Espa√Īa y EE UU desarrollan una t√©cnica para ver el genoma humano como nunca se hab√≠a hecho
Por: El País
Julio 2020

Una herramienta permite desarrollar por primera vez un mapa completo de la complejísima estructura tridimensional de la información genética, esencial para entender nuestra biología y todas las enfermedades

 

Cient√≠ficos de Espa√Īa y EE UU han desarrollado una t√©cnica que permite explorar el genoma humano en tres dimensiones como nunca antes se hab√≠a hecho, una capacidad esencial para entender uno de los hechos m√°s asombrosos que suceden en todos y cada uno de los seres humanos de este planeta.

Toda la información que una persona necesita para estar viva está escrita en su genoma: una doble hélice que contiene 3.000 millones de letras de ADN. Esa secuencia contiene todas las instrucciones para fabricar las proteínas que nos permiten respirar, ver, leer estas líneas y realizar todas las funciones básicas del organismo.

Estirada de extremo a extremo, la secuencia de ADN mide dos metros. Casi cada una de las c√©lulas del cuerpo lleva una copia del genoma y los humanos somos m√°s o menos 30 billones de c√©lulas. Esto significa que si una persona pudiese estirar y unir el genoma de todas sus c√©lulas podr√≠a alcanzar sin problemas Pr√≥xima Centauri, el sistema solar m√°s cercano a la Tierra a 40 billones de kil√≥metros. Pero lo asombroso es que esa h√©lice de dos metros es capaz de plegarse y retorcerse sobre s√≠ misma de una forma alucinante hasta embutirse en un espacio que es 10 veces m√°s peque√Īo que el di√°metro de un pelo: el n√ļcleo de la c√©lula.

La secuencia bidimiensional del genoma humano se conoce desde 2001, pero la estructura tridimensional es a√ļn un universo por explorar. Nuestro genoma tiene forma de ovillo formado por las secuencias de ADN enmara√Īadas de forma aparentemente ca√≥tica. En realidad siguen un orden matem√°tico fractal que evita que se formen nudos. El ovillo est√° en continuo movimiento para que los genes est√©n cerca de los interruptores moleculares que los encienden y los apagan en el momento preciso. Si estir√°semos la secuencia, interruptor y gen estar√≠an tan lejos que no funcionar√≠an.

Desde antes de nacer el ovillo del genoma sigue una coreograf√≠a perfecta que primero ayuda formar un cuerpo completo y despu√©s lo mantiene vivo y sano. Los fallos en el plegado del ADN pueden desajustar la acci√≥n de los genes lo que puede dar lugar a defectos de nacimiento, como ni√Īos con m√°s de cinco dedos en una mano o un pie. Ya en la edad adulta, enfermedades como el c√°ncer producen aberraciones gen√≥micas que multiplican el tama√Īo de algunas regiones probablemente claves para que los tumores puedan sobrevivir.

"Hasta ahora, las técnicas de análisis del genoma en tres dimensiones solo nos permitían explorar dos o tres genes a la vez", explica Marc Marti-Renom, investigador del Centro de Regulación Genómica (CRG-CNAG) y coautor del nuevo estudio, que detalla una técnica para visualizar el genoma tridimensional viendo hasta 129 genes a la vez; 100 veces más que hasta ahora. "Podemos decir que gracias a esta técnica pasamos de ver países aislados a poder explorar continentes enteros a la vez", ejemplifica Marti-Renom.

Y aun as√≠ solo vemos una fracci√≥n √≠nfima de todo el globo gen√≥mico. El genoma humano contiene unos 30.000 genes y estos en conjunto solo suponen el 2% de todo el ovillo gen√≥mico. "Nuestro genoma est√° involucrado de una formo u otra en todas las enfermedades y la forma en la que nuestro cuerpo lucha contra ellas. Por eso, para comprender mejor cada dolencia y dise√Īar tratamientos debemos conocer c√≥mo funciona el genoma en todos sus aspectos, incluido el tridimensional" explica Chao-ting Wu, genetista de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard y coinventora de esta t√©cnica, descrita hoy en Nature Methods. Gracias a esta nueva t√©cnica, llamada OligoFISSEQ, "esperamos poder cartografiar genomas completos a una resoluci√≥n alt√≠sima, viendo cada giro, cada pliegue, cada rinc√≥n y cada rendija", resume Wu.

La nueva t√©cnica ha sido desarrollada en Harvard por el grupo de Wu y el de su colega y marido George Church. Esta nueva tecnolog√≠a consiste en crear gu√≠as de ARN que son complementarias con una regi√≥n concreta del ADN del genoma y que permiten localizar hasta 129 puntos diferentes dentro de la secuencia gen√©tica. En un segundo paso se lee cada secuencia y eso hace que emita diferentes colores, de forma que los investigadores pueden situar regiones completas del genoma. El equipo de Marti-Renom y su compa√Īero David Castillo se ha encargado del an√°lisis computacional de las im√°genes y de fijar las coordenadas de cada gen.

Una de las im√°genes del estudio ejemplifica la tit√°nica tarea que queda por delante. Muestra la regi√≥n coloreada -mapeada- rodeada de una burbuja azul oscuro muchas veces mayor: la parte del genoma a√ļn por cartografiar. Cuantos m√°s puntos aparecen en la imagen m√°s complicado es separarlos y situarlos -las dimensiones a explorar son de apenas unas millon√©simas de metro-, algo parecido a lo que sucede con las estrellas y galaxias en el universo.

Para generar el primer mapa completo del genoma en tres dimensiones habr√° que visualizar unos 6.000 puntos diferentes y separarlos para poder "ver" el primer atlas tridimensional de nuestro genoma, , explica Marti-Renom. Este primer mapa tendr√≠a una resoluci√≥n de 500.000 bases -letras- del genoma. Su equipo y el de Harvard ya han pedido financiaci√≥n p√ļblica en EE UU para iniciar este proyecto. Un primer atlas costar√≠a "unos 100.000 euros" y requerir√≠a por s√≠ solo una gran cantidad de memoria inform√°tica. Pero ser√≠a solo el mapa del genoma de una c√©lula humana, de un tejido concreto y de un solo individuo. En el cuerpo hay unos 200 tipos diferentes de c√©lulas y por cada uno habr√≠a que mapear centenares de c√©lulas -probablemente tambi√©n cientos de individuos- con lo que el coste real pasa a ser "astron√≥mico", advierte Marti-Renom.

¬ŅSer√° posible tener alg√ļn d√≠a un atlas completo, letra a letra, del genoma humano? Marti-Renom se√Īala: "no con esta t√©cnica, porque la fluorescencia de las gu√≠as de ARN no es lo suficientemente potente. Har√≠a falta otra t√©cnica que a√ļn no existe, pero ya estamos pensando en c√≥mo crearla".

 

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