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Un estudio ilumina la ‘materia oscura’ del genoma

Un ambicioso trabajo internacional de más 300 investigadores desvela la función del llamado ‘ADN basura’, clave para comprender enfermedades como la leucemia o la esclerosis múltiple

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El estudio ha sido realizado por más de 30 centros de cinco países. Ampliar

El estudio ha sido realizado por más de 30 centros de cinco países. /

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Un gran estudio internacional ha desvelado la función de grandes regiones del genoma humano que habían sido poco estudiadas por ser consideradas irrelevantes y a las que se tachaba de ADN basura. El trabajo, que ha llevado años de trabajo por parte de más de 300 investigadores, señala ahora que ese ADN oscuro controla el funcionamiento de los genes y por tanto tiene un papel clave para el correcto funcionamiento del organismo. El proyecto, financiado en gran parte por EEUU, también ha desvelado que cuando algunas de esas regiones reguladoras fallan, los genes se vuelven locos y generan enfermedades como la leucemia o la esclerósis múltiple. Iluminar esta materia oscura del genoma equivale a entender mejor por qué vivimos y qué nos hace enfermar.

El proyecto es tan ambicioso como  su nombre, Encode, acrónimo de ENCyclopedia Of DNA Elements (enciclopedia de elementos de ADN, en inglés). Sus datos sobre millones de fragmentos de genoma aportan uno de los mayores hitos en genética desde que se conoció el primer  genoma humano, en 2001.

“El proyecto Genoma Humano fue como viajar a la Luna, se hizo con una tecnología primitiva y a base de mucha fuerza bruta”, señala Alfonso Valencia, investigador del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO)  y coautor del estudio principal del consorcio, que publica hoy Nature. “Encode, sin embargo, es como un viaje a Marte”, añade.

Desde hace décadas, los astrofísicos han intentado atrapar la materia oscura. Es una sustancia que compondría el 23% del universo y que aún no se ha conseguido detectar (oscura quiere decir aquí invisible), ni mucho menos desvelar su función. En el universo del genoma humano, una cadena con 3.000 millones de eslabones, la materia oscura es mucho mayor. Hasta ahora, sólo un 2% era materia visible . El nuevo trabajo desvela ahora que el 80% de la materia oscura, antes tachada de basura, tiene al menos una función fisiológica determinada.

 Se trata de uno de los mayores hitos en genética desde que se conoció el primer  genoma humano, en 2001

Cada una de las células del cuerpo (hay unos 10 billones) lleva en su interior una copia exacta del genoma, que funciona como un libro de instrucciones para el funcionamiento de cada tejido. En 2001, el Proyecto Genoma Humano desveló que en cada copia del genoma hay una lista con unos 20.000 genes humanos que producen las proteínas que son responsables últimas de casi cualquier cosa que mantiene viva a una persona, desde su respiración al latido del corazón. Los genes componían sólo el 2% de todo el ADN y algunos pensaron que esa fracción bastaba para entenderlo todo. La historia ha mostrado que se equivocaron.

“Las expectativas que hubo entonces de que íbamos a enteder todo con el genoma humano eran muy naif”, reconoce Valencia. Los genes no bastan para entender la a veces indiscerb¡nible barrera entre la salud y la enfermedad a nivel genético. Las nuevas regiones desveladas por Encode aportan un nivel más para comprenderlo.

Apagar y enceder

Se trata de fragmentos de ADN situados fuera de los genes. Contra el pronóstico inicial, esas regiones regulan el encendido y apagado de los genes. Por ejemplo, le dicen a ciertos genes relacionados con el desarrollo neuronal que se enciendan en las células del cerebro, pero no en las del hígado, lo que podría causar enfermedades, explica Lluís Montoliu, investigador del CSIC, que ha trabajado con los datos de Encode. “Una mutación en estas regiones podría activar genes en zonas erróneas que originarían una patología”, detalla. Su equipo ha detectado una relacionada con la esclerósis múltiple. Otro equipo español que está secuenciando el genoma de la leucemia linfocítica crónica, el tipo de leucemia más común,  ha descubierto que las nuevas zonas desveladas por Encode también influyen en el proceso de la enfermedad, apunta Valencia.

“Hasta ahora sabíamos que había unos 20.000 genes que codificaban proteínas, ahora hemos descubierto que hay al menos otros 20.000 que no lo hacen, que producen ARN y que tienen una función directa”, señala Roderic Guigó, jefe del grupo de bioinformática y genómica del Centro de Regulación Genómica (CRG), en Barcelona, y miembro del comité rector de Encode. En 2001, Guigó fue el único español firmante de la primera secuencia del genoma humano. Ahora opina que los datos de Encode van a cambiar para siempre el famoso “dogma” de la biología en el que se apoyaba y que explica que el ADN se traduce en ARN y este genera las proteínas. Su trabajo ha demostrado que ese ARN tiene funciones directas y se sale de ese dogma.

«El proyecto Genoma Humano fue como viajar a la Luna. Encode es como un viaje a Marte»


Alfonso Valencia
Investigador del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO)

La nueva enciclopedia recoge el trabajo de 32 centros de investigación en cinco países. Tras una fase piloto entre 2003 y 2007, el estudio, financiado con 80 millones de dólares por EEUU, se lanzó a secuenciar y determinar la función de las regiones olvidadas del genoma. El proyecto ha analizado 147 tipos de células humanas sanas y enfermas y ha obtenido una lista con más de 400.000 regiones de ADN que determinan el funcionamiento de los genes. La información se ha publicado en 30 artículos científicos publicados en tres revistas diferentes, incluidas dos de las más prestigiosas, Science y Nature.

Los responsables de esta idea quieren continuar durante cinco años más, aunque aún no se ha aprobado financiación para ello. “Por ahora hemos trabajado con la secuencia base del genoma humano, que no corresponde en realidad a una persona concreta, pero ahora queremos analizar genomas individuales”, explica Guigó.



"Aplicar este conocimiento a la medicina es un problema de dinero"

“Entre el 20% y el 30% de los pacientes con enfermedades congénitas no tienen una mutación que podamos detectar con los métodos convencionales”, explica Lluís Montoliu, investigador del CSIC. Los nuevos análisis de Encode han permitido identificar algunas de esas mutaciones que podrían explicar ahora parte de ese 30% de casos. Montoliu, por ejemplo, ha identificado una región relacionada con la esclerósis múltiple. ¿Puede aplicarse ya este conocimiento a la práctica clínica? Sí, opina Montoliu. Hacerlo “es un problema de dinero, exclusivamente”, señala. En España ni siquiera son comunes los análisis que secuencian los en torno a 20.000 genes de un paciente, conocido como exoma. Las regiones de antiguo ADN basura, el 95% del genoma “en el mejor de los casos”, quedan fuera de esas pruebas. “Hasta los análisis convencionales más completos quedan superados” por la nueva enciclopedia generada por Encode, concluye Montoliu.




REFERENCIA

doi:10.1038/nature11247


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