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Secuenciación masiva de ADN

Publicado en la versión papel como: “La respuesta de los genes”, en Information Technology. Octubre de 2013. Nº 193

En 1990 se inició el Proyecto Genoma Humano, que buscaba lograr la secuenciación del genoma humano completo. Es decir, grupos de científicos de diversas partes del mundo cartografiaron los casi 25 mil genes que componen nuestro genoma, nuestra secuencia de ADN. Un proyecto titánico, que llevó más de diez años y miles de millones de dólares. Hoy en día, un genoma humano puede secuenciarse en 27 horas, y cuesta entre cinco mil y ocho mil dólares.

Secuenciadora ADN Ilumina

Esta reducción en el costo y en el tiempo, que habría parecido increíble diez años atrás, se debe a los grandes avances en la tecnología de secuenciación de ADN, que hoy puede llamarse secuenciación masiva gracias a la relativa facilidad con que una máquina puede analizar muchas muestras a la vez.

Secuenciación masiva de ADN

secuenciación masiva de ADN “Es probable que cada ser humano tenga su mapa genómico al nacer, en un futuro cercano”, opina Martín Vázquez, gerente de investigación de INDEAR, e investigador independiente del CONICET. La ciencia y la tecnología van de la mano en esa dirección, bajando costos y tiempos.

El mercado mundial en tecnología y liderazgo de su aplicabilidad, está dominado por Illumina, seguida por Ion Torrent y Roche. A los que se les suman los grandes centros públicos como Broad Institute, en Estados Unidos, y BGI en China.

“Creo que la secuenciación de próxima generación será el futuro, en sustitución de muchas de las tecnologías disponibles en la actualidad para el diagnóstico y predicción de enfermedades”, nos cuenta Veridiana Cano, representante de Illumina Brasil, disertante del I Simposio Internacional de Secuenciación Masiva del ADN, organizado por la UADE el pasado 13 de septiembre, al que asistieron más de 400 personas.“El día que el diagnostico genético sea una realidad como una herramienta de predicción, vamos a vivir más y mejor”.

“Hoy por hoy la secuenciación de genomas completos es una poderosa herramienta de investigación”, opina Federico Prada, director de licenciatura en Bioinformática e investigador de la UADE. “No obstante, la transferencia tecnológica desde los laboratorios hacia la industria permitirá incorporarla de manera sistemática al mundo de la salud y la producción agrícola-ganadera fundamentalmente”.

“La secuenciación masiva, de la mano de la genómica, funciona como estrategia para salir a ‘buscar respuestas biológicas con redes en lugar de usar cañas’”, sigue Federico Prada. Comparación necesaria para diferenciar la forma en que la genética clásica trabajaba, que buscaba sus genes candidatos uno a uno. En cambio, la genómica hace su búsqueda de manera masiva.

“¿Por qué algunas personas son más susceptibles a ciertas enfermedades? ¿Cuál es el mejor tratamiento para una determinada persona? ¿Qué probabilidad tiene un individuo de adquirir la enfermedad de Parkinson? ¿Por qué una variedad de semilla posee un rinde por hectárea mucho mayor que otra? Estas son sólo algunas de las preguntas que se podrían contestar con este acercamiento experimental, nos cuenta Prada. “Por supuesto que la secuenciación per se no arroja estos resultados. La secuenciación es sólo la materia prima que debe ser procesada por profesionales como los bioinformáticos para obtener este tipo de respuestas”.

Impacto social de la secuenciación masiva

“La secuenciación clínica de genomas humanos salva vidas y esto ha sido claro en ejemplos de enfermedades raras y poco frecuentes en donde el impacto es directo ya que la causa genética se desconoce. También en enfermedades complejas y multifactoriales como el cáncer en donde puede permitir un manejo más apropiado de las terapias aplicables a un paciente”, opina Martín Vázquez.

Los cambios que generará la secuenciación en la sociedad serán “profundos, de grandes implicancias, pero dependerá de como manejemos esa información. Aun faltan regulaciones sobre el manejo de la información genómica personal, especialmente en Argentina.

Son datos muy sensibles, implica toda la vida de una persona en formato digital, se debe manejar con cuidado y para las causas en donde sea necesario usarlas, como curar o manejar mejor una enfermedad o ayudar a sus prevenciones o diagnósticos tempranos”, sigue Vázquez.

“La secuenciación masiva será tan común como hoy son los teléfonos celulares”, opina Alberto D’Andrea, director de la Licenciatura en Biotecnología de UADE, y organizador del Simposio antes mencionado. “Estamos ante uno de los puntos de inflexión más grandes de la historia. Todos nosotros, en menos de una década, tendremos nuestro genoma. Sabremos periódicamente cuáles son nuestras nuevas mutaciones. Esto permitirá desde bajar los gastos en salud, hasta hacer documentos de identidad con el genoma”.

Hoy la gran mayoría de sectores de la sociedad no tiene acceso a este tipo de tecnología.

“Pero con la reducción de los costos en el futuro próximo debería estar primero al alcance de las medicinas prepagas y luego accesible a los sistemas de salud públicos financiados por el estado”, opina Martín Vázquez. “Las metas son alcanzar un genoma humano primero de 1000 dólares y luego de 100 dólares. Hoy es entre 5 y 8 veces el primer valor porque aun las tecnologías se están desarrollando y generando información de calidad para poder tener buenas bases de datos. La calidad tiene un costo, por eso hoy todavía es caro para la población en general, pero estamos en la etapa de generar información de calidad. Luego de eso se podrá hacer foco en iniciar una nueva carrera para seguir bajando los costos y masificarlo. En escala de tiempo estamos hablando de apenas unos años más”.

“De todas formas el panorama cambio muchísimo en los últimos 5 años, se ha pasado de secuenciar genomas de 100.000 dólares a 8000 dólares manteniendo o mejorando la calidad”, sigue Vázquez.

¿Qué impacto tendrá sobre la agricultura y la manipulación genética de los alimentos? Vázquez opina que “secuenciación masiva de ADN no va necesariamente de la mano con manipular genéticamente a los cultivos, de hecho va más en la dirección de encontrar más variantes de interés en las poblaciones naturales y poder manejarla mejor y mas rápido con  técnicas de mejoramiento convencional”.

Secuenciación masiva en Argentina

“En la Argentina hay bastantes secuenciadores”, nos cuenta Alberto D’Andrea. “Los importantes son los de última generación por su velocidad de secuenciación y disminución de los costos. Hay en el Instituto Leloir. El Dr. Rolando Rivera Pomar acaba de incorporar uno en el Centro de Bioinvestigaciones de la Universidad Nacional del Noroeste de Buenos Aires (UNNOBA)”.

“Las primeras maquinas estuvieron en INDEAR”, dice Martín Vázquez, “hoy existe CATG, un consorcio financiado por MinCyT que tiene un gran potencial de tecnologías de NGS. CATG tiene 3 nodos (FIL, INTA e INDEAR-CONICET) y capacidad para atender un diverso número de proyectos. Lo importante no es tanto fabricar las tecnologías sino tener la capacidad de poder producir la información de calidad con dichas tecnologías”.

Illumina, uno de los más grandes a nivel mundial, tiene fuerte presencia en América Latina. En Argentina trabajan a través de Biosystems desde 2012.

“En toda América de Sur, son más de 100 equipos de secuenciación y genotipificación”, dice Veridiana Cano. “Este año se instaló el primer equipo de secuenciación de nueva generación de gran escala, modelo HiSeq en el INDEAR de Rosario, hace dos meses y ahora estamos instalando el primer equipo “benchtop”, modelo MiSeq en el INTA Castelar”, nos cuenta Julieta Kopka, de Biosystems. Equipos que rondan los 125 mil dólares.

Esta tecnología puede utilizarse tanto para la medicina como para la agricultura, que es lo que se está haciendo en el país. La línea principal de investigación es la de la secuenciación de los llamados microbiomas. Por cada célula humana, en nuestro cuerpo tenemos 100 de otros microorganismos, ese universo en miniatura es el microbioma, que también puede estudiarse en las plantas.

“El impacto sobre microbiomas es notable, ya que permite diagnosticar y manejar mejor enfermedades cuyas causas se atribuyen a desordenes de microbiomas”, dice Martín Vázquez. En el caso de Plantas, se asume que el manejo apropiado de sus microbiomas es la segunda revolución verde en productividad después de la introducción de los transgénicos. No hay otra forma de conocer variaciones o desordenes de microbiomas si no es a través de la secuenciación masiva”.

En Argentina se han iniciado los proyectos Pampa Dataset, que está inventariando estos microbiomas en los suelos argentinos, y el Proyecto Microbioma Humano Argentino, primera base de datos de población local, realizada por INDEAR, junto con el CIBIC de Rosario.

Según D’Andrea este año 2013 es el año de la secuenciación masiva en el mundo. “Hay muchas evidencias de ello. Se inicia con o sin los argentinos. El Simposio fue un intento de decírselo al país. Al grito: “Argentinos a las cosas””, opina D’Andrea.

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