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lunes, 12 de octubre de 2015

A 30 años del Proyecto del Genoma Humano

Artículo publicado originalmente por Brenda Valderrama en la columna "Reivindicando a Plutón" del Sol de Cuernavaca el 19 de octubre de 2015.





Comencé mis estudios formales en genética molecular a una edad muy temprana en 1982 con la suerte de que justo en esos años se desarrollaran los avances tecnológicos que permitieron, por primera vez, conocer con detalle la composición y funcionamiento del genoma, que es el fin de la disciplina. Recuerdo claramente un taller que organizó el recientemente creado Centro de Investigación en Ingeniería Genética y Biotecnología de la UNAM que posteriormente se transformó en el Instituto de Biotecnología, en el cual se realizaron las primeras prácticas de secuenciación de genes en México.

Los genes son el material donde está impreso el contenido de nuestra herencia.  Físicamente, los genes son largas cadenas compuestas por cuatro bloques o eslabones básicos llamados Adenina, Timina, Citosina y Guanosina (A,T,C y G, respectivamente) y que, de manera equivalente a letras, su secuencia genera palabras y las palabras textos. La correcta lectura de estos textos durante el desarrollo embrionario da lugar a organismos sanos y funcionales. Cualquier cambio en la secuencia o error en  la lectura producen distorsiones en el plan de desarrollo que pueden llegar a causar la muerte del embrión.

En esos tiempos y por algunos años, saber secuenciar genes fue una ventaja laboral y quienes desarrollaban la habilidad eran muy cotizados. Tuve la oportunidad de aprender y para cuando terminé la tesis de maestría incluí mis propias secuencias. La enorme limitación del método era que todo el proceso se realizaba manualmente y el avance era extremadamente lento. Una persona trabajando tiempo completo y contando con un costoso equipamiento, podía secuenciar una extensión equivalente a 1,000 letras por día. Si consideramos que el genoma humano tiene una extensión de 3,200 millones de letras, se hubieran requerido más de tres millones de días de trabajo para secuenciarlo.

Para mediados de los años 80 se desarrolla una tecnología conocida como PCR (Polymerase Chain Reaction o Reacción de Amplificación en Cadena) que vino a revolucionar la genética molecular. Gracias al PCR se logró automatizar la secuenciación de genes y por primera vez se pudo pensar en secuenciar de manera masiva no solo genes sino genomas. Es decir, que se podría contar con la información completa del plan de desarrollo de cualquier organismo.

Por esta época el Dr. Robert Sinsheimer plantea por primera vez la posibilidad de conjuntar esfuerzos para obtener la secuencia del genoma humano. La propuesta comienza a ser considerada como viable por diferentes grupos de especialistas pero ninguna entidad gubernamental, americana o de ningún otro país, decide apoyarla. Gracias a la insistencia del sector científico que continúa realizando foros y presionando a las autoridades, se detona una larga y tortuosa serie de acciones que llevaron a que se reasignaran 4 millones de dólares del presupuesto del Departamento de Energía en 1986 más una asignación directa de fondos por 16 millones de dólares en el presupuesto federal de 1987. Con la tecnología existente en ese momento se considera un plazo de 15 años para la conclusión del proyecto. Para 1990 el Departamento de Energía de Estados Unidos en colaboración con los Institutos Nacionales de Salud de ese país asignan 3 mil millones de dólares de manera conjunta al proyecto lo que le da vida oficial al Human Genome Project, el primer megaproyecto científico del área de biología.

Bajo el liderazgo del US National Center for Human Genome Research (actualmente National Human Genome Research Institute; NHGRI), se orquesta un consorcio multinacional colaborativo dirigido a la secuenciación del genoma humano que llegó a sumar los esfuerzos de más de 2 mil investigadores de todo el mundo. El éxito del proyecto se basó en un fuerte liderazgo de los fundadores que infundieron una sensación general de importancia sobre el proyecto en todos los participantes así como en la voluntad de los investigadores involucrados en ceder sus logros personales al bien colectivo.

Los resultados de las investigaciones se hicieron públicos como borradores en junio de 2000 y febrero de 2001. El proyecto se declara completo el 14 de abril de 2003 con el análisis del 99% de la eucromatina humana al 99.99% de precisión. Uno de los descubrimientos más sorprendentes y que generó una nueva línea de investigación para entender sus consecuencias, es que el número de genes en los humanos es de aproximadamente 20,500, igual que en el ratón y significativamente menor a lo que se esperaba. También se encontró que en los humanos hay repeticiones lineales de fragmentos más frecuentemente de lo que se ha encontrado en otros genomas y que solo una pequeña fracción de las proteínas codificadas resultan ser específicas de vertebrados con lo que se refuerza la hipótesis de la conservación universal de un repertorio básico de proteínas ancestrales.

Con los resultados de este megaproyecto quedó validada la estrategia colaborativa multinacional como la mejor alternativa para el avance científico. Posteriormente se ha comenzado otros megaproyectos en genética molecular como la iniciativa para la Herencia Humana y Salud en África (Human Heredity and Health in Africa, H3Africa) que cuenta con el respaldo de los gobiernos de Estados Unidos y el Reino Unido. De manera concurrente, se lanzó el H3ABioNet, una red de bioinformáticos dedicada a intercambiar experiencia, infraestructura y herramientas para el análisis de datos genómicos en países africanos. Ambas iniciativas aglutinan 61 grupos de investigación de 24 países.

Para finalizar, y en palabras de Francis Collins, director del NHGRI cuando se publica el primer borrador, el genoma humano puede ser considerado como un libro para muchos tipos de lectores: “es un libro de historia que narra la travesía de nuestra especie en el tiempo. Es un manual de construcción de un ser humano que detalla con precisión la composición de cada una de nuestras células. Y es un texto de medicina, con detalles anteriormente inimaginables de donde médicos y fisiólogos pueden obtener un inmenso caudal de conocimiento para prevenir, tratar y curar enfermedades”. Y todo esto es del dominio público para bien de la humanidad.


Información adicional  

Recuentos narrativos de las vicisitudes del Proyecto del Genoma Humano


Datos adicionales sobre el proyecto


Secuencia inicial del genoma humano y su análisis publicado en febrero de 2001


Análisis final del Consorcio para el Genoma Humano




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