Genética, Genómica y Pangenoma
César Paz-y-Miño. Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad UTE.
La genética y la genómica en humanos se han beneficiado enormemente de los avances en la tecnología de secuenciación del ADN. El Proyecto del Genoma Humano, completado en 2003, permitió secuenciar y mapear el genoma humano de referencia. Desde entonces, los métodos de secuenciación han mejorado significativamente, reduciendo costos y acelerando las secuenciaciones.
Se conoce que el genoma humano consta de aproximadamente 3.055 millones de pares de bases de ADN. Pese a esto, el número de genes codificantes de proteínas del genoma humano es muy bajo, alrededor de 20 mil genes. Esto representa solo alrededor del 1-2 por ciento del genoma.
La genética y genómica se ha centrado en la identificación y el estudio de variantes genéticas, como las mutaciones y las variaciones en la secuencia del ADN, asociadas con enfermedades y rasgos hereditarios. La genética estudia genes separados y la genómica el conjunto de genes en funcionamiento.
Se tenía un problema inicial con el genoma, solo contábamos con un genoma patrón o referencial comparativo y en todos los trabajos realizados en genómica, hacíamos referencia al genoma patrón, que solo representaba el 70 por ciento del genoma, ya que se desconocían zonas del ADN no descritas. Lastimosamente, esto representa un sesgo en el análisis, ya que el genoma provenía de un individuo cuacasoide, dejando a un lado a todas las otras etnias. Por tanto, si la variabilidad de los humanos se encuentra en el 0,1 de toda la secuencia genómica y tenemos 8 mil millones de humanos en la actualidad, cualquier estudio del genoma es muy reducido, es por esto que se necesitaba nuevos datos de secuencias de diversas poblaciones. Con este antecedente, se programó un proyecto internacional denominado Pangenoma, con la finalidad determinar las diferencias genéticas significativas entre los individuos.
El genoma humano no es estático, sino que presenta variaciones en el contenido génico entre personas. Se ha observado que el genoma accesorio o flexible, que comprende genes que pueden estar ausentes o variar en su secuencia entre personas, juega un papel importante en la diversidad genética humana. Con las nuevas tecnologías de análisis del ADN se llegó a descifrar el 92 por ciento del genoma hace un año.
Estas variaciones en el genoma accesorio pueden tener implicaciones en la susceptibilidad a enfermedades, la respuesta a los medicamentos y otras características físicas. Además, se ha observado que las variaciones genéticas en el genoma accesorio pueden estar asociadas con la adaptación a diferentes entornos y exposiciones ambientales.
El pangenoma humano se refiere al conjunto de genes presentes en la población, teniendo en cuenta las diferencias étnicas, geográficas, genéticas individuales y las variantes génicas raras. Los estudios de pangenoma humano han revelado la presencia de genes adicionales no presentes en el genoma de referencia humano, lo que enfatiza la diversidad y flexibilidad del genoma humano.
El pangenoma humano sigue en investigación y descubrimientos, pero tenemos ya resultados interesantes. Hace pocos meses, se completó el genoma y llenamos los “huecos” que faltaban en la secuencia del ADN, que era el 8 por ciento restante y se descubrió que contábamos con 119 millones más de letras químicas (Adenina, Guanina, Citosina y Timina) y se detectó 1.115 duplicaciones de genes.
El pangenoma enriquece la investigación humana porque contamos con 47 genomas de referencia y provenientes de 24 personas de África, 16 de América, 6 de Asia y 1 de Europa (judío), y se espera que al 2024 se llegue a 350 personas con genomas de referencia. En realidad, tendríamos que procesar unas cien veces más genomas completos, para tener un pangenoma referencial aceptable. El Ecuador lastimosamente no tienen secuenciación completa de genomas y no participa en el proyecto como sí lo hicieron Colombia y Perú.
Al mismo tiempo que se está secuenciando genomas completos de personas, se está trabajando en el Pangenoma de Cáncer, que analiza por ahora 7 mil muestras de 71 tipos de cánceres.
Los beneficios del estudio del pangenoma se los detalla a continuación:
Estudio de Variantes genéticas comunes y raras: Las variantes genéticas comunes se encuentran en más del 1 por ciento de la población, mientras que las variantes raras son menos frecuentes. Las variantes comunes suelen tener efectos más pequeños en la susceptibilidad a enfermedades y los rasgos hereditarios, mientras que las variantes raras pueden tener efectos más significativos.
Genómica de asociación amplia: Técnica utilizada para identificar variantes genéticas asociadas con enfermedades o características específicas. Esta técnica analiza el genoma de miles de individuos y busca correlaciones entre las variantes genéticas y los rasgos estudiados, se ha descubierto variantes asociadas con enfermedades comunes como la diabetes, la obesidad y el cáncer.
Medicina de precisión: La variabilidad genética entre los individuos ayuda a personalizar los tratamientos médicos.
Variación estructural del genoma: Además de las variantes de un solo nucleótido 119 millones de nucleótidos, existen 90 millones de variaciones estructurales en el genoma humano que implican cambios en la organización y estructura del ADN. Estas variaciones incluyen inversiones cromosómicas, duplicaciones, deleciones y translocaciones. Se ha demostrado que estas variantes estructurales desempeñan un papel importante en enfermedades genéticas y en la evolución humana.
Variantes genéticas no codificantes: La mayoría de las variantes genéticas asociadas con enfermedades se encuentran en regiones no codificantes del ADN. Estas regiones incluyen promotores, regiones reguladoras y regiones intrónicas, que desempeñan un papel crucial en la regulación génica y la expresión de genes.
Genómica comparativa: Compara los genomas de diferentes especies para identificar similitudes y diferencias, con la finalidad de comprender mejor la evolución y la historia genómica humana. La genómica comparativa también ha demostrado que los genes no codificantes pueden desempeñar un papel importante en la evolución y en las diferencias entre especies.
Genética y Genómica de poblaciones: Estudio de la diversidad de las poblaciones humanas producto por ejemplo de la deriva genética, la migración y la selección natural. El análisis de la genética de poblaciones puede revelar información sobre la historia demográfica de las poblaciones humanas y las interacciones con el entorno.
Genómica funcional: Las variaciones genéticas afectan a nivel molecular y celular diversificando las funciones biológicas de los genes en cada individuo. Las técnicas como la edición genómica y la modificación de genes descifran el impacto funcional de las variantes genéticas y su asociación con enfermedades.
Link original: Genética, Genómica y Pangenoma (edicionmedica.ec)