proyecto genoma humano

Proyecto Genoma Humano: ¿qué es y qué aplicaciones tiene?

Los primeros estudios genéticos se remontan al siglo XIX, mucho antes de saber qué eran los genes. Mediante el cultivo de guisantes (Pisum sativum) con diferentes características, el monje agustino Gregor Mendel fue capaz de elaborar las llamadas leyes de la herencia, que describen cómo se transmiten algunos caracteres entre sucesivas generaciones. En la misma época se descubrieron los cromosomas, y posteriormente la molécula de ADN. 

En 1953 los investigadores Watson y Crick describieron la estructura del ADN como una doble hélice, hallazgo por el cual recibieron el premio Nobel junto con Maurice Wilkins. El estudio de los genes continuó avanzando a un ritmo cada vez más acelerado, hasta culminar con la secuenciación completa del genoma humano a principios de los 2000. En este artículo explicaremos en detalle en qué consistió este avance científico y sus implicaciones.

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Imagen 1. Los genes se encuentran codificados en el ADN, que tiene forma de doble hélice y está formado por cuatro subunidades diferentes: adenina, timina, citosina y guanina. Cada molécula de ADN contiene una gran cantidad de genes y se agrupa en un cromosoma.

Orígenes de la secuenciación genética

El genoma es el conjunto de genes de un organismo o especie. Estos se encuentran codificados en el ADN, que está formado por cuatro tipos de subunidades, llamadas bases nitrogenadas. Las bases nitrogenadas del ADN son la adenina, timina, citosina y guanina. Cada secuencia de ADN que codifica una proteína se denomina gen. Conocer la secuencia completa de ADN de un organismo es importante por diversas razones que comentaremos a continuación.

Las primeras técnicas de secuenciación del ADN datan de la década de 1970. Frederick Sanger recibió su segundo premio Nobel por desarrollar una técnica denominada secuenciación por didesoxinucleótidos, que permitía la replicación parcial de secuencias de ADN de forma que al ordenar los fragmentos obtenidos se obtenía la secuencia de nucleótidos de la cadena de ADN original. La primera secuenciación completa del genoma de un organismo se realizó con esta técnica, identificándose los 11 genes del bacteriófago Phi-X174 en 1977.

¿Qué es el proyecto genoma humano?

La primera iniciativa para secuenciar el genoma humano surgió en la Universidad de California en 1984. El proyecto fue creciendo y captando científicos de diferentes instituciones, hasta que el Proyecto Genoma Humano fue establecido en 1990. En un primer momento se calculó que serían necesarios 15 años de trabajo y 3.000 millones de dólares para finalizar el proyecto. El dinero procedió tanto de fondos públicos como de instituciones privadas.

Tuvo un papel relevante el biólogo estadounidense Craig Venter, fundador de la empresa Celera Genomics, que aportó una parte del capital al proyecto. Los diferentes laboratorios que participaban en la iniciativa competían por secuenciar regiones de cromosomas específicos, para ser los primeros en aportar las secuencias a la base de datos del proyecto y así obtener prioridad en cualquier registro de patentes posterior.

En abril del año 2000 se publicó el primer borrador del proyecto, y en el año 2001 las revistas Nature y Science publicaron la secuencia definitiva del genoma humano, con un 99.9% de fiabilidad y adelantándose un año a la fecha prevista originalmente. Correcciones posteriores fueron realizadas, y en 2006 se dio el proyecto por finalizado.

Los objetivos que se cumplieron fueron dos, por una parte la secuenciación completa del genoma y por otra el posicionamiento de los genes correspondientes a cada uno de los cromosomas. Las muestras de ADN procedieron de donantes anónimos, manteniéndose una estricta confidencialidad, y se crearon nuevas herramientas para el estudio genético y el almacenamiento de esta información durante el desarrollo del proyecto.

Utilidad del Proyecto Genoma Humano

Se sabe que muchas enfermedades tienen un origen genético, por lo que conocer la secuencia de cada gen y establecer las relaciones entre estos y diferentes enfermedades es interesante desde el punto de vista biomédico. Esto permite mejorar las terapias existentes y el desarrollo de otras nuevas, así como mejorar el diagnóstico temprano antes de que aparezcan los primeros síntomas.

Por ejemplo, ahora sabemos que la enfermedad de Alzheimer tiene un riesgo de incidencia asociado a varios genes, localizados en los cromosomas 1, 14, 19 y 21. La enfermedad de Huntington también tiene una base genética, estando relacionada con un único gen situado en el cromosoma 4. Entender por qué estos genes se expresan y causan la enfermedad permitirá encontrar un tratamiento y abre la puerta a su posible cura.

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Imagen 2. Uno de los logros del Proyecto Genoma Humano fue secuenciar los diferentes genes y situarlos en posiciones concretas de cada cromosoma. Esto tiene importantes aplicaciones biomédicas, como la terapia génica.

Una aplicación directa de la secuenciación del genoma humano es la terapia génica, que consiste en la inserción de copias funcionales de genes defectuosos o ausentes en el paciente. Por ejemplo, han sido usadas técnicas de terapia génica en el tratamiento de la inmunodeficiencia severa combinada, causada por la deficiencia de la enzima adenosina-desaminasa. El tratamiento consiste en extraer linfocitos T del paciente, modificarlos para que produzcan la enzima y volverlos a implantar.

Cuestiones éticas asociadas

La posibilidad de realizar modificaciones genéticas en un individuo o especie plantea ciertas dudas de tipo ético. En el caso de la terapia génica descrita anteriormente, estas consideraciones no existen, pues la modificación realizada no afecta a los descendientes de los pacientes que reciben el tratamiento, y dicho tratamiento no es diferente de un trasplante de tejidos de un donante cualquiera (la ventaja está en que no se requiere la existencia de un donante compatible).

Otra cuestión ética está relacionada con el diagnóstico temprano de enfermedades genéticas durante la gestación, pues ello puede llevar a la interrupción voluntaria del embarazo por parte de los progenitores. Esto también plantea dudas acerca del derecho a la privacidad de la información genética, y del derecho del paciente a estar adecuadamente informado antes de tomar una decisión de tipo médico.

Otro asunto rodeado de cierta polémica es la posibilidad de patentar genes, debido a que las técnicas empleadas para su secuenciación estaban sujetas a patentes. Por una parte, la UNESCO se ha posicionado a favor de que el conocimiento derivado del Proyecto Genoma Humano es patrimonio de la Humanidad. Por la otra, quienes aportaron capital privado al desarrollo del proyecto, como Craig Venter a través de Celera Genomics, sostienen que sin el derecho a patentes y el incentivo de un beneficio económico se estaría limitando el desarrollo de nuevas técnicas que permitan avanzar a la ciencia.

Para minimizar el impacto de estas cuestiones, en la década de 1990 se estableció en EEUU el Programa Ético Legal y Social, que buscaba estudiar todas las posibles cuestiones éticas que surgieran a partir de la secuenciación del genoma humano y buscar una solución adecuada a cada uno de los dilemas éticos encontrados. Otra función de este programa es educar a la población general y a los profesionales de cuáles eran los objetivos del Proyecto Genoma Humano, así como sus limitaciones

Fuentes

  1. Sanger F, Nicklen S, Coulson AR (1977). DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 74 (12): 5463–7. doi:10.1073/pnas.74.12.5463
  2. DeLisi C (2008). Meetings that changed the world: Santa Fe 1986: Human genome baby-steps. Nature. 455 (7215): 876–7. doi:10.1038/455876a
  3. Venter JC et al. (2001). The sequence of the human genome. Science. 291 (5507): 1304–51. doi:10.1126/science.1058040
  4. Greely H (1992). The Code of Codes: Scientific and Social Issues in the Human Genome Project. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press. pp. 264–65. ISBN 978-0-674-13646-5.

Rubén Portela
Biólogo, doctorado en ecología por la Universidad de A Coruña. Apasionado por la ciencia y enamorado desde la infancia de la naturaleza y los animales, especialmente la biología marina y los insectos.