Crean el mayor 'libro genético' del ser humano para luchar contra las enfermedades

La secuenciación del genoma humano, lograda hace más de 20 años, fue un gran hito de la medicina y una auténtica revolución científica que ha servido de referencia desde entonces para todos los estudios genéticos. A medida que la tecnología ha ido avanzando, los investigadores han corregido errores, han descubierto más regiones del genoma y nuevos secretos de nuestro ADN, pero hasta ahora no se había superado una importante limitación: la mayor parte de la secuencia corresponde a una sola persona y, por lo tanto, no representa la diversidad humana. Sin embargo, a partir de hoy todo cambia porque acaba de publicarse el primer borrador del pangenoma humano.

La revista Nature, a través de varios artículos, da a conocer el trabajo del Consorcio Internacional de Referencia del Pangenoma Humano, que combina genomas de 47 individuos con orígenes distintos para representar mejor la diversidad de nuestro ADN. Si se cumplen los plazos previstos, en 2024 publicarán la versión final, con 350 personas, y los científicos contarán con una nueva referencia para avanzar en la lucha contra las enfermedades. De momento, ya tenemos la colección más completa y sofisticada de secuencias genómicas. Pero ¿de qué estamos hablando y qué utilidad tendrá?

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José Pichel

Un genoma es el conjunto del ADN, el material genético de un ser vivo, que contiene las instrucciones para desarrollarse y realizar sus funciones. Las secuencias del genoma difieren ligeramente entre los individuos de una especie y, en el caso del ser humano, son iguales en más del 99%. Sin embargo, esas pequeñas diferencias no solo contribuyen a la singularidad de cada persona, sino que pueden ser clave para la salud a la hora de diagnosticar enfermedades, pronosticar su aparición o tratarlas. Por eso es tan importante este avance: si un individuo cuenta con un genoma muy diferente del que se utiliza como referencia, será más difícil predecir si va a sufrir una enfermedad de origen genético.

De hecho, la secuencia del genoma humano de referencia actual tiene lagunas importantes, sobre todo en áreas que eran repetitivas y difíciles de leer. Los avances tecnológicos hicieron posible que en 2022 se publicase la primera secuencia completa del genoma, sin esos huecos que suponían al menos un 8%, que desvela nuevos genes y aportó claves sobre la evolución humana y las enfermedades hereditarias. Ese trabajo del consorcio Telómero a telómero (T2T) da ahora un paso más con este nuevo proyecto, ya que muchos grupos de investigación son los mismos, incluyendo algunos españoles, del Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona y de la Universidad Autónoma de Barcelona. Al incluir una mayor diversidad humana se podrá conocer cuál es la función de esas repeticiones o detectar si las variantes están relacionadas con enfermedades como el cáncer.

Los expertos están entusiasmados ante la cantidad de información añadida que aporta este proyecto. “La referencia del pangenoma humano nos permitirá representar decenas de miles de variantes genómicas novedosas en regiones del genoma que antes eran inaccesibles”, explica Wen-Wei Liao, investigador de la Universidad de Yale (EEUU) y coautor del artículo. De esta forma, “podemos acelerar la investigación clínica al mejorar nuestra comprensión del vínculo entre los genes y las características de las enfermedades”, añade.

Según los investigadores, las diferencias pueden ser muy pequeñas, de solo una o unas pocas bases de ADN, pero también pueden ser grandes, lo que se conoce como variantes estructurales, de 50 pares de bases o más. En este segundo caso, las implicaciones para la salud podrían ser muy importantes. De los 119 millones de nuevas bases añadidas ahora con el pangenoma, aproximadamente 90 millones se derivan de la variación estructural. Toda esta nueva información ayudará a los investigadores a estudiar regiones del genoma para las que antes no había ninguna referencia. Así, en futuros estudios, podrían relacionar estas novedades con enfermedades.

“Los investigadores básicos y los médicos que utilizan la genómica necesitan acceder a una secuencia de referencia que refleje la notable diversidad de la población humana”, explica Eric Green, director del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano de EEUU (NHGRI, por sus siglas en inglés). “Esto ayudará a que la referencia sea útil para todas las personas y a reducir desigualdades en el ámbito de la salud”, comenta. La creación del pangenoma humano, en ese sentido, también tiene un componente ético, porque es la única manera de que la referencia común para los investigadores incluya rasgos diversos. Muchos individuos cuyos genomas fueron secuenciados para esta iniciativa fueron reclutados en un principio para el Proyecto 1.000 Genomas, que pretendía mejorar el catálogo de variantes genómicas en diversas poblaciones.

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EFE

Tecnología y ética

Las nuevas tecnologías de secuenciación de lectura larga han sido fundamentales para este proyecto, porque permiten decodificar miles e incluso millones de pares de bases del genoma a la vez. Después, a través de algoritmos especializados, se ensamblan en secuencias más completas. Para verificar y corregir posibles errores, se utilizan otras herramientas que garantizan que los ensamblajes son precisos y completos. La creación del pangenoma ha sido posible también gracias a técnicas computacionales avanzadas para alinear, a través de nuevos métodos algorítimicos, las múltiples secuencias del genoma en una sola referencia.

“En la referencia lineal solo teníamos una secuencia, es decir, una representación de cada gen, pero sabemos que nuestros genes tienen diferentes variaciones en la población humana y, con el gráfico del pangenoma, queremos tener todas esas variaciones en una sola estructura”, apunta el experto en bioinformática Mobin Asri, de la Universidad de California. Por otra parte, el Consorcio Internacional de Referencia del Pangenoma Humano, una vez que complete los 350 genomas del proyecto el próximo año, se planteará seguir mejorando la tecnología de secuenciación del ADN, poner en marcha un centro de coordinación y realizar actividades de divulgación y formación para que médicos e investigadores de todo el mundo sepan cómo utilizar esta nueva referencia.