{"id":22193,"date":"2021-04-26T11:26:14","date_gmt":"2021-04-26T09:26:14","guid":{"rendered":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/?p=22193"},"modified":"2021-05-12T17:26:48","modified_gmt":"2021-05-12T15:26:48","slug":"el-genoma-humano-20-anos-de-historia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/el-genoma-humano-20-anos-de-historia\/","title":{"rendered":"El genoma humano: 20 a\u00f1os de historia"},"content":{"rendered":"\n

Para los humanos, la historia del ADN<\/strong> comenz\u00f3 hace poco m\u00e1s de 150 a\u00f1os<\/strong> cuando Friedrich Miescher descubri\u00f3 accidentalmente la nucle\u00edna<\/strong>, una mol\u00e9cula rica en fosfatos que no se comportaba como una prote\u00edna y que, con los a\u00f1os, acabar\u00edamos llamando ADN<\/a>. Pero en esta breve historia destacan dos grandes hitos <\/strong>m\u00e1s. El primero, cuando hace casi setenta a\u00f1os Rosalind Franklin<\/strong>, y m\u00e1s tarde James Watson y Francis Crick<\/strong>, descubrieron<\/strong> a trav\u00e9s de im\u00e1genes hechas con rayos X, que el ADN ten\u00eda estructura de doble h\u00e9lice<\/strong>. Y el segundo lleg\u00f3 hace tan s\u00f3lo 20 a\u00f1os, cuando dos equipos de cient\u00edficos de todo el mundo lograron publicar la primera secuencia del genoma humano<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

El proyecto para secuenciar el genoma humano fue extremadamente largo y costoso. Pero los cerca de tres mil millones de d\u00f3lares que se invirtieron, quedaban avalados por la posibilidad de conocer mejor las enfermedades de origen gen\u00e9tico<\/strong>, que en aquel momento se pod\u00edan contar con los dedos de una mano. Por eso en palabras de Roderic Guig\u00f3<\/strong>, jefe del grupo de biolog\u00eda computacional del procesamiento del ARN, coordinador del programa de bioinform\u00e1tica en el Centre de Regulaci\u00f3 Gen\u00f2mica (CRG)<\/a> y catedr\u00e1tico en la Universitat Pompeu Fabra<\/a>, \u00abel conocimiento del genoma humano<\/strong> contribuy\u00f3 de manera crucial a entender la biolog\u00eda humana<\/strong>\u00ab.<\/p>\n\n\n\n

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Biolog\u00eda computacional y tecnolog\u00eda<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Este proyecto tit\u00e1nico no hubiera sido posible sin la biolog\u00eda computacional<\/a>, la ciencia que aplica modelos te\u00f3ricos a analizar datos biol\u00f3gicos. Y el avance de la biolog\u00eda computacional ha ido ligado al de la tecnolog\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

\u00abLos primeros cursos de programaci\u00f3n que hice en el laboratorio de c\u00e1lculo de la Universidad de Barcelona los hice con fichas perforadas<\/strong>. En ese momento los ordenadores no ten\u00edan pantallas, y cuando te quer\u00edas comunicar con el ordenador, pon\u00edas la ficha y el resultado se imprim\u00eda en una hoja\u00bb, explica Guig\u00f3 cuando recuerda c\u00f3mo hac\u00eda la carrera a mediados de los a\u00f1os ochenta.<\/p>\n\n\n\n

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Imagen de las fichas perforadas y la hoja con el resultado impreso que Roderic Guig\u00f3 utilizaba mientras estudiaba la carrera. Fuente: PRBB
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Roderic recuerda que a\u00f1os m\u00e1s tarde en la Universidad, tuvieron el primer ordenador con tres pantallas conectadas<\/strong>. Aunque la inform\u00e1tica todav\u00eda no estaba al alcance de todos. \u00abDurante la tesis yo ya ten\u00eda un correo electr\u00f3nico. El problema es que, como nadie m\u00e1s ten\u00eda… \u00a1no serv\u00eda de mucho! \u00ab. Por eso, para Roderic la verdadera revoluci\u00f3n tecnol\u00f3gica<\/strong> fue tener un ordenador personal<\/strong> y poder trabajar desde casa.<\/p>\n\n\n\n

Una revoluci\u00f3n que David Comas<\/strong>, jefe del grupo de investigaci\u00f3n en la diversidad del genoma humano en el Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF)<\/a> y actual director del Departament de Ci\u00e8ncies Experimentals i de la Salut, Universitat Pompeu Fabra (DCEXS-UPF)<\/a> vivi\u00f3 de manera similar: \u00abCon el conocimiento y la t\u00e9cnica<\/strong> que tenemos hoy en d\u00eda, \u00a1mi tesis doctoral la har\u00eda en quince d\u00edas<\/strong> en vez de tres o cuatro a\u00f1os! Tardar\u00eda una semana en producir y genotipar los datos, y el an\u00e1lisis lo tendr\u00eda hecho en cuatro d\u00edas\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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Identificar y visualizar los genes<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

A Roderic siempre la han motivado los retos t\u00e9cnicos<\/strong>. \u00abYo quer\u00eda desarrollar programas para saber d\u00f3nde estaban los genes dentro de la secuencia del ADN<\/strong>. Quer\u00eda entender cu\u00e1les eran las se\u00f1ales y las combinaciones de letras que la maquinaria celular reconoc\u00eda y utilizaba para fabricar prote\u00ednas\u00bb. Por eso se fue a Boston<\/strong> a hacer el posdoctorado<\/strong> en el laboratorio de Temple Smith, uno de los primeros bioinform\u00e1ticos en desarrollar algoritmos para comparar y alinear secuencias de ADN<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

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Yo quer\u00eda desarrollar programas para saber d\u00f3nde estaban los genes dentro de la secuencia del ADN. <\/p>

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

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El a\u00f1o 94, el bioinform\u00e1tico catal\u00e1n volvi\u00f3 a Barcelona y estableci\u00f3 su propio grupo en el Institut Hospital del Mar d\u2019Investigacions M\u00e8diques (IMIM)<\/a>, con el que sigui\u00f3 identificando estas peque\u00f1\u00edsimas regiones del genoma (2%) que se corresponden con los genes<\/strong>. \u00abTerminamos siendo conocidos dentro del campo por nuestra experiencia en la identificaci\u00f3n de genes y por nuestro software que permit\u00eda visualizar las diferentes regiones<\/strong> anotadas del genoma<\/strong>\u00ab, cuenta Guig\u00f3.<\/p>\n\n\n\n

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El proyecto genoma humano<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

El proyecto p\u00fablico para secuenciar el genoma humano comenz\u00f3 en 1990, pero los primeros a\u00f1os no fueron muy provechosos. En 1998, el bioqu\u00edmico norteamericano Craig Venter cuestion\u00f3 el funcionamiento del proyecto p\u00fablico<\/strong>. Era caro, costoso y utilizaba una tecnolog\u00eda poco eficiente. Y su empresa, Celera Genomics se sum\u00f3 a la carrera aplicando la tecnolog\u00eda ‘Shotgun’ con la que se pod\u00edan secuenciar varios fragmentos de ADN <\/a>a la vez.<\/p>\n\n\n\n

\u00abCelera era una empresa muy abierta en el sentido en que enseguida cont\u00f3 con la participaci\u00f3n de cient\u00edficos expertos en la materia, y nos contactaron para utilizar nuestro software para visualizar el genoma de la mosca de la fruta<\/strong>\u00ab, explica Guig\u00f3 . Este primer trabajo hizo que pocos meses antes de publicar la secuencia del genoma humano, Celera los volviera a contactar para ver la secuencia, en este caso de nuestra especie.<\/p>\n\n\n\n

\u00abMientras desarroll\u00e1bamos el software, aqu\u00ed en Barcelona, \u200b\u200byo pensaba que estaba trabajando en algo que era importante, igual que lo piensan muchos investigadores. Ahora bien, en el momento que con Josep Abril<\/strong>, mi estudiante de doctorado, fuimos a Celera Genomics para trabajar en el primer borrador de la secuencia del genoma humano,… ah\u00ed tuvimos la conciencia de que est\u00e1bamos participando en una proyecto que pasar\u00eda a la historia<\/strong>\u00ab.<\/p>\n\n\n\n

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Recorte de prensa publicado en El Pa\u00eds en febrero de 2001. Cedido por Roderic Guig\u00f3<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Finalmente, el 12 de febrero del 2001<\/strong>, Nature<\/em> y Science<\/em> anunciaban la publicaci\u00f3n de la secuencia del genoma humano<\/strong>, con los resultados de las iniciativas p\u00fablica y privada.<\/p>\n\n\n\n

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La enciclopedia del Genoma<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

M\u00e1s all\u00e1 del hito hist\u00f3rico, tener la secuencia del genoma humano no caus\u00f3 ninguna revoluci\u00f3n. \u00abDespu\u00e9s de 2001 hubo dos campos en los que la gen\u00f3mica fue avanzando. Por un lado surgieron proyectos para saber c\u00f3mo el genoma cambia entre diferentes individuos y poblaciones y por el otro, hab\u00eda que saber qu\u00e9 regiones del genoma eran funcionales<\/strong>\u00ab. Para afrontar este \u00faltimo reto, en 2003 se inici\u00f3 el proyecto para generar la enciclopedia funcional del ADN (ENCODE<\/a>); un proyecto que a\u00fan est\u00e1 en marcha y en el que el grupo del Roderic particip\u00f3 desde el inicio<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

\u00abPens\u00e1bamos que gran parte del genoma era ADN basura<\/strong> que no ten\u00eda ninguna funci\u00f3n y hab\u00eda quedado all\u00ed como resultado de transposones de virus\u00bb, explica Guig\u00f3. Ahora, se sabe que s\u00f3lo el 2% de la secuencia del genoma son genes, pero se han identificado otras regiones funcionales<\/strong><\/a> que aunque no codifican para prote\u00ednas, regulan la expresi\u00f3n de los genes o tienen otras funciones celulares<\/strong>. El bi\u00f3logo David Comas confirma que \u00abel t\u00e9rmino de ADN basura est\u00e1 muy cuestionado<\/strong> porque a\u00fan nos queda mucho por conocer<\/strong> sobre las funciones de las regiones del ADN y sus variantes<\/a>\u00ab.<\/p>\n\n\n\n

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Estudiar la diversidad y el problema del sesgo<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Con la secuencia en las manos se ha podido averiguar que el 99,9% del genoma es com\u00fan entre todos los humanos<\/strong>. Pero \u00bfconocemos el 0,1% restante? En 2008 comenz\u00f3 el Proyecto 1000 genomas<\/a> para secuenciar el genoma de personas de diferentes regiones del planeta. Sin embargo, en opini\u00f3n de Comas, experto en diversidad del genoma humano<\/a>, \u00abconocemos las variantes m\u00e1s comunes<\/strong> de nuestro genoma, pero hemos olvidado algunas poblaciones peque\u00f1as<\/a> <\/strong>que est\u00e1n menos representadas\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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

\u201cConocemos las variantes m\u00e1s comunes de nuestro genoma, pero hemos olvidado algunas poblaciones peque\u00f1as que est\u00e1n menos representadas\u201d<\/p>

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

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Para conocer<\/strong> con m\u00e1s detalle la diversidad<\/strong>, con los a\u00f1os, \u00abse ha secuenciado el genoma de poblaciones muy concretas<\/strong> que ten\u00edan algunas enfermedades asociadas<\/strong>\u00ab. Tambi\u00e9n han surgido nuevas y mayores iniciativas a nivel nacional como la secuenciaci\u00f3n del genoma de toda la poblaci\u00f3n de Islandia<\/strong> o el de 100.000 genomas<\/a> de habitantes del Reino Unido<\/strong>. Proyectos que tienen un alcance m\u00e1s local pero que \u00abtambi\u00e9n tienen en cuenta los datos fenot\u00edpicos de los individuos estudiados<\/strong>, lo que permite correlacionar lo que se ve con las variantes gen\u00f3micas\u00bb, explica Comas.<\/p>\n\n\n\n

Pero a pesar de estos esfuerzos, tenemos un conocimiento sesgado de la diversidad del genoma<\/strong>. Y esto tiene consecuencias. En palabras de Comas, \u00ablas variantes poco frecuentes<\/strong>, que son espec\u00edficas de poblaciones peque\u00f1as poco representadas, a menudo est\u00e1n implicadas en aspectos biom\u00e9dicos<\/strong>\u00ab. Y desconocer esta diversidad o tener una baja representaci\u00f3n hace que cuando se analizan los datos \u00ablas variantes menos frecuentes<\/strong>, a menudo queden eliminadas<\/strong> de los an\u00e1lisis porque los algoritmos las toman como errores<\/strong> de la secuencia\u00bb. Y no s\u00f3lo eso. Tambi\u00e9n hay sesgos t\u00e9cnicos<\/strong> ya que \u00abes mucho m\u00e1s f\u00e1cil estudiar variaciones que afectan a un \u00fanico nucle\u00f3tido de la secuencia que estudiar variantes estructurales que generan grandes cambios, as\u00ed que sabemos menos sobre estas \u00faltimas\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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Encaminando el futuro de la gen\u00f3mica humana<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

El futuro <\/strong>de la gen\u00f3mica pasa por entender las implicaciones funcionales que tienen los cambios en la secuencia<\/strong>. \u00abHist\u00f3ricamente, hemos visto el genoma como algo muy fr\u00edo y est\u00e1tico<\/a>, como una secuencia lineal<\/a>. Y aunque no conocemos c\u00f3mo interaccionan diferentes regiones de una misma secuencia\u00bb, explica Comas.<\/p>\n\n\n\n

Este futuro ya ha empezado con repositorios de datos gen\u00f3micos como el EGA<\/a> (European Genome-Phenome Archive)<\/strong> – que tiene uno de sus dos nodos en el Parc de Recerca Biom\u00e8dica de Barcelona (PRBB)<\/a> con un equipo dirigido por Arcadi Navarro<\/strong> – y con proyectos como el genotype-tissue expresi\u00f3n (GTEx)<\/a> donde participa el grupo del Roderic. Este proyecto intenta entender las relaciones entre la variaci\u00f3n en la secuencia<\/strong> del genoma entre individuos y la expresi\u00f3n de los genes en diferentes tejidos<\/strong>. Aunque todav\u00eda nos falta poder explicar \u00abcomo la variaci\u00f3n gen\u00f3mica<\/strong> de las personas tiene un impacto<\/strong> en su funci\u00f3n y resulta en diferencias<\/strong> como, por ejemplo, la predisposici\u00f3n a tener determinadas enfermedades<\/strong><\/a>\u00ab, concluye Guig\u00f3.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Hacemos un repaso de c\u00f3mo ha avanzado nuestro conocimiento del genoma humano, desde su secuenciaci\u00f3n a la comprensi\u00f3n de su funci\u00f3n y diversidad, de la mano de dos de los protagonistas, Roderic Guig\u00f3 (CRG) y David Comas (IBE, UPF).<\/p>\n","protected":false},"author":26,"featured_media":22260,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[31,27],"tags":[276,262,266,290,707,347,212,288,274,655],"new-type":[39,44],"class_list":["post-22193","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-y-sociedad","category-investigacion","tag-adn-es","tag-bioinformatica-es","tag-crg-es","tag-genoma-es","tag-genomica-es","tag-historia-es","tag-ibe-csic-upf-es","tag-diversidad","tag-melis-upf-es","tag-secuenciacion","new-type-a-fondo","new-type-noticias"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22193","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/26"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=22193"}],"version-history":[{"count":10,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22193\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":22209,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22193\/revisions\/22209"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/22260"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=22193"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=22193"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=22193"},{"taxonomy":"new-type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/new-type?post=22193"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}