Descifrado al completo, ahora sí, el genoma humano

BarcelonaHace 21 años la comunidad científica consiguió dibujar un primer mapa del genoma humano, pero hasta ahora este atlas era solo un borrador. Prometedor, pero todavía incompleto. Como sí al mapa de Nueva York le faltara Manhattan. Algunos de los trazos quedaban descolgados, inidentificables o duplicados y, a pesar de la revolución que ha supuesto el hallazgo para los campos de la biología y la medicina personalizada –por ejemplo, la tecnología genética ha permitido desarrollar las vacunas contra el coronavirus en tiempo récord–, hasta ahora los científicos no eran capaces de entender del todo el libro de instrucciones de nuestro cuerpo. El genoma indica a las células qué funciones tienen que cumplir y a pesar de que en 2003 se pudo descifrar el 92% del ADN de cada célula de nuestra especie, justamente el 8% del material enmascarado escondía regiones importantes para la evolución, la reproducción y la diversidad humana. Las enfermedades de origen genético, por ejemplo, que se dan por errores o mutaciones en las instrucciones. Ahora, sin embargo, un equipo internacional de científicos ha conseguido escudriñarlo entero, con todas y cada una de las más de 3.000 millones de letras que lo componen, y sus esfuerzos valen la pena: la secuencia completa se ha publicado este jueves en la prestigiosa revista científica Science.

"Acabar de verdad la secuencia del genoma humano ha sido como ponerse unas gafas nuevas. La ventaja es que podemos ver el genoma como un sistema completo y esto nos pone en disposición de desentrañar cómo funciona", resume el investigador del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI, en inglés) Adam Phillippy. Secuenciar es determinar el orden exacto en un segmento de ADN y la tecnología actual, capaz de leer centenares de miles de letras a la vez, ha permitido llegar a este hito. Detrás está el consorcio T2T (Telómero a Telómero), con más de cien investigadores liderados por Phillippy y Karen Miga, de la Universidad de California - Santa Cruz, y que recibe el nombre de las estructuras que, a manera de capuchones, protegen la integridad de los cromosomas, los telómeros.

La descripción de todas las piezas del genoma se publicó primero en mayo de 2021 en el repositorio BioRxiv –sin la revisión de otros investigadores–, pero es ahora cuando se recoge en seis artículos en Science, además de una docena de escritos complementarios en otras publicaciones científicas. "En el futuro, cuando se secuencie el genoma de una persona, podremos identificar todas las variantes de su ADN y utilizar esta información para orientar mejor su atención médica", dice Phillippy. Y añade: "Ahora que lo podemos ver todo con claridad estamos un paso más cerca de entender qué significa todo". Según los investigadores, sin las regiones ocultas hasta ahora se perdían una gran cantidad de la variedad genética de la población.

El genoma es un libro escrito con combinaciones de solo cuatro unidades químicas designadas con las letras A, T, C y G(adenina, timina, citosina y guanina, respectivamente). Estas se denominan bases nucleótidos. Para los humanos, el nuevo genoma de referencia contiene 3.055 millones de pares de bases nucleótidos y 19.969 genes codificantes –productores– de proteínas, los pilares fundamentales de todos los componentes del organismo y que se encuentran en los 23 pares de cromosomas dentro del núcleo de todas las células. El equipo ha conseguido encontrar 200 millones de genes codificantes de proteínas nuevos, la mayoría desactivados, aunque un centenar pueden continuar produciendo proteínas. Además, se descubrieron más de 2 millones de variantes genéticas hasta ahora desconocidas en estas regiones oscuras, 622 de las cuales se producen en genes de importancia médica, y también corrige miles de errores estructurales en el borrador.

Medicina personalizada

Esta primera secuencia completa que cubre cada cromosoma de cabo a rabo, sin vacíos y con una precisión sin precedentes, es accesible en toda la comunidad científica. El T2T se ha unido ahora al Consorcio de Referencia del Pangenoma Humano, el objetivo del cual es crear una nueva referencia del pangenoma –todos los genes– humano basada en las secuencias genómicas completas de 350 individuos, que represente mucho más la diversidad humana.

Los investigadores generaron la secuencia completa del genoma utilizando una línea celular especial que tiene dos copias idénticas de cada cromosoma, a diferencia de la mayoría de las células humanas, que llevan dos copias ligeramente diferentes. Entre otras cosas, las nuevas secuencias de ADN añadidas revelan detalles que no se habían visto nunca alrededor de los centrómeros, secciones en medio de los cromosomas que tienen un papel fundamental en su estructura y en su correcta segregación durante la división celular. Desde hace tiempo se sabe que los centrómeros están mal regulados en todo tipo de enfermedades y ahora “por primera vez podemos estudiar base por base las secuencias que definen estas estructuras y empezar a entender cómo funcionan”, detalla Miga.

Para el catedrático de biología molecular de la Universidad Complutense de Madrid José Manuel Bautista, este trabajo –en el que no participa– permite conocer una parte de los cromosomas 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 marchas", ha explicado en declaraciones a Efe. "Conocer las piezas que hacen funcionar una maquinaria biológica que tiene que ver con la transmisión de la herencia permite comprender elementos de la historia biológica humana y descubrir algunos mecanismos que pueden tener relevancia en la reproducción", destaca el científico.