Int¨¦rpretes del texto de la vida

Somos texto. Un texto indescifrable para el profano, una sucesi¨®n de cuatro letras (A, G, T y C), incomprensible a simple vista, que se corresponden a las cuatro mol¨¦culas que se suceden en las hebras del ADN (son los nucle¨®tidos que contienen las cuatro bases, Adenina, Guanina, Timina y Citosina). Si los antiguos cabalistas buscaban los misterios del universo en la secuencia de letras de las Sagradas Escrituras, ahora los genetistas, con m¨¦todos cient¨ªficos, descifran los misterios de la vida en la secuencia de letras de este texto que se encuentra embrollado en el n¨²cleo de cada una de nuestras c¨¦lulas. De la interacci¨®n entre nuestra gen¨¦tica y nuestro entorno surge nuestra individualidad. Los humanos compartimos el 99,9% de nuestro genoma: no somos tan diferentes entre nosotros.

Una cosa muy grande para ver cosas muy peque?as

Centinelas de los microbios

Cient¨ªficos domadores del sonido

¡°Nuestras tecnolog¨ªas gen¨®micas dan apoyo a multitud de proyectos de investigaci¨®n, de diferentes universidades, empresas o centros de investigaci¨®n¡±, dice Javier Arroyo, director de la Unidad de Gen¨®mica de la Universidad Complutense de Madrid (UCM). En este centro se dedican a desembrollar (metaf¨®ricamente) ese texto retorcido, el ADN, a leer las letras que contiene y que, en ¨²ltima instancia, son nuestros genes. Esto es lo que se llama la secuenciaci¨®n del ADN, que se realiza aqu¨ª mediante diferentes t¨¦cnicas, al servicio de la investigaci¨®n en Biolog¨ªa Ambiental, Biomedicina o Agroalimentaci¨®n. En la Unidad de Prote¨®mica, dirigida por Concha Gil, es donde indagan en las prote¨ªnas.

Tenemos 25.000 genes diferentes, y no funcionan todos a la vez, se ¡®enchufan¡¯ y se ¡®desenchufan¡¯, y aqu¨ª detectamos su funcionamiento mediante el marcaje fluorescente de los RNAs mensajeros correspondientes

Los or¨ªgenes de la gen¨®mica se dan en los a?os 90, gracias a la automatizaci¨®n de las t¨¦cnicas precedentes, pero es en el cambio de siglo cuando la investigaci¨®n se acelera y se consigue secuenciar el genoma completo de diferentes organismos. Hasta llegar al hito del genoma humano, en 2001: nuestro libro de instrucciones. ¡°Entonces se pens¨® que lleg¨¢bamos al final de algo, pero solo era el principio¡±, dice Arroyo. A partir de ah¨ª quedaba interpretar el texto, ver c¨®mo aquella secuencia ca¨®tica de letras codificaba las diferentes funciones. Y c¨®mo sacarle partido. Hoy en d¨ªa, los bioinform¨¢ticos se ayudan de procedimientos de big data para manejar estas cantidades ingentes de informaci¨®n.

Algunas de las t¨¦cnicas que se utilizan en este centro se basan en las primeras metodolog¨ªas de secuenciaci¨®n, inspiradas por el trabajo del dos veces premio Nobel Frederick Sanger, que desarroll¨® su m¨¦todo en 1977 (entonces se hac¨ªa de manera manual, hoy este laboratorio est¨¢ lleno de potentes m¨¢quinas). En otras, como los microarrays de ADN (tambi¨¦n conocidos como chips de ADN) se colocan millones de secuencias sobre una peque?a superficie de aproximadamente un cent¨ªmetro cuadrado, como un chip, y sirven para estudiar la expresi¨®n diferencial de los genes de cualquier organismo. ¡°Tenemos 25.000 genes diferentes, y no funcionan todos a la vez, se enchufan y se desenchufan, y aqu¨ª detectamos su funcionamiento mediante el marcaje fluorescente de los RNAs mensajeros correspondientes¡±, explica Arroyo. As¨ª se pueden hacer, por ejemplo, experimentos sobre la respuesta de la c¨¦lula a f¨¢rmacos contra el c¨¢ncer. Por supuesto, tambi¨¦n se realizan aqu¨ª los ahora c¨¦lebres tests PCR para el diagn¨®stico de la covid-19 y, durante lo m¨¢s duro de la pandemia, el centro particip¨® en el an¨¢lisis de miles de muestras.

Las t¨¦cnicas m¨¢s potentes son las de secuenciaci¨®n masiva, miles de veces m¨¢s potentes que su predecesora: secuencian m¨¢s cantidad de ADN en menos tiempo. ¡°Lo que antes se secuenciaba durante a?os por decenas de laboratorios coordinados por todo el mundo, ahora se hace en cuesti¨®n de d¨ªas¡±, apunta Jes¨²s Garc¨ªa Cantalejo, responsable cient¨ªfico-t¨¦cnico del centro. Arroyo y Cantalejo, por cierto, participaron en su d¨ªa en uno de aquellos proyectos internacionales de secuenciaci¨®n de un genoma completo: el de la levadura. Ahora las cosas son m¨¢s sencillas, que no simples. Pese al extraordinario aumento de capacidades cada t¨¦cnica de las citadas tiene su utilidad espec¨ªfica, dependiendo del problema a tratar. ¡°No se trata de matar moscas a ca?onazos¡±, dice Cantalejo.

?En qu¨¦ investigaciones se utiliza todo este potencial? ¡°Tratamos de conocer la respuesta de las bacterias a los antibi¨®ticos: la resistencia que est¨¢n consiguiendo ciertos microorganismos es uno de los grandes retos que enfrentamos¡±, explica Mar¨ªa Molina, microbi¨®loga de la facultad de Farmacia de la UCM y coordinadora del consorcio InGEMICS de la Comunidad de Madrid, que aplica la ingenier¨ªa microbiana a la mejora de la calidad de vida y a la salud. El conjunto de genes implicados en esta resistencia tiene el nombre de resistoma.

Tambi¨¦n estudian el microbioma, los genes asociados a los millones de bacterias (hasta dos kilos) que tenemos en el aparato digestivo y que son indispensables para nuestra existencia. ¡°El microbioma est¨¢ implicado en muchos problemas digestivos, de obesidad e incluso puede tener relaci¨®n con la depresi¨®n¡±, afirma Molina. Otro de sus campos de investigaci¨®n es curioso: la ¡°humanizaci¨®n de la levadura¡±. No es que vayan a convertir a las levaduras en humanos: ¡°Lo que hacemos es modificar estos hongos para que expresen genes humanos y as¨ª investigar con ellos. Podemos desarrollar nuevos f¨¢rmacos¡±.

El grupo de investigaci¨®n del profesor Arroyo se centra en los antif¨²ngicos: ¡°El arsenal de medicamentos antif¨²ngicos es muy limitado¡±, explica, ¡°as¨ª que buscamos nuevas dianas terap¨¦uticas, nuevas maneras de atacar a estos organismos cuando nos provocan enfermedades sorteando las resistencias que van desarrollando¡±.

Las investigaciones que se realizan aqu¨ª tienen que ver hasta con la marihuana, y no es que se la fumen. El grupo de Cristina S¨¢nchez, profesora de Bioqu¨ªmica y Biolog¨ªa Molecular, se dedica a investigar el sistema endocannabinoide: ¡°Est¨¢ dentro de cada una de nuestras c¨¦lulas y controla funciones como la percepci¨®n del dolor, la memoria, el apetito o el movimiento. Lo que se ve afectado cuando consumes marihuana¡±. Adem¨¢s de la marihuana terap¨¦utica, para mitigar dolores, tiene otros intereses. Por ejemplo: ¡°Queremos averiguar si mediante la investigaci¨®n en este sistema podemos desarrollar medicamentos antitumorales para pacientes con c¨¢ncer¡±, concluye S¨¢nchez.