Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

El exoma, de rebajas

La productividad científica mundial es tan grande que, incluso a los científicos, les resulta difícil mantenerse actualizados en relación con la nueva terminología científica. Desde hace poco, una nueva expresión se va abriendo paso en el campo biomédico: el exoma. Su exploración, parece que va a reportar grandes y rápidos avances en la comprensión y lucha contra las enfermedades. Veamos de qué se trata.

El exoma, de rebajas
Ilustración :: ÁLEX

EXOMA

Los amables lectores quizá recuerden que cuando hace algunos años se publicaron los primeros borradores del genoma humano se puso mucho énfasis en recalcar que en sólo el 25% de nuestro genoma estaba ocupado por el ADN de nuestros genes. E, incluso, que buena parte de ese 25% del ADN de los genes, tampoco era activo informativamente, porque extensas regiones del mismo no codifican directamente la síntesis de proteínas o ARN, sino que constituyen los denominados intrones o porciones de ADN que sirven de piezas de separación entre los diferentes exones (que suponen solo entre el 1-2% de nuestro genoma). En resumen, un gen puede estar formado por exones e intrones pero sólo los exones son informativos y codificantes. Al conjunto de los  exones del genoma es a lo que se le denomina EXOMA.

De un modo ciertamente prematuro, al 98% restante del ADN, no “exómico”, incluyendo a los intrones, se le tachó de “ADN basura”. Hoy sabemos que no es así y que su papel es importante en el control y regulación de la expresión genética, en que se exprese o no un determinado gen.  

Los métodos de secuenciación genómica masiva avanzan a una velocidad tremenda. El objetivo será disponer lo antes posible de la información genómica completa de cada ser humano al nacer a fin de prevenir y evitar su predisposición hacia muchas enfermedades. Parece evidente que una buena parte de la información útil se encuentra localizada precisamente en el exoma. Entonces, si fuese posible, ¿por qué no concentrar los esfuerzos en dilucidar la secuencia que más nos interesa, la del exoma, que es un 1-2% de la total, en lugar de gastar tiempo, grandes esfuerzos y dinero en la secuenciación completa?.

J. CRAIG VENTER

Tras la búsqueda correspondiente, en mi opinión la primera vez que apareció el término exoma (en realidad, exome, en inglés) fue en agosto del año 2008 en el título de una investigación dirigida por J. Craig Venter.

Venter lideró uno de los dos grandes consorcios participantes en el Proyecto Genoma Humano, uno de cuyos primero frutos, en el año 2007 fue el de completar la secuencia genómica del propio investigador. Así, no es extraño que al año siguiente un equipo investigador dirigido por él  publicase en la revista PLOS GENETICS el artículo “Genetic Variation in an Individual Human Exome”, con el término exome (exoma) en el título. Tampoco es muy de extrañar, que ese exoma se tratase del exoma de Venter. 

Los propios autores justificaban muy bien la investigación de exomas. Las razones son múltiples: 1. Caracterizar la variación funcional en un individuo es un paso importante hacia la era de la medicina personalizada; 2. Las variaciones funcionales caracteríticas de las diversas patologías se cree que son especialmente ricas en exones codificadores de proteínas, es decir del exoma; 3. Las mutaciones más frecuentes (60%) son las que tienen lugar en los genes; 4. Las mutaciones causantes de enfermedades que se comportan según las leyes de Mendel son mutaciones que se localizan en los genes, y más precisamente, en los exones de los genes, en el exoma; 5. En las regiones reguladoras, no codificantes, fuera del exoma, hasta ahora sólo se han localizado un 1% de mutaciones que responden a las leyes de Mendel.

Para lograr el análisis del exoma se usan “chips de microarrays” que tienen en su superficie casi 200.000 trozos cortos de ADN correspondientes a casi 20.000 genes humanos. Cuando una muestra de ADN se aplica al chip, las regiones que codifican para proteínas se aparean con sus segmentos correspondientes y se adhieren. Tras ello se elimina el ADN no adherido y se extraen del chip las regiones que codifican para realizar su secuenciación y los posteriores análisis adicionales. Las actuales tecnologías de secuenciación permiten hacer esto rápida y eficientemente.

En las enfermedades complejas como el Alzheimer, la obesidad o las enfermedades cardiovasculares aún no sabemos cuál es el porcentaje relativo de la participación del exoma en relación con la de las regiones reguladoras. Por ello, las nuevas técnicas de secuenciación del exoma pueden ser importantes en casos donde las mutaciones genéticas no provienen de los padres, como sucede en una amplia gama de enfermedades que van desde el autismo a las patologías cardíacas congénitas.

AVANCES

Los avances son muy rápidos. En octubre del año 2009 utilizando las nuevas técnicas simplificadas de secuenciación del exoma en lugar del genoma completo, los investigadores del Instituto Médico Howard Hughes (HHMI) publicaban en la revista PNAS que habían identificado por primera vez una mutación génica que era responsable de la enfermedad de un paciente, no sospechada en base a observaciones clínicas. Se trataba de un niño turco que se deshidrataba persistentemente y no podía ganar peso. El equipo encontró en 10 días una mutación génica que afecta al transporte de electrólitos en los intestinos y causa la condición llamada diarrea de cloruro congénita. Los médicos turcos del niño confirmaron el diagnóstico clínicamente y le pudieron proporcionar un tratamiento adecuado. Un mes más tarde, otro equipo también publicaba en la revista NATURE GENETICS que las mutaciones en el gen DHODH, eran la causa del síndrome de Miller.

En el año 2010 la revista SCIENCE consideró la secuenciación exómica como uno de lo diez hitos científicos más destacados del año. Otra investigación relató la aplicación de la secuenciación del exoma para identificar otra enfermedad desconocida. Partiendo de más de 16.000 variantes de los genes identificadas, unos 1.500 resultaron desconocidas. A través de un proceso de eliminación, los genetistas identificaron la causa más probable: una mutación del gen XIAP, que tiene un papel fundamental en el proceso inflamatorio y la muerte celular programada (apoptosis). Y un equipo español, del CNIO (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas), dirigido por el Dr. Javier Benítez, usando la secuenciación exómica en dos regiones de los cromosomas 3 y 6, identificó nueve variantes genéticas candidatas de susceptibilidad en cáncer de mama.

Ya en 2011 la revista GENOME BIOLOGY le ha dedicado a esta  técnica hace unos días, un numero entero especial y la empresa 23andMe ha iniciado un programa piloto que ofrece la secuenciación completa del exoma por 999 dólares, bastante menos que el precio de otra empresa, Knome. Eso sí, dando sólo los resultados, sin interpretación médica. ¡Y llegan las rebajas!: se asegura para un futuro muy próximo que se harán análisis de exomas por 99,99 dólares, lo que le llevará a convertirse en una prueba clínica de rutina. Una profesión de futuro, sin duda, será la de analista genético.

Más en: http://genomebiology.com/2011/12/9/407