Un equipo de investigadores internacionales acaba de anunciar un nuevo conjunto de datos de referencia que refleja 64 genomas humanos ensamblados y representan 25 poblaciones humanas diferentes de todo el mundo. Estos nuevos datos de referencia proporcionan una base importante para incluir el espectro completo de variantes genéticas en los denominados estudios de asociación de todo el genoma.
El objetivo es estimar el riesgo individual de desarrollar ciertas enfermedades como el cáncer y comprender los mecanismos moleculares subyacentes. Esto, a su vez, puede usarse como base para terapias más dirigidas eficaces y en medicina preventiva.
Hace ya 20 años, el Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma Humano anunció el primer borrador de la secuencia de referencia del genoma humano.
El Proyecto Genoma Humano había llevado más de 11 años de trabajo e involucró a más de un millar de científicos de 40 países. Esta referencia, sin embargo, no representa a un solo individuo, sino que es una combinación de personas que no pudo capturar con precisión la complejidad de la variación genética humana.
Sobre esta base, diversos equipos de investigadores han llevado a cabo numerosos proyectos de secuenciación desde 2001, para identificar y catalogar las diferencias génicas entre un individuo y el genoma de referencia.
Esas diferencias generalmente se centraron en pequeños cambios de una sola base y pasaron por alto alteraciones genéticas más grandes. Ahora, las tecnologías actuales empiezan a detectar y caracterizar diferencias más grandes, llamadas variantes estructurales, como inserciones de varios centenares de letras. Las variantes estructurales tienen más probabilidades de interferir con la función genética que las diferencias genéticas más pequeñas.
Un equipo de científicos alemanes y estadounidenses explican en Science el nuevo conjunto de datos de referencia, considerablemente más completo, que han obtenido utilizando una combinación de tecnologías avanzadas de secuenciación y mapeo.
Sesenta y cuatro genomas humanos ensamblados
El nuevo conjunto de datos de referencia refleja 64 genomas humanos ensamblados, que representan a 25 poblaciones humanas diferentes de todo el mundo. Es importante destacar que cada uno de los genomas se ensambló sin la guía del primer genoma humano y, como resultado, captura mejor las diferencias genéticas de diferentes poblaciones humanas.
En este estudio participaron científicos del Laboratorio Europeo de Biología Molecular Heidelberg (EMBL), de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU), del Laboratorio Jackson de Medicina Genómica en Farmington, Connecticut (JAX) y de la Universidad de Washington en Seattle.
El doctor Peter Ebert, del Instituto de Biometría Médica y Bioinformática de HHU y miembro de este equipo, subraya que con estos nuevos datos de referencia, las diferencias genéticas se pueden estudiar con una precisión sin precedentes en el contexto de la variación genética global, “lo que facilita la evaluación biomédica de las variantes genéticas aportadas por un individuo”.
La distribución de variantes genéticas puede diferir sustancialmente entre grupos de población, como resultado de cambios espontáneos y que ocurren continuamente en el material génico. Si esta mutación se transmite a lo largo de muchas generaciones -matiza este investigador-, puede convertirse en una variante genética específica de esa población.
Los nuevos datos de referencia proporcionan una base importante para incluir el espectro completo de variantes genéticas en los denominados estudios de asociación de todo el genoma.
Cáncer y medicina personalizada
El objetivo es estimar el riesgo individual de desarrollar ciertas enfermedades como el cáncer y comprender los mecanismos moleculares subyacentes. Esto, a su vez, puede utilizarse como base para terapias más dirigidas y también en medicina preventiva.
Sobre este último punto, los investigadores opinan que la eficacia de un fármaco, por ejemplo, puede variar entre individuos en función de sus genomas. Los nuevos datos de referencia representan ahora la gama completa de diferentes tipos de variantes genéticas e incorporan genomas humanos de gran diversidad.
Siempre según estos científicos, el nuevo recurso podría contribuir al desarrollo de enfoques novedosos en medicina personalizada, donde la selección de terapias se adapta a los antecedentes génicos individuales de cada paciente.
Por último, este trabajo está basado en un nuevo método publicado por estos investigadores el año pasado en Nature Biotechnology para reconstruir con precisión los dos componentes del genoma de una persona: uno heredado del padre y otro de la madre.
Al ensamblar el genoma de una persona -explican-, este método elimina los posibles sesgos que podrían resultar de las comparaciones con un genoma de referencia imperfecto.
“Para cada individuo que participó en el estudio, identificamos no uno, sino dos genomas, uno para cada conjunto de cromosomas”, puntualiza Jan Korbel, responsable de Ciencia de Datos en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Heidelberg, quien dirigió la investigación en este centro.
Genomas humanos y enfermedades
Las personas tenemos dos juegos de cromosomas que recibimos de nuestros padres. Antes -reconoce Korbel-, no podíamos distinguir si la variación génica provenía de un juego de cromosomas u otro, “y ahora pudimos resolver esto gracias a los avances realizados por el Consorcio de Variación Estructural del Genoma Humano. Representa un logro notable para el descubrimiento de la variación genética en humanos, que ahora se puede estudiar de manera mucho más completa, abriendo el camino para encontrar mejor los genes que causan enfermedades”.
En este sentido, el asturiano Bernardo Rodríguez-Martín, biólogo molecular que trabaja en el EMBL, subraya que “estos genomas abrirán el camino a una nueva ola de descubrimientos científicos sobre la biología del genoma humano y la conexión entre la variación genética y la enfermedad”. Otros dos científicos españoles han participado en este estudio. Se trata de Martín Santamarina y José Tubío.
En este capítulo de declaraciones, Peter Ebert, biólogo computacional de la Universidad Heinrich Heine, en la ciudad alemana de Düsseldorf, asegura que “nadie hubiera imaginado la rapidez en la resolución de los genomas a esta integridad. Estas secuencias del genoma serán un recurso importante para la investigación fundamental y la genómica clínica en el futuro”.
Por su parte, el doctor Tobias Marschall, quien coordinó la investigación en HHU, añade que “fue especialmente emocionante ver que estas nuevas secuencias del genoma permiten un análisis mucho más detallado de los datos de las tecnologías de secuenciación estándar, que se aplican de forma rutinaria a millones de genomas por investigadores y médicos de todo el mundo”.
Diferencias genómicas entre individuos
Por otra parte, Charles Lee, director del Laboratorio Jackson de Medicina Genómica, con sede en Bar Harbor, en el estado de Maine, recuerda que la primera secuencia del genoma humano “fue un gran paso hacia adelante, pero estaba incompleta”.
“Además de la variación de una sola base, ahora sabemos -puntualiza- que las variantes estructurales también contribuyen de manera muy sustancial a las diferencias genómicas entre individuos. Nuestro trabajo proporciona una ventana mucho más completa y precisa de esa variación genómica entre individuos y poblaciones, y representa una nueva información increíblemente valiosa como recurso para la comunidad investigadora”.
“Cada uno de estos genomas individuales se está resolviendo de manera más completa por una fracción del precio del primer genoma humano”, comenta Evan Eichler, profesor de Ciencias del Genoma de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington.
Eichler, que también fue miembro del proyecto Genoma Humano, destaca que “estamos descubriendo diferencias notables en la organización genómica que se han pasado por alto hasta ahora. Comprender estas diferencias mejorará nuestra capacidad para realizar descubrimientos genéticos relacionados con la salud y la enfermedad, especialmente en grupos que tradicionalmente han estado desatendidos por la investigación genómica”.
