El atlas de la actividad gen¨¦tica
Una investigaci¨®n re¨²ne el uso que hacen las c¨¦lulas del genoma y que explica la vida humana Los datos ser¨¢n esenciales para la medicina regenerativa
Todas las c¨¦lulas del cuerpo tienen el mismo genoma, y si unas se desarrollan como neuronas del cerebro, otras como hepatocitos del h¨ªgado y otras hacen m¨²sculo o hueso es solo porque en cada una se activa o reprime un conjunto distinto de genes: en eso se basa la maravillosa complejidad organizada del cuerpo humano que nos permite ver y actuar, razonar e imaginar, prosperar y enfermar. Un consorcio de 250 cient¨ªficos de 20 pa¨ªses presenta hoy en 18 trabajos el atlas de todos los elementos gen¨¦ticos, o tramos de ADN, que controlan la actividad de todos los genes, y que son los responsables de que un solo genoma produzca el universo de variedad que nos mantiene vivos y nos hace humanos.
Las neuronas, los hepatocitos y las c¨¦lulas de la piel o del hueso son solo unos pocos ejemplos vistosos de los 400 tipos de c¨¦lulas que constituyen nuestro cuerpo. El atlas de la actividad gen¨¦tica que erige toda esa diversidad ¡ªpero que tambi¨¦n la coordina en sistemas integrados y autorregulados¡ª es el primer gran resultado de Fantom, uno de los grandes consorcios cient¨ªficos dedicados a interpretar el genoma de nuestra especie, su sentido profundo y las razones ¨²ltimas de la enfermedad humana.
El consorcio se llama Fantom ¡ªun trabajoso acr¨®nimo de functional annotation of the mammalian genome, o anotaci¨®n funcional del genoma de los mam¨ªferos¡ª y ha logrado ensamblar un minucioso atlas de los 180.000 promotores y 44.000 enhancers del genoma humano. Son los tramos o segmentos de ADN que activan distintos subconjuntos de genes en unas regiones del cuerpo u otras, y generan as¨ª la abigarrada variedad funcional del cuerpo. Los promotores act¨²an junto a los genes, y los enhancers (estimuladores) lo hacen a distancia, a veces desde posiciones muy alejadas en el cromosoma, o incluso desde un cromosoma distinto. El trabajo se presenta en dos art¨ªculos de Nature y otros 16 trabajos en otras revistas cient¨ªficas.
Fantom tiene 14 a?os de existencia, que es m¨¢s o menos la edad m¨¢xima que puede tener una investigaci¨®n gen¨®mica (los primeros borradores de genoma humano se presentaron a comienzos del milenio). Fue una iniciativa del genetista Yoshihide Hayashizaki, del instituto Riken de Yokohama, y desde entonces ha sido liderado por esa gran instituci¨®n cient¨ªfica japonesa. Su objetivo no es tanto el genoma en s¨ª mismo (formado por ADN), sino los productos de su activaci¨®n (constituidos por ARN, una mol¨¦cula similar).
El genoma es un texto (ttgaccta¡), pero "?qu¨¦ es lo que est¨¢ escrito all¨ª?", se pregunta Hayashizaki, fundador y director general de Fantom. "Responder esta cuesti¨®n ha sido el objetivo final del consorcio desde su mismo comienzo; la biblioteca b¨¢sica de definici¨®n celular producida por Fantom 5 (la quinta edici¨®n del proyecto, que es la que se presenta ahora) es un paso notable hacia la manipulaci¨®n de las c¨¦lulas; estos datos ser¨¢n un recurso esencial para desarrollar un amplio abanico de tecnolog¨ªas en las ciencias de la vida, unos m¨¦todos que conducir¨¢n al desarrollo de la medicina regenerativa y personalizada en el futuro inmediato".
La forma de los genes es la famosa doble h¨¦lice del ADN, donde cada hilera (cada h¨¦lice simple) es complementaria a la otra. Esta complementariedad es el fundamento de la capacidad de todo ser vivo de sacar copias de si mismo, porque, si se separan las dos hileras, cada una es capaz de reconstruir a la otra. Activar un gen consiste en separar moment¨¢neamente sus dos hileras y sacar una copia de trabajo de una de ellas, esta vez no hecha de ADN, sino de una mol¨¦cula similar llamada ARN, formada por una sola hilera, y que es la que usa la c¨¦lula para leer la informaci¨®n contenida en el gen.
"Los humanos somos complejos organismos multicelulares compuestos por al menos 400 tipos celulares distintos", explica el coordinador de Fantom 5, Alistair Forrest, del grupo de an¨¢lisis de informaci¨®n gen¨®mica del Riken. "Esta bella diversidad de tipos celulares nos permite ver, pensar, o¨ªr, movernos y combatir las infecciones, y sin embargo todo ello est¨¢ cifrado en el mismo genoma; la diferencia entre todas estas c¨¦lulas est¨¢ en qu¨¦ parte del genoma usa cada una, y ahora hemos investigado sistem¨¢ticamente, por primera vez, exactamente qu¨¦ genes usa cada tipo de c¨¦lula a lo largo del cuerpo humano, y las regiones gen¨®micas que determinan d¨®nde se activa cada gen del genoma".
Las partes de un todo misterioso
La biolog¨ªa ha dado en la ¨²ltima d¨¦cada un salto cuantitativo abrumador. Las ¨®micas ¡ªgen¨®mica, prote¨®mica, metabol¨®mica y varias otras disciplinas¡ª est¨¢n explotando el mapa del genoma humano y toda una serie de galopantes desarrollos tecnol¨®gicos y matem¨¢ticos sirven para describir los componentes de los sistemas vivos con una minuciosidad y precisi¨®n que hubieran parecido ciencia ficci¨®n hace tan solo 10 a?os. El af¨¢n catalogador de la biolog¨ªa no es nuevo: en tiempos de Linneo se clasificaban especies animales o vegetales y ahora se compilan inventarios de genes, secuencias, prote¨ªnas o metabolitos con el mismo esp¨ªritu abarcador. Pero los bi¨®logos saben que catalogar es solo la primera parte de la faena, y no la m¨¢s importante.
La turbamulta de especies, g¨¦neros, familias y reinos de organismos no adquiri¨® su pleno sentido hasta que Darwin y la teor¨ªa de la evoluci¨®n ofrecieron un esquema racional ¡ªuna explicaci¨®n de alto nivel¡ª para generar toda esa diversidad abrumadora y barroca. Y las modernas ¨®micas todav¨ªa est¨¢n esperando a su Darwin: una teor¨ªa simple y razonablemente elegante que las haga encajar en su sitio. "Las ciencias ¨®micas han generado una sorpresa reveladora detr¨¢s de otra", dice el director de Fantom, Yoshihide Hayashizaki. "La vida, sin embargo, permanece huidiza en gran medida". Mientras llega la luz, habr¨¢ que profundizar en las aplicaciones m¨¦dicas.
Las mutaciones t¨ªpicas que ocurren en los genes generan enfermedades como el Huntington y los miles de enfermedades raras que afectan a una minor¨ªa de individuos. Pero las grandes dolencias, entre las que se cuentan las principales causas de mortalidad y p¨¦rdida de calidad de vida ¡ªcardiovasculares, neurodegenerativas y muchos c¨¢nceres¡ª tienen muy a menudo relaci¨®n con el tipo de elementos gen¨®micos que describe el proyecto Fantom: tramos de ADN como los promotores y los enhancers que no alteran la secuencia de los genes en s¨ª, pero afectan al d¨®nde y al cu¨¢ndo de su activaci¨®n.
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