España y los Estados Unidos desarrollan una técnica inédita para ver el genoma humano

Una herramienta permite desarrollar por primera vez un mapa completo de la complejísima estructura tridimensional de la información genética.

Científicos de España y de los Estados Unidos desarrollaron una técnica que permite explorar el genoma humano en tres dimensiones como nunca antes se había hecho, una capacidad esencial para entender uno de los hechos más asombrosos que suceden en todos y cada uno de los seres humanos de este planeta.

Toda la información que una persona necesita para estar viva está escrita en su genoma: una doble hélice que contiene tres mil millones de letras de ADN. Esa secuencia contiene todas las instrucciones para fabricar las proteínas que nos permiten respirar, ver, leer estas líneas y realizar todas las funciones básicas del organismo.

Estirada de extremo a extremo, la secuencia de ADN mide dos metros. Casi cada una de las células del cuerpo lleva una copia del genoma y los humanos somos más o menos 30 billones de células.

Esto significa que si una persona pudiese estirar y unir el genoma de todas sus células podría alcanzar sin problemas a la estrella enana roja Próxima Centauri, el sistema solar más cercano a la Tierra a 40 billones de kilómetros.

Pero lo más asombroso es que esa hélice de dos metros es capaz de plegarse y retorcerse sobre sí misma de una forma alucinante hasta embutirse en un espacio que es diez veces más pequeño que el diámetro de un pelo: el núcleo de la célula.

La secuencia bidimiensional del genoma humano se conoce desde 2001, pero la estructura tridimensional es aún un universo por explorar. Nuestro genoma tiene forma de ovillo formado por las secuencias de ADN enmarañadas de forma aparentemente caótica.

En realidad siguen un orden matemático fractal que evita que se formen nudos. El ovillo está en continuo movimiento para que los genes estén cerca de los interruptores moleculares que los encienden y los apagan en el momento preciso. Si estirásemos la secuencia, interruptor y gen estarían tan lejos que no funcionarían.

Podemos decir que gracias a esta técnica pasamos de ver países aislados a poder explorar continentes enteros a la vez.

Desde antes de nacer el ovillo del genoma sigue una coreografía perfecta que primero ayuda a formar un cuerpo completo y después lo mantiene vivo y sano. Los fallos en el plegado del ADN pueden desajustar la acción de los genes lo que puede dar lugar a defectos de nacimiento, como niños con más de cinco dedos en una mano o un pie.

Ya en la edad adulta, enfermedades como el cáncer producen aberraciones genómicas que multiplican el tamaño de algunas regiones probablemente claves para que los tumores puedan sobrevivir.

“Hasta ahora, las técnicas de análisis del genoma en tres dimensiones solo nos permitían explorar dos o tres genes a la vez”, explica Marc Marti-Renom, investigador del Centro de Regulación Genómica y coautor del nuevo estudio, que detalla una técnica para visualizar el genoma tridimensional viendo hasta 129 genes a la vez; 30 veces más que hasta ahora.

“Podemos decir que gracias a esta técnica pasamos de ver países aislados a poder explorar continentes enteros a la vez”, ejemplifica Marti-Renom.

Y aun así solo vemos una fracción ínfima de todo el globo genómico. El genoma humano contiene unos 30.000 genes y estos en conjunto solo suponen el 2 por ciento de todo el glóbulo genómico.

“Nuestro genoma está involucrado de una forma u otra en todas las enfermedades y la forma en la que nuestro cuerpo lucha contra ellas. Por eso, para comprender mejor cada dolencia y diseñar tratamientos debemos conocer cómo funciona el genoma en todos sus aspectos, incluido el tridimensional”, explica Chao-ting Wu, genetista de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard y coinventora de esta técnica, descrita en Nature Methods.

Gracias a esta nueva técnica, llamada OligoFISSEQ, esperan «poder cartografiar genomas completos a una resolución altísima, viendo cada giro, cada pliegue, cada rincón y cada rendija», resume Wu.

La nueva técnica fue desarrollada en Harvard por el grupo de Wu y el de su colega y marido George Church. Esta nueva tecnología consiste en crear guías de ARN que son complementarias con una región concreta del ADN del genoma y que permiten localizar hasta 129 puntos diferentes dentro de la secuencia genética.