caso se han podido comparar las secuencias genómicas de las células cancerosas sanguíneas y de las sanas de la piel de la misma paciente, identificando la existencia de diez genes mutados. De ellos, dos ya se habían relacionado previamente con esta enfermedad, pero las técnicas de secuenciación han permitido localizar hasta 8 otros nuevos genes relacionados, hasta ahora desconocidos y que en el futuro pueden convertirse en objetivos terapéuticos.
 
En resumen, estamos asistiendo al nacimiento de una nueva herramienta biomédica basada en la genómica individualizada, con las fundadas esperanzas de que pronto pueda convertirse en un instrumento esencial para el diagnóstico, la prevención y la terapia de las enfermedades humanas.