Tomàs Marquès-Bonet (IBE): “Volem seqüenciar les 70.000 espècies de vertebrats en els pròxims 10 anys”

El Tomàs Marquès-Bonet és l’Investigador Principal del Comparative Genomics Lab, de l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF), i des de fa un bon grapat d’anys està participant en un projecte que està cridat a revolucionar el món de la genòmica i la biodiversitat: el Vertebrate Genomes Project.

Ara, amb la publicació d’un article a Nature, han posat la primera de les 70.000 peces d’aquest puzzle genòmic i nosaltres, robant-li una estoneta del seu descans, hem volgut saber-ne més.

Primera pregunta obligada: què és el Vertebrate Genomes Project?

Ja fa més de 10 anys un grup de persones (entre les quals m’incloc), veient la crisi de biodiversitat global i tenint en compte que de moltes espècies no teníem el genoma de referència, és a dir, que no teníem un genoma complet de suficient qualitat, vam començar un projecte per seqüenciar 10.000 vertebrats, donant prioritat a les espècies més amenaçades: el consorci Genome10K.

Vam començar a treballar i, tot i que 10.000 espècies ja era una xifra molt ambiciosa, al 2017 vam iniciar el Vertebrate Genomes Project (VGP), que és un projecte internacional que té com a objectiu seqüenciar, durant la propera dècada, les més de 70.000 espècies de vertebrats que existeixen a la Terra a dia d’avui.

Tots aquests anys de treball han culminat en l’article de Nature, on ja hem publicat 16 genomes complets.

De 16 a 70.000 hi ha una bona diferència… 10 anys seran suficients?

L’article és només el tret de sortida del projecte, ja que el que volíem era donar a conèixer el gold standard que hem creat per seqüenciar genomes d’altíssima qualitat. Des dels inicis del projecte s’han anat fent proves i explorant tècniques, i podem dir que ja hem trobat el mètode, és a dir, la combinatòria de tècniques genòmiques que ens permeten obtenir genomes de referència de manera suficientment barata però amb una qualitat excel·lent, quasi lliure d’errors.

“Amb l’article volem fer una crida per recomanar l’ús d’aquest conjunt de tècniques i així generar genomes d’altíssima qualitat que serveixin a tota la comunitat científica”

Hem començat publicant 16 genomes perquè la importància de l’article no era el nombre sinó el mètode per fer aquestes seqüenciacions. Ara ja estem preparant el següent article amb més de 130 espècies, i l’objectiu és intentar arribar a 500 a finals d’any.

En quant al temps, el punt limitant son les mostres: per moltes espècies no hi ha material de bona qualitat o directament és molt difícil aconseguir-les. Si tinguéssim les mostres, tècnicament no tenim problemes, i amb distributed networks on col·laboressin laboratoris de tot el món, podríem aconseguir-ho en deu anys sense problemes.

“Animem a qualsevol grup que tingui mostres perquè ens contacti. Buscarem la manera de finançar la col·laboració i obtenir dades de la mateixa qualitat per poder-les comparar”

Dius que el nivell tècnic no és un problema, però aconseguir aquests genomes d’altíssima qualitat no deu ser gaire fàcil… A quins reptes us heu enfrontat durant el procés?

Una de les parts crucials d’aquest projecte (i de la genòmica en general) és saber muntar les parts d’un genoma de referència. Per fer-ho, a partir d’un grup de cèl·lules amb el mateix ADN hem d’anar llegint una a una les bases que el composen i, per tant, no és un procés senzill.

Hem estat molts anys treballant en l’aspecte tècnic, però el punt clau que ens ha permès engegar ara el VGP i no abans, és que, en els últims anys, el camp de la genòmica ha gaudit d’una gran revolució en la manera de muntar aquests genomes de referència: ara tenim l’habilitat tècnica per llegir tot el genoma de punta a punta i arribar a regions del genoma que abans no podíem llegir.

“A l’hora de llegir i muntar els genomes, fins fa quatre anys era com si veiéssim la televisió dels anys 80 a 480p i ara ho féssim en 4K”

Aquesta habilitat de lectura, que fins ara estava reservada a l’anàlisi del genoma humà o bé a organismes model per biomedicina (C. elegans, ratolí…) la podem aplicar ja al genoma dels vertebrats de manera generalitzada.

Ara que parles de biomedicina… aquesta metodologia que heu desenvolupat, es podria aplicar a altres branques de la recerca o a la salut humana?

I tant! Un dels motius pels quals insistim tant en l’estandardització i en la qualitat dels genomes que es generin en aquest projecte és per poder comparar-los amb el genoma humà i així poder fer interpretacions, que crec serà el repte de la genòmica en el s. XXI.

Hi ha una gran quantitat de fragments del nostre genoma que encara no sabem què fan, i aquí és on la genòmica comparativa ens pot ajudar, ja que tots els vertebrats compartim milers de característiques (sistemes, evolució i desenvolupament, cervell…).

“Tenir centenars o milers de genomes de vertebrats complets ens obre la porta a comparar i poder fer interpretació del genoma humà i les malalties”

Així, mentre generem dades que serveixin per entendre millor el genoma humà, volem crear genomes de referència per la conservació de la biodiversitat, que és un tema crucial.

Amb aquestes dades volem facilitar la feina de les comunitats que treballen amb espècies molt amenaçades perquè puguin incloure de manera econòmica i senzilla la genòmica dins de les seves polítiques de conservació.

A nivell de conservació de la biodiversitat, sentiu que esteu en una cursa a contrarellotge amb aquest projecte?

La resposta obvia es sí: mentre esperem a que la tecnologia existeixi, cada any desapareixen centenars d’espècies al món. Per tant és molt important començar, de manera paral·lela a aquests esforços de seqüenciació, d’altres projectes que ajudin a conservar per exemple línies cel·lulars viables d’animals i contribueixin a la conservació de la biodiversitat.

“Ja hi ha molts casos d’espècies que sap que no tornaran mai perquè no tenim material viu, de manera que el que no guardem ara, és possible que no ho puguem fer en un futur proper”

Quina importància té la col·laboració entre grups en projectes com el VGP?

Tots aquests projectes són altament coordinatius, de manera que es necessita coneixement multidisciplinar perquè funcionin: zoologia, taxonomia, bioinformàtica, filogenètica… Són projectes de gran envergadura que requereixen la participació de centres i laboratoris de tot el món per poder avançar cap a l’objectiu comú: la conservació de la biodiversitat.

Seguint aquesta línia, totes les dades generades pel VGP són d’accés obert: els genomes estan públics, i l’únic que demanem és que ens contactin per explicar-nos què volen fer i que s’esperin a publicar els seus resultats, com a mínim, en el mateix moment que nosaltres i no abans, ja que som els qui hem generat els genomes.

“La nostra intenció és anar penjant tots els genomes a bases de dades públiques a mesura que els anem seqüenciant”

Aquestes dades, per tant, es podrien fer servir per altres projectes, oi?

Totalment! De fet el VGP forma part d’un altre projecte que vol seqüenciar la totalitat del ADN de la Terra: l’Earth Biogenome Project (EBP).

A més, a nivell europeu s’ha creat el European Reference Genome Atlas (ERGA) que és l’associació de 400 investigadors i investigadores de diferents àmbits per seqüenciar tots els organismes d’Europa. L’ERGA té diferents nodes, com ERGA Spain, on la Rosa Fernández (IBE) és una de les dues persones representants del projecte.

Des de l’IBE esteu molt implicats amb aquestes iniciatives! El teu grup, en concret, quin paper ha tingut al VGP?

La veritat és que sí! Però altres centres del PRBB, com el Centre Nacional d’Anàlisi Genòmica (CNAG)–Centre de Regulació Genòmica (CRG) també han participat activament. El CNAG-CRG és un dels hubs més importants d’Europa a nivell de seqüenciació i l’Ivo Gut és un dels autors de l’article, ja que part de les dades d’Oxford Nanopore (una de les tècniques que s’han utilitzat) s’han generat sota la seva direcció.

A més, el CNAG-CRG ja s’està posicionant dins l’ERGA per ser un dels centres de producció de genomes que hi haurà a Europa, i ho farà amb els estàndards de qualitat que ens hem imposat al VGP.

A nivell personal, estic des de fa molts anys al Scientific Council del projecte, treballant conjuntament amb altres 15 investigadors de tot el món. Així, a més d’estar en la direcció científica, amb el meu grup hem participat intel·lectualment prenent decisions, com les tècniques a utilitzar o les espècies que prioritzaríem, però també de manera activa seqüenciant part dels genomes del VGP.

Per acabar: podríem dir, doncs, que estem en un bon moment per la genòmica i la conservació de la biodiversitat?

Jo crec que sí, i la mostra d’això és que hi ha interès en que es faci fins i tot per part d’empreses: Oxford Nanopore, una de les grans empreses de seqüenciació, va presentar un projecte pilot, Org One, on finançaran la seqüenciació de long-reads (la part més cara i més important per obtenir genomes de referència) d’espècies en perill crític d’extinció.

Ara mateix, el balanç entre tecnologia i despesa econòmica és tan bo que aquest tipus d’iniciatives estan sortint com bolets i com a comunitat científica l’hem d’aprofitar.