EL PROYECTO GENOMA

CARLOS MORENO MORENO Y JOEL CEPEDA HERNÁNDEZ

INTRODUCCIÓN

¿De qué trata el proyecto? ¿Cuándo se inició? Línea del tiempo de sus principales acontecimientos ¿Cuáles son sus objetivos? ¿Qué empresas estaban implicadas en él? ¿Qué tipos de mapas se realizan en este proyecto? ¿Cuáles pueden ser sus aplicaciones actuales? Posibilidades futuras que puede ofrecer el

conocimiento del genoma humano Noticias Vídeos

¿DE QUÉ TRATA EL PROYECTO? El genoma humano es la secuencia de ADN de un ser humano.

Está dividido en fragmentos que conforman los 23 pares de cromosomas distintos de la especie humana (22 pares de autosomas y 1 par de cromosomas sexuales). El genoma humano está compuesto por aproximadamente entre 22500 y 25000 genes distintos. Cada uno de estos genes contiene codificada la información necesaria para la síntesis de una o varias proteínas (o ARN funcionales, en el caso de los genes ARN). El "genoma" de cualquier persona (a excepción de los gemelos idénticos y los organismos clonados) es único.

El Proyecto Genoma Humano (PGH) fue un proyecto de investigación científica con el objetivo fundamental de determinar la secuencia de pares de bases químicas que componen el ADN e identificar y cartografiar los aproximadamente 20.000-25.000 genes del genoma humano desde un punto de vista físico y funcional.

Desde los inicios del PGH, se acordó desarrollarlo a través de dos vías independientes, pero relacionadas y ambas esenciales: Secuenciación: actividad

relacionada con la definición de la posición en que se encuentran dispuestos los nucleótidos (cada uno conteniendo una de las cuatro bases nitrogenadas propias del acido desoxirribonucleico) en la molécula de ADN.

Cartografía o mapeo génico: procedimiento que consiste en la localización de los genes en cada uno de los 23 pares de cromosomas del ser humano. Esta etapa tuvo su primer cierre en 1998, y cada día recibe nuevos aportes, que aunque menores, incrementan notablemente el conocimiento sobre el tema.

¿CUÁNDO SE INICIÓ?

El proyecto, dotado con 3000 millones de dólares, fue fundado en 1990 en el Departamento de Energía y los Institutos Nacionales de la Salud de los Estados Unidos, bajo la dirección del doctor Francis Collins, con un plazo de realización de 15 años. Debido a la amplia colaboración internacional, a los avances en el campo de la genómica, así como los avances en la tecnología computacional, un borrador inicial del genoma fue terminado en el año 2000. Finalmente el genoma completo fue presentado en abril del 2003, dos años antes de lo esperado.

Antes de los ochenta ya se conocía la secuencia de genes sueltos de algunos organismos, como también se conocían los genomas de entidades subcelulares, tales como virus y plásmidos. Así pues, no fue hasta 1986 cuando el Ministerio de Energía (DOE), concretó institucionalmente el Proyecto Genoma Humano (PGH) durante un congreso en Santa Fe. El PGH contaba con una buena suma económica y sería utilizado para estudiar los posibles efectos de las radiaciones sobre el ADN.

Antes de dar luz verde a la iniciativa del PGH se necesitó por un lado el informe de 1988 de la Oficina de Evaluación Tecnológica del Congreso (OTA) y el del Consejo Nacional de Investigación (NRC). Ese año se inauguró HUGO (Organización del Genoma Humano) y James D. Watson fue nombrado alto cargo del proyecto. Sería reemplazado por Francis Collins en abril de 1993. Tras esto el nombre del Centro cambió a Instituto Nacional de Investigaciones del Genoma Humano (NHGRI).

En 1990 se inauguró definitivamente el Proyecto Genoma Humano calculándose quince años de trabajo. Sus objetivos principales en una primera etapa eran la elaboración de mapas genéticos y físicos de gran resolución, mientras se ponían a punto nuevas técnicas de secuenciación, para poder abordar todo el genoma.

LÍNEA DEL TIEMPO

1953. Los doctores James D. Watson y Francis Crick, animados por el trabajo de los científicos Rosalind Franklin y el doctor Maurice Wilkins, discernieron la estructura de una molécula de ADN: dos cadenas de bases nucleótidas enlazadas en forma de doble hélice.

1961. El doctor Brenner y el doctor Crick determinan cómo el ADN instruye a las células para formar proteínas específicas. Descubren que el código que utiliza es el mismo para organismos tan diversos como una bacteria, una planta o un animal. El hecho de que sea un código universal permitirá a los científicos transferir ADN de un organismo a otro.

1973. Se utiliza un enzima restrictivo para cortar un fragmento del ADN de un animal. Este fragmento es depositado en una bacteria que transporta la función del gen.

1977. Los doctores Frederick Sanger y Walter Gilbert desarrollan (cada uno por su lado) una técnica para descifrar las cuatro bases nucleótidas del ADN: la adenina, la timina, citosina y la guanina. Esta técnica permite que aumente por mil la velocidad a la que puede ser secuenciado el genoma. Se secuencia por primera vez un organismo completo. Se trata del virus bacteriófago.

1983. Kary Mullis desarrolla la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, de sus siglas en inglés), que permitirá a los científicos generar en pocas horas billones de copias de una cadena de ADN.

1988. El doctor Watson es nombrado director de la Oficina de Investigación del Genoma Humano, organismo dependiente de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) de EEUU. Afirma que el genoma podrá estar descodificado para el año 2005 y que le costará al Gobierno alrededor de 3.000 millones de dólares. Dos equipos, dirigidos por los biólogos Dr. John E. Sulston y Dr. Robert H. Waterston, secuencian el primer genoma completo de un animal, un gusano de la especie Caenorhabditis elegans. Se demuestra así que se puede secuenciar a gran escala.

1990. El doctor Craig Venter, un investigador de los NIH, desarrolla un método más corto para encontrar fragmentos del genoma humano. Demuestra que, a partir de estos fragmentos, se puede identificar a los genes completos.

1995. Los doctores Hamilton O. Smith y Venter secuencian el genoma de una bacteria (Haemophilus influenzae) utilizando el método ideado por éste último.

Marzo 1999. El consorcio financiado con dinero público, o Proyecto Genoma Humano, dirigido por el Dr. Francis Collins, anuncia que el primer borrador del genoma humano estará listo para la primavera del año 2000.

Junio 2000. En un día que el presidente Clinton califica de histórico, Venter y Collins aparcan sus diferencias y anuncian que se ha logrado el primer borrador del genoma humano secuenciado.

Abril de 2003. Finalmente el genoma completo fue presentado, dos años antes de lo esperado.

 

OBJETIVOS

1. Identificación de los genes en el genoma humano

El Genoma humano está compuesto por aproximadamente 30.000 genes, cifra bastante próxima a la mencionada en el borrador del proyecto, publicado en el año 2000, ocasión en la que los genes oscilaban entre 26.000 y 38.000. Otra peculiaridad del PGH es que la cifra de genes humanos es solo dos o tres veces mayor que la encontrada en el genoma de Drosophila, y cualitativamente hablando, existen genes comunes a los de bacterias y que no han sido hallados en nuestros ancestros.

2. Determinación de la secuencia de bases nitrogenadas que forman el ADN humano

Los humanos poseen poco más de 3 mil millones de bases nitrogenadas, similar al tamaño de genomas de otros vertebrados.

3. Mantenimiento a resguardo de la información anterior creando bases de datos de acceso público

En estos momentos son una realidad las bases de datos donde se almacena toda la información surgida del Proyecto Genoma Humano. Si accedemos a Internet podremos conocer libremente aspectos de alto interés en la comparación entre genomas de distintas especies de animales y plantas. Gracias al uso libre de este conocimiento es posible determinar la función de los genes, así como averiguar cómo las mutaciones influyen en la síntesis de proteínas.

4. Aprovisionamiento de herramientas multimedia para el análisis de datos

Se ha inducido un gran desarrollo tecnológico a partir de la creación de herramientas de análisis de datos generadas en el Proyecto Genoma Humano. Este desarrollo facilitará y hará posible definir los temas de estudio futuros con vistas a las tareas pendientes. Entre las tecnologías beneficiadas gracias al PGH figuran las de manejo computacional de datos, las que permiten la generación de las anteriores, técnicas de biología molecular relacionadas con la secuenciación de trozos de ADN automáticamente y aquellas que permiten ampliar la cantidad de material genético disponible como la PCR.

5. Transferencia de tecnología relacionada con el tema al sector privado

Se ha producido una importante corriente de liberación de derechos que anteriormente estaban en manos del Estado, en relación a la transferencia de tecnologías al sector privado. Esta medida ha suscitado aplausos y críticas. Por un lado se amplía el acceso libre a los datos del Proyecto con lo que muchas más personas pueden seguir estudiando este campo, pero por otro esto puede suponer el incremento de poder de ciertos sectores que a su vez, aumentaran su influencia en la sociedad.

6. Supervisión de los temas éticos, legales y sociales derivados del Proyecto

Para terminar, se puede afirmar que el objetivo relacionado con el estudio de la ética del PGH es un tema de gran controversia actual, y ha necesitado de grandes sumas de dinero estatales así como de un importante trabajo de laboratorios e investigadores. Todo esto ha provocado un deterioro del apoyo a otros proyectos de investigación no menos importantes, que se han visto muy afectados o incluso cancelados.

EMPRESAS IMPLICADAS

Tras varios años de controversias sobre la viabilidad del proyecto, en 1988, el Congreso de los Estados Unidos autorizó el dinero para la financiación del Proyecto Genoma Humano, fijado en 90.000 millones de dólares, puso al frente de la investigación a James D. Watson, codescubridor de la doble hélice de ADN.

En 1990 se creó un Consorcio Público, en el que se unieron el Ministerio de Energía de EE.UU (DOE), el cual planteó la secuenciación del genoma humano, como medio para afrontar la evaluación del efecto de las radiaciones sobre el material hereditario, y los Institutos Nacionales de la Salud de los Estados Unidos (NHI), con la colaboración de universidades y centros de investigación de distintos países, como el Reino Unido, Francia, Alemania, China y Japón.

Al poco tiempo de iniciarse el Proyecto, uno de sus fundadores, Craig Venter, solicitó la patente de uno de los genes que habían secuenciado; este hecho provocó problemas, que condujeron al cambio en la dirección del proyecto, a la salida de Venter del Consorcio Público, y al a fundación de una empresa privada, Celera Genomics, que, en 1999, inició la secuenciación del genoma humano utilizando un método diferente, con la ayuda de potentes ordenadores, y de forma independiente al Consorcio.

En el año 2000, Craig Venter (director de Celera Genomics) y Francis Collins (director del Consorcio Público) dieron a conocer las dos versiones del borrador del genoma humano, que fueron publicadas por prestigiosas revistas científicas.

  En 2003, coincidiendo con la celebración del 50º aniversario del

descubrimiento de la estructura del ADN, se anuncia que el Proyecto Genoma Humano ha concluido, y que la secuencia del genoma humano ha sido descifrada completamente.

TIPOS DE MAPAS

Este proyecto supuso la realización de dos tipos de mapas: Mapas genéticos: Estos mapas simplemente indican la posición

relativa de los diferentes genes. Para esta confección se debe estudiar la transmisión de caracteres hereditarios, capaces de ser objetivados de una generación a otra en grandes familias. En 1994 se terminó el primer mapa genético de todo el genoma humano.

  Mapas físicos: De mayor resolución, pues muestran la secuencia

de nucleótidos de la molécula de ADN que constituye el cromosoma. Se obtiene la secuencia de nucleótidos de un gen, y se realiza fundamentalmente mediante la electroforesis en geles de distintos fragmentos de ADN y la ayuda de ordenadores. Este mapa se ha conseguido completar cinco años antes de lo que se esperaba.

APLICACIONES ACTUALES

Realmente no hubiese sido posible alcanzar los objetivos del Proyecto Genoma Humano, sin los enormes avances técnicos y científicos que han tenido lugar a lo largo de estos años. Gracias a ello, se ha podido establecer una base de datos del Proyecto, de acceso público y gratuito, y de gran interés y ayuda, sobre todo, para los campos relacionados con la Medicina, la Biología, la Antropología, la Biotecnología, la industria farmacéutica, y en general, toda la Ciencia, aunque la interpretación de dichos datos está aun en sus etapas iniciales. Por la gran variedad de disciplinas a las que pueden beneficiar los datos del Proyecto, algunas de sus aplicaciones pueden, o podrán llegar ser en un futuro, las siguientes:

Desde un punto de vista biológico, el PGH es el antecedente de otro proyecto interesante y muy dinámico, el Proyecto Proteoma Humano. Gracias a la proteómica se puede conocer cómo la secuencia genética se transforma en una proteína que va a desarrollar una determinada función.

La secuenciación de genomas de plantas y animales domésticos conducirá a nuevos avances de la mejora agronómica y ganadera, que, junto con otros datos biológicos y paleontológicos, como el análisis de las similitudes entre las secuencias de ADN de diferentes organismos, supone una apertura de nuevas vías en el estudio de la evolución de la vida.

En cuanto al campo médico, una de las aplicaciones más directas de conocer la secuencia de genes que componen el genoma humano es que se puede conocer la base molecular de muchas enfermedades genéticas y se puede realizar un diagnóstico adecuado, como por ejemplo: la enfermedad de Gaucher, la enfermedad de Huntington, la enfermedad del Alzheimer, y el síndrome de Marfan. Además, gracias al PGH, también se pueden hacer diagnósticos de ciertas enfermedades de forma presintomática y prenatal, aunque esta última ha generado una fuerte controversia, con lo que se podrá tomar medidas preventivas, o realizar intervenciones puntuales para poder tratar la enfermedad aunque todavía no haya aparecido (medicina predictiva).

Una vez que se conocen qué genes producen qué enfermedades, y las características para diagnosticar una enfermedad conociendo la secuencia de bases, es necesario realizar una terapia para acabar con esa enfermedad, para garantizar el desarrollo vital del paciente. Tanto la terapia génica como la terapia farmacológica, son dos disciplinas que pretenden curar las enfermedades insertando copias funcionales de genes defectivos o ausentes en el genoma de un individuo para tratar dicha enfermedad, o realizando un tratamiento con medicamentos de una manera dirigida, después de haber encontrado alteraciones en la secuencia de ADN de genes específicos, neutralizando las alteraciones y modificando el curso de la enfermedad, con el propósito de que los fármacos modificados puedan ser metabolizados por el paciente lo mejor posible, y minimizar así sus efectos secundarios.

Finalmente, otro de los principales objetivos del Proyecto es desarrollar a corto plazo tecnologías de vanguardia, con la justificación de la necesidad de impulsar poderosas infraestructuras tecnológicas que deben proporcionar a las instituciones, empresas y países implicados un lugar de privilegio en la investigación biomédica y en multitud de aplicaciones industriales (diagnósticos, terapias, instrumental de laboratorio, robótica, hardware, software, etc.).

POSIBILIDADES FUTURAS

NOTICIAS

http://www.elmundo.es/salud/2015/05/07/554b7384ca474186088b4576.html

http://elpais.com/elpais/2015/03/12/ciencia/1426166239_909448.html

http://elpais.com/elpais/2015/02/18/ciencia/1424249784_769402.html

VÍDEOS

https://www.youtube.com/watch?v=wQCX8tDNxpk

https://www.youtube.com/watch?v=berLAeSMjPw

https://www.youtube.com/watch?v=IoVBO21ZBBg