En 2003, el Proyecto Genoma Humano hizo historia al secuenciar el 92% de su material genético. Pero durante casi dos décadas desde entonces, los científicos han luchado por descifrar el 8% restante. Ahora, un equipo de casi 100 científicos del Consorcio Telómero a Telómero (T2T) ha desvelado el genoma humano completo, la primera vez que se ha secuenciado en su totalidad, dicen los investigadores. Este logro científico acerca la medicina individualizada, diseñada en base al genoma de cada persona. Los investigadores esperan que en los próximos 10 años la secuenciación del genoma de las personas pueda convertirse en una prueba médica rutinaria.
"Disponer de esta información completa nos permitirá comprender mejor cómo nos formamos como organismo individual y cómo variamos no sólo entre otros humanos sino entre otras especies", dijo Evan Eichler, investigador del Instituto Médico Howard Hughes en la Universidad de Washington y líder de la investigación.
La nueva investigación introduce 400 millones de letras en el ADN previamente secuenciado, es decir, el valor de un cromosoma entero. El genoma completo permitirá a los científicos analizar cómo difiere el ADN entre las personas y si estas variaciones genéticas desempeñan un papel en las enfermedades.
Hasta ahora, no estaba claro qué codificaban estos genes desconocidos. "Resulta que estos genes son increíblemente importantes para la adaptación", dijo Eichner. "Contienen genes de respuesta inmunitaria que nos ayudan a adaptarnos y a sobrevivir a infecciones, plagas y virus. Contienen genes que son muy importantes para predecir la respuesta a los medicamentos".
Eichner también dijo que algunos de los genes recientemente descubiertos son incluso responsables de que los cerebros humanos sean más grandes que los de otros primates, proporcionando una visión de lo que hace a los humanos únicos.
El 8% restante del genoma humano había dejado perplejos a los científicos durante años debido a su complejidad. Por un lado, contenía regiones de ADN con varias repeticiones, lo que dificultaba el encadenamiento del ADN en el orden correcto con los métodos de secuenciación anteriores.
Los investigadores se basaron en dos tecnologías de secuenciación de ADN surgidas en la última década para llevar a cabo este proyecto: el método de secuenciación de ADN Oxford Nanopore, que puede secuenciar hasta un millón de letras de ADN a la vez pero con algunos errores, y el método de secuenciación de ADN PacBio HiFi, que puede leer 20.000 letras con una precisión del 99,9%.
Secuenciar el ADN es como resolver un rompecabezas, dijo Eichner. Los científicos deben dividir primero el ADN en partes más pequeñas y luego utilizar máquinas de secuenciación para unirlas en el orden correcto. Las herramientas de secuenciación anteriores sólo podían secuenciar pequeñas secciones de ADN a la vez.
Con un rompecabezas de 10.000 piezas, es difícil ordenar correctamente las piezas pequeñas del rompecabezas cuando se parecen, al igual que lo es secuenciar pequeñas secciones de ADN repetitivo. Pero con un puzzle de 500 piezas es mucho más fácil ordenar las piezas más grandes o, en este caso, segmentos más largos de ADN. Un segundo reto era encontrar células que contuvieran un solo genoma.
Las células humanas estándar contienen dos conjuntos de ADN, una copia materna y otra paterna, pero este equipo utilizó el ADN de un grupo de células llamado "mola hidatidiforme completa", que contiene un duplicado del conjunto de ADN paterno. La mola hidatiforme completa es una complicación poco frecuente del embarazo causada por el crecimiento anormal de células que se originan en la placenta. Este enfoque simplifica el genoma para que los científicos necesiten secuenciar sólo un conjunto en lugar de dos conjuntos de ADN.
Como el equipo de investigación utilizó un conjunto duplicado de ADN, los científicos no pudieron secuenciar el cromosoma "Y" originalmente. Según el autor principal del estudio, Adam Phillippy, el equipo ha conseguido secuenciar el cromosoma Y utilizando un conjunto diferente de células. Un conjunto completo de 24 cromosomas secuenciados está disponible en el navegador del genoma de la Universidad de Santa Cruz.
Descifrar esta secuencia sin huecos tiene un alto precio. Phillippy, que también es jefe de la sección de informática genética del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, dijo que, en total, el proyecto costó varios millones de dólares. Pero eso es una fracción de los casi 450 millones de dólares que costó el Proyecto del Genoma Humano para lograr su secuencia final en 2003. Y con la nueva tecnología, la secuenciación no hace más que abaratarse.
Por ahora, sigue siendo demasiado costoso y largo para que cada persona pueda secuenciar su genoma. Pero se están llevando a cabo investigaciones que utilizan este genoma para identificar si ciertas diferencias genéticas están relacionadas con cánceres específicos. Conocer las variaciones genéticas también podría permitir a los médicos adaptar mejor los tratamientos, dijo Michael Schatz, otro investigador del equipo y profesor de informática y biología de la Universidad Johns Hopkins.
Phillippy afirma que espera que en los próximos 10 años la secuenciación del genoma de las personas pueda convertirse en una prueba médica rutinaria que cueste menos de 1.000 dólares. Su equipo sigue trabajando para alcanzar ese objetivo. Charles Rotimi, director científico del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, dijo en un comunicado que este logro científico "nos acerca a la medicina individualizada para toda la humanidad."
