Leen por primera vez un cromosoma humano completo: sin «espacios» y de extremo a extremo

Científicos logran el primer ensamblaje completo del cromosoma X humano.

La secuencia del cromosoma X con una precisión sin precedentes puede ayudar a entender enfermedades humanas.

Han pasado 20 años desde que se anunciara la secuenciación del genoma humano, un hito que se presentó como una revolución en el diagnóstico, prevención y tratamiento de gran parte de las enfermedades.

Durante todo este tiempo, la lectura de nuestro «código de barras» ha ido perfeccionándose hasta ser la más precisa y completa que se haya producido jamás de cualquier vertebrado.

Sin embargo, nuestro ADN es intrincado y todavía esconde muchos secretos.

Ahora, por primera vez, científicos han determinado la secuencia completa de un cromosoma humano de un extremo al otro (telómero a telómero) sin espacios y a un nivel de precisión sin precedentes.

En concreto, el cromosoma estudiado de los 46 que posee cada individuo en el interior de cada núcleo celular ha sido el X, el que junto al Y determina el sexo, «seleccionado debido a su relación con una miríada de enfermedades, incluidas la hemofilia, la enfermedad granulomatosa crónica y la distrofia muscular de Duchenne», explica Karen Miga, investigadora del Instituto de Genómica de la Universidad de California en Santa Cruz (EE.UU.) y autora principal del estudio.

El trabajo, publicado en la revista «Nature», ha sido llevado a cabo por el Instituto de Genómica y el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano.

Forma parte del proyecto Telómero a Telómero (T2T).

Ha sido posible gracias a una nueva tecnología de secuenciación de nanoporos que lee el genoma con mayor precisión, permitiendo «lecturas ultra largas».

En concreto, permite ensamblar las secuencias de ADN repetidas que son comunes en todo el genoma.

Hasta ahora, las tecnologías existentes producían lecturas relativamente cortas de la secuencia, que luego debían ensamblarse como si fueran un rompecabezas.

Pero era como tratar de encajar una gran extensión de cielo azul en un rompecabezas, sin pistas de qué pieza va con cuál.

«Estas secuencias ricas en repetición alguna vez se consideraron intratables, pero ahora hemos avanzado a pasos agigantados en la tecnología de secuenciación», afirma Karen Miga, investigadora del Instituto de Genómica y responsable del estudio.

«Con la secuenciación de nanoporos, obtenemos lecturas ultra largas de cientos de miles de pares de bases que pueden abarcar una región de repetición completa».

El equipo asegura haber producido un conjunto de genoma completo que excede todos los realizados antes en términos de continuidad, integridad y precisión, incluso superando el genoma de referencia humano actual en algunas métricas.

Sin embargo, los investigadores reconocen que todavía hay múltiples pausas en la secuencia.

Una de ellas se encuentra en el centrómero, una región notoriamente difícil de ADN que se encuentra en el centro de cada cromosoma.

Si un cromosoma tiene forma de equis, el centrómero sería la parte central donde se unen sus cuatro brazos.

En el cromosoma X, el centrómero abarca nada menos que 3,1 millones de pares de bases (las bases A, C, T y G forman pares en la doble hélice de ADN y codifican la información genética en su secuencia) muy repetitivas.

El equipo pudo identificar variantes dentro de la secuencia de repetición para servir como marcadores, que utilizaron para alinear las lecturas largas y conectarlas para abarcar todo el centrómero.

«Ahora podemos llegar a estas regiones repetidas que cubren millones de bases que antes se consideraban intratables.

Para mí es simplemente alucinante», asegura Miga.

La secuenciación de nanoporos, además de proporcionar lecturas ultra largas, también puede detectar bases que han sido modificadas por metilación, un cambio epigenético que no altera la secuencia pero tiene efectos importantes sobre la estructura del ADN y la expresión génica.

Llenar estos vacíos en la secuencia del genoma humano abre nuevas regiones donde los investigadores pueden buscar los orígenes de algunas enfermedades y otras pistas para preguntas importantes sobre la biología y la evolución humana.

Precisamente, una investigación anterior descubrió en los centrómeros grandes fragmentos de ADN neandertal y de otras antiguas especies de homínidos aún desconocidas para nosotros.

«En términos generales, se sabe que las regiones que faltan en nuestro mapa actual del genoma humano son las más variables en la población humana y, por lo tanto, ofrecen secuencias nuevas y en gran parte inexploradas para estudiar la biología y la enfermedad humanas», señal Miga.

Según explica, esto ampliaría el número de biomarcadores y avanzaría en los mapas de asociación genética para explorar millones de bases en el genoma humano.

A su juicio, este completo cromosoma «telómero a telómero» (T2T) es «un hito de lo que nuestra tecnología actual puede ofrecer».

El próximo objetivo será construir sobre estos mapas mejorados.

Fuentes: ABC, UC Santa Cruz