PROYECTO GENOMA HUMANO

INTRODUCCIÓN


INTRODUCCIÓN


El proyecto genoma humano (HGP, sus siglas en inglés; PGH, en castellano) es una de las grandes hazañas de la exploración en la historia; un viaje interno de descubrimientos, más allá de la exploración de los planetas y del cosmos. Se trata de un esfuerzo internacional de investigación encaminado a secuenciar y construir un mapa de todos los genes de nuestra especie (nuestro genoma), que verá su final en el presente año. Una vez completo nos dará la ocasión de, por primera vez, leer el modelo genético completo que construye a un ser humano.

Además del HGP existen esfuerzos similares para conocer los genomas de varios organismos usados comunmente en la investigación biomédica, como el ratón, moscas de la fruta y ascarides. Tales organismos se llaman organismos modelo, ya que sirven a menudo como modelos de investigación que nos pueden ayudar a ver cómo el organismo humano se comporta.

Para entender completamente estos genomas el HGP también desarrolla las tecnologías para el análisis del genoma y asesora a los científicos que podrán utilizar las herramientas y los recursos creados por el HGP para realizar la investigación que mejorará la salud humana. Reconociendo la profunda importancia y la seriedad de esta empresa, otra misión del HGP es examinar las implicaciones éticas, legales y sociales de la investigación genética humana.

Las entidades implicadas en el PGH incluyen el Instituto Nacional de Salud (NIH), que creó el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI) en 1989; el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE), además de numerosas universidades y otros centros de investigación en los EEUU e internacionales en el Reino Unido, Francia, Alemania, Japón y China.



¿QUÉ ES EL PGH?


El PGH es un programa de investigación y colaboración internacional cuya meta es construir un mapa completo de todos nuestros genes, el genoma humano.

El PGH es la culminación de la historia de la investigación genética. En 1911, Alfred Sturtevant, entonces un becario en el laboratorio de Thomas Hunt Morgan, elaboró el mapa genético de los genes de la mosca de la fruta. La elaboración de este primer mapa genético de Sturtevant se puede comparar con el primer vuelo de los hermanos Wright en el Kitty Hawk. Igualmente, el PGH se puede comparar con el programa Apolo que llevó al hombre a la Luna.

El material hereditario de todos los organismos multicelulares es la famosa doble hélice de ácido desoxirribonucleico (DNA), que contiene todos nuestros genes. El DNA se compone de cuatro bases químicas, emparejadas formando los peldaños de las moléculas torcidas en forma de escalera del DNA. Todos los genes se componen de las uniones de estas bases, dispuestas de diversas maneras y en secuencias de distintas longitudes. Los investigadores del PGH están descifrando el genoma humano de tres maneras importantes: determinando el orden o secuencia de todas las bases en el DNA del genoma, haciendo mapas que muestran la localización de los genes en las principales zonas de nuestros cromosomas y produciendo lo que se llaman "mapas de acoplamiento" (unas versiones complejas de los mismos mapas genéticos usados en las primeras investigaciones con la mosca de la fruta.)

El PGH ha revelado ya entre 30.000 y 40.000 genes humanos. Los mapas físicos desarrollados en el PGH identificarán sus localizaciones. Los productos de esta investigación darán al mundo una información detallada sobre la estructura, organización y función de la totalidad de los genes humanos.

El Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano publicó el primer borrador del genoma en la revista Nature en febrero de 2001. En este borrador están secuenciados un 90% de los 3.000 millones de pares de bases totales que constituyen nuestro genoma.

Una vez publicado la mayor parte del genoma, Francis Collins, el director del NHGRI afirmó que podía pensarse en el genoma como un libro con múltiples aplicaciones: "es un libro de historia, una narración del viaje de nuestra especie a través del tiempo, es una guía de compras, con un modelo increíblemente detallado para construir cada célula humana. Y es un libro de texto que transformará la medicina, dando a sus profesionales nuevas técnicas para tratar, prevenir y curar enfermedades.

El PGH también patrocina otros programas para caracterizar los genomas enteros de otros organismos usados en la investigación biológica, como la mosca de la fruta, ratones y ascaris. Esto se debe a la similitud de los genes de estos organismos, genes homólogos con funciones similares. De esta forma, la identificación de la secuencia de un gen en un organismo modelo, por ejemplo Caenorhabditis elegans, tiene el potencial de explicar un gen homólogo en los seres humanos o en los otros organismos modelo. Todas estas metas tan ambiciosas requirieron una gran variedad de técnicas y continuarán exigiendo una variedad de nuevas tecnologías que han hecho rápidamente posible la construcción de un primer borrador del genoma humano y continuar mejorando este borrador. Estas técnicas incluyen:

-Secuenciación del DNA
-El empleo de fragmentos de restricción y polimorfismos de longitud (RFLP)
-Cromosomas artificiales de levaduras (YAC)
-Cromosomas artificiales de bacterias (BAC)
-Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
-Electroforesis y otras herramientas y técnicas

Por supuesto, la información es solamente tan buena como la capacidad de utilizarla.
Por lo tanto, los métodos para diseminar la información generada por el PGH a los científicos, médicos y otros, son necesarios para asegurar el uso más rápido de los resultados de la investigación en beneficio de la humanidad. La tecnología y la investigación biomédica serán los principales beneficiarios del PGH.

Sin embargo, desde el principio se tuvieron en cuenta las implicaciones del individuo y la sociedad por poseer detallada información genética; por lo que otro componente del PGH se dedica al análisis de estas implicaciones éticas, legales y sociales por la adquisición de este nuevo conocimiento, y el subsecuente desarrollo de opciones políticas para la consideración pública.

OBJETIVOS


* Identificar los 30.000 genes que tiene el DNA humano
* Determinar las secuencias de los 3.000 millones de pares de bases que conforman la estructura de nuestro DNA
* Almacenar esta información en bases de datos
* Mejorar las herramientas para el análisis de los datos obtenidos
* Transferir las tecnologías relacionadas al sector privado
* Tratar las implicaciones éticas, legales y sociales que puedan presentarse en el proyecto.

BREVE HISTORIA DEL PROYECTO GENOMA HUMANO


En febrero de 2001, el PGH publicó sus resultados: el 90% de la secuencia de 3.000 millones de pares de bases del genoma humano. (El consorcio del PGH publicó sus resultados el 15 de Febrero de 2001 en un artículo en la revista Nature). El proyecto tuvo sus orígenes ideológicos a mediados de los años ochenta del siglo pasado, pero sus raíces intelectuales vienen de antes. Alfred Sturtevant elaboró el primer mapa genético de Drosophila en 1911. Pero en 1953 tuvo lugar el descubrimiento más importante que marcó el primer paso en el análisis molecular del genoma humano, y en mucha de la investigación en biología molecular del siglo pasado. Fue el descubrimiento de la estructura de la doble hélice de DNA, de James Watson y Francis Crick. Los dos investigadores compartieron en 1962 el premio Nobel de medicina (junto con Maurice Wilkins)

A mediados de los años setenta, Frederik Sanger desarrolló técnicas para secuenciar el DNA, por lo que recibió su segundo premio Nobel en Química en 1980 (su primero fue en 1958 por estudios sobre la estructura de proteínas). Con la automatización en la secuenciación del DNA en los años 80, la idea de analizar el genoma humano en su totalidad fue propuesta por algunos biólogos. El departamento de Energía de Los Estados Unidos, en miras de proteger el genoma contra los efectos mutágenos de la radiación se implicó en 1986 y estableció un temprano proyecto del genoma en 1987.

En 1988, el congreso financió al Instituto Nacional de Salud (NIH) y al Departamento de Energía (DOE) para que emprendieran la investigación, y las dos agencias del estado formalizaron una acuerdo firmando un memorandum de comprensión para "coordinar la investigación y las actividades técnicas relacionadas con el genoma humano". El NIH creó la Oficina de Investigación sobre el Genoma Humano, la cual al año siguiente se convirtió en el Centro Nacional para la Investigación del Genoma Humano (NCHGR) En 1990, la etapa de planteamiento inicial fue completada, con la publicación de un plan común de investigación. Este plan de investigación marcó las metas específicas de los primeros cinco años de los 15 años en total para los que fue proyectado.

El advenimiento y empleo de nuevas técnicas de investigación, provocó un progreso rápido en el proyecto, lo que dio lugar a que se pusiera al día el plan de 1990, con un nuevo plan de cinco años anunciado en 1993 en la revista Science. De hecho, una gran parte del trabajo temprano del PGH fue dedicado al desarrollo de nuevas tecnologías mejoradas para acelerar la secuenciacion del genoma. En 2001 el director del NCHGR escribió en un artículo de la revista Genome Research: "construir un mapa físico y genético detallado desarrollando primero mejores, más baratas y rápidas tecnologías para manejar DNA, y secuenciar otros genomas más pequeños de los organismos modelo son los primeros pasos en el camino hacia la secuenciación a gran escala del genoma humano".

En 1997 el NCHGR se convierte en el Instituto Nacional de Investigación del Genoma (NHGRI), anunciando en 1998 un tercer plan de cinco años, de nuevo en la revista Science. En junio de 2000 anunciaron que la mayor parte del genoma humano había sido secuenciado, seguido por la publicación del 90% de la secuencia de 3.000 millones de pares de bases en la revista Nature, en febrero de 2001. Esto sólo fue el final del principio.

Entre las sorpresas que acompañaban la publicación de esta secuencia se incluía: la relativa baja cantidad de genes humanos, unos escasos 30.000; la compleja arquitectura de las proteínas humanas en comparación con sus homólogos en los organismos modelo, etc...

Las restantes metas del proyecto
Se espera que esté disponible en 2003 una secuencia completa y exacta del genoma humano, dos años antes de la planificación original y en un coste inferior al estimado. Con el proyecto cerca de su terminación, la misión del NHGRI se ha ampliado para incluir estudios encaminados a entender el papel del genoma humano en la creación de productos génicos, las proteínas que los genes codifican.

A finales del 2001, con el genoma humano casi completo a su disposición, el NHGRI reunió a 150 de los principales investigadores del genoma en el mundo, para discutir y determinar el enfoque de las nuevas investigaciones. Las ideas y recomendaciones de esa sesión dan lugar a una nueva etapa de la investigación del genoma, que en esencia no ha cambiado: la búsqueda para entender el genoma humano y el papel que juega en la salud y enfermedad. La rentabilidad verdadera del proyecto será la capacidad de diagnosticar, de tratar y de prevenir las enfermedades.

© 2003 Vega, C.; Fersán, G.

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