Vivimos tiempos de grandes cambios, de una revolución sin precedentes en las ciencias de la vida. Somos protagonistas de excepción. De la mano de unas tecnologías impensables hace menos de una década, la genómica ha quedado atrás y la biología molecular vive en lo que se ha dado en llamar la “Era de la Postgenómica”. Este desarrollo ha convulsionado no pocas áreas, desde la biotecnología a la medicina personalizada. La lucha contra el cáncer y otras enfermedades cuenta ahora con recursos que hacen que por primera vez seamos optimistas, aunque como todo en la vida esta tecnología también puede tener su lado oscuro. Pero vayamos por pasos, desde el principio.
Las técnicas de ADN recombinante junto con la capacidad de obtener la secuencias de fragmentos de ADN y su amplificación por la técnica de PCR, lanzaron a la comunidad científica a iniciar el Proyecto Genoma Humano. Estamos hablando de los años 90. Las previsiones del Consorcio Internacional (donde por cierto no estaba ningún grupo Español, pero de esto ya hablaremos otro día) a fijar, con la tecnología existente y dada la complejidad de la tarea y el enorme tamaño del genoma humano (más de 3000 pares de bases en sus 23 cromosomas), la terminación del proyecto para el año 2012. En esta tarea estaban numerosos laboratorios de diferentes países, liderados por el Dr. Francis Collins, cuando el investigador genético Craig Venter descubre un nuevo método de abordar el proyecto de secuenciación del genoma humano completo. Este método, conocido como “shot-gun”, combinaba la capacidad de obtener secuencias de trozos de ADN con la potencia de cálculo disponible en la fecha. El Dr. Venter convenció a una serie de inversores y fundó la compañía Celera Genomics. Sus resultados pronto fueron patentes y el Consorcio Internacional olvidó su plan sistemático de secuenciación y lo cambió por esta nueva aproximación. Tanto Celera Genomics como el Consorcio Genoma Humano unieron sus esfuerzos y recursos, y como consecuencia se adelantó la finalización del primer borrador del genoma humano completo al año 2000, ¡doce años antes de lo previsto!
La finalización de este primer borrador supuso el pistoletazo de salida para abordar la secuenciación de muchos otros genomas completos, de muchas diferentes especies. Esto supone un punto de inflexión que fija, a comienzos de este siglo XXI, el inicio de la era de la Postgenómica. Al disponer de bases de datos con la información de un número cada vez mayor de genomas completos se comenzaron proyectos de análisis comparativos, proyectos de biomedicina para abordar un sinnúmero de enfermedades de origen genético, incluido el cáncer. Pero también la tecnología animó a abordar otros proyectos. En una parte de estos proyectos Craig Venter se presentó como un protagonista indiscutible.
¿Cuál es el tamaño mínimo que puede tener un genoma para que sea viable al organismo que lo aloja? Venter acometió esta tarea mediante un procedimiento obvio pero ingenioso: eliminando genes de la bacteria de vida libre más pequeña que se conoce, Mycoplasma genitalium, y comprobando si llegaba a reproducirse en un determinado medio de cultivo. Con ello llegó a determinar que 240 de los casi 400 genes de Mycoplasma son esenciales y sin ellos esa especie no sobrevive. Este proyecto llevó al equipo de Venter a acometer otro más interesante: ¿se puede sintetizar un genoma de modo artificial y que sea viable? Ya en 2003 ya se había logrado sintetizar un genoma de un virus y comprobar que éste mantenía su capacidad infectiva si se introducía en una célula huésped. Pero un genoma de un virus puede tener varios miles de pares de bases, mientras que el genoma de Mycoplasma tiene poco más de medio millón. El proyecto se acometió en dos etapas, según fue evolucionando la tecnología. En la primera fase se sintetizó el genoma de esta bacteria ensamblando uno tras otro en su correcto orden los 400 genes del genoma. Y funcionó, como no podía ser de otra forma.
En su segunda fase se propuso sintetizar el genoma completo “de novo”, es decir enlazando una a una todas el millón de bases de Mycoplasma mycoides. Se utilizó un sintetizador de oligonucleótidos. Se fueron sintetizando los diferentes genes y luego se ensamblaron. Y funcionó también, como no podía ser de otro modo. El genoma sintetizado de novo inyectado en una bacteria previamente privada de su cromosoma, es perfectamente funcional y la bacteria crece y se reproduce con absoluta normalidad. Este logro tuvo mucha repercusión en 2007, donde algunos medios llegaron a apuntar que Venter había creado vida. Aunque la síntesis de un genoma completo es un logro tecnológico de primera magnitud, esta lejos todavía de parecerse a la creación de vida. Una célula viva tiene mas información que la que porta su genoma. Pero este es otro asunto.
Paralelamente a estos logros de Venter, la tecnología de secuenciación de genomas dio dos saltos cualitativos. La llamada Next Generation Sequencing, NGS, que ya en 2005 permitía la secuenciación de un genoma completo de una sola vez. Piro-secuenciadores como el 454 de Roche o el secuenciador Solexa permiten obtener 3000 millones de bases en unas horas. Es decir, se puede secuenciar en un solo día el genoma completo de un humano. Pero esta NGS ya esta siendo superada por una nueva generación de secuenciadores basados en tecnologías mas baratas y mas rápidas que permiten secuenciar cada molécula de ADN (single molecule sequencing) directamente, sin necesidad de amplificación. Y todo esto a precios cada vez más bajos. Se prevé que en breve se pueda secuenciar un genoma completo por menos de mil dólares.
Estas tecnologías y estos precios han conducido a abordar proyectos de genómica cada vez mas ambiciosos. Un ejemplo es el proyecto iniciado por China para la secuenciación completa del genoma de 1000 humanos. Iniciativa que ya ha sido secundada por otros países que están afrontando proyectos de secuenciación completa de genomas de cientos de humanos.
El mundo de la medicina es sin duda también un gran beneficiado de este vertiginoso avance de la genómica. Diferentes proyectos de genómica del cáncer son un ejemplo obvio de la lucha contra esta enfermedad. Esta actividad se extiende a otras enfermedades con base genética, como es obvio. Pero también hay que incluir los avances en biotecnología en general. Proyectos de genómica de peces, plantas, insectos, levaduras, etc., ya están dando fruto en áreas estratégicas de alimentación, medioambiente o farmacología, entre otras.
El alcance de estas tecnologías han permitido afrontar proyectos que hace menos de una década eran impensables. Una vez más Craig Venter inicia un proyecto singular y vanguardista: fleta un barco y con un equipo de científicos se dedica a recorrer los mares tomando muestras del agua cada cierto tiempo, en muy distintos sitios. Las muestras, llenas de vida marina, especialmente microscópica, son analizadas, extrayendo todo su material genético y procediendo a su secuenciación. El estudio de este material genético permite determinar qué especies y en qué numero están presentes en cada muestra y por tanto en cada región marina. Esta actividad se ha denominado metagenómica. Más allá de la pura genómica reducida a un solo individuo. Pero la metagenómica no se ciñe solo a los ecosistemas naturales, también se emplea para estudiar sistemas como la flora intestinal humana, donde conviven infinidad de microorganismos, principalmente bacterias, indispensables para el individuo. Los microorganismos simbiontes de un individuo se denominan su bioma. Y cuando se habla del genoma humano ya hay quien dice que debería incluirse el genoma de su bioma, es decir el autentico metagenoma que hace un humano vivir como tal.
Federico Morán
Catedrático de Bioquímica de la Universidad Complutense de Madrid
En un reciente debate interno organizado por El Aviador Dro y la Fundación Autor en el CATA Federico Morán preguntaba al resto de los científicos, expertos, autores y mutantes allí reunidos:
«¿Qué es un ser humano?
¿Qué somos? ¿Quiénes somos?
¿Es lo que determina su genoma en sus 23 cromosomas o es algo más? ¿Somos una especie o somos un compendio de especies? ¿Somos simbiontes?»
Sus preguntas y comentarios han dado lugar a un nuevo tema de El Aviador Dro:
SIMBIONTE
Especies simbióticas
Conforman mi Bioma
Cromosomas y Exposoma Mi auténtico Metagenoma
¿Quién soy? ¿Qué soy?
¿Qué somos? Simbiontes
¿Quién soy? ¿Qué soy?
¿Qué somos? Simbiontes
Genómica, Transcriptómica
Postgenómica, Metagenómica
Fluxómica, Metabolómica
Postgenómica, Metagenómica
Genoma, cromosoma
Bioma, Exposoma
Simbiontes, simbiontes
Somos simbiontes
Genómica, Transcriptómica
Postgenómica, Metagenómica
Fluxómica, Metabolómica
Postgenómica, Metagenómica
Genoma, cromosoma
Bioma, Exposoma
Simbiontes, simbiontes
Somos simbiontes
AVIADOR DRO