Hace 21 años, la ciencia logró mapear cerca del 92% del genoma humano, lo que significó una revolución en la biología y la medicina, pero ¿qué pasó con el 8% restante? Ahora, un equipo científico ha logrado escrutarlo, logrando así la primera secuencia completa de un genoma humano.
Los científicos han publicado la primera secuencia completa y sin fisuras de un genoma humano, dos décadas después del primer borrador. El genoma es el conjunto completo de instrucciones de un organismo, un libro que está escrito con combinaciones de solo cuatro unidades químicas designadas con las letras A, T, C y G (adenina, timina, citosina y guanina). Crédito: Ernesto del Águila III, NHGRI.
El nuevo mapa “sin fisuras” de nuestro ADN revela regiones ocultas importantes para comprender las enfermedades genéticas, la reproducción, la diversidad humana e incluso la evolución de nuestra especie: “finalizar de verdad la secuencia del genoma humano ha sido como ponerse unas gafas nuevas”, resume el investigador Adam Phillippy.
Detrás de este hito científico está el Consorcio T2T (Telomere to Telomere), con más de cien investigadores liderados por Phillippy, del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI), y Karen Miga, de la Universidad de California-Santa Cruz, en EE. UU.
La descripción de estas piezas faltantes se publicó por primera vez en mayo de 2021 en el repositorio bioRxiv, sin revisión por parte de otros investigadores. Ahora es cuando se recoge en seis artículos de la revista “Science”, además de una decena de escritos complementarios en otras publicaciones científicas.
El genoma es el conjunto completo de instrucciones de un organismo, un libro que está escrito con combinaciones de solo cuatro unidades químicas designadas con las letras A, T, C y G (adenina, timina, citosina y guanina); estos se llaman bases de nucleótidos.
Para los humanos, este manual de instrucciones contiene unos 3 mil millones de pares de bases (o letras), que se encuentran en los 23 pares de cromosomas dentro del núcleo de todas las células. La secuenciación significa determinar su orden exacto en un segmento de ADN.
Han pasado dos décadas desde el primer borrador del genoma humano, realizado por separado por Celera Genomics y Human Genome Project, y ese 8% no se había podido secuenciar en gran parte porque está formado por regiones de ADN muy repetitivas. que son difíciles de alinear con el resto y entre sí. La tecnología actual, capaz de leer cientos de miles de letras a la vez del genoma, lo ha hecho posible.
Genes médicamente importantes
La versión sin “agujeros” del nuevo genoma de referencia -denominado T2T-CHM13- está compuesta por 3.055 millones de pares de bases de nucleótidos y 19.969 genes codificadores -productores- de proteínas, los pilares fundamentales de todos los componentes del organismo. Realizan la mayor parte del trabajo en las células y son necesarios para la estructura, función y regulación de tejidos y órganos.
De los genes codificadores de proteínas, el consorcio encontró unos 2.000 nuevos, la mayoría desactivados, aunque es posible que unos cientos sigan activos, es decir, produciendo proteínas.
Además, se descubrieron más de 2 millones de variantes genéticas previamente desconocidas en esas regiones oscuras, 622 de las cuales ocurren en genes médicamente importantes.
Los investigadores generaron la secuencia completa del genoma usando una línea celular especial que tiene dos copias idénticas de cada cromosoma, a diferencia de la mayoría de las células humanas que tienen dos copias ligeramente diferentes.
Entre otras cosas, las secuencias de ADN recién agregadas revelan detalles nunca antes vistos alrededor de los centrómeros, secciones en el medio de los cromosomas que juegan un papel fundamental en su estructura y en su correcta segregación durante la división celular.
Hace tiempo que se sabe que los centrómeros están mal regulados en todo tipo de enfermedades y ahora “por primera vez podemos estudiar las secuencias que definen estas estructuras ‘base a base’ y empezar a entender cómo funcionan”, explica Karen Miga.
Los investigadores también observaron estas nuevas secuencias de ADN alrededor de los telómeros, estructuras que, como las tapas, protegen la integridad de los cromosomas.
Medicina personalizada
“Las partes del genoma que no habíamos podido estudiar durante más de 20 años son importantes para comprender el funcionamiento del genoma, las enfermedades genéticas y la diversidad y evolución humana”, dice Miga.
“En el futuro, cuando se secuencie el genoma de una persona, podremos identificar todas las variantes de su ADN y usar esa información para guiar mejor su atención médica”, dice Phillippy en una nota del NHGRI: “Ahora que podemos ver todo Claramente, estamos un paso más cerca de comprender lo que significa todo esto”.
Para José Manuel Bautista, Catedrático de Biología Molecular de la Universidad Complutense de Madrid, este trabajo -en el que no participa- permite descubrir una parte de los cromosomas que es importante para su función; “Es como si descubriéramos después de 20 años que los coches que vemos circular tienen embrague y que hay cambios de marcha”.
“Conocer las piezas que hacen funcionar la maquinaria biológica que tiene que ver con la transmisión de la herencia nos permite comprender elementos de la historia biológica humana y descubrir algunos mecanismos que pueden tener relevancia en la reproducción”, dijo a Efe el científico.
Esta primera secuencia completa que recorre cada cromosoma de punta a punta, sin huecos y con una precisión sin precedentes, está al alcance de toda la comunidad científica.
T2T ahora se ha unido al Consorcio de Referencia del Pan-Genoma Humano, cuyo objetivo es crear una nueva referencia del pan-genoma humano basada en las secuencias genómicas completas de 350 individuos, que es mucho más representativa de la diversidad humana.
