Descifran por primera vez la secuencia completa de un genoma humano

Madrid

Hace 21 años la ciencia logró cartografiar cerca del 92% del genoma humano, lo que supuso una revolución en la biología y medicina, pero ¿qué pasó con el 8% restante? Un equipo científico ha logrado saber más cosas sobre él, logrando así la primera secuencia completa de un genoma humano. El nuevo mapa sin "fisuras" de nuestro ADN revela regiones ocultas importantes para entender las enfermedades genéticas, la reproducción, la diversidad humana e incluso la evolución de nuestra especie: "terminar 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 (Telómero a Telómero), 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 que faltaban se publicó primero en mayo de 2021 en el repositorio bioRxiv -sin la revisión de otros investigadores-. Ahora es cuando se recoge en seis artículos en la revista 'Science', además de en una docena 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), que se denominan bases nucleótidas. Para los humanos, este manual de instrucciones contiene unos 3.000 millones de pares de bases (o letras), los cuales se encuentran en los 23 pares de cromosomas dentro del núcleo de todas las células. Secuenciar 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 el Proyecto Genoma Humano 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 ellas. La tecnología actual, capaz de leer cientos de miles letras a la vez del genoma, ha permitido hacerlo.

Genes de importancia médica

Las versión sin "huecos" del nuevo genoma de referencia -denominado T2T-CHM13- está compuesta por 3.055 millones de pares de bases de nucleótidos y 19.969 genes codificantes -productores- de proteínas, los pilares fundamentales de todos los componentes del organismo. Realizan la mayor parte del trabajo en las células y son necesarias para la estructura, función y regulación de tejidos y órganos. De los genes codificantes de proteínas, el consorcio encontró unos 2.000 nuevos, la mayoría de ellos desactivados, aunque unos cien pueden seguir siendo activos, es decir, produciendo proteínas.

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Además, se descubrieron más de 2 millones de variantes genéticas hasta ahora desconocidas en esas regiones oscuras, 622 de las cuales se producen en genes de importancia médica. 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 nunca antes vistos alrededor de los centrómeros, secciones en el medio de los cromosomas que desempeñan un papel fundamental en su estructura y en la correcta segregación de los mismos 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 las secuencias que definen estas estructuras y empezar a entender cómo funcionan", detalla Karen Miga. Los investigadores también han observado estas nuevas secuencias de ADN alrededor de los telómeros -estructuras que, a modo de capuchones, 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 humanas", afirma Miga. "En el futuro, cuando se secuencie el genoma de una persona, podremos identificar todas las variantes de su ADN y utilizar esa información para orientar mejor su atención médica", indica Phillippy en una nota del NHGRI: "ahora que podemos ver todo con claridad estamos un paso más cerca de entender lo que significa todo".

Para José Manuel Bautista, catedrático de Biología Molecular de la Universidad Complutense de Madrid, este trabajo -en el que no participa- permite conocer una parte de los cromosomas importante para la función de los mismos; "es como si descubriésemos después de 20 años que los coches que vemos circular tienen embrague y que hay cambios de marchas".

"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", ha destacado científico. Esta primera secuencia completa que cubre cada cromosoma de punta a punta, sin huecos y con una precisión sin precedentes, es accesible a toda la comunidad científica.

El T2T se ha unido ahora al Consorcio de referencia del pangenoma humano, cuyo objetivo es crear un nueva referencia del pangenoma -todos los genes- humano basada en las secuencias genómicas completas de 350 individuos, que represente mucho más la diversidad humana.