Pangemona, el nuevo mapa actualizado del ADN humano

• La búsqueda actual por representar a las poblaciones de todos los continentes en el mapa molecular del genoma humano, fue el eje principal de la conferencia Pangenoma humano, impartida por la investigadora Mashaal Sohail. 

• La sesión formó parte del ciclo Los viernes de la evolución, coordinado por Antonio Lazcano Araujo y José Sarukhán, miembros de El Colegio Nacional. 

Este 2023 se publicó en la revista Nature el artículo A draft human pangenoma reference (Un borrador de referencia del pangenoma humano), realizado por investigadores del Consorcio internacional de Referencia del Pangenoma Humano. La publicación presentó un mapa actualizado del ADN, basado en una colección más completa de secuencias genómicas, que busca comprender mejor la diversidad humana. Esta investigación fue el hilo conductor de la conferencia Pangenoma humano, impartida por Mashaal Sohail, del Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM. 

La investigadora, líder en el campo de la genómica y evolución humana, comentó que el artículo se presentó en un contexto de conciencia de que la genómica actual está fallando en diversidad y surgió a partir de la idea de que un sólo genoma no puede ser la representación del genoma humano. “Este vacío fue lo que vieron los que realizaron el pangenoma humano. La idea es identificar el nuevo genoma de referencia, el pangenoma, que se llama así, porque necesita involucrar nuevos métodos y representaciones para obtener todas las variantes estructurales del genoma humano que no se han estudiado”. 

Recordó que el genoma humano de referencia presentado hace dos décadas conocido como GRCh38 es lineal y basado en pocas personas, tiene limitaciones en la variabilidad de la especie. Para este nuevo mapa de ADN, se realizaron estudios de 47 individuos de varios lugares del mundo, con el objetivo de tener la diversidad representada en cada región.  

“El genoma humano de referencia original se derivó de trece voluntarios anónimos de Buffalo y Nueva York. Los donantes fueron reclutados mediante un anuncio en The Buffalo News, el domingo 23 de marzo de 1997. Se invitó a los primeros diez hombres y diez mujeres voluntarios a concertar una cita con los asesores genéticos del proyecto y donar sangre de la que se extrajo el ADN. Como resultado, alrededor del 80% del genoma de referencia provino de ocho personas y un hombre, denominado RP11, que representa el 66% del total”. 

La experta que fue clave en la creación del Biobanco Mexicano, la fuente datos genómicos en América Latina, explicó que todos los seres humanos tienen células habitadas por el núcleo y la mitocondria. “En el núcleo tenemos 22 cromosomas específicos y cromosomas sexuales; y en la mitocondria tenemos el ADN mitocondrial, en conjunto es lo que conocemos como el genoma de cada individuo”.  

Agregó que hay varias formas de obtener información del genoma. Una de ellas es la secuenciación, que permite conocer el genoma completo; la segunda es la secuenciación del exoma, que se refiere a la parte del genoma que codifica las proteínas; y la tercera, es la secuenciación De Novo, que hace referencia a secuenciar un organismo nuevo, del cual no hay secuencia o modelo de referencia. “La métrica es lo que más usamos para identificar variaciones”.  

En palabras de la especialista, cada vez que se secuencia un genoma tan grande como el de los seres humanos, el material genético debe dividirse en fragmentos cortos superpuestos, que a menudo se cuentan por millones. Una vez que se ha secuenciado el genoma, es necesario volver a unir las lecturas de estos fragmentos individuales. Para hacer esto, se usa lo que se conoce como genoma de referencia, que es un genoma modelo que incorpora la información más actualizada de la genética humana. “El genoma de referencia sólo tiene 349 huecos en todo el conjunto, lo que implica una gran mejora en comparación con la primera versión, que tenía aproximadamente 150 mil huecos”. 

 “Lo que podemos hacer va dirigido a dos campos, uno es el campo de genética de poblaciones o genética evolutiva, en este campo usamos estas variaciones genéticas para poder entender cómo es la variación genética entre grupos étnicos, grupos continentales, grupos que vivieron hace miles de años y grupos que viven ahora”. El segundo, es en el campo de la medicina, “vemos genes de los que tienen presión alta y los comparamos con individuos sanos, después trabajamos con fármacos para empezar a tener medicamentos que bajen los síntomas de esta enfermedad”.  

De acuerdo con Mashaal Sohail, el pangenoma humano permitirá hacer estudios con secuencias largas y repetitivas, duplicaciones, variantes de número de copias y translocaciones para contemplar todos los elementos en el genoma de referencia. “Con el pangenoma humano se pueden identificar más del 99% de los genes que codifican para proteínas y en un 98% aquellos que no codifican para éstas. Además, permite estudiar los genes duplicados que ayudan a comprender la evolución”.  

Recordó que, para poder desarrollar el pangemoma humano, fue necesario enfrentar el reto computacional, la idea de cómo representarlo y cómo guardarlo, porque este nuevo modelo tiene forma de gráfico. “Un pangenoma gráfico de variación comprende dos elementos, un gráfico de secuencia, que son los nodos que representan cadenas de ADN orientadas y los bordes direccionales, que representan las relaciones de conectividad; y asambleas individuales. Es totalmente diferente al anterior, tiene más diversidad del mundo y tiene más diversidad del genoma estructurado”. 

Sostuvo que, con el pangenoma, se agregaron 119 millones de pares de bases de secuencias o letras en el ADN y mil 115 duplicaciones de genes, es decir mutaciones, en relación con el de referencia existente GRCh38. “Y aparentemente 90 millones de estos pares de bases adicionales son derivados de la variación estructural”. Usando el borrador del genoma para analizar datos de lecturas cortas, se redujeron los errores de descubrimiento de variantes pequeñas en un 34%. Aumentaron el número de variantes estructurales detectadas por haplotipo, en un 104% en comparación con las basadas en GRCh38. 

El pangenoma humanotiene un mapeo de secuenciación de ARN mejorado. “Si empezamos los proyectos de genética de población o medicina con el pangemona, se inicia la secuenciación con más datos. Este modelo está abriendo un nuevo paradigma de estudiar la evolución humana” y también está revolucionando la investigación médica. “El reto es pensar en la nueva manera del genoma de referencia, que ahora se basa en un gráfico y no en una lista lineal”.  

La sesión que formó parte del ciclo Los viernes de la evolución, coordinado por Antonio Lazcano Araujo y José Sarukhán, miembros de El Colegio Nacional, se encuentra disponible en el Canal de YouTube de la institución: elcolegionacionalmx.