El gran reto biomédico es descubrir cómo actúan las piezas encargadas de interpretar el genoma humano

La secuenciación de genoma humano en 2003 desveló el enorme manual de instrucciones que definen a un ser humano. Aun así, hay muchas preguntas sin resolver. De hecho, se sabe todavía muy poco sobre dónde se localizan los elementos funcionales dentro del gran manual. Para explicar cómo nos desarrollamos, los científicos necesitan decodificar toda la red de complejos biológicos que regulan el desarrollo de un ser humano. Uno de los mayores retos es analizar las proteínas centrales involucradas en ese desarrollo, las proteínas que se acoplan al ADN. "Si el genoma es la receta para "elaborar" un ser humano, las proteínas del ADN son los "chefs" que lo cocinan", explica gráficamente Herbert Auer, experto en tecnología genómica del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y coorganizador junto a Erich Grotewold, de la Ohio State University, de Conferencia Barcelona Biomed: "El proteoma del ADN". Desde el lunes y hasta el 22 de abril, veintiún expertos en genómica presentan ante un centenar de científicos sus últimos trabajos en el Institut d’Estudis Catalans, en Barcelona, invitados por el IRB Barcelona y la Fundación BBVA.

"La biología está viviendo una época apasionante", coinciden los norteamericanos Thomas Gingeras, jefe de genómica en el Cold Spring Harbor, y Michael Snyder, investigador de la Universidad de Yale. "Estamos identificando poco a poco las instrucciones codificadas en el genoma", explica Gingeras y "estamos viendo dónde se localizan las regiones reguladoras. Por ejemplo, vemos que determinadas mutaciones que se hallan fuera de los genes están, de hecho, en regiones reguladoras de genes".

Gingeras y Snyder son dos de los líderes científicos involucrados en el proyecto ENCODE –el consorcio de la enciclopedia de elementos del ADN-, a día de hoy, el mayor estudio mundial de investigación sobre los elementos funcionales del genoma humano. ENCODE proporcionó en 2007 los primeros datos sorprendentes sobre los elementos de nuestro genoma y su regulación, rompiendo algunas ideas clásicas sobre cómo son nuestros genes y cómo se regulan. Gingeras explica que "estamos ofreciendo una nueva visión sobre el ADN no-codificante, cuya importancia biológica es cada día más evidente, pero del que desconocemos todavía las funciones precisas".

En busca del código regulador

A lo largo de la última década, los científicos han conseguido elaborar una larga lista de proteínas del ADN en humanos, unas dos mil (aunque puede haber todavía muchas por descubrir). A las proteínas del ADN se las conoce como factores de transcripción; histonas de la cromatina –encargadas de empacar el ADN en el núcleo de las células-; y proteínas reparadoras y protectoras del ADN. Son dos mil piezas con funciones centrales en el genoma, encargadas de preservar, leer y ejecutar las instrucciones del libro.

Raramente las proteínas del ADN actúan solas, sino que varias piezas trabajan juntas en una complejísima red de proteínas interaccionando a la vez. Michael Snyder explica que uno de los mayores retos "es dilucidar el código regulador del genoma; es decir, qué factores de transcripción se combinan para regular grupos de genes". Snyder explica que "miles de factores de transcripción trabajan juntos de forma coordinada para regular miles de genes. "Estamos justo ahora empezando a desvelar estas combinaciones de factores. Por ejemplo, hasta hace muy poco desconocíamos que distintas combinaciones de tres proteínas regulan el metabolismo del colesterol".

No sólo se trata de entender cómo cooperan las proteínas del ADN en la realización de funciones en células sanas, sino que los científicos quieren compararlo con casos de enfermedad y en tejidos cancerígenos. "La mayoría de las enfermedades tienen su base en un funcionamiento erróneo de las proteínas del ADN. Por ejemplo, el cáncer es siempre un error o un cúmulo de errores del ADN provocados por un trabajo mal realizado de las proteínas que deben protegerlo, repararlo y leerlo", explica Gingeras. Según el investigador, "averiguar las interacciones y funciones de las proteínas del ADN permitirá entender cómo se desarrollan muchas enfermedades, especialmente, el cáncer".

La tecnología que ha acelerado la secuenciación

Para estudiar la actividad en paralelo de tantas proteínas a través del genoma, los científicos necesitan herramientas avanzadas de modelización. Se trata de tecnologías asociadas a la biología de sistemas, entre las que se halla la tecnología "más fascinante" disponible hoy en todos los laboratorios pioneros: la Next Generation Sequencing, nacida hace tan sólo tres años. "Con esta tecnología conseguimos mapas detallados de los complejos de proteínas actuando en toda la extensión del genoma y detectamos aquellos elementos necesarios en un determinado momento para que un gen se exprese", explica Auer, quien la utiliza en el IRB Barcelona. La potencia de Next Generation Sequencing la demuestra el siguiente dato: un único laboratorio podría obtener en sólo dos semanas los mismos resultados que el proyecto genoma humano, "cuando éste necesitó 10 años de trabajo y la cooperación de cientos de laboratorios de todo el mundo", subraya el científico.