BIOGENIC Biólogos Genetistas Colombianos

Por: Leonardo Galindo

La gran noticia

Muchas veces las personas solo preguntan acerca de la importancia de los grandes avances científicos cuando una noticia aparece en la primera plana de un diario o en los noticieros. Aunque en ocasiones algunas de estas fuentes pueden dar información acertada, no siempre es así, y los medios de comunicación masiva pueden fácilmente guiar a la gente a creer en verdades parciales, verdades agrandadas o en ocasiones hechos que están lejos de la realidad. Lo cierto es que si lo que dicen los científicos o académicos no es siempre totalmente verídico, imaginen lo que puede pasar cuando los medios transmiten o retransmiten la información sin hacer una investigación profunda. Es por eso que no hay nada de malo en ser un poco más inquisitivos, así la ciencia no sea nuestro campo de trabajo… la ciencia finalmente es parte de nuestro día a día. O acaso no quisiéramos entender un poco más de que nos habla nuestro médico cuando comenta de la predisposición genética a una enfermedad, o de por qué se produce el cáncer, o si vacunarnos o no porque al parecer hay una pandemia…una pan que????

El genoma humano fue una de esas grandes noticias que llegó con el cambio de milenio…que oportuno! En la última semana de junio del año 2000 CNN, uno de los medios noticiosos más populares en Estados Unidos, publicó lo que se clasificó como un logro equiparable a poner al hombre en la luna [1]. CNN resaltó frases del entonces presidente de Estados Unidos acerca de cómo sería posible curar la mayoría, si no todas las enfermedades humanas; mientras Francis Collins (líder de uno de los dos proyectos de secuenciación del genoma) más conservador, pero aún con la emoción del momento, hablaba de rápidos avances en entender enfermedades como la diabetes y la esquizofrenia. Aunque hay que decir que la noticia publicada también mostró información sobre las posibles implicaciones éticas de la secuenciación del genoma humano, es interesante como las grandes frases como…curaremos todas las enfermedades, o esto es más importante que poner al hombre en la luna, tomaron prioridad en los primero párrafos. Curiosamente esta última analogía se aplica bastante bien para lo que finalmente ocurrió para obtener el primer borrador del genoma humano. Mientras la llegada de Amstrong y Aldrin a la superficie lunar fue una consecuencia de una carrera contra los cosmonautas rusos, la presentación del primer borrador del genoma humano cinco años antes de lo programado, fue consecuencia de una carrera entre el consorcio de secuenciación público (liderado por Francis Collins), y la compañía privada Celera Genomics (comandada por Craig Venter). Aunque en ciencia las carreras generalmente se dan por la publicación de artículos cuando dos grupos estudian el mismo tema, la aceleración en la investigación en este caso también se vio incrementada por el deseo de Craig Venter y su grupo de patentar las secuencias encontradas, y del consorcio público por hacer posible que dicha información fuera totalmente pública [2].

Sea como fuere, los primeros borradores de la secuenciación del genoma humano realizados por el consorcio público y Celera, fueron finalmente publicados en las dos revistas científicas más relevantes a nivel mundial (Nature y Science) en Febrero de 2001 [3]-[4], y fueron acompañadas de grandes promesas para el futuro.

10 años después

Pero 10 años después de las publicaciones iniciales, de acuerdo a encuestas realizadas a 1000 científicos por parte de Nature, aquella promesa de curar casi todas o todas las enfermedades todavía no se ha cumplido y posiblemente tardará décadas en cumplirse [5]. Es normal que algo así haya ocurrido, lo extraño hubiera sido realmente que hubiéramos curado todas las enfermedades en 10 años; pero por supuesto hablar de un gran evento como la secuenciación del genoma humano sin hablar de una transformación de la humanidad no tendría tanto impacto… verdad? En principio, posiblemente por una visión reduccionista, se creía que encontrar cada uno de los genes del genoma sería suficiente para descifrar su función específica y entonces hacer una relación directa con las enfermedades. Sin embargo como suele ocurrir en toda la naturaleza, las relaciones simplistas uno a uno son poco comunes, y son las interacciones entre las partes las que cuentan. Para los genes, la teoría no es distinta, y generalmente una característica específica (como en el caso de ciertas enfermedades), no depende de un gen, sino de varios interactuando a veces linealmente, a veces circularmente y a veces en redes. Incluso la información de regiones que no codifican para genes, la estructura del ADN y la interacción entre distintos tipos de moléculas en la célula hacen que la decodificación del genoma y su función, sea algo mucho más complicado de lo que se pensaba [6]. De hecho aquellos con una visión más holística, los biólogos de sistemas, que tratan de encontrar todas las partes interactuantes, se han encontrado con que es casi imposible encontrar todas las piezas del rompecabezas para hacer predicciones útiles. Por esta razón, descifrar la secuencia de un genoma es como haber determinado los caracteres de un libro lleno de jeroglíficos y acertijos donde las palabras (genes), solo tienen sentido al hacer frases con otras palabras que pueden o no encontrarse en la misma página. El entendimiento básico de dichas partes del genoma y su funcionamiento ha variado completamente en esta última década, debido en parte a los grandes esfuerzos de secuenciación. Aunque el estimativo actual del número de genes en el genoma humano es de 21.000 (que cubren probablemente solo el 1.5% de la secuencia total), se sabe ahora que muchos de estos genes codifican para más de una proteína. Las grandes regiones que no codifican para genes hacen parte de una red de regulación previamente desconocida e inexplorada [7], y finalmente no solo el código de los genes es relevante, sino su posición y estructura en el núcleo celular. Solo al entender la función de los genes y sus interacciones es posible vincular más directamente su relación con las enfermedades.

Lo cierto es que a pesar de esta complejidad, haber secuenciado el genoma humano casi es su totalidad si ha traído beneficios, mayormente en la forma de conocimiento biológico y médico básico [5], y eventualmente este conocimiento ayudará al diagnóstico y el tratamiento de numerosas enfermedades. Adicionalmente, la carrera por secuenciar el genoma y el continuo análisis de este y otros genomas durante la última década han impulsado la tecnología de secuenciación y el desarrollo de herramientas de bioinformática (herramientas computacionales para el análisis de moléculas biológicas), tanto así que actualmente podemos secuenciar en una semana 10 millones de veces más secuencia de lo que podíamos en 1990 [7], y de hecho es posible secuenciar un genoma humano completo en un día por un par de miles de dólares [8]. Esto abre infinitas posibilidades para comparar múltiples regiones del genoma en numerosos individuos…y posiblemente en el futuro genomas completos en poblaciones enteras. Actualmente ya tenemos gran cantidad de información acerca de pequeñas variantes en el genoma (SNPs – sigla en inglés para polimorfismos de un nucleótido), además de otros cambios como las deleciones e inserciones, que pueden ser relacionadas directamente con condiciones específicas. La información de las variantes y las mutaciones esparcidas por todo el genoma nos ha permitido sin duda hacer relaciones mucho más directas y en proporciones mayores entre el componente genético (genotipo) y las enfermedades (fenotipo) [7]. Por ejemplo, mientras hace una década los genes conocidos relacionados con enfermedades (hereditarias y no hereditarias) estaban en el rango de los cientos, ahora el número de genes que se pueden relacionar esta en el rango de miles, y se sabe que muchas enfermedades dependen de numerosos genes y de sus interacciones con otros componentes celulares. Enfermedades como la diabetes tipo 2, que afecta a más de 300 millones de personas en el mundo, dependen de secciones del genoma ubicadas en 39 lugares distintos. Para desordenes mentales como la esquizofrenia solo unas pocas regiones genómicas han sido identificadas pero se cree que este tipo de enfermedades tienen un componente polígenico (de varios genes) amplio. Incluso características tan comunes como la altura de una persona parecen depender de más de 180 regiones distintas en el genoma. Adicionalmente la posibilidad de estudiar individuos de poblaciones distintas también ha permitido encontrar otro tipo de relaciones genéticas. Ciertas enfermedades renales están ligadas a variantes presentes en el gen (APOL1) de personas de ascendencia africana, las cuales no se encuentran en poblaciones europeas.

Aunque todo este conocimiento es de suma importancia y constituye un gran avance desde el año 2000, es importante saber que encontrar la relación genética de una enfermedad no significa haberla curado. Por ejemplo para el caso del cáncer, aunque el número de genes descubiertos relacionados con los cánceres más comunes se ha triplicado desde los 90’s [7], aún es necesario conocer las interacciones de estos genes y evaluar grandes poblaciones para poder diseñar medicinas a la medida que disminuyan significativamente las tasas de mortalidad. Si bien es posible reconocer un factor de riesgo mediante el análisis genético, el camino para el diagnóstico masivo y un tratamiento adecuado es aún largo para muchas de estas enfermedades.

Hace más de una década, se hicieron grandes promesas que no se pudieron cumplir del todo, sin embargo, el espíritu y la voluntad de hacer grandes cosas nos llevaron a una revolución en el conocimiento biológico y tecnológico más grande de lo que pudimos imaginar. Estamos de nuevo en las puertas de una nueva década con nuevos retos, esperemos que los nuevos objetivos trazados se puedan cumplir uno a uno para beneficio de la humanidad.

Cada una de nuestras células es un pequeño ecosistema cambiante de un momento al siguiente, y cada célula hace parte de sistemas aún más grandes con las mismas complejas propiedades, que a su vez, hacen parte de sistemas de mayor orden. Somos a lo menos una infinidad de interacciones, y al siguiente instante somos de nuevo otra infinidad pero diferente….


Referencias

[1]http://archives.cnn.com/2000/HEALTH/06/26/human.genome.05/index.html

[2]Abbott A: The Human Race. Nature 2010, 464(7289):668-669.

[3]Lander ES, Linton LM, Birren B, Nusbaum C, Zody MC, Baldwin J, Devon K, Dewar K, Doyle M, FitzHugh W et al: Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature 2001, 409(6822):860-921.

[4]Venter JC, Adams MD, Myers EW, Li PW, Mural RJ, Sutton GG, Smith HO, Yandell M, Evans CA, Holt RA et al: The sequence of the human genome. Science 2001, 291(5507):1304-+.

[5]Butler D: Science after the Sequence. Nature 2010, 465(7301):1000-1001.

[6]Hayden EC: Life Is Complicated. Nature 2010, 464(7289):664-667.

[7]Lander ES: Initial impact of the sequencing of the human genome. Nature 2011, 470(7333):187-197.

[8]Venter JC: Multiple personal genomes await. Nature 2010, 464(7289):676-677.