La secuenciación de un genoma puede servir para prevenir enfermedades, pero no siempre es así. Detallamos por qué.

Hace tiempo que la ciencia ficción imaginó un mundo en el que la secuencia del genoma nos diría cómo seríamos y qué enfermedades padeceríamos a lo largo de nuestra vida. Durante los últimos años el coste de secuenciar un genoma humano ha bajado significativamente y se sitúa hoy alrededor de los 1.000 euros.  Esto ha hecho que la secuenciación de nuestro ADN sea cada vez más habitual, y ya hay empresas que ofrecen este servicio. ¿Pero qué podemos saber a partir de estos datos?

El ADN es una doble hélice formada por el apareamiento de cadenas de nucleótidos, que contienen Adenina, Guanina, Citosina o Timina . / Madprime

El ADN es una doble hélice formada por el apareamiento de cadenas de nucleótidos, que contienen Adenina, Guanina, Citosina o Timina . / Madprime

El ADN es una molécula formada por subunidades llamadas nucleótidos. Los hay de cuatro tipos, según si tienen Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) o Timina (T). Los nucleótidos se enlazan entre ellos para formar largas cadenas, que a su vez se agrupan de dos en dos formando una doble hélice. Los humanos tenemos 46 fragmentos de ADN, los llamados cromosomas. I la secuencia que forman las bases nitrogenadas (A, C, G, T) es la secuencia del genoma. En total, unos 3.000 millones de pares de bases, que contienen toda la información para nuestro desarrollo y funcionamiento.

Nuestras características dependen, fundamentalmente, de proteínas (y así del ADN).

Una pequeña parte de esta secuencia codifica para proteínas. Las proteínas son moléculas que también están formadas por piezas, los aminoácidos, y cada uno de ellos corresponde a una secuencia de tres nucleótidos del ADN. En conjunto, el fragmento de ADN que da lugar a una proteína se denomina gen codificante. Las proteínas se encargan de ejecutar la práctica totalidad de funciones celulares. Por tanto, nuestras características dependen, fundamentalmente, de proteínas (y así del ADN). En consecuencia, la mayoría de las enfermedades también están causadas por alteraciones en la función de estas, a veces debido a mutaciones (cambios en la secuencia del ADN).

Hay características o enfermedades que dependen únicamente de una proteína (un gen): por ejemplo el grupo sanguíneo ABO o la fibrosis quística. En casos como estos, la secuencia del gen nos permite predecir el rasgo o la enfermedad. Sin embargo, en general la secuencia de un gen no es suficiente para hacerlo.

 

Las mutaciones se afectan entre ellas

A menudo las proteínas desarrollan su función conjuntamente con otras proteínas y por tanto es posible que una mutación en una sea compensada o modificada por una mutación en otra, fenómeno llamado epistasia.

Imaginemos que una silla de cuatro patas tiene una pata más corta que las otras tres. El resultado será una silla inestable. Sin embargo, si acortamos las otras tres patas de la misma forma, la silla será un poco más bajita, pero estable y útil. En este caso, para saber el efecto de la pata corta, hay que mirar las otras tres.

Hay que mirar diferentes puntos del genoma. El problema es que en muchos casos no sabemos cuáles.

Análogamente, para saber qué efecto tiene una mutación en un lugar del genoma, hay que mirar otros puntos. El problema es que en muchos casos no sabemos cuáles ni cuántos, como si en el caso de la silla no supiéramos cuántas patas tiene. Variaciones en secuencias del genoma que no codifican para proteínas, sino con función reguladora o aparentemente sin función, también pueden influir, cosa que contribuye a la complejidad del problema.

 

El ambiente afecta la expresión de los genes

El ambiente modifica el efecto de las variaciones genéticas. / John Lavery

El ambiente modifica el efecto de las variaciones genéticas. / John Lavery

A parte de les interacciones entre genes, el ambiente (dieta, contaminantes del aire, exposición al sol…) también determina en gran parte cómo se expresan los genes y cuál es el efecto de las mutaciones, pero todavía no entendemos bien cómo. De la misma forma, se sabe que el ambiente que experimenta el niño durante su desarrollo dentro de la madre influye sobre el efecto de las variaciones genéticas.

Por tanto, el elevado número de interacciones, dentro del genoma y con el ambiente, hacen que saber la secuencia de nuestro ADN todavía no nos pueda servir para predecir con certeza enfermedades complejas como la diabetes, enfermedades autoinmunes, psiquiátricas, cánceres o rasgos como la altura.

 

Esquema de las regiones de los cromosomas con variantes en la secuencia que influyen en el peso y otras medidas corporales (con alta evidencia estadística). / NIH

Esquema de las regiones de los cromosomas con variantes en la secuencia que influyen en el peso y otras medidas corporales (con alta evidencia estadística). / NIH

Por ejemplo, hay alta evidencia estadística que unas 400 regiones del genoma tienen variantes en la secuencia que influencian la altura de un individuo, pero aunque se tengan todas en cuenta simultáneamente solo explican un 16% de las diferencias en la altura entre individuos. Si se tienen en cuenta variantes adicionales para las cuales la evidencia estadística es menor, la cifra aumenta a un 56%. Y es que un de los principales problemas con los que se encuentran los científicos es cómo determinar qué regiones y variantes del genoma influencian la característica de interés.

A pesar de la imposibilidad de predecir con certeza en la mayoría de casos, la secuencia del genoma sí que nos da información relativa al riesgo de padecer ciertas enfermedades o a la respuesta a fármacos. Y a medida que descubramos más variantes genéticas asociadas con una característica concreta y cómo afecta el ambiente, estaremos más cerca de poder entender el mensaje de nuestro ADN y predecir mejor.

 

Portada: University of Michigan

 

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Posted by Rosa Martínez Corral

Biòloga. Actualment treballa al grup de Dinàmica de Sistemes Biològics al Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (PRBB). -- Bióloga. Actualmente trabaja en el grupo de Dinámica de Sistemas Biológicos en el Parque de Investigación Biomédica de Barcelona (PRBB).