En realidad, dos son los equipos que han trabajado en la
secuenciación: uno financiado con dinero público y otro con inversiones privadas. El
primero, denominado Proyecto Genoma Humano (PGH), e integrado por científicos de 20
países de todo el mundo, fue propuesto por James Watson, codescubridor de la estructura
del DNA, en 1988, al Gobierno de los Estados Unidos. Gracias a él se puso en marcha.
Luego entraron fondos, sobre todo, de Reino Unido y la idea empezó a cobrar forma.
En 1997 aparece en escena el segundo protagonista de esta
historia, Craig Venter. Funda la empresa Celera Genomics para llegar al mismo fin y
patentar el genoma.
La diferencia entre ambos equipos científicos está en el
método que han seguido para dilucidar la secuencia. El procedimiento de Celera consiste
en que es mucho más rápido, aunque desde el bando público se puntualiza que menos
fiable e irrealizable sin contar con la base mostrada por el Proyecto Genoma Humano.
El equipo de Venter ha utilizado el denominado sistema de
análisis "shotgun", o "escopetazo", que en el año 2000 les permitió
completar el genoma de la mosca drosóphila con una precisión del 99,998 por ciento. Con
el ser humano han repetido sistema. Se trata de cortar el genoma en piezas de una longitud
de 2.000, 10.000 o 50.000 pares de bases, secuenciarlas por separado, y luego ensamblarlas
mediante algoritmos. Para el genoma humano, Celera ha empleado 300 máquinas de
secuenciado automático (3.700 analizadores de ADN), controlados por 65 operarios, que
realizaron 175.000 lecturas diarias durante más de nueve meses.
Para ensamblar los fragmentos, se siguieron dos fórmulas
algorítmicas. Una de ensamblado completo del Genoma, que permitió trabajar con toda la
secuencia al mismo tiempo, y otra de ensamblado compartimentalizado, que sirvió para
aclarar segmentos específicos. Ambos ensamblajes se compararon y de ahí se llegó al
resultado final.
El método seguido por Proyecto Genoma ha sido más
trabajoso, pero más fiable. Se ha basado en la duplicación de partes mayores del código
humano, en forma de clones de los cromosomas por medio de bacterias, proceso denominado
BAC (cromosomas artificiales bacterianos), que luego se han ido encajando en las regiones
de un mapa general del genoma humano previamente establecido. Este mapa es el que los
científicos del sector público aluden como imprescindible para que Celera haya podido
ajustar su puzzle con tanta rapidez.
De esta forma, se ha llegado a conclusiones diferentes.
Celera ha secuenciado en un 95 por ciento con un índice de fiabilidad del 95 por ciento,
según ellos, (del 90 por ciento, según sus rivales), y PGH ha secuenciado el 90 por
ciento pero con una fiabilidad del 99 por ciento. En total, los primeros calculan que la
secuencia completa contiene entre 26.000 y 39.000 genes y los segundos, entre 30.000 y
40.000 genes. Sus resultados se han publicado en revistas diferentes: Celera lo ha hecho
en la estadounidense Science, mientras que PGH ha optado por la inglesa Nature.
La gran sorpresa
El número de genes ha sido precisamente la gran sorpresa
que se ha llevado la comunidad científica: entre 30.000 y 40.000, muy lejos de las cifras
que hace tan sólo unos meses se barajaban de entre 80.000 y 140.000. Lo que significa que
el ser humano posee sólo 13.000 genes más que una animal mucho más simple, como la
mosca drosóphila. Y del chimpancé y otros primates nos separan alrededor de un 1 por
ciento de los genes.
Según la revista Nature, grandes
tramos del genoma humano parecen haber sido virus, al tiempo que genes que codifican un
mínimo de 223 proteínas pueden proceder de bacterias. Así, el genoma humano sería el
resultado de una mezcla primigenia de virus y genes de bacterias.
Al comparar el genoma humano con los genomas de la
drosóphila o una lombriz, se ha visto que las diferencias esenciales entre los tres
tienen que ver con la regulación del desarrollo, la función neuronal, la hemostasis, las
reacciones inmunes adquiridas y la complejidad citoesquelética.
El inesperadamente bajo número de genes facilitará, por
otra parte, su estudio en detalle, y simplificará el proceso de determinación del
componente genético de enfermedades como el cáncer o el Alzheimer, según el profesor de
Genética de la Facultad de Biología de la Universidad de Valencia, Manuel Pérez Alonso.
Respecto a las diferencias entre los seres humanos, el
estudio del genoma se ha realizado a partir del material genético de cinco personas, dos
hombres y tres mujeres: dos caucasianas, una negra, una asiática y una hispanomejicana.
Se ha comprobado que los seres humanos, independientemente de su raza, comparten el 99,99
por ciento de los genes. Un humano de otro se diferencia tan sólo en 1.250 bases, de un
total de 3.000 millones, cerca del 0’,01 por ciento, con lo que personas de diferente
raza pueden ser más similares genéticamente que dos individuos de la misma etnia.
Hasta el 97 por ciento del ADN no contiene genes, o
son muy pocos, con lo que, aparentemente, parecen inútiles a la hora de codificar
proteínas. Es lo que se denomina ADN basura, y podría desempeñar una función
importante en la transmisión de información entre genes.
Por otra parte, más de un tercio del genoma (35,3 por
ciento) contiene secuencias repetidas. Hecho del que no se conoce bien la función. El
cromosoma 19, por ejemplo, es repetitivo en un 57 por ciento.
El paleontólogo responsable de las excavaciones de
Atapuerca, Juan Luis Arsuaga, afirma que la diferencia cognitiva entre un chimpancé y un
ser humano no varía en más de cien genes. "Los seres humanos portamos los mismos
genes desde hace 80 millones de años", explica.
Españoles implicados
Con la empresa Celera han participado dos españoles, los
investigadores catalanes Roderic Guigó Serra y Josep Francesc Abril, cuya firma figura
junto a otros 282 científicos de todo el mundo en el artículo publicado en
Science.
Guigó trabaja en el instituto Municipal de Investigación
Médica (IMIM), de Barcelona, y es profesor asociado del Departamento de Ciencias
Experimentales y de la Salud de la Universidad Pompeu i Fabra, y Abril es estudiante de
Doctorado en Ciencias de la Salud y de la vida de la Universidad Pompeu i Fabra y
colaborador de Guigó en el Laboratorio de Investigación sobre Informática del Genoma
del IMIM.
"La secuenciación y el ensamblaje han sido realizado
por Celera y nosotros colaboramos en la parte de visualización y anotación. Es la parte
final del estudio, pero no deja de ser importante", comenta Abril.
Su labor ha consistido en haber desarrollado los programas
de predicción de genes y visualización de estas predicciones. Concretamente, el programa
gff2ps, que se colocó en internet a principios del año 2000, para que lo utilizara todo
el que estuviera interesado, justo en el momento en que Celera empezaba a necesitar de una
herramienta de ese tipo. Esta empresa se interesó por él a las pocas semanas para
visualizar la secuencia del genoma de las mosca drosóphila. En octubre volvieron a
ponerse en contacto con ellos en relación con el genoma humano.
Según
Guigó, el programa "elabora el mapa del genoma humano tras análisis previos. La
elaboración de dicho mapa contribuye a la interpretación de los resultados y tiene un
elevado valor simbólico, puesto que, en cierto sentido, hace visible y materializa, la
finalización del proyecto". La ventaja del gff2ps es que "permite ver todos los
cromosomas a la vez. Integrar una cantidad tan grande de información ayuda a ver si el
ensamblado de las secuencias ha estado bien, qué regiones son más interesantes, o si hay
algún fragmento mal anotado o porque aparece en varias regiones". "Existen
otros programas de visualización para la anotación de genomas", precisa Guigó,
"pero con unas finalidades un tanto distintas. Nuestro programa es especialmente
adecuado para la visualización de la anotación de genomas completos porque tiene
capacidad para tratar grandes cantidades de datos y puede imprimirse con calidad ilimitada
en formatos de cualquier tamaño por estar en un formato postcript".
Además de Guigó y Abril, han colaborado en el programa
gff2ps otros tres biólogos, Moisés Burset, Genís Parra y Sergi Castellano, y otros dos
informáticos, Enrique Blanco y Xavi Fustero.
A parte de esta contribución puntual, y otras semejantes
aunque de forma más dispersa por centros y hospitales de toda España, la publicación de
la secuencia del genoma ha hecho resurgir el debate sobre la escasa participación
española en el proyecto. El miembro del Centro de Investigación y Desarrollo del CSIC en
Barcelona, Pere Puigdomenech, ha exigido al Gobierno que se permita disponer de los 700
millones de pesetas previstos en el plan Nacional de Investigación y Desarrollo para la
investigación en Genómica para "no perder el tren en esta ciencia".
Asimismo, el Ministerio de Sanidad ha anunciado que el
Instituto de Salud Carlos III contará este año con 5.000 millones de pesetas para
proyectos de Biomedicina. En marzo se realizará una convocatoria para conceder este fondo
y se priorizarán los estudios relacionados con la genómica.
Catálogo molecular de enfermedades a corto plazo
En
cuanto a las repercusiones de que se haga pública la secuencia, el miembro del Centro
Nacional de Biotecnología del CSIC Carlos Martínez afirma que a corto plazo se podrá
hacer un catálogo molecular de enfermedades así como un diagnóstico precoz de las
mismas. Hay dos expectativas que, a su juicio, son claramente visibles a corto
plazo. Una es definir las enfermedades, por primera vez en la Historia, en términos
moleculares. "Uno de los grandes logros de la Medicina en el último siglo es que
hemos mejorado nuestra calidad y expectativa de vida, y esto se debe, entre otras cosas,
al avance científico. Se ha descubierto que las enfermedades que nos acosan tienen su
origen en la gran mayoría de las ocasiones, en alteraciones del ADN". A partir de
ahora, "ya no será suficiente tanto "el ojo clínico" como un diagnóstico
de la enfermedad de forma mucho más precisa y exacta, que redundará en la mejor
aplicación del tratamiento". En su opinión, hasta ahora se han englobado en los
mismos epígrafes a enfermedades que no siempre tienen el mismo origen genético".
La segunda gran expectativa que se abre es la del
diagnóstico precoz de las enfermedades. "Hoy día sabemos que si, por ejemplo, un
cáncer, se diagnosticara precozmente, sería perfectamente soluble", señaló. Este
diagnóstico precoz se podrá realizar en patologías como las enfermedades
cardiovasculares, enfermedades autoinmunes o degenerativas, incluido el cáncer.
Desde el punto de vista ético, se plantean, sin embargo,
problemas derivados de la posibilidad de conocer nuestra susceptibilidad a determinadas
enfermedades, lo que puede hacernos "sufrir, tener incertidumbre y miedo hacia el
futuro". Además, las aseguradoras y otras empresas podrían utilizar el código
genético para decidir a quién contratan, en función de su susceptibilidad a
determinadas enfermedades.
Con la publicación de la secuencia del genoma, se culmina
una vía de estudio, pero ya ha comenzado a dar el relevo al nuevo horizonte de la
investigación biológica: la proteómica.
La aventura
de Craig Venter |
| Sin duda, uno de los artífices de que la
secuencia del genoma humano se haya adelantado a los planes previstos ha sido el fundador
de la empresa Celera Genomics, Craig Venter. Doctor en Fisiología y Farmacología por la
Universidad de California, inició su carrera investigadora en la Universidad del Estado
de Nueva York y, en 1984, se trasladó al Instituto Nacional de Salud de los Estados
Unidos, donde trabajó durante ocho años. En 1992 fundó el Instituto para la
Investigación Genómica (TIGR) y, en 1998, creó Celera Genomics junto a Perkin-Elmer,
con la intención de secuenciar el genoma humano en el plazo de tres años. La gran contribución de Venter a este proceso ha sido el de
concebir un nuevo método, más rápido, para llegar a la secuenciación final. En 1987,
mientras estaba aislando receptores genéticos, se dio cuenta de que el secuenciar
fragmentos genéticos al azar sería mucho más rápido que el método tradicional. En
1995 publicó en Nature la secuenciación de 105.000 bases del genoma humano. Con ello
probó sus teorías, que también aplicó a la secuenciación de distintas bacterias,
hasta llegar a la de la mosca drosóphila, en 2000. |
La fecha del 12 de
febrero de 2001 pasará a la Historia. Simultáneamente, en Washington, Londres, París,
Berlín y Tokio, se presentó la secuencia del genoma humano, casi completa. Cerca de dos
décadas llevaban tras ella investigadores de todo el mundo, aunque principalmente
estadounidenses y británicos. En un principio se hablaba de tenerla preparada para el
año 2005, pero la irrupción de una idea brillante para agilizar el proceso, concebida
por un científico del Instituto de Salud Nacional de los Estados Unidos, Craig Venter,
que fundó una empresa para desarrollarla, ha adelantado los resultados en cuatro
años.