MADRID, 8 Feb. (EUROPA PRESS) -
Investigadores han descubierto un nuevo punto de referencia podría mejorar la detección de variantes genéticas relacionadas con la atrofia muscular espinal y otras patologías, como las enfermedades cardíacas, la diabetes, o la enfermedad celíaca entre otras, según publican en la revista 'Nature Biotechnology'.
Los tramos de ADN que difieren de una persona a otra, llamados variantes, son una parte importante de lo que nos hace únicos, pero también pueden exponernos a un mayor riesgo de enfermedad. Aunque actualmente se pueden descifrar entre el 80% y el 90% de los millones que hay en el genoma humano, las variantes restantes pueden contener pistas para tratar una serie de enfermedades. En la actualidad, la lista de variantes aún por descifrar se ha reducido considerablemente.
Un equipo dirigido por investigadores del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) de Estados Unidos, la Facultad de Medicina de la Universidad de Baylor y la compañía DNAnexus ha caracterizado más de 20.000 variantes en 273 genes de importancia médica.
En su estudio, los investigadores aplicaron métodos de secuenciación de ADN tanto de vanguardia como de larga data para descifrar los códigos genéticos de las variantes con un alto grado de certeza. A partir de sus resultados, formularon puntos de referencia que ayudarán a los laboratorios y a las clínicas a secuenciar los genes con mayor precisión, lo que es fundamental para comprender mejor una serie de enfermedades y, finalmente, desarrollar tratamientos.
"Se sospecha que algunos de estos genes, a los que antes era muy difícil acceder, tienen alguna relación con la enfermedad. Otros tienen una importancia clínica muy clara --explica el ingeniero biomédico del NIST Justin Zook, coautor del estudio--. El SMN1, por ejemplo, es un gen que hemos caracterizado y que está directamente asociado a la atrofia muscular espinal, una enfermedad rara pero grave".
Estos puntos de referencia son secuencias de ADN muy precisas que las clínicas y los laboratorios de investigación pueden utilizar como una especie de clave de respuesta al probar sus propios métodos de secuenciación. Al secuenciar el mismo genoma utilizado para desarrollar un punto de referencia y luego comparar su resultado con el propio punto de referencia, podrían aprender lo bien que pueden detectar ciertas variantes.
A lo largo de los años, la producción de puntos de referencia para algunas regiones del genoma ha resultado mucho más difícil que otras. Hay varias razones, muchas de las cuales están relacionadas con el enfoque general que se utiliza para secuenciar el ADN.
En lugar de secuenciar genomas enteros de una sola vez, las tecnologías de secuenciación del ADN leen primero las secuencias de pequeñas fracciones de ADN y luego intentan colocarlas correctamente, de forma similar a un juego de puzzle. Los genomas de referencia, el primero de los cuales fue completado por el Proyecto Genoma Humano, son genomas casi completos, cosidos a partir del ADN de varias personas, que sirven de guía para colocar las piezas del puzzle.
Dado que compartimos cerca del 99,9% de nuestra composición genética como especie, cualquier genoma humano tendrá en su mayoría el mismo código que el genoma de referencia. Esto significa que armar un genoma es una cuestión de colocar las piezas en función de dónde coinciden con la referencia. La mayoría de las variantes se ajustan a este proceso. Algunos tipos de variantes suponen un obstáculo.
En particular, un tipo llamado variante estructural puede crear grandes diferencias entre un genoma y un genoma de referencia. Van desde 50 hasta miles de letras, o bases, y adoptan muchas formas, como código insertado, eliminado o reordenado. Cuanto más distinto sea un genoma de la referencia, más difícil será utilizar la referencia como guía, dijo Zook.
Las variantes estructurales pueden hacer que los laboratorios se equivoquen involuntariamente con trozos de ADN y, en el ámbito clínico, ese tipo de error puede hacer que una variante vinculada a una enfermedad no se detecte o que una variante inofensiva cree alarma. Además de los costes humanos, los tratamientos prescritos innecesariamente o demasiado tarde debido a estos errores de medición podrían establecer la necesidad de tratamientos más caros o invasivos para los pacientes en el futuro, aumentando drásticamente los costes sanitarios.
Sin embargo, los recientes avances en la tecnología de secuenciación han eliminado algunos de estos obstáculos. En el nuevo estudio, el consorcio GIAB aplicó la última tecnología para descifrar algunas de las regiones más esquivas del genoma humano con una conexión conocida o sospechosa con las enfermedades.
La secuenciación de alta fidelidad (HiFi), que puede secuenciar tramos más largos de ADN, fue un elemento clave en este esfuerzo. Los métodos habituales de secuenciación del ADN pueden leer un centenar de bases, pero con la secuenciación HiFi se pueden leer con precisión decenas de miles a la vez, dijo Zook.
"En lugar de tener un rompecabezas de mil piezas, en el que tienes estas pequeñas y diminutas piezas que tienes que unir, es más como tener un rompecabezas de cien piezas en el que tienes piezas más grandes que puedes unir", explica Zook.
El equipo empleó específicamente HiFi con hifiasm, una herramienta de software de última generación que resuelve simultáneamente otro problema que ha dificultado la secuenciación del ADN.
En lugar de leer las dos copias de los cromosomas de un individuo (una de la madre y otra del padre), los métodos anteriores secuenciaban una amalgama de ambas, lo que hacía que se produjeran errores y se perdieran detalles importantes exclusivos de cada copia.
Con el hifiasm, los investigadores pudieron secuenciar independientemente las copias separadas del genoma de una persona. En el caso de este estudio, el genoma era de una sola persona, designada HG002, que había consentido en hacer público su código genético a través del Proyecto Genoma Personal.
Al final, su enfoque les permitió desenterrar las secuencias de más de 20.000 variantes -incluidas docenas de variantes estructurales difíciles de evaluar- en 273 genes, y lo hicieron con una precisión mayor de la que podría lograrse utilizando un solo método.
Además de la atrofia muscular espinal, los investigadores caracterizaron variantes en genes relacionados con enfermedades cardíacas, diabetes, enfermedad celíaca y muchas otras afecciones.
El equipo también encontró inesperadamente errores en los dos genomas de referencia que estaban utilizando. Algunos podrían hacer que los métodos de secuenciación leyeran erróneamente genes que causan afecciones graves, como la homocistinuria, que se asocia a trastornos del esqueleto, el sistema cardiovascular y el sistema nervioso y que suele detectarse a través de las pruebas de detección de los recién nacidos, señala Zook. Con sus nuevas variantes de referencia, los autores propusieron correcciones a los genomas de referencia que utilizaron.
Los puntos de referencia están ahora a disposición del público para que los laboratorios puedan hacer un buen uso de ellos. Para ello, los investigadores o médicos interesados tendrán que secuenciar primero las muestras HG002, a las que se puede acceder a través de la Oficina de Materiales de Referencia del NIST, y luego cotejar sus resultados con los puntos de referencia.
El estudio supone un paso importante en el camino del consorcio GIAB para mejorar la precisión de la secuenciación del ADN. Sin embargo, dado que quedan miles de genes importantes por caracterizar que contienen variantes difíciles de precisar, los investigadores pretenden seguir avanzando, aplicando las últimas y mejores tecnologías a medida que estén disponibles.
