El primer mapamundi genético desvela la variabilidad humana

Por qué teniendo el mismo genoma somos diferentes? ¿Qué factores de nuestro ADN pueden explicar una enfermedad? ¿Qué poblaciones tienen la mayor diversidad genética? Estas respuestas están más cerca de ser contestadas gracias a un trabajo del que hoy se publican sus resultados. Se trata del 'Proyecto 1.000 genomas' que da por concluida su primera fase: dibujar el 'retrato' de las variaciones genéticas de un millar de personas de todo el planeta.

Aunque todos tenemos un ADN con las mismas letras, lo que nos define como seres humanos son las variaciones en las letras que componen esa enciclopedia. A veces se trata de duplicaciones, otras de eliminaciones o de alteraciones en el orden en que se deberían colocar ese abecedario formado sólo por cuatro elementos. Esos cambios terminan definiendo nuestra identidad y también la aparición o no de enfermedades. De ahí que el estudio de esas variaciones genéticas sea considerado de gran valor por numerosos científicos y sea el objeto de análisis de este proyecto.

Lo que se publica ahora, en la revista 'Nature', es el catálogo de esas variaciones encontradas en el genoma de 1.092 voluntarios sanos. Es el primer objetivo de este proyecto, que no se dará por finalizado hasta que se hayan analizado otros 1.500 más. Con ese álbum de fotos, investigadores de todo el mundo tienen una valiosa herramienta, un patrón que les guiará para saber cómo ha evolucionado la población humana en función de sus migraciones o localización y también para conocer qué diferencias genéticas son importantes y merecen ser analizadas en detalle porque pueden estar detrás de una enfermedad.

Solo diez años después de haber presentado el genoma humano, un consorcio mundial de científicos ha logrado leer los genomas de 1.092 personas, en lo que constituye el primer mapa genético exacto de casi toda la variabilidad humana. Para ello, se tomaron de forma aleatoria las muestras sanguíneas de voluntarios sanos de 14 poblaciones de África, Europa (el 7% de las muestras pertenece a españoles), América y Asia Oriental, con el objetivo de conseguir una fotografía representativa de los habitantes de todo el planeta. "La tecnología utilizada, nuevas técnicas de ultrasecuenciación, requiere grandes cantidades de ADN. Para evitar sacar mucha sangre a los voluntarios, lo que hicimos fue, a partir de la muestra sanguínea, desarrollar cultivos de líneas celulares de los que sí se puede conseguir gran cantidad de material genético", explica Andrés García, biólogo y miembro del Banco Nacional de ADN, que depende del Instituto Carlos III de Madrid y que es el centro español que ha participado en este proyecto.

Aunque se han pasado en 92 individuos, el esfuerzo internacional recibe el nombre de Proyecto 1.000 genomas, y aborda una cuestión fundamental para aplicar plenamente las tecnologías del ADN a la medicina: saber cuáles de las decenas o cientos de miles de variantes genéticas que todo individuo muestra respecto al genoma de referencia (el presentado en 2002, que en realidad pertenecía a un pool de cuatro personas) son relevantes para la medicina. El consorcio presenta sus resultados en Nature.

El genoma humano tiene cerca de 3.000 millones de bases, o letras del ADN (ttctaggac...). Este texto está incorporado dentro de cada una de nuestras células -de cada neurona, hepatocito, glóbulo blanco de la sangre o célula de la piel- y determina las características normales de las células de nuestra especie. Sus variaciones, o mutaciones, son igualmente esenciales para el desarrollo de las enfermedades, desde la esclerosis múltiple hasta las dolencias cardiovasculares y el cáncer; de esa manera se podría determinar la salud y la propensión a la enfermedad de cada individuo.

Que el entorno también influya en esas patologías no resta un ápice de importancia a las variaciones genéticas: de ahí que el entorno tenga unos efectos muy distintos en cada persona. Baste recordar los muchos años que vivió Santiago Carrillo fumando dosis de cigarrillos que al año que habrían resultado letales para cualquier otro mortal. También el récord absoluto de la longevidad humana, una francesa de Arles llamada Jeanne Calment que llegó a conocer de niña a Vincent van Gogh y murió en 1997 a los 122 años. Y había fumado hasta la edad de 110 años.

El problema de la genética médica no es dar cuenta de los efectos del entorno -una cuestión trivial para la sofisticada estadística actual- , sino que la gran mayoría de las variaciones en la secuencia de ADN (tactaggac... en lugar de ttctaggac..., por ejemplo) es común a todas las poblaciones humanas del planeta y parece, por lo tanto, venir desde los orígenes de la especie, hace más de 100.000 años en algún lugar del sur de África. De hecho, compartimos muchas de esas variantes con los monos.

Durante los últimos diez años, los científicos han llegado a la conclusión de que la principal contribución genética a las enfermedades no proviene de las variaciones, o mutaciones, comunes a todas las poblaciones humanas, sino de las variantes raras -en el sentido de infrecuentes- que hasta ahora habían escapado a los análisis, porque solo están presentes en el 1% de la población o menos.

La variabilidad humana no se refiere únicamente al fenotipo; los genes determinan muchos aspectos importantes de la vida de poblaciones y de individuos.

Los nuevos datos del consorcio revelan que estas variantes genéticas raras pero cruciales tienden, a diferencia de las variaciones más comunes, a aparecer restringidas geográficamente. La razón, precisamente, es que no vienen desde el origen de la especie, sino que fueron surgiendo más tarde, a medida que los humanos modernos emigraban fuera de su África natal e iban asentándose en las diferentes regiones del planeta que ahora, en mayor o menor medida, siguen ocupando.

El nuevo estudio de los 1.092 genomas es el primero con la potencia suficiente para hacer que afloren esas variantes presentes en menos del 1% de la población, y por ello servirá para que los investigadores puedan interpretar el genoma de cualquier paciente en el contexto de la variación genética típica de su propia población nacional.

“Cada uno de nosotros es un experimento natural andante”, explica el autor principal del estudio, el genetista Gil McVean de la Universidad de Oxford. “Algunos de nuestros genes están apagados, otros encendidos y otros hiperactivos; nuestro estudio muestra que toda persona aparentemente saludable lleva cientos de variantes genéticas raras que tienen un impacto significativo sobre la forma en que los genes funcionan, e incluso un puñado de cambios infrecuentes, entre dos y cinco, que ya se sabe por anteriores estudios que contribuyen a diversas enfermedades en otras personas”.

Como ocurre con otros macroproyectos de este nivel, la recogida de muestras se ha diseñado meticulosamente para maximizar sus beneficios futuros, sean o no previsibles en el momento actual. Así, los investigadores no solo han tomado muestras de ADN del millar de voluntarios participantes, sino también de sus células, para establecer líneas celulares en cultivo que permitan encontrar cualquier correlación relevante entre las variantes genéticas de una persona y los fenómenos bioquímicos que se vean afectados. Los biólogos esperan así no tener que empezar de cero cada vez que aborden un nuevo estudio de población.

El Proyecto 1.000 genomas no solo se ha pasado en 92 personas del propósito inicial que le da nombre, sino que piensa pasarse mucho más en el próximo par de años. La siguiente fase del programa analizará los genomas de otras 1.500 personas de 12 poblaciones adicionales de todo el mundo.

La especie humana, con solo 100.000 años, es una de las más jóvenes del planeta, y por tanto una de las más homogéneas genéticamente. Desde que evolucionó en el sur del continente africano, no ha tenido tiempo de acumular muchas variaciones específicas de cada una de sus poblaciones, y la gran mayoría de la diversidad genética que presenta en la actualidad es la que sus fundadores, los primeros humanos modernos, conservaron de sus ancestros homínidos y simiescos.

Puede resultar por ello chocante que las variantes genéticas que más nos importan ahora, las que son relevantes para la salud y la enfermedad, pertenezcan a la minúscula minoría que se ha generado en la historia reciente, después de que unos pocos de los primeros Homo sapiens se vieran impelidos a abandonar su cuna geográfica en la Madre África y esparcirse por los cinco continentes -incluido el africano- en busca de nuevo alimento y de unas condiciones climatológicas más favorables.

Y sin embargo así es. Y ello ha conducido a los científicos del genoma a tener que concentrarse cada vez más en lo menos científico de su disciplina: los aspectos con una validez menos universal, los pequeños datos con una validez exclusivamente local, la biología con minúsculas centrada en las diferencias con menos peso estadístico.

Y esa tendencia dista de haber llegado a su final. “Nuestros resultados”, dice el autor principal del estudio, Gil McVean, de la Universidad de Oxford, “muestran que el localismo se puede llevar mucho más allá; por ejemplo, incluso dentro de Reino Unido. Los habitantes de las islas Orkney tienen unas variaciones genéticas distintas que los de Gran Bretaña, y diferentes a su vez de las de otras islas cercanas; el objetivo futuro que querríamos alcanzar es una cuadrícula de personas que nos de un genoma diferente cada par de kilómetros cuadrados”. McVean admite, con todo, que todavía queda un largo camino por recorrer antes de alcanzar ese santo grial de la genética médica.

Sin embargo, el gran avance que ya ha permitido el estado actual del Proyecto 1.000 genomas, que es el vertiginoso abaratamiento de las técnicas de secuenciación de ADN, solo puede profundizarse en el futuro inmediato. El sueño del par de kilómetros cuadrados es cualquier cosa menos inalcanzable.

Enfermedades y evolución poblacional.

En sus inicios, el proyecto de los 1.000 genomas había ido descubriendo millones de variantes genéticas desconocidas hasta ahora, pero eran las que se encontraban con mayor frecuencia entre la población. Los nuevos datos aportan el 98% de las variaciones menos frecuentes, las que se dan en el 1% de la población estudiada, y que son precisamente las que se cree que contribuyen al desarrollo de enfermedades.

Además, los investigadores de este proyecto han comprobado que las variantes genéticas raras tienden a limitarse a determinadas regiones geográficas, ya que suelen surgir de mutaciones más recientes, después de que el hombre se extendiera por todo el mundo. En concreto, las poblaciones de Finlandia, España y la afroamericana son las que portan el mayor número de variaciones raras.

¿Qué implica esa diferencia genética que se da en los españoles? "No lo sabemos, pero probablemente es la manera específica en que la población española ha evolucionado y aumentado en número, es decir, que está en función de la historia poblacional del país de los últimos 100 años o más", explica a ELMUNDO.es el doctor Aravinda Chakravarti, miembro del Instituto de Medicina Genética en el Johns Hopkins (EEUU) y uno de los investigadores que ha ayudado a diseñar este proyecto.

Como apunta el experto del Banco Nacional de ADN, "la explicación podría estar en que la población española ha tenido mucha mezcla, con ancestros de África y otros lugares, de forma parecida a lo que ocurre con la población afroamericana. Por otro lado, en Finlandia ocurre lo contrario, su aislamiento le ha conferido su particularidad".

Genes y ambiente.

Además, tal y como señala el profesor Gil McVean, de la Universidad de Oxford (Reino Unido) y principal autor de este trabajo, "se ha encontrado que cada persona aparentemente sana lleva cientos de variantes genéticas raras que tienen un impacto significativo en cómo funcionan sus genes, y un puñado (de dos a cinco) de cambios raros que han sido identificados como factores que contribuyen a la enfermedad en otras personas".

Cualquier cambio en la secuencia de ADN produce genes con diferentes funciones. Algunas son favorables al entorno del individuo, otras no.

En concreto, estos individuos sanas portan al menos entre 130 y 140 variantes que alteran proteínas; de 10 a 20 que destruyen su función; de dos a cinco variantes que dañan esa función; y una o dos alteraciones asociadas al cáncer.

¿Qué es entonces lo que hace que una persona desarrolle enfermedades? Según Chakravarti, hay varios factores. Uno es que los genes se encuentran en pares, sin embargo, nuestro cuerpo a menudo sólo requiere una copia normal para trabajar bien. Otro es que un gen redundante en otra parte del genoma a veces puede compensar una deficiencia específica. Además, algunos genes nocivos sólo se activan en respuesta a ciertas señales ambientales (como el tabaco) y, si el individuo no se expone a ellas, no se desarrollará ninguna enfermedad.

"El proyecto no muestra ningún vínculo entre variaciones genéticas y enfermedades. Este trabajo es más un recurso que un resultado científico en sí. Es una utilísima herramienta que da pistas para buscar explicaciones a esas variaciones encontradas. Servirá para estudiar la evolución de las poblaciones humanas y también para comparar estos resultados con los obtenidos en otros proyectos, como los que analizan los genomas del cáncer. Es el mapa de lo que nos hace diferentes, de nuestros rasgos físicos y de las enfermedades que desarrollamos", explica Toni Gabaldón, jefe de grupo de Genómica Comparativa del Centro de Regulación Genómica de Barcelona.

Compilado por el equipo de Barinas.net.ve
El Hogar Virtual de la Familia de Barinas

Referencias

Texto

http://www.elmundo.es/elmundosalud/2012/10/31/biociencia/1351705987.html 

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2012/10/31/actualidad/1351704406_744147.html 

Imagen

http://es.123rf.com/photo_6718368_procesamiento-de-adn.html

http://salutip.blogspot.com/2010/09/cuantos-tipos-de-razas-humanas-pueden.html