Genómica Comparativa: Investigaciones que derivaron de su Aplicación

Por: Pierina Danós

La Genómica Comparativa estudia las relaciones entre genomas de diferentes especies o razas y tiene como objetivo beneficiarse de la información proporcionada por los genomas de distintas especies para entender la función y los procesos evolutivos que actúan sobre los mismos. El nacimiento de esta disciplina científica es hacia los años sesenta, cuando Margaret Dayhoff compiló por primera vez todas las secuencias de a minoácidos de las proteínas conocidas hasta entonces y las comparó sistemáticamente. Como resultado de ese ejercicio se hizo patente que proteínas con funciones parecidas exhiben a menudo secuencias de amino ácidos parecidas. Y a la inversa, secuencias de aminoácidos parecidas exhiben normalmente funciones parecidas. Esta estrecha relación entre secuencia y función, junto con la capacidad de cuantificar de una forma biológicamente razonable el parecido entre secuencias, ha sido sin duda uno de los pilares sobre los que se ha construido el edificio de la Biología Molecular moderna. Aunque es todavía un campo reciente, actualmente entre las secuencias genómicas de 600 virus, 205 plásmidos, bacterias, hongos y animales se logró construir más de 1.000 genomas completados, incluido el genoma humano y a su vez esta ciencia promete adquirir nuevas percepciones sobre muchos aspectos de la evolución de las modernas especies.

La predicción de genes es también una aplicación importante de la genómica comparativa, como lo es el descubrimiento de nuevos y no codificantes, pero funcionales, elementos del genoma; aprovechándose así de las similitudes y diferencias en las proteínas, ARN, y regiones reguladoras de diferentes organismos para inferir cómo la selección natural ha actuado sobre tales elementos. Todo esto basándose en el principio de que aquellos elementos que son responsables de similitudes entre diferentes especies se conservarían a través del tiempo (selección estabilizadora), mientras que los elementos responsables de las diferencias entre especies deberían divergir (selección direccional). Finalmente, aquellos elementos que no son importantes para los sucesos evolutivos del organismo no serán conservados (la selección es neutral).
Según las investigaciones, al compararse el genoma humano con el de otros organismos, se hallan ciertos genes que funcionan de forma similar en distintas especies. Utilizando esta información, el objetivo principal es prevenir ciertas enfermedades incurables y tratar otras, y aunque aún queda mucho por investigar, la posibilidad ha abierto más de un acalorado debate. La similitud entre nuestro genoma y el de algunos animales domésticos es casi exacta y abre las puertas a una etapa de experimentación que esta próxima a su apogeo, dados los nuevos proyectos para eliminar algunas restricciones éticas en los laboratorios. Actualmente se considera al genoma del ratón, el cerdo y la vaca, algunos de los más cercanos al del ser humano. Las investigaciones actuales sobre los genomas mencionados y su uso en la biología y medicina son las siguientes:

La Vaca (75% de similitud): La investigación a cargo de la Universidad de Newcastle tiene como objetivo desarrollar embriones que produzcan células madre ilimitadas para el desarrollo de terapias contra enfermedades como el Alzheimer, mal de Parkinson y daños en la espina dorsal. Ante los impedimentos de la clonación terapéutica, los investigadores debían encontrar una manera de saltear el obstáculo. La creación de un embrión hibrido humano-vacuno fue el siguiente y principal avance hecho hasta el momento en ese campo. Dicho embrión es un 99% humano pues casi t odo el material genético de la vaca fue removido, pero aun no es seguro para tratar con pacientes humanos. Sin embargo, muchos científicos coinciden que, de lograr desarrollar embriones híbridos que sobrevivan el tiempo suficiente (no más de 14 días), ayudaría a acelerar la investigación para lograr terapias efectivas contra enfermedades actualmente incurables

El Cerdo (90% de similitud): A cargo de la empresa Nextran, esta investigación busca la creación de un cerdo con genes humanos cuyos órganos puedan ser transplantados a personas en la lista de espera de los hospitales. En la terminología médica, estas intervenciones quirúrgicas reciben el nombre de xenotrasplantes o trasplantes heterólogos. Los cerdos se han convertido en los animales predilectos para la investigación sobre xenotrasplantes por dos principales razones: en primer lugar, hay un gran número de ellos y se reproducen con facilidad; en segundo lugar, son bastante parecidos, fisiológica y genéticamente a los humanos. El procedimiento consiste en extraer embriones de cerdos con apenas 2 células e inyectarles un gen humano empleando una aguja más fina que un cabello para luego implantarlos en una cerda que hará de madre adoptiva. Entonces dentro de 114 días el animal parirá una camada en la que habrá al menos un lechón transgénico. Aunque todo esto parece muy prometedor aún queda un gran obstáculo por sortear: los retrovirus. Estos son los patógenos portados por cerdos más temidos pues introducen su código genético en las células que infectan, lo que significa que se multiplican al mismo tiempo. Los retrovirus viven indefinidamente, suelen propagarse a través del contacto sexual y la sangre, y pueden esconderse en el organismo durante muchos años, incluso décadas, antes de producir síntomas. Tal es así que la agrupación de científicos y profesionales sanitarios Campaña para los Trasplantes Responsables (Campaign for Responsible Transplantation) ha solicitado la prohibición de las investigaciones sobre los trasplantes heterólogos. Por otro lado, Fritz Bach, destacado experto en xenotrasplantes de la Universidad de Harvard ha solicitado la creación de una comisión para estudiar los riesgos que entraña este tratamiento. Por estas razones el proyecto sigue sujeto a una constante investigación.

El Ratón (99% de similitud): La casi total similitud que el ser humano comparte con este roedor lo convierte en un modelo óptimo para descifrar las funciones de los genes y estudiar la base de enfermedades humanas. Por esta razón es casi imposible de especificar a una investigación reciente dado su alto uso en los laboratorios alrededor del mundo (Estados miembros de la Unión Europea establece que los ratones son los animales que más se usaron en 2005). Algunas de las razones por las que se le aprecia tanto en los campos de la Biología y Medicina son, por ejemplo, en el cáncer: la mayoría de los genes implicados en los tumores humanos también lo están en el ratón. Otras características que lo hace ser protagonista en la mayoría de investigaciones actuales es el hecho de es el úni co animal que posee sistemas eficientes de cultivo de células embrionarias pluripotenciales (células ES), lo que permite la realización de mutaciones dirigidas. Además son uno de los modelos más útiles para estudiar la biología de la enfermedad y la eficacia de fármacos. En este último c ampo sigue siendo el modelo más utilizado para definir si una molécula tiene o no tiene actividad (sobre todo usando modelos de ratones desnudos con líneas celulares), mientras que los transgénicos han sido críticos para entender la biología de la enfermedad y entender qué papel cumplen ciertos genes en las enfermedades. Su uso nunca decayó y tuvo un papel fundamental en el descubrimiento de los complejos de histocompatibilidad responsables del rechazo de los tejidos en trasplantes y en otros hitos de la genética, aunque hubo un momento en que la Drosophila melanogaster, la común mosca de la fruta, le restó protagonismo dada su facilidad y bajo coste de uso. No sería hasta los años 80 cuando el desarrollo de la tecnología del ADN recombinante lo devolviera a la palestra como protagonista principal. Pero hoy no hay duda de la capacidad del ratón en investigación, y las características mencionadas anteriormente hacen de este animal un modelo tan idóneo para el estudio de la biología humana que los expertos consultados le auguran una larga vida en el laboratorio, más aún cuando las técnicas de transgénesis y de gene targeting (bombardeo de genes) están aún por explotar.