Ciencia

La secuenciación completa del genoma humano de la mujer de más de 100 años dio como resultado un archivo de cerca de 1 TB, el equivalente a cerca de 1 000 películas en HD. Foto: Dirección de Comunicaciones UdeA / Alejandra Uribe F.

La Unidad de Secuenciación Genómica de Próxima Generación de la Universidad de Antioquia —Uni-SEQs, UdeA— lidera una Alianza Genómica en Medellín que hizo posible la primera secuenciación completa del genoma de una mujer —XX— y un hombre —XY —, ambos colombianos mayores de 100 años, un aporte significativo para entender por qué estas personas longevas pueden vivir tanto, y un avance científico significativo en el que la UdeA da un gran paso en su ingreso a la genómica humana, poniendo a Colombia a la vanguardia en ciencia, tecnología e innovación.

«Hasta ahora, en la Universidad de Antioquia, solo habíamos estado estudiando genes individuales del acervo genético del humano. Si mucho, estudiábamos un conjunto reducido de ellos que no superaban la docena de los más de 20.000 genes que contienen las instrucciones para dar origen a una persona. Este es un logro sin precedentes en la Universidad que incluso no hubiésemos obtenido solos, es decir, sin el apoyo de aliados clave como el Laboratorio Genómico One Health de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín, y la spin-off Axomics de la Universidad Eafit. Asimismo, el apoyo de otras entidades como las Empresas Oxford-Nanopore Technologies —ONT— que donó parte de los insumos necesarios, y Suministros Clínicos ISLA SAS, que estuvo al frente del apoyo logístico y administrativo, en compañía de la Fundación Universidad de Antioquia», comentó Gustavo Adolfo Gámez de Armas, doctor en Biología Molecular e Ingeniería Genética, y coordinador de la Uni-SEQs. 

Lograr la secuenciación completa del genoma de un humano longevo es un primer paso para encontrar lo que ha llevado a esta población a vivir tanto tiempo en buenas condiciones —incluso, sin mayores problemas de salud—, sin embargo, según explicó el profesor Gámez, para lograr ese objetivo es necesario secuenciar más genomas de personas centenarias para compararlas y encontrar esos puntos en común dentro de su longevidad. 

«No solamente somos lo que somos porque así lo dicta el ADN con el que nacimos, sino también por cómo el medio ambiente lo moldea. No es lo mismo secuenciar el genoma humano de un niño recién nacido que todavía no ha entrado en contacto con factores externos como el frio, el sol y la contaminación, que hacerlo con una persona centenaria que ha logrado pasar con su genética por todo eso que su medio ambiente le impone, con lo positivo y lo negativo, durante más de 100 años. La genética humana es compleja y tiene mucho que enseñarnos», expresó el Profesor Gámez.

El «manual de instrucciones biológicas» para la especie

Gráfico: Carolina Gomes.

Como si de una máquina se tratara, el cuerpo humano también cuenta con un manual de instrucciones donde se encuentra la información de por qué funciona y cómo lo hace. Cada célula del cuerpo contiene el ADN donde reposan dichos datos y al secuenciarlos se logran diferenciar todas esas piezas que, al ensamblarlas, revelan el instructivo completo. A los archivos con dichos datos crudos, sin procesar ni analizar, se les conoce como archivos POD5 —formato utilizado por Oxford-Nanopore Technologies para manejar la información que contiene el ADN—. 

La secuenciación completa del genoma humano de la mujer de más de 100 años dio como resultado un archivo de cerca de 1 TB, el equivalente a cerca de 1 000 películas en HD. 

La primera vez que la humanidad escuchó de la secuenciación de un genoma humano fue en el 2003 y tuvo un costo aproximado de 3 billones de dólares. Sin embargo, en aquella ocasión no se logró reunir toda la información genética completa, ya que el proceso se realizó con tecnologías de primera generación —lecturas una a una de fragmentos cortos), por lo que en la secuenciación obtenida existían algunos vacíos en la estructura —el equivalente a un rompecabezas a medio armar— vacíos que solo fueron llenados casi dos décadas después, gracias a la intervención de las plataformas de tercera generación ONT y PacBio. Este primer genoma humano completo se publicó oficialmente el 31 de marzo de 2022 y hoy se conoce como el genoma humano de referencia. 

«A partir del genoma de referencia y empleando herramientas bioinformáticas, podemos ensamblar las secuencias de cada cromosoma, darles un orden y ver cómo es el mapa físico. Es como si se tratara de la imagen que viene en la caja del rompecabezas que quieres armar», explicó Gámez y agregó: «Secuenciar un genoma humano es como disponer de la cantidad total de los libros que hay en la Biblioteca Carlos Gaviria Diaz —de la UdeA— y dejarlos allí para que cada experto vaya y busque el “libro” que le corresponde y que nos diga eso qué significa desde su área». 

Lo que hace 20 años tardó poco más de una década en lograrse, hoy se puede realizar en días y con un presupuesto significativamente inferior: «Estamos generando la secuencia de un genoma humano en menos de tres días y analizamos esa información en cuestión de semanas. En 10 años hemos pasado de invertir 3 billones de dólares en este proceso a hacerlo con alrededor de unos 1000 dólares», afirmó Javier Correa, biólogo y docente investigador de la Universidad  Eafit, uno de los líderes encargados de realizar el análisis bioinformático de los archivos generados en el Centro de Computación Científica Apolo, un «supercomputador» con la capacidad de realizar simulaciones e investigaciones a gran escala. 

Este mismo proceso de análisis bioinformático de los archivos POD5 también lo realizó el Laboratorio Genómico One Health de la Universidad Nacional de Colombia, en donde además se llevó a cabo el proceso técnico de lectura. «El genoma humano es muy grande y complejo. Creemos que trabajando todos al tiempo en el análisis bioinformático, en menos de 2 o 3 meses tendríamos toda la información. La idea es trabajar en paralelo, y una vez tengamos el análisis individual de cada equipo —UdeA, Eafit y Unal—, podremos contrastarlos e identificar qué similitudes o qué diferencias encontramos en nuestros métodos de análisis», explicó Laura Silvana Pérez, bióloga y coordinadora científica del Laboratorio Genómico One Health.

¿Para qué sirven hacer estas secuenciaciones?

El trabajo en conjunto realizado entre instituciones para llegar a este logro da cuenta de la importancia de la creación de redes de cooperación que demuestren la capacidad científica y tecnológica que tiene la academia. Foto: Dirección de Comunicaciones UdeA / Alejandra Uribe F.

Si bien el principal objetivo de este proyecto a largo aliento es determinar las causas de la longevidad a través de la genética, este logro también significa una contribución médica mucho más personalizada con miras, incluso, a fortalecer la medicina preventiva.  

« Abrir las puertas a la posibilidad de que cada persona tenga su genoma secuenciado permitirá que los médicos en el futuro tengan la capacidad de saber potencialmente qué enfermedad podría desarrollar una persona y, a partir de allí, trabajar en qué se puede hacer para minimizar las posibilidades de que exista la afección; y, en caso de desarrollarla, entonces poder identificar de una manera más eficiente, el medicamento correcto en el momento correcto a la dosis correcta para cada individuo», explicó Gámez. 

Por otra parte, el trabajo en conjunto realizado entre instituciones para llegar a este logro da cuenta de la importancia de la creación de redes de cooperación que demuestren la capacidad científica y tecnológica que tiene la academia y el país para la creación de conocimiento científico y estar a la vanguardia en ciencia y tecnología.