Científicos rellenan los espacios en blanco para completar el mapa del genoma humano

dennis thompson

JUEVES, 31 de marzo de 2022 (HealthDay News)

El Proyecto Genoma Humano produjo el mapa más completo de la genética humana jamás ensamblado en 2003, pero ese mapa aún tenía muchos territorios sin explorar.

No contenía alrededor del 8% del genoma humano, lo que representa regiones cruciales y grandes lagunas que permanecieron ocultas para los científicos.

Ahora, un ambicioso equipo de investigadores ha regresado y llenado esos vacíos, ensamblando la primera secuencia completamente completa y vacía de un genoma humano.

los Consorcio de telómero a telómero (T2T), Un equipo de unos 100 científicos de Estados Unidos anunció el jueves que ha puesto a disposición del público un conjunto verdaderamente completo de instrucciones genéticas para el cuerpo humano.

"Hablas de perfeccionistas. Estos científicos vieron que a este rompecabezas increíblemente importante le faltaban algunas piezas y decidieron tomar todos los avances técnicos de las últimas dos décadas, con un toque de creatividad e informática en llamas e incluso mucho sudor intelectual, para completar la imagen. Dijo Eric Green, director del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI), en una conferencia de prensa anunciando el logro.

"Esta secuencia completa ahora forma un hilo ininterrumpido que no solo se conecta con el trabajo anterior en el Proyecto Genoma Humano, sino que también indica posibilidades futuras", dijo Green.

Se espera que el nuevo genoma de referencia, llamado T2T-CHM13, sirva como una piedra de Rosetta para la genética humana, ayudando a las personas a comprender mejor cómo la genética impulsa la salud, el desarrollo y la evolución.

"Si puedes imaginar un mapa del mundo, el 8% tiene aproximadamente el tamaño de África. Faltaba un continente entero, por así decirlo", dijo Michael Schatz, miembro del consorcio T2T y profesor de informática y biología. en la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.

Estos territorios del genoma humano previamente inexplorados contienen secciones desordenadas en las que las mismas letras de ADN se repiten una y otra vez. Debido a que las regiones parecían un plato, los científicos las rechazaron en gran medida como basura.

No es así, dijo Evan Eichler, profesor de ciencias del genoma en la Universidad de Washington en Seattle, que ha trabajado tanto en el Consorcio T2T como en el Proyecto Genoma Humano original.

"Estos genes parecen ser increíblemente importantes para la adaptación", dijo Eichler en una sesión informativa el jueves. "Contienen genes de respuesta inmune que nos ayudan a adaptarnos y sobrevivir a infecciones, plagas y virus. Contienen genes que son importantes para ayudarnos a desintoxicar a nuestros agentes y son muy importantes para predecir la respuesta a los medicamentos”.

Lo más interesante, dijo, es que portan genes que nos hacen únicos a los humanos.

"Alrededor de la mitad de los genes que se cree que hacen que nuestros cerebros sean más grandes que los de otros monos provienen específicamente de estas regiones, que estaban ausentes en el diseño original del genoma humano", dijo Eichler.

Las secciones faltantes del genoma proporcionan pistas sobre por qué cánceres se desarrolla porque están relacionados con partes del cromosoma involucradas en la integridad celular y la división celular, dijo Karen Miga, directora asociada del Instituto de Genómica de la UCSC en la Universidad de California, Santa Cruz.

También ayudarán a los investigadores a comprender mejor los trastornos. Síndrome de Down y distrofia musculare incluso problemas comunes del envejecimiento, como la pérdida de la audición y el sistema inmunitario, dijo Schatz.

El esfuerzo del Consorcio T2T para ensamblar un genoma humano completo fue posible gracias a los avances en la secuenciación genética que no estaban disponibles en el momento del Proyecto del Genoma Humano, un esfuerzo que tomó 13 años y $ 3 mil millones para completar.

En comparación, el esfuerzo central de T2T costó varios millones de dólares entre los diversos socios y tardó unos tres años en completarse, dijo Adam Phillippy, jefe del Departamento de Informática Genómica del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano. NHGRI fue el principal financiador de este estudio.

"Hemos resuelto tantas cosas en el camino que si tuviéramos que repetirlo ahora, podría costar decenas de miles de dólares", dijo Phillippy. "Esperamos que en otros 10 años esté por debajo de los mil dólares, un gran cambio exponencial en los costos".

La combinación de la secuenciación completa y de bajo costo del genoma abre la puerta a la medicina modificada genéticamente, que ahora es solo una grieta, dijo Green.

"Creemos que algún día los médicos usarán secuencias genómicas para adaptar la atención de sus pacientes", dijo. "Este logro es un primer paso para tener visiones completas del plan de los pacientes, frente a solo el 92%".

Su médico puede tener una copia completa de su genoma personal y puede usarlo para tratar y prevenir las enfermedades a las que está expuesto específicamente, dijo Green.

El consorcio T2T presentó sus conclusiones el pasado 31 de marzo en seis artículos publicados en la revista Ciencia. El genoma del producto también está disponible en línea.

Un genoma humano contiene más de 6 mil millones de letras individuales ADN organizados y empaquetados en 23 pares de cromosomas.

"Un genoma es el libro de instrucciones completo para cualquier especie", dijo Eichler. "Cada especie tiene su propio genoma. Es un conjunto completo de modelos genéticos que básicamente le dicen a las células cuándo y cómo crear realmente una especie individual".

Lo que los investigadores tenían en 2004 era prácticamente un libro al que todavía le faltaban capítulos enteros, dijo.

"Para pensar en cómo pasar de una sola célula individual a un organismo completo, necesita ese libro de instrucciones completo", dijo Eichler. "A lo largo de los años, he agregado fragmentos a ese libro, llenando una página aquí y tal vez algunas páginas allá, estropeando un texto que tal vez un corrector de estilo no entendió del todo".

¿Y ahora?

"Simplemente vino a nuestro conocimiento entonces [able] leer el libro continuamente sin casi ningún error, de modo que podamos pasar de la primera página al último capítulo del libro y todas esas piezas importantes que faltan ahora están ahí”, concluyó Eichler.

T2T-CHM13 completará la referencia estándar del genoma humano, producida por el Proyecto Genoma Humano. Se conoce como Genome Reference Consortium build 38 (GRCh38) y se ha actualizado continuamente desde el lanzamiento de su primer borrador en 2000.

Los miembros del Consorcio T2T enfatizaron el jueves que este es solo un genoma humano. Aunque amplía enormemente nuestro conocimiento de la genética, está lejos de captar toda la diversidad de la humanidad.

El siguiente paso implica El consorcio de referencia para el pangenoma humanoque tiene como objetivo desarrollar secuencias completas del genoma de 350 personas diferentes y diversas.

"La clave es construir esa colección para que sea más inclusiva, más diversa, más representativa de la diversidad global. Lo que realmente nos gustaría hacer desde una perspectiva tecnológica es permitir que todos los genomas en este momento se realicen al mismo nivel. precisión y terminación que hemos logrado aquí”, dijo Phillippy.

“El primero siempre es el más difícil, pero realmente abre la puerta para los que siguen”, agregó.

Más información

El Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano tiene más información sobre genoma.

FUENTES: Michael Schatz, PhD, Profesor de Informática y Biología, Universidad Johns Hopkins, Baltimore; Evan Eichler, PhD, Profesor, Ciencias del Genoma, Universidad de Washington, Seattle; Karen Miga, PhD, Directora Asociada, Instituto de Genómica de UCSC, Universidad de California, Santa Cruz; Adam Phillippy, PhD, Jefe, Departamento de Informática del Genoma, Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, Bethesda, Maryland; Eric Green, MD, PhD, Director, Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, Bethesda, Md.; Ciencia31 de marzo de 2022

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