La revolución del Proyecto Genoma Humano cumple dos décadas 

Se cumplen veinte años de la secuenciación del genoma humano. Esta hazaña ha sido comparada con la llegada a la Luna y el inicio de la exploración espacial, aunque en este caso se trata de una exploración interior a la esencia de la vida y de lo humano. En el genoma están escritas las instrucciones precisas de cómo se construyen y funcionan todas y cada una las células que forman la piel, los músculos y los huesos, y nuestros genes influyen de manera sustancial en nuestro comportamiento y pensamiento. En el ADN está escrito de dónde venimos y quiénes fueron nuestros ancestros, y también hay información clave para curar enfermedades tales como el cáncer, el alzhéimer, la obesidad y la esquizofrenia.

Por si fuera poco, la historia de la secuenciación del genoma humano es digna de convertirse en la trama de una película. El Proyecto Genoma Humano se concibió como un ambicioso esfuerzo internacional, impulsado por el National Health Institute de EE. UU, con el objetivo de obtener la secuencia completa de nuestro genoma en quince años con un presupuesto total de 3 000 millones de dólares.

Además, en la esencia del proyecto había algo novedoso y radical: todas las secuencias de ADN se harían públicas inmediatamente. Esto contrastaba con la costumbre de mantener los descubrimientos en secreto hasta completar el estudio y enviarlo a una revista para su publicación.

Así, en 1990 arrancó uno de los proyectos más ambiciosos de la historia. Todo iba como se había previsto hasta que, en 1998, Craig Venter, antiguo socio de los impulsores del Proyecto Genoma Humano, anunció que su empresa Celera Genomics lo podía hacer mucho mas rápido y por una fracción del coste. Imaginen el revuelo que causó la noticia.

A partir de entonces todo cambió para el Proyecto Genoma Humano.

Pero, ¿cómo lo haría Venter? Secuenciar el genoma no es más que determinar la secuencia de cuatro bases nitrogenadas (adenina, timina, guanina y citosina) que componen los 23 cromosomas o moléculas de ADN presentes en todas las células humanas, casi idéntica en todos los individuos de nuestra especie. Las bases nitrogenadas se pueden combinar de infinidad de maneras, igual que las letras del alfabeto, para dar lugar a palabras. Esas palabras contienen toda la información necesaria para construir y hacer funcionar a un ser vivo.

Secuenciar el genoma sería muy fácil si tuviéramos una máquina que pudiera leer los 23 cromosomas de un extremo a otro (algún día la tendremos), pero de momento nos las arreglamos con máquinas que leen fragmentos de ADN mucho mas cortos. A finales del siglo XX, los secuenciadores podían leer fragmentos de unas mil bases. Nuestro genoma, sin embargo, tiene unos 3 000 millones de letras.

En el Proyecto Genoma Humano se empleaba un laborioso y lento procedimiento para secuenciar el genoma, leyendo letras de mil en mil, por orden y sin perderse. Venter propuso una estrategia novedosa y radical: rompería las moléculas de ADN en millones de pequeños fragmentos, las secuenciaría de mil en mil letras sin preocuparse del orden y, finalmente, recompondría la secuencia original empalmando los pequeños fragmentos. Para esto aprovecharía que el final de cada fragmento coincidiría con la secuencia inicial de otro fragmento de mil letras. Venter también reclamaba derechos comerciales para su compañía, pues el genoma humano se presentaba como un tesoro para la industria farmacéutica.

Así empezó una de las competiciones más arduas de la historia reciente de la ciencia: Celera Genomics arrancó con la secuenciación mientras en el Proyecto Genoma Humano decidían seguir con su trabajo e ir haciendo públicas las secuencias. La presión era ahora mucho mayor.

La historia tiene muchos detalles, pero debido en parte al esfuerzo diplomático de Bill Clinton y Tony Blair, la competición acabó en tablas, ambos grupos acabaron colaborando y en 2000 se anunció el primer borrador del genoma humano en una pomposa y mediática ceremonia en la casa Blanca con Francis Collins, entonces director del National Human Genome Research Institute, y Craig Venter como invitados de honra.

Venter accedió a hacer públicas sus secuencias y, a cambio, Clinton prometió incentivos para la industria biotecnológica y facilitar las patentes genéticas. Poco tiempo después, las secuencias del Proyecto Genoma Humano y Celera Genomics se publicaron simultáneamente en Science y Nature en febrero de 2001, cuatro años antes de lo previsto.

La revolución genómica

En las ultimas dos décadas la secuenciación de ADN ha vivido una revolución tecnológica y, hoy en día, secuenciar el genoma de una especie partiendo de cero es posible en unas pocas semanas y por unos pocos miles de euros. Sin embargo, el principio que se aplica sigue siendo el de Celera Genomics: se obtienen fragmentos de ADN de un tamaño reducido y, posteriormente, se ordenan bioinformáticamente empleando las zonas de solapamiento entre secuencias.

Por tanto, en lo metodológico se podría decir que el legado de Venter tuvo mayor calado, pero el Proyecto Genoma Humano cambió para siempre la velocidad a la que se comparte la información científica.

Un ejemplo reciente es la investigación en torno al coronavirus SARS-CoV-2: reconocido como un nuevo patógeno en diciembre de 2019, la primera secuencia del virus (el “genoma de referencia”) se obtuvo en enero de 2020 y se hizo pública inmediatamente, primer paso para la obtención de pruebas diagnósticas y vacunas. Desde entonces, millones de secuencias generadas en centros de investigación y hospitales de todo el mundo se comparten en tiempo real para investigar la aparición y expansión de nuevas variantes del virus.

¿Qué pasó tras 2001? Existe un abismo entre tener la secuencia de un genoma y darle sentido a toda esa información, y este es un trabajo que continúa hoy día. Los logros han sido notables: conocemos la base genética de muchas enfermedades (es decir, qué letra precisa del genoma es responsable) y podemos decir, por ejemplo, si el ADN de un paciente le predispone para padecer un determinado tipo de cáncer.

Secuenciado los genomas de individuos de distintos rincones del planeta y fósiles de nuestros ancestros, hemos podido reconstruir de forma bastante detallada la historia evolutiva de nuestra especie.

Lo más interesante son los desafíos que nos esperan en los próximos años. La mayoría de nuestros rasgos y de nuestras enfermedades, tales como hipertensión, diabetes y alzhéimer tienen una base genética compleja: intervienen muchas zonas del genoma en concierto, cuyas interacciones no comprendemos en detalle. Además, nuestro conocimiento del genoma humano está sesgado hacia individuos de origen europeo.

Aun así, estamos avanzando a pasos de gigante: la edición genética, merecedora del premio Nobel de Química del año pasado, promete grandes avances tanto para entender como para curar estas enfermedades. Se están haciendo grandes esfuerzos para secuenciar individuos de todo el planeta y caracterizar el pangenoma humano. Con los nuevos avances vendrán nuevas preguntas para la ciencia y debates para la bioética. El siglo XXI promete ser apasionante.

Iria Fernandez Silva recibe o ha recibido fondos de la Unión Europea, del Gobierno de España y de la Xunta de Galicia para investigación.

The Conversation. Rigor académico, oficio periodístico