A grandes rasgos el proyecto genoma humano fue una carrera entre dos equipos, uno privado y un consorcio de 20 laboratorios a nivel mundial. Ambos tenían el objetivo común de descifrar todo el genoma humano pero por problemas éticos y legales sobre propiedad genética, no pudieron trabajar juntos.
De hecho a nivel mundial, muchos científicos estaban molestos con la organización privada pues creían que su investigación era motivada por el dinero y no por el conocimiento
Y es que si lo pensamos un poco, imagina que cada parte de tú genoma le pertenezca a solo una persona, que absolutamente todo lo que te hace ser tú (cabello, ojos, órganos, proteínas, etc.) al final no te pertenece.
Leyéndolo así escucha bastante preocupante, pero no hay nada que temer, para este punto estoy seguro de que ya sabes quien ganó la carrera.
Dando una definición
El genoma humano Es el conjunto de material genético (ADN) presente en un ser vivo (incluye ADN nuclear, extranuclear, codificante o no).
Este material es responsable de las características morfológicas y funcionales resultantes de la expresión de dicha información que caracterizan a cada uno de los seres vivos.
Muchos podemos observar al genoma humano como el libro de la vida. Tanto el libro como el genoma, se leen secuencialmente, de principio a fin, una letra tras otra y dentro vienen las instrucciones detalladas que hacen único a cada ser vivo
Un nucleótido es una letra, el ADN es una palabra, un gen es un capítulo, un cromosoma es un tomo y el núcleo es la saga completa de harry potter.
¿Cómo empieza el proyecto genoma humano?
El proyecto genoma humano tiene sus raíces en 1990 gracias a una iniciativa por parte del departamento de energía de Estados Unidos. Este proyecto fue fundado y dirigido en sus inicios por el mismísimo James Watson (si, el mismo que le robó a Rosalind Franklin) hasta que en 1993 fue remplazado por Francis Collins.
A su mando tenía a un consorcio de 20 laboratorios a nivel mundial (Alemania, Japón, Francia, Reino Unido, entre otros). Contaban con un presupuesto de 3 billones de dólares y tenían 15 años para hacerlo.
Un equipazo, un buen líder, presupuesto, tiempo, lo tenían todo ¿Qué podía salir mal?
Por otra parte, existiendo por la vida, estaba Craig Venter. El era un científico muy controversial, debido a sus posturas en cuanto a la investigación y el dinero. Creo que para todos era más que obvio que lo que el quería, era dinero.
Tuvo su paso por el National Institutes of Health, en donde descubrió miles de genes humanos que fueron patentados. Fundó un instituto sin fines de lucro en el que logró secuenciar el genoma de una bacteria.
En 1998 fundó Celera Genomics y al grito de “hold my beer” declaró que el lograría secuenciar el genoma humano en solo tres años y costando una fracción de los 3 billones.
Objetivos del PGH
Celera Genomics y el consorcio internacional, tenían objetivos en común, estos eran los siguiente:
- Identificación de los genes del genoma humano.
- Determinación de la secuencia de las bases nitrogenadas que forman el ADN humano.
- Mantenimiento a resguardo de la información anterior creando bases de datos de acceso público.
- Aprovisionamiento de herramientas multimedia para el análisis de datos.
- Transferencia de tecnología relacionada con el tema al sector privado.
- Supervisión de los temas éticos, legales y sociales derivados del proyecto.
¿Qué genomas se secuenciaron?
En el proceso de experimentación si existieron algunas diferencias.
Por parte del consorcio, se trabajó con más de 50 donante voluntarios diversos étnicamente. De estos donantes construyeron librerías BAC, para ensamblar el mapa físico escogen 8 librerías. Estas librerías son de varones. Y para la secuenciación se utiliza la secuenciación jerárquica.
Celera Genomics tuvo 21 voluntarios diversos étnicamente.
Establecen líneas celulares permanentes y librerías de 2-, 10- y 50-kb. De las librerías secuenciadas solo se utilizaron 5, 2 varones y 3 mujeres. En este caso para la secuenciación se utilizó el sistema shotgun aleatorio .
¿Qué diferencias existen entre la secuenciación jerárquica y la secuenciación aleatoria?
Antes de avanzar a los diferentes tipos de secuenciación hay que entender como se hace dicho proceso. En otro artículo abarcaremos bien estos aspectos, pero por el momento a grandes rasgos, la secuenciación se realiza en dos fases fase shotgun y fase de finalización.
Fase shotgun: Los cromosomas humanos se dividen en varios fragmentos pequeños, se determina la secuencia de cada uno y los fragmentos se ensamblan por sobrelapamiento.
Fase de finalización: En esta fase se rellenan los espacios y se resuelven las secuencias de DNA en áreas inciertas que no se obtuvieron durante la fase de “shotgun”.
En la fase de finalización es donde cambian su metodología de secuenciación jerárquica (consorcio público) y secuenciación aleatoria (Celera genomics).
Secuenciación jerárquica
- Este método es utilizado para secuenciar genomas de vertebrados superiores conteniendo secuencias repetitivas.
- También es conocido como clone by clone. Se basa en mapas, primero el mapa y después secuencia. L a secuencia de arriba abajo, o sea jerárquico:
- Se identifican marcadores en el genoma
- El genoma se divide en fragmentos grandes (50-200 kb) con enzimas de restricción conteniendo un marcador conocido.
- Los fragmentos se clonaron en BAC y se transformaron en bacterias donde fueron replicados y almacenados.
- Los insertos de cada BAC son aislados y el genoma total es mapeado mediante marcadores en cada cromosoma para determinar el orden de cada clon.
- Los fragmentos de cada clon poseen diferentes extremos lo que permitió formar un
- andamiaje (tilling path) de contigos de BAC.
- Cada fragmento clonado en BAC fue cortado en piezas pequeñas y tales fragmentos fueron secuenciados por el método de Sanger Automatizado en ambas cadenas.
- Las secuencias son alineadas y las idénticas son sobrelapadas. El ensamblaje del genoma es realizado sobre la base de la ubicación de los marcadores seleccionados.
Secuenciación aleatoria
- Esta metodología se propuso por Craig Venter, Hamilton Smith y Leroy Hood en 1996. La gran varientes es que no es necesaria la fase de mapeo. Iniciado el 8 de septiembre de 1999 y finalizado el 17 de junio de 2000.
- Se generó una librería de plásmidos mediante la clonación de fragmentos (2, 10 y 50 kb) al azar generados por sonicación.
- El inserto de cada plásmido fue secuenciado iniciando en ambos extremos mediante secuenciación Sanger. 500 bases de cada extremo fueron determinadas inicialmente.
- Las secuencias de 500 bases sirven como una etiqueta de identidad llamada
- Sequence tagged connector (STC) para cada plásmido.
- Se realizó el fingerprinting de cada clon mediante digestión con enzimas de restricción para determinar el tamaño y para eliminar clonas aberrantes.
- Los plásmidos son secuenciados y las secuencias son ordenadas por el sobrelapamiento para ensamblar los insertos de cada plásmido. Los plásmidos de librería son ordenados mediante los STC y se comparan con los fingerprinting. Esta estrategia está basada e nBAC walking.
- Los datos se analizan con programas en poderosas computadoras, ensamblando el genoma total y de manera independiente para cada cromosoma.
Publicación de resultados
En Febrero del 2001, tanto el consorcio internacional como Celera genomics publicaron un 90 % de los resultados del proyecto. El consorcio internacional publicó en Nature, y Celera genomics publicó en Science
Referencias
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NIH. (2011). Terminación del proyecto genoma humano, preguntas más frecuentes . 30/06/2020, de NIH Sitio web: https://www.genome.gov/11510905/preguntas-maacutes-frecuentes#al-8