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Pangenoma, el nuevo mapa del ADN humano
“Este modelo está abriendo un nuevo paradigma para estudiar la evolución humana. El reto es pensar en la nueva manera del genoma de referencia, que ahora se basa en un gráfico y no en una lista lineal”, explica Mashaal Sohail, del Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM.
A diferencia del genoma publicado hace 25 años, el pangenoma es multilineal, explica Mashaal Sohail. Foto EE: Cortesía
Hace poco más de dos décadas se presentó el primer borrador del genoma humano, pero ¿las características de unos cuantos humanos pueden representar a toda la humanidad? La doctora Mashaal Sohail, del Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM, investigadora en genética humana, aborda la importancia de la búsqueda actual de los científicos por representar poblaciones de todos los continentes en el mapa molecular del genoma humano, al dictar una charla dentro del ciclo ‘Los viernes de la evolución’, que coordinan los académicos Antonio Lazcano Araujo y José Sarukhán, en El Colegio Nacional.
El estudio de la genética transita por dos vías, una es el campo de la genética de poblaciones o evolutiva, en el que se buscan variaciones genéticas para entender las diferencias entre grupos, la dinámica de selección natural, que a su vez permite entender la variación demográfica y cómo históricamente nos hemos distribuido. Por otro lado, el campo de la genética en medicina, donde a partir de conocer las variaciones genéticas, a través de las secuenciaciones o genotipado, se obtienen resultados sobre la salud humana; dicho en otras palabras, podemos observar, por ejemplo, genes de poblaciones que sufren presión alta y luego trabajar para tener medicamentos que alivien o curen la enfermedad.
El pasado mes de mayo la revista Nature publicó el artículo “A draft human pangenoma reference” ("Un borrador de referencia sobre el pangenoma humano": https://www.nature.com/
En el documento, investigadores del Consorcio Internacional de Referencia del Pangenoma Humano revelaron a la comunidad científica este mapa actualizado del ADN, basado en una colección más completa de secuencias genómicas (a partir de la información genética de 47 personas de África, Asia, América y Europa) con la cual se busca comprender mejor la diversidad humana. Hoy, esta aportación es el hilo conductor de nuevas líneas de investigación.
Mashaal Sohail explica que la secuencia de referencia del genoma humano, en realidad no es un ejemplo de ser humano, sino que representa variedades diferentes de genomas humanos. “Todos los seres humanos contamos con células, que cuentan con un núcleo, donde se encuentran 22 cromosomas, incluidos los sexuales; y la mitocondria, que guarda el ADN mitocondrial. Todo esto junto es llamado genoma humano”. Lo que hicieron los primeros científicos fue juntar trece voluntarios anónimos de Búfalo y Nueva York (Estados Unidos). Los donantes fueron reclutados mediante un anuncio en The Buffalo News, el domingo 23 de marzo de 1997. Se invitó a los primeros diez hombres y diez mujeres voluntarios a concertar una cita con los asesores genéticos del proyecto y donar sangre de la que se extrajo el ADN. El resultado fue que alrededor del 80% del genoma de referencia provino de ocho personas y un hombre, denominado RP11, que representa el 66% del total”.
¿Por qué a los científicos les interesa entender cómo funciona este sistema?
Sohail expone que, aunque hay muchas maneras de pensarlo, a ella le gusta utilizar una analogía arquitectónica. “Es como pensar en la casa de un humano que tiene sus planos para conocer el interior de esa construcción; además de eso, también se estudia la interacción de esa ‘casa’, con su entorno”, de ahí la importancia de conocer el genoma. En esta nueva etapa, lo que se busca es “un contexto de conciencia de que la genómica actual está fallando en diversidad y surgió a partir de la idea de que un sólo genoma no puede ser la representación del genoma humano. Este vacío fue lo que vieron los que realizaron el pangenoma humano”, indica.
La idea es identificar el nuevo genoma de referencia. El pangenoma se llama así porque necesita involucrar nuevos métodos y representaciones para obtener todas las variantes estructurales del genoma humano que no se han estudiado”, dice la especialista.
Recordó que el genoma humano de referencia presentado hace dos décadas conocido como GRCh38 es lineal y está basado en pocas personas, tiene limitaciones en la variabilidad de la especie. Para este nuevo mapa de ADN, se realizaron estudios de 47 individuos de cuatro continentes con el objetivo de tener la diversidad representada en cada región.
La experta que, dicho sea de paso, fue clave en la creación del Biobanco Mexicano, la fuente de datos genómicos en América Latina, agrega que cada vez que se secuencia un genoma tan grande como el de los seres humanos, el material genético debe dividirse en fragmentos cortos superpuestos, que a menudo se cuentan por millones. Una vez que se ha secuenciado el genoma, es necesario volver a unir las lecturas de estos fragmentos individuales. Para hacer esto, se usa lo que se conoce como genoma de referencia, que es un genoma modelo que incorpora la información más actualizada de la genética humana.
El genoma de referencia sólo tiene 349 huecos en todo el conjunto, lo que implica una gran mejora en comparación con la primera versión, que tenía aproximadamente 150 mil huecos”, señala.
De acuerdo con la doctora Sohail, el pangenoma humano permitirá hacer estudios con secuencias largas y repetitivas, duplicaciones, variantes de número de copias y translocaciones (anormalidad cromosómica mediante la cual hay una ruptura en un cromosoma en particular) para contemplar todos los elementos en el genoma de referencia.
“Con el pangenoma humano se pueden identificar más del 99% de los genes que codifican para proteínas y en un 98% aquellos que no codifican para éstas. Además, permite estudiar los genes duplicados que ayudan a comprender la evolución”.
Un reto mayúsculo
Durante la charla, Sohail recordó que para poder desarrollar el pangemoma humano, fue necesario enfrentar un reto computacional, la idea de cómo representarlo y cómo guardarlo, porque este nuevo modelo tiene forma de gráfico. “Un pangenoma gráfico de variación comprende dos elementos, un gráfico de secuencia, que son los nodos que representan cadenas de ADN orientadas y los bordes direccionales, que representan las relaciones de conectividad y asambleas individuales. Es decir, es totalmente diferente al anterior, pues tiene más diversidad del mundo y tiene más diversidad del genoma estructurado”.
Con el pangenoma, se agregaron 119 millones de pares de bases de secuencias o letras en el ADN y 1,115duplicaciones de genes, es decir mutaciones, en relación con el de referencia existente, el GRCh38, por ello hoy el pangenoma humano tiene un mapeo de secuenciación de ARN mejorado.
“Este modelo está abriendo un nuevo paradigma de estudiar la evolución humana” y también está revolucionando la investigación médica. “El reto es pensar en la nueva manera del genoma de referencia, que ahora se basa en un gráfico y no en una lista lineal”, concluye Sohail.
¿Qué es el genoma humano?
Llamamos genoma al conjunto de todo el ADN de una célula de una especie y los genes que éste contiene. Los genes son segmentos de ADN capaces de ser transcriptos –es decir, copiados– a una molécula de ARN (ácido ribonucleico) con igual secuencia que el gen, por ello el interés de ser estudiados, pues se cree que con este conocimiento podemos hacer mejoras genéticas.
De acuerdo con el químico y biólogo Kornblihtt Alberto, todos los organismos vivos estamos compuestos por células. La información genética está contenida en el ADN (ácido desoxirribonucleico). Esta sustancia química es el componente principal de los cromosomas del núcleo de las células. Las células del cuerpo humano tienen 46 cromosomas, en realidad, 23 pares.
De cada par, uno de los cromosomas proviene del padre y el otro de la madre, y se dice que los dos cromosomas de cada par son homólogos entre sí. La molécula de ADN está formada por la repetición de unidades químicas menores llamadas bases: adenina, timina, citosina y guanina, respectivamente.
La charla se encuentra disponible en las redes sociales de El Colegio Nacional:
Página web: www.colnal.mx
Youtube: elcolegionacionalmx
Facebook: ColegioNacional.mx
