Resumen
La investigación científica a nivel mundial avanza a pasos agigantados, y una de las áreas más fascinantes hoy en día está representada por el estudio del pangenoma humano. Este concepto revolucionario ha abierto nuevas puertas en nuestra comprensión de la genética humana y su relevancia en la práctica clínica.
En la vanguardia de la genética molecular: el Proyecto Genoma Humano y el Proyecto Pangenoma Humano
La genética molecular ha trascendido las fronteras de la ciencia hacia un territorio que roza lo asombroso. En este recorrido por la biología del siglo XXI, dos proyectos destacan como faros guía en nuestro viaje hacia la comprensión total del genoma humano: El Proyecto Genoma Humano y el Proyecto Pangenoma Humano. Son esfuerzos titánicos que están redefiniendo lo que sabemos sobre nuestra propia naturaleza, arrojando luz sobre la complejidad inherente a nuestra existencia, y desafiando los límites de la medicina personalizada.
Estos dos proyectos revolucionarios han capturado la atención y la imaginación de científicos, de médicos y del público en general.
¿Qué es el Proyecto Genoma Humano?
El Proyecto Genoma Humano es una iniciativa científica global, un esfuerzo colaborativo sin precedentes que involucró a científicos de todo el mundo, y requirió avances tecnológicos significativos en el campo de la secuenciación del ADN. El Proyecto comenzó en la década de 1990 y se completó en el año 2003, y tuvo como objetivo principal secuenciar y mapear todos los genes presentes en el genoma humano.
El Proyecto Genoma Humano representó una empresa monumental, que trazó un mapa de las 3 mil millones de letras del ADN humano. De manera comparativa, se puede imaginar el genoma como un inmenso paisaje de letras químicas, las cuales codifican las instrucciones para construir y mantener a un ser humano de manera completa. El Proyecto Genoma Humano se propuso hacer la cartografía de todo el inmenso paisaje, revelando los contornos de nuestros genes, identificando las áreas y conexiones de interés, y proporcionando una hoja de ruta invaluable para la investigación médica. Se logró obtener el mapa detallado de la composición genética de nuestra especie.
El resultado final del proyecto fue la identificación de aproximadamente 20000 a 25000 genes en el genoma humano, así como la secuencia de 3 mil millones de pares de bases que componen nuestro ADN.
Pero rápidamente, los investigadores se dieron cuenta que se tenía que dar un giro a esta investigación. Se partió del principio de que el Proyecto Genoma Humano revelaría un «genoma de referencia», una especie de modelo estándar para la humanidad. Sin embargo, la realidad demostró ser mucho más intrincada. La situación es que si bien los humanos compartimos un núcleo común de genes, las variaciones genéticas individuales son vastas y complejas. Estas diferencias son cruciales en la predisposición a enfermedades, la respuesta a los medicamentos y una variedad de rasgos físicos y de comportamiento.
Figura 1. Logo del Proyecto Genoma Humano.
El antes y el después del Proyecto Genoma Humano
El 25 de abril de 1953 marcó un hito monumental en la historia de la genética, con Watson y Crick revelando en la prestigiosa revista Nature, las características fundamentales de la estructura del ADN. Ahora, tras casi 71 años de avances y descubrimientos, nos asombramos del camino recorrido desde ese momento histórico.
Veintitrés años atrás, el 15 de febrero de 2001, bajo la dirección de Watson, se presentó un primer esbozo del genoma humano en la misma revista Nature, gracias al esfuerzo colaborativo del Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano. Este hito coincidió con la publicación en la revista Science de otro esbozo por parte de la empresa Celera Genomics, liderado por Craig Venter. Sin embargo, ambos borradores inicialmente presentaban lagunas y áreas de incertidumbre.
A medida que avanzaba esa década, en el año 2004, se anunció la finalización del primer ensamblaje del genoma humano, a pesar de cubrir solo el 96% de la eucromatina. Desde entonces, gracias al continuo progreso en tecnología de secuenciación y bioinformática, el genoma humano ha sido objeto de mejoras y refinamientos constantes. La versión actual, revisada por última vez en el año 2019, representa un logro significativo en nuestra comprensión de la complejidad genética humana.
Sin embargo, la secuenciación del genoma no es suficiente por sí sola; era esencial comprender su contenido con la mayor resolución posible. Desde el primer borrador en el 2001, los científicos se han sorprendido por diversos hallazgos:
– La estimación inicial de 30000 a 40000 genes reveló similitudes con genes de otros vertebrados e incluso con los genes de bacterias.
– La mitad del genoma humano proviene de transposones, elementos móviles que desempeñan un papel clave en la evolución genética.
– Se identificaron 1,4 millones de polimorfismos, variaciones genéticas que contribuyen a la diversidad entre individuos.
– La presencia de una cantidad considerable de pseudogenes y ARN no codificantes planteó interrogantes sobre su función y relevancia.
La culminación del primer ensamblaje reveló que solamente menos del 2% de nuestro genoma codifica proteínas, una cifra significativamente menor de lo que se esperaba en el siglo XX. Además, el número estimado de genes codificantes se redujo a solo 20000, desafiando las suposiciones previas.
En resumen, el viaje desde la revelación inicial de la estructura del ADN hasta la secuenciación y comprensión del genoma humano ha sido un proceso fascinante, lleno de descubrimientos sorprendentes y desafíos científicos continuos.
¿Qué es el Proyecto Pangenoma Humano?
Aunque el Proyecto Genoma Humano fue un logro monumental, también reveló que el genoma humano es mucho más complejo y diverso de lo que se pensaba inicialmente. En lugar de ser un conjunto estático de genes idénticos en todos los individuos, se descubrió que el genoma humano exhibe una amplia variabilidad genética entre las poblaciones y los individuos.
Aquí es donde entra en escena el Proyecto Pangenoma Humano, que nace como una respuesta a esta diversidad genética, y representa una iniciativa científica de vanguardia. Si el Proyecto Genoma Humano nos dio una imagen estática del genoma humano, el Proyecto Pangenoma busca capturar la dinámica y la diversidad de las secuencias genéticas. Y así surgió este proyecto internacional, conocido como el Consorcio de Referencia del Pangenoma Humano, el cual se inició en el año 2019 con el objetivo de cartografiar la totalidad de la variación genética humana.
En lugar de representar un solo genoma de referencia, el pangenoma reconoce la existencia de un conjunto de genes que varían entre las personas y que pueden influir en una amplia gama de características y condiciones humanas. En lugar de centrarse en el genoma de referencia, el Proyecto Pangenoma Humano está mapeando miles de genomas individuales, desde diferentes grupos étnicos hasta personas con afecciones médicas específicas.
En otras palabras, el pangenoma humano abarca no solo los genes presentes en el genoma de referencia, sino también las variantes genéticas adicionales que pueden estar ausentes en ciertas poblaciones o individuos, así como las secuencias de ADN que pueden variar en tamaño y composición entre las personas.
Este enfoque nos permite explorar la inmensa variedad de la humanidad y comprender cómo las variaciones genéticas contribuyen a nuestra salud. Por ejemplo, ciertas variantes genéticas pueden predisponer a ciertas poblaciones a enfermedades específicas, mientras que otras variantes genéticas pueden conferir resistencia a enfermedades que si afectan a otras poblaciones. Al comprender estas diferencias, podemos desarrollar tratamientos médicos más precisos y personalizados, adaptados a la diversidad genética de cada individuo.
En el mes de mayo del año 2023 se publicó un primer borrador del pangenoma humano, a partir de la secuencia del genoma de 47 individuos genéticamente diversos, con una precisión superior al 99%. El Consorcio de Referencia del Pangenoma Humano estima tener la secuencia del genoma de 350 individuos para mediados del año 2024.
Aplicación en el campo de la medicina humana
El conocimiento del pangenoma humano tiene importantes implicaciones en el campo de la medicina humana, y sus resultados están transformando la forma en que entendemos y abordamos una amplia gama de condiciones y enfermedades. El pangenoma humano incorpora variaciones genéticas adicionales, incluyendo secuencias de ADN que no están presentes en el genoma de referencia. Esto nos brinda una visión más completa de la diversidad genética humana, y nos ayuda a entender mejor las diferencias individuales en la susceptibilidad a enfermedades, la respuesta a los tratamientos, y otros aspectos de la salud.
Este conjunto de nuevos conocimientos tiene el potencial de transformar la enseñanza en medicina de varias maneras significativas.
Algunas de las aplicaciones más destacadas incluyen:
- Medicina personalizada: el conocimiento del pangenoma humano permite a los médicos y científicos comprender mejor cómo las variaciones genéticas individuales pueden influir en la respuesta de un paciente a ciertos medicamentos y tratamientos. Esto facilita la implementación de enfoques de medicina personalizada, donde los tratamientos no se enfocan hacia la enfermedad, sino que se adaptan específicamente a las características genéticas de cada individuo, con un evidente potencial de mejorar la eficacia de los tratamientos y reducir los efectos secundarios adversos, beneficiando tanto a los pacientes como a los profesionales de la salud.
Al comprender mejor las variaciones genéticas entre individuos, los médicos pueden además personalizar las intervenciones clínicas para adaptarse a las necesidades específicas de cada paciente. Esto significa que ahora los estudiantes de medicina deben también estar familiarizados con las últimas investigaciones en pangenoma, para proporcionar atención médica óptima en un mundo cada vez más centrado en el paciente.
- Diagnóstico y prevención de enfermedades: la identificación de variantes genéticas específicas asociadas con ciertas enfermedades permite un diagnóstico más preciso y temprano de condiciones médicas, así como la implementación de estrategias de prevención dirigidas a individuos con un mayor riesgo genético. Esto resalta la importancia de integrar la genómica y el pangenoma en el plan de estudios, preparando a los futuros médicos para abordar los desafíos de la medicina preventiva y diagnóstica.
- Investigación biomédica: el estudio del pangenoma humano proporciona información invaluable para la investigación biomédica, permitiendo a los científicos identificar nuevos genes y las variantes genéticas asociadas con enfermedades, con diferentes condiciones humanas y las posibles nuevas terapias. Esto abre nuevas vías para el desarrollo de tratamientos más efectivos.
