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| 9/8/2012 12:00:00 AM

Proyecto Encode: las claves del ADN basura

Un nuevo descubrimiento sacude a la ciencia. El proyecto Encode acaba de descifrar el papel crucial que cumple una parte del ADN, que antes era considerada inocua y ahora se convierte en una poderosa herramienta para curar enfermedades como el cáncer.

Uno de los momentos más cruciales de la ciencia se dio hace 12 años cuando se logró decodificar por primera vez la secuencia del ADN de una persona. La hazaña fue tan importante que Bill Clinton, para entonces presidente de Estados Unidos, y Tony Blair, primer ministro británico de la época, la anunciaron. No era para menos. Lo que se descubrió es equivalente a descifrar un libro con 3 billones de letras que forman el manual de instrucciones para crear un ser de la complejidad del homo sapiens.

Los genes son recetas para hacer proteínas y cuando una célula necesita una en particular, los genes se aseguran de que se fabrique. En aquel entonces, sin embargo, la gran revelación consistió en descubrir que los segmentos del libro que tenían ese tipo de instrucción constituían apenas el 1,5 por ciento de todo el material genético. El resto fue descartado como ADN basura. Era como si el 97 por ciento de este recetario fueran garabatos sin sentido.

Ahora la noticia es que la semana pasada, un grupo de 440 investigadores que se embarcó hace casi diez años en un proyecto conocido como Encode, cuya misión era estudiar ese ADN basura, demostró que estaban equivocados. A través de 30 estudios publicados en las más respetadas revistas científicas, demostraron que ese 97 por ciento descartado como inservible en realidad es crucial en la producción de componentes que controlan ese 1,5 por ciento del genoma ya conocido desde 2000. Los expertos observaron que al menos el 80 por ciento de este material genético basura, también conocido como ‘materia oscura’, está activo y juega un papel importante en el funcionamiento de órganos, tejidos y células.

Para el proyecto, que costó 288 millones dólares, se realizaron 1.600 experimentos que buscaban entender lo que pasaba en este supuesto basurero genético. En total se estudiaron 147 tipos de células humanas. Y el resultado básicamente es que esta parte del genoma que antes se creía inocuo hace las funciones de un interruptor que activa y desactiva genes y, en general, orquesta la manera como trabaja todo este complejo sistema. En otras palabras, es el que controla que mientras las células del hígado hacen enzimas, las del pelo produzcan keratina sin equivocarse. Cada tipo de célula, la del hígado, la piel o las neuronas depende de un circuito de interruptores diferente que controla su trabajo.

Los expertos lo comparan con un panel de control con casi 4 millones de interruptores que prenden y apagan a los genes. “Son elementos regulatorios”, reveló Mike Snyder, de la Universidad de Stanford, uno de los principales investigadores de Encode, sigla en inglés para Enciclopedia de los Elementos del ADN. Ellos deciden qué genes se usan en una célula, así como cuándo, y determinan, por ejemplo, si una célula debe convertirse en neurona o en glóbulo rojo. “Parte de las diferencias entre un individuo y otro reside en qué tan eficiente es este sistema de control”, añade Snyder. Antes se creía que las variantes en los genes eran lo que hacía que alguien fuera especial, pero gracias a este nuevo trabajo hoy se sabe que “hay más variantes en los elementos regulatorios que en los mismos genes”, dice el experto.

Eric Lander, presidente de Broad Institute lo llamó el “Google maps de la genética”. Según explicó a The New York Times, el hito de el año 2000, cuando se completó la secuencia del ADN de un individuo, consistió en algo similar a tomar una foto de la Tierra desde el espacio en la que se ve un diseño básico donde apenas sobresalen las características más prominentes del planeta pero “no dice dónde están las autopistas, dónde quedan los restaurantes, cómo es el tráfico a ciertas horas del día, ni dónde están los hospitales ni los ríos”, explica Lander. En esta nueva etapa, los científicos han hecho un acercamiento que permite ver en detalle este código “de la misma manera en que alguien mira una calle en Google maps”, añadió Elise Feingold del National Human Genome Research Institute.

Una de las sorpresas fue encontrar que un gen puede recibir instrucciones de una docena de interruptores y muchos de ellos lo hacen a distancia, pues no están cerca de los genes que controlan. Esto ayuda a comprender por qué se encontraban mutaciones relacionadas con ciertas enfermedades, como el cáncer de seno, en áreas donde no hay genes. Tal parece que en estas zonas se encuentran los interruptores ‘dañados’ que las producen.

Esto sucede porque el ADN en el núcleo está organizado en forma tridimensional.

“Antes no entendíamos cómo una secuencia podía influir en un gen determinado si estaba lejos de este. Ahora podemos explicar que esa secuencia, si bien está lejos lineamente puede estar cerca por la disposición tridimensional”, dice Ignacio Zárate, genetista y profesor asociado del Instituto de Genetica de la Universidad Javeriana.
Todo lo anterior, en lugar de facilitar las cosas, muestra que el genoma es mucho más intrincado que un simple recetario para hacer proteínas. “Casi cada gen que analizamos está tocando otras piezas de ADN, y nunca es solo una, sino cinco, ocho o diez”, dijo a New Scientist Job Dekker de la Universidad de Massachussets en Worcester. “El impacto del trabajo es tan grande que tendremos que cambiar los libros y la forma de estudiar el tema”, señaló Zárate.

Saber esta información es de una trascendencia mayor para la ciencia. “Mientras el descubrimiento del genoma no tenia aplicaciones clínicas, este hallazgo sí permitirá desarrollar tratamiento”, agrega el experto.
 
Parte del rompecabezas que más trasnochaba a los científicos era saber por qué en estudios de gemelos idénticos, uno de ellos se diagnosticaba con cáncer mientras que el otro permanecía saludable. Gracias a Encode se pudo establecer que “muchos de los cambios que generan las enfermedades no están en los genes sino en los interruptores”, dijo Snyder.

El descubrimiento ayudará a entender el rol que desempeña el ambiente en la aparición de estas enfermedades y a desarrollar drogas que se enfoquen particularmente en dichas alteraciones. Un caso concreto es la enfermedad de Crohn, cuya característica básica es la inflamación del intestino. Los científicos no sabían por qué entre un grupo de personas con un riesgo elevado de sufrir esa enfermedad, unas desarrollan esta condición y otras no. Todo indica que la enfermedad no está relacionada con un gen en particular sino con un juego de interruptores que están asociados con las células del sistema inmunológico. Una hipótesis, según Ewan Birney, otro investigador del proyecto, es que “quizás en un lugar del genoma, lejos del gen asociado con la enfermedad, hay una variante que hace al individuo más sensible a esa bacteria. Usted desarrolla esta enfermedad porque tiene el tipo más sensible y esa infección bacterial particular ocurre en un momento en que es vulnerable”.

Otra aplicación del hallazgo en la medicina será el diseño de drogas a la medida del paciente. Un problema recurrente en el manejo de enfermedades es observar que algunos de ellos no responden al tratamiento. “Parte de la respuesta está en el genoma, de modo que si se sabe la relación entre el material genético de esa persona y la droga que más le funciona, será un gran avance en la medicina”, dice.

También servirá para elaborar nuevos medicamentos con objetivos específicos. En el cáncer de próstata, por ejemplo, hay mutaciones en genes que no están siendo atacados por fármacos. Pero con Encode se podría analizar qué parte de la materia oscura está controlando a estos genes para diseñar una terapia que maneje los interruptores de manera que el problema se detenga. Por eso muchos asocian el descubrimiento a un mapa: con esta información se podrá saber qué vías llevan a un determinado gen que provoca el cáncer.

Pero así como es de importante el hallazgo, los expertos señalan que este no significa el fin de una misión sino apenas el comienzo. Aún más, con la puerta que se abrió los científicos pudieron ver el enredado sistema que es el genoma humano. “Es como abrir un clóset y encontrar una bola de cables”, dijo a The New York Times Mark Gerstein, investigador de la Universidad de Yale, quien hizo parte del proyecto. “Es más parecido a una densa jungla”, agrega Birney, y el reto ahora es tratar de descifrarla. Pero cuándo todo esto se podrá traducir en un tratamiento efectivo para el cáncer es aún un misterio. Por eso el experto es más cauteloso que sus colegas en 2000 y asegura que “aún no estamos ni siquiera cerca al final de la búsqueda”.
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