Secuenciación del genoma

Método de la ingeniería genética que permite analizar con detalle la secuencia de los nucleótidos que forman los genomas de todos los organismos.

Ya que la variabilidad de una molécula de ADN radica en el orden en el que se encuentran sus cuatro nucleótidos (una pequeña diferencia en la secuencia de A, T, C y G de dos moléculas de ADN puede producir grandes cambios en sus productos), esta metodología permite hallar cuál es el orden exacto, permitiendo establecer las diferencias y similitudes entre dos moléculas de ADN.

La secuenciación supone una herramienta fundamental para el estudio de los genomas: por ejemplo, la comparación de los mapas genéticos de individuos de la misma especie permite establecer la existencia o no de pequeñas diferencias que podrían ser la causa de enfermedades, lo que supondría un valioso instrumento para su diagnóstico precoz; por otro lado, la comparación de las secuencias del genoma de diferentes especies, por ejemplo una cebolla con el ser humano, ofrece una visión más detallada del proceso de evolución, estableciéndose cómo pueden ser de iguales o diferentes las especies.



Existen dos métodos de secuenciación: el método químico, descrito por Maxam y Gilbert; y el método enzimático, que fue descrito por Sanger. Ambas técnicas presentan algunas similitudes, como por ejemplo, la necesidad de generar fragmentos de ADN de hebra simple, o de marcar dichos fragmentos con moléculas radiactivas para su posterior identificación.

Genomas secuenciados

En la actualidad, son muy numerosos los genomas de diferentes organismos que ya han sido completamente secuenciados. Gracias a estos experimentos se ha podido llegar a la conclusión de que la cantidad de genes de un genoma o el tamaño total de éste no se encuentra relacionado con la complejidad del organismo, sino que influyen otros tipos de factores. Entre los organismos secuenciados hay diferentes especies de bacterias, virus, parásitos, levaduras y hongos, animales y plantas.

Bacterias. Entre el grupo de las bacterias cabe destacar la secuenciación de las que son responsables de infecciones como el ántrax (carbunco) o la tos ferina. La secuenciación de la primera de ellas experimentó un gran impulso tras la continua amenaza de atentados con armas biológicas desatada después del 11-S. Los experimentos realizados han descubierto que el genoma de esta bacteria es muy similar al de microorganismos comunes como los que pueden provocar, por ejemplo, simples diarreas leves. Sin embargo, las pequeñas diferencias que existen entre un genoma y otro son las responsables de la letalidad del carbunco.

El estudio del genoma de la bacteria que provoca la tos ferina, Bordetella pertussis , por su parte, ha revelado la secuencia de nucleótidos de los 3.800 genes que posee, lo que permitirá la obtención de vacunas y tratamientos eficaces que provocará un descenso notable en la mortalidad que esta enfermedad provoca cada año (de 200.000 a 400.000 muertes anuales).

Virus. Entre los virus destaca la completa secuenciación del responsable de la neumonía atípica, que permitirá el desarrollo de tratamientos preventivos o de pruebas de diagnóstico más eficaces. En la actualidad, existe un acuerdo entre científicos de varios países para la secuenciación de los virus responsables de la gripe, enfermedad que provoca miles de muertes al año en todo el mundo. La complejidad del proyecto radica en la facilidad de este virus para mutar y dar lugar a multitud de variantes causantes de la enfermedad, por lo que el estudio implica la secuenciación de un gran número de genes que presentan diferencias muy pequeñas.

Parásitos. Dentro de este grupo, destaca la secuenciación del parásito que causa la malaria, Plasmodium falciparum , epidemia responsable de millones de muertes al año en países subdesarrollados (especialmente en el África subsahariana). Este hecho supone un paso fundamental en la investigación de tratamientos contra la enfermedad, aunque aún pasarán algunos años hasta llegar a este punto, ya que se necesita averiguar qué funciones desempeñan los casi 5.000 genes descubiertos.

Levaduras y hongos. La levadura Saccharomyces cerevisiae fue el primer organismo eucariota en ser completamente secuenciado, hecho de gran relevancia, ya que esta levadura se utiliza como sistema experimental en multitud de investigaciones. Además, se ha demostrado que más de la mitad de las proteínas humanas que presentan mutaciones, causando enfermedades genéticas, poseen homologías de secuencia con proteínas de esta levadura, lo que supone una herramienta de gran utilidad para el estudio de estas enfermedades. Por otro lado, se piensa que Saccharomyces presenta grandes similitudes con otros tipos de levaduras de aplicación industrial y biomédico, por lo que el avance en la secuenciación de estas levaduras será muy rápido.

Animales. Entre los numerosos animales cuyo genoma ha sido secuenciado destacan los ratones, las ratas, los chimpancés, el gato, el conejillo de Indias y el conejo. Todos ellos han sido utilizados habitualmente como sistemas experimentales para la investigación de enfermedades humanas. Gracias al conocimiento de sus genomas, ahora es posible una experimentación mucho más completa, además de poder establecer los mecanismos de evolución de dichos animales.

Plantas. Dentro de este grupo destaca la secuenciación de los genomas de la planta del arroz, Oryza sativa , o de la malahierba Arabidopsis thaliana , sistema experimental muy utilizado en ingeniería genética.

Proyecto genoma humano

La idea de secuenciar el genoma de la especie humana se materializó con el inicio de las experimentaciones en Estados Unidos, en 1990. La investigación se ha llevado por dos vías paralelas: por un lado, se formó un consorcio público en el que participaban científicos pertenecientes a seis países diferentes (EE.UU., Reino Unido, Francia, Alemania, Japón y China); por otro lado, una empresa privada estadounidense, Celera Genomics, llevaba a cabo el mismo proyecto. Durante el tiempo que ha durado la investigación, la presencia de rivalidades entre ambos estudios ha sido constante, acusándose mutuamente de falta de rigor a la hora de interpretar los resultados. Con todo esto, un acuerdo de última hora permitió, en 2000, la presentación conjunta del primer borrador del genoma humano, en el que se descifraba el 97% de su secuencia. La totalidad de la secuencia (el 99,99%) se consiguió presentar en 2003, gracias a las últimas experimentaciones realizadas por el consorcio público. De esta manera, ahora se sabe que el genoma humano está compuesto sólo por 30.000 genes, una tercera parte de lo que se había estimado en un principio, y tan sólo el doble que la mosca del vinagre o un tercio más que una lombriz intestinal, organismos mucho menos complejos.