{"id":22094,"date":"2021-04-26T11:26:14","date_gmt":"2021-04-26T09:26:14","guid":{"rendered":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/?p=22094"},"modified":"2021-05-12T17:26:59","modified_gmt":"2021-05-12T15:26:59","slug":"el-genoma-huma-20-anys-de-historia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/el-genoma-huma-20-anys-de-historia\/","title":{"rendered":"El genoma hum\u00e0: 20 anys d’hist\u00f2ria"},"content":{"rendered":"\n

Pels humans, la hist\u00f2ria de l\u2019ADN<\/strong> va comen\u00e7ar fa poc m\u00e9s de 150 anys<\/strong> quan Friedrich Miescher va descobrir accidentalment la nucle\u00efna<\/strong>, una mol\u00e8cula rica en fosfats que no es comportava com una prote\u00efna i que, amb els anys, acabar\u00edem anomenant ADN. Per\u00f2 en aquesta breu hist\u00f2ria hi destaquen dues grans fites<\/strong> m\u00e9s. La primera, quan fa gaireb\u00e9 setanta anys Rosalind Franklin<\/strong>, i m\u00e9s tard James Watson i Francis Crick<\/strong>, van descobrir<\/strong> a trav\u00e9s d\u2019imatges fetes amb raigs X, que l\u2019ADN tenia forma de doble h\u00e8lix<\/strong>. I la segona va arribar fa tan sols 20 anys, quan dos equips de cient\u00edfics d\u2019arreu del m\u00f3n van aconseguir publicar la primera seq\u00fc\u00e8ncia del genoma hum\u00e0<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

El projecte per a seq\u00fcenciar el genoma hum\u00e0 va ser extremadament llarg i cost\u00f3s. Per\u00f2 els prop de tres mil milions de d\u00f2lars que es van invertir, quedaven avalats per la possibilitat de con\u00e8ixer millor les malalties d\u2019origen gen\u00e8tic<\/strong>, que en aquell moment es podien comptar amb els dits d\u2019una m\u00e0. En paraules del Roderic Guig\u00f3<\/strong>, cap del grup de biologia computacional del processament de l\u2019ARN, coordinador del programa de bioinform\u00e0tica al Centre de Regulaci\u00f3 Gen\u00f2mica (CRG)<\/a> i catedr\u00e0tic a la Universitat Pompeu Fabra<\/a>, \u201cel coneixement del genoma hum\u00e0<\/strong> va contribuir de manera crucial a entendre la biologia humana<\/strong>\u201d.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Biologia computacional i tecnologia<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Aquest projecte tit\u00e0nic no hagu\u00e9s estat possible sense la biologia computacional<\/a><\/strong>, la ci\u00e8ncia que aplica models te\u00f2rics a analitzar dades biol\u00f2giques. I l\u2019aven\u00e7 de la biologia computacional ha anat lligat al de la tecnologia.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEls primers cursos de programaci\u00f3 que vaig fer al laboratori de c\u00e0lcul de la Universitat de Barcelona els vaig fer amb fitxes perforades<\/strong>. En aquell moment els ordinadors no tenien pantalles, i quan et volies comunicar amb l\u2019ordinador, hi posaves la fitxa i el resultat s\u2019imprimia en un full\u201d, explica Guig\u00f3 quan recorda com feia la carrera a mitjans dels anys vuitanta. <\/p>\n\n\n\n

\"\"
Imatge de les fitxes perforades i el full amb el resultat impr\u00e8s que Roderic Guig\u00f3 utilitzava mentre estudiava la carrera. Font: PRBB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

El Roderic recorda que anys m\u00e9s tard a la Universitat, van tenir el primer ordinador amb tres pantalles connectades<\/strong>. Tot i que la inform\u00e0tica encara no era a l\u2019abast de tothom. \u201cDurant la tesi jo ja tenia un correu electr\u00f2nic. El problema \u00e9s que, com que ning\u00fa en tenia\u2026 no servia de massa!\u201d. Per aix\u00f2, pel Roderic la vertadera revoluci\u00f3 tecnol\u00f2gica<\/strong> va ser tenir un ordinador personal<\/strong> i poder treballar des de casa.<\/p>\n\n\n\n

Una revoluci\u00f3 que en David Comas<\/strong>, cap del grup de recerca en la diversitat del genoma hum\u00e0 a l\u2019Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF)<\/a> i actual director del Departament de Ci\u00e8ncies Experimentals i de la Salut, Universitat Pompeu Fabra (DCEXS-UPF)<\/a> va viure de manera similar: \u201cAmb el coneixement i la t\u00e8cnica<\/strong> que tenim avui en dia, la meva tesi doctoral la faria en quinze dies<\/strong> en comptes de tres o quatre anys! Trigaria una setmana en produir i genotipar les dades, i  l\u2019an\u00e0lisi el tindria fet en quatre dies\u201d.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Identificar i visualitzar els gens<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Al Roderic sempre l\u2019han motivat les q\u00fcestions t\u00e8cniques<\/strong>. \u201cJo volia desenvolupar programes per saber on eren els gens dins la seq\u00fc\u00e8ncia de l\u2019ADN<\/strong>. Volia entendre quins eren els senyals i les combinacions de lletres que la maquin\u00e0ria cel\u00b7lular reconeixia i utilitzava per a fabricar prote\u00efnes\u201d. Per aix\u00f2 se\u2019n va anar a Boston<\/strong> a fer el postdoctorat<\/strong> al laboratori del Temple Smith, un dels primers bioinfom\u00e0tics en desenvolupar algoritmes per a comparar i alinear seq\u00fc\u00e8ncies d\u2019ADN.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Jo volia desenvolupar programes per saber on eren els gens dins la seq\u00fc\u00e8ncia de l\u2019ADN. <\/p>

Roderic Guig\u00f3<\/strong> – CRG<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

L\u2019any 94, el bioinform\u00e0tic catal\u00e0 va tornar a Barcelona i va establir el seu propi grup a l\u2019Institut Hospital del Mar d\u2019Investigacions M\u00e8diques (IMIM)<\/a>, amb el que va seguir identificant aquestes petit\u00edssimes regions del genoma (2%) que es corresponen amb els gens<\/strong>. \u201cVam acabar sent coneguts dins el camp per la nostra experi\u00e8ncia en la identificaci\u00f3 de gens i pel nostre software que permetia visualitzar les diferents regions anotades del genoma<\/strong>\u201d, explica Guig\u00f3.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

El projecte genoma hum\u00e0<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

El projecte p\u00fablic per seq\u00fcenciar el genoma hum\u00e0 va comen\u00e7ar l\u2019any 1990, per\u00f2 els primers anys no van ser gaire profitosos. L\u2019any 1998, el bioqu\u00edmic nord americ\u00e0 Craig Venter va q\u00fcestionar el funcionament del projecte p\u00fablic<\/strong>. Era car, cost\u00f3s i utilitzava una tecnologia poc eficient. I la seva empresa, Celera Genomics es va sumar a la carrera aplicant la tecnologia \u2018Shotgun\u2019 amb la que seq\u00fcenciaven varis fragments d\u2019ADN a la vegada.<\/p>\n\n\n\n

\u201cCelera<\/strong> era una empresa molt oberta en el sentit en que de seguida va comptar amb la participaci\u00f3 de cient\u00edfics experts en la mat\u00e8ria, i ens van contactar per fer servir el nostre software per visualitzar el genoma de la mosca de la fruita<\/strong>\u201d, explica Guig\u00f3. Aquest primer treball va fer que pocs mesos abans de publicar la seq\u00fc\u00e8ncia del genoma hum\u00e0, Celera els torn\u00e9s a contactar per a visualitzar la seq\u00fc\u00e8ncia, en aquest cas de la nostra esp\u00e8cie.<\/p>\n\n\n\n

\u201cMentre desenvolupavem el software, aqu\u00ed a Barcelona, jo pensava que estava treballant en una cosa que era important, per\u00f2, de la mateixa manera que ho pensen molts investigadors. Ara b\u00e9, en el moment que amb el Josep Abril<\/strong>, el meu estudiant de doctorat, vam anar a Celera Genomics per treballar en el primer esborrany de la seq\u00fc\u00e8ncia del genoma hum\u00e0<\/strong>, s\u00ed que vam tenir la consci\u00e8ncia de que est\u00e0vem participant en una projecte que passaria a la hist\u00f2ria<\/strong>\u201d.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Retall de premsa publicat a El Pa\u00eds el febrer del 2001. Cedit per Roderic Guig\u00f3<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Finalment, el 12 de febrer del 2001, Nature <\/em>i Science <\/em>anunciaven la publicaci\u00f3 de la seq\u00fc\u00e8ncia del genoma hum\u00e0<\/strong>, amb els resultats de les iniciatives p\u00fablica i privada.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

L\u2019enciclop\u00e8dia del Genoma<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

M\u00e9s enll\u00e0 de la fita hist\u00f2rica, tenir la seq\u00fc\u00e8ncia del genoma hum\u00e0 no va causar cap revoluci\u00f3. \u201cDespr\u00e9s del 2001 hi va haver dos camps en els quals la gen\u00f2mica va anar avan\u00e7ant. Per una banda van sorgir projectes per saber com el genoma canvia entre diferents individus i poblacions<\/strong> i de l\u2019altra, calia saber quines regions del genoma eren funcionals<\/strong>\u201d. Per afrontar aquest \u00faltim repte, l\u2019any 2003 es va iniciar el projecte per generar l\u2019enciclop\u00e8dia funcional de l\u2019ADN (ENCODE<\/a>); un projecte que encara est\u00e0 en marxa i en el que el grup del Roderic hi va participar des de l\u2019inici.<\/p>\n\n\n\n

\u201cEns pens\u00e0vem que<\/strong> gran part del genoma era ADN brossa<\/strong> que no tenia cap funci\u00f3 i havia quedat all\u00e0 com a resultat de transposons de virus\u201d, explica Guig\u00f3. Ara, se sap que nom\u00e9s el 2% de la seq\u00fc\u00e8ncia del genoma s\u00f3n gens<\/strong>, per\u00f2 s\u2019han identificat altres regions funcionals<\/strong><\/a> que tot i que no codifiquen per prote\u00efnes, regulen l\u2019expressi\u00f3 dels gens o tenen altres funcions cel\u00b7lulars<\/strong>. El bi\u00f2leg David Comas confirma que \u201cel terme d\u2019ADN brossa est\u00e0 molt q\u00fcestionat<\/strong> perqu\u00e8 encara ens queda molt per a con\u00e8ixer<\/strong> sobre les funcions de les regions de l\u2019ADN i les seves variants<\/a>\u201d.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Estudiar la diversitat i l\u2019evid\u00e8ncia del biaix <\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Amb la seq\u00fc\u00e8ncia a les mans s\u2019ha pogut esbrinar que el 99,9% del genoma \u00e9s com\u00fa entre tots els humans<\/strong>. Per\u00f2 coneixem el 0,1% restant? L\u2019any 2008 va comen\u00e7ar el projecte 1000 genomes <\/a>per a seq\u00fcenciar el genoma de persones de diferents regions del planeta. Tot i aix\u00f2, en opini\u00f3 de Comas, expert en diversitat del genoma hum\u00e0<\/a>, \u201cconeixem les variants m\u00e9s comuns<\/strong> del nostre genoma, per\u00f2 hem oblidat algunes <\/strong>poblacions petites<\/strong> <\/a>que estan menys representades\u201d.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n
\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

\u201cConeixem les variants m\u00e9s comuns del nostre genoma, per\u00f2 hem oblidat algunes poblacions petites que estan menys representades\u201d<\/p>

David Comas<\/strong> – UPF-DCEXS i IBE <\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Per a con\u00e8ixer<\/strong> amb m\u00e9s detall la diversitat<\/strong>, amb els anys, \u201cs\u2019ha seq\u00fcenciat el genoma de poblacions molt concretes<\/strong> que tenien algunes malalties associades<\/strong>\u201d. Tamb\u00e9 han sorgit noves iniciatives a nivell nacional com la seq\u00fcenciaci\u00f3 del genoma de tota la poblaci\u00f3 d\u2019Isl\u00e0ndia<\/strong> o el de 100.000 genomes <\/a>d\u2019habitants del Regne Unit<\/strong>. Projectes que tenen un abast m\u00e9s local per\u00f2 que \u201ctamb\u00e9 tenen en compte les dades fenot\u00edpiques dels individus estudiats<\/strong>, cosa que permet correlacionar all\u00f2 que es veu amb les variants gen\u00f2miques\u201d, explica Comas.<\/p>\n\n\n\n

Per\u00f2 malgrat aquests esfor\u00e7os, tenim un coneixement esbiaixat de la diversitat del genoma<\/strong>. I aix\u00f2 t\u00e9 conseq\u00fc\u00e8ncies. En paraules de Comas, \u201cles variants poc freq\u00fcents<\/strong>, que s\u00f3n espec\u00edfiques de poblacions petites poc representades, sovint estan implicades en aspectes biom\u00e8dics<\/strong>\u201d. I descon\u00e8ixer aquesta diversitat o tenir-ne una baixa representaci\u00f3 fa que quan s\u2019analitzen les dades \u201cles variants menys freq\u00fcents<\/strong>, sovint quedin eliminades<\/strong> de les an\u00e0lisis perqu\u00e8 els algoritmes les prenen com a errors<\/strong> de la seq\u00fc\u00e8ncia\u201d. I no nom\u00e9s aix\u00f2, tamb\u00e9 hi ha biaixos t\u00e8cnics<\/strong> ja que \u201c\u00e9s molt m\u00e9s f\u00e0cil estudiar variacions que afecten un \u00fanic nucle\u00f2tid de la seq\u00fc\u00e8ncia que no pas variants estructurals que generen grans canvis\u201d.<\/p>\n\n\n\n

<\/div>\n\n\n\n

Encaminant el futur de la gen\u00f2mica humana<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

El futur<\/strong> de la gen\u00f2mica passa per entendre les implicacions funcionals que tenen els canvis en la seq\u00fc\u00e8ncia<\/strong>. \u201cHist\u00f2ricament, hem vist el genoma com una cosa molt freda i est\u00e0tica<\/a>, com una seq\u00fc\u00e8ncia lineal. I encara no coneixem com interaccionen diferents regions d\u2019una mateixa seq\u00fc\u00e8ncia\u201d, explica Comas.<\/p>\n\n\n\n

Aquest futur ja ha comen\u00e7at amb repositoris de dades gen\u00f2miques com l’EGA<\/a> (European Genome-Phenome Archive)<\/strong> – que t\u00e9 un dels seus dos nodes al Parc de Recerca Biom\u00e8dica de Barcelona (PRBB)<\/a> amb un equip dirigit per l’Arcadi Navarro<\/strong> – i amb projectes com el genotype-tissue expression (GTEx) <\/a>on hi participa el grup del Roderic. Aquest projecte intenta entendre les relacions entre la variaci\u00f3 en la seq\u00fc\u00e8ncia<\/strong> del genoma entre individus i l\u2019expressi\u00f3 dels gens en diferents teixits<\/strong>. Tot i que encara ens falta poder explicar \u201ccom la variaci\u00f3 gen\u00f2mica<\/strong> de les persones t\u00e9 un impacte<\/strong> en la seva funci\u00f3 i resulta en difer\u00e8ncies<\/strong> com, per exemple, la predisposici\u00f3 a tenir determinades malalties<\/strong><\/a>\u201d, conclou Guig\u00f3.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Fem un rep\u00e0s de com ha avan\u00e7at el nostre coneixement del genoma hum\u00e0 de la m\u00e0 de dos dels protagonistes, el Roderic Guig\u00f3 (CRG) i el David Comas (IBE, UPF); des de la seva seq\u00fcenciaci\u00f3 a la comprensi\u00f3 de la seva funci\u00f3 i diversitat.<\/p>\n","protected":false},"author":26,"featured_media":22259,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[30,26],"tags":[275,261,265,289,706,346,211,287,273,654],"new-type":[38,35],"class_list":["post-22094","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-i-societat","category-recerca","tag-adn","tag-bioinformatica","tag-crg-ca","tag-genoma","tag-genomica","tag-historia","tag-ibe-csic-upf","tag-diversitat","tag-melis-upf-ca","tag-sequenciacio","new-type-a-fons","new-type-noticies"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22094","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/users\/26"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=22094"}],"version-history":[{"count":18,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22094\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":22198,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22094\/revisions\/22198"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media\/22259"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=22094"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=22094"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=22094"},{"taxonomy":"new-type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/ca\/wp-json\/wp\/v2\/new-type?post=22094"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}