Xoves 28 Marzo 2024

Nace o panxenoma: o ‘mapa’ do xenoma humano máis completo e diverso da historia

Combina material xenético de 47 individuos de diferentes partes do mundo, o que axudará a estudar mellor as doenzas xenéticas

Un xenoma é o conxunto de instrucións de ADN que axuda a cada ser vivo a desenvolverse e funcionar. As secuencias do xenoma difiren lixeiramente entre os individuos. No caso dos humanos, os xenomas de dúas persoas son máis do 99% idénticos. As pequenas diferenzas restantes contribúen á singularidade de cada persoa e ofrecen, por exemplo, información sobre a saúde, axudando a diagnosticar enfermidades e desenvolver tratamentos.

Para comprender estas diferenzas xenómicas, os científicos crearon sucesivas secuencias do xenoma humano de referencia (chamado GRCh38) mediante fusións dixitais para usalas como un ‘estándar’ co que comparar, o que axuda a aliñar, ensamblar e estudar outras secuencias do noso xenoma.

Publicidade

O panxenoma humano ofrece unha colección máis completa e sofisticada de secuencias xenómicas que capta mellor a diversidade humana

A pesar da súa importancia e continuas melloras, GRCh38 presenta limitacións á hora representar a variabilidade da especie humana, xa que consta de xenomas de só unhas 20 persoas, e a maior parte da secuencia de referencia é dunha soa persoa.

Agora, o Consorcio de Referencia do Panxenoma Humano (HPRC, polas súas siglas en inglés) publica na revista Nature unha nova e sofisticada colección de secuencias que mellora ese xenoma ‘estándar’ e recolle unha diversidade substancialmente maior da que se dispoñía ata o de agora: un novo panxenoma de referencia.

De momento preséntase o primeiro borrador, que inclúe secuencias xenómicas de 47 persoas de diversas partes do mundo e con devanceiros diferentes (africanos, americanos, asiáticos e europeos), pero os investigadores pretenden aumentar ese número ata 350 a mediados do ano 2024. Como as persoas levamos os cromosomas en parellas, a referencia actual inclúe 94 secuencias xenómicas distintas e o obxectivo é alcanzar 700 diferentes cando acabe o proxecto.

Máis de 100 millóns de novas ‘letras’ no ADN

Respecto ao xenoma humano de referencia, o panxenoma engade 119 millóns de pares de bases ou ‘letras’ no ADN e 1.115 duplicacións de xenes (mutacións nas que se duplica unha rexión de ADN que contén un xene), e aumenta a cantidade de variantes estruturais detectadas nun 104%, o que brinda unha imaxe máis completa da diversidade xenética dentro do xenoma humano.

“Desde que se publicou o borrador do primeiro xenoma humano, múltiples proxectos traballaron en mellorar a súa calidade e ir completando esta referencia (por exemplo co recente proxecto Telomere-to-Telomere, T2T). Con todo, unha referencia única e lineal segue sen modelar correctamente a diversidade xenómica da nosa especie, xa que existen múltiples variantes xenómicas que non son comúns a todas as persoas”, explica a SINC un dos moitos autores que participaron neste traballo, Santiago Marco Sola, da Universidade Autónoma de Barcelona.

Usáronse secuencias xenómicas de 47 persoas ancestralmente diversas, pero ese número ascenderá a 350 no ano 2024

“A solución proposta foi modelar unha referencia non-lineal que conteña as variacións xenómicas que existen na poboación –aclara–, considerando a diversidade xenómica da nosa especie. Isto denomínase panxenoma e utiliza unha estrutura de grafo (ou diagrama) para modelar as variacións xenómicas que se dan en diferentes individuos”.

Como un mapa da rede de metro, o gráfico do panxenoma ten moitos roteiros posibles para unha secuencia, con distintos tipos de variantes representadas con cores. / Darryl Leja, NHGRI

Axuda dos supercomputadores

Marco Sola, tamén adscrito ao Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS), destaca que este proxecto non sería posible sen os supercomputadores: “Se a construción dunha referencia xenómica lineal (como GRCh38) require aliñar e ensamblar centos de miles de millóns de bases de ADN, a dunha referencia panxenómica necesita procesar varias ordes de magnitude máis de información”.

No supercomputador MareNostrum 4 do BSC-CNS desenvolvéronse métodos que logo se incorporaron ao proxecto do panxenoma, aínda que o cómputo e procesamento dos resultados finais presentados agora se realizou noutras infraestruturas internacionais de supercomputación.

Aplicacións en biomedicina e saúde

“A referencia do panxenoma humano permitiranos representar decenas de miles de novas variantes xenómicas en rexións do xenoma que antes eran inaccesibles”, subliña o investigador Wen-Wei Liao da Universidade de Yale (EE UU), “e con ela podemos acelerar a investigación clínica, ao mellorar a nosa comprensión do vínculo entre os xenes e os trazos da enfermidade”.

“Todo o mundo ten un xenoma único, polo que o uso dunha soa secuencia xenómica de referencia para cada persoa pode xerar inequidades nas análises xenómicas”, apunta o coautor Adam Phillippy, do Instituto Nacional de Investigación do Xenoma Humano (NHGRI, parte dos National Institutes of Health de EEUU) desde onde se lidera este proxecto, “e por exemplo, predicir unha enfermidade xenética podería non funcionar tan ben para alguén cuxo xenoma é máis diferente do xenoma de referencia”.

De aí a importancia do novo panxenoma. “Os investigadores básicos e os médicos que utilizan a xenómica necesitan acceder a unha secuencia de referencia que reflicta a notable diversidade da poboación humana. Isto axudará a que a referencia sexa útil para todas as persoas, o que axudará a reducir as posibilidades de propagar as disparidades na saúde”, sinala Eric Green, director do NHGRI.

“Os investigadores básicos e os médicos que utilizan a xenómica necesitan acceder a unha secuencia de referencia como esta que reflicta a diversidade da poboación humana”

ERIC GREEN, director do NHGRI

“A creación e mellora dunha referencia do panxenoma humano alíñase co obxectivo do noso instituto de loitar pola diversidade global en todos os aspectos da investigación xenómica, que é crucial para avanzar no coñecemento xenómico e implementar a medicina xenómica de maneira equitativa”, engade.

En liña con este esforzo, o Consorcio de Referencia do Panxenoma Humano inclúe un grupo de ética que trata de anticipar os retos que poidan xurdir e guiar o consentimento informado dos participantes, priorizar o estudo de diferentes mostras e explorar problemas regulatorios relacionados coa adopción clínica, así como traballar con expertos internacionais e comunidades indíxenas para incorporar as súas secuencias xenómicas.

O traballo do Consorcio de Referencia do Panxenoma Humano conta cun orzamento do uns 40 millóns de dólares durante cinco anos, o que inclúe os esforzos para crear a referencia do panxenoma humano, mellorar a tecnoloxía de secuenciación do ADN, operar un centro de coordinación, levar a cabo actividades de divulgación e xerar recursos para que a comunidade científica poida utilizar esta nova referencia.

De feito, xunto ao artigo principal de Nature publicáronse outros dous complementarios con resultados asociados ao borrador do panxenoma humano: un mapa con millóns de variacións dun só nucleótido (SNV, diferenzas dunha soa letra no ADN) non mapeadas antes e outro estudo sobre patróns de recombinación entre os brazos curtos de determinados cromosomas.


Referencia: A draft human pangenome reference (Publicado en Nature)

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.

Relacionadas

O código do xenoma humano está completo: e agora que?

Antonio Salas, xenetista da USC, explica as aplicacións biomédicas no tratamento de enfermidades e os seguintes pasos a dar

Logran a primeira secuencia completa do xenoma humano

Un consorcio internacional desvela novos xenes e lanzará luz sobre as enfermidades hereditarias e propia evolución do ser humano

A gran familia humana: así é a árbore xenealóxica de máis de 2.000 xeracións

Científicos de EE UU e Reino Unido revelan acontecementos fundamentais da historia da humanidade a partir de miles de xenomas actuais e antigos

“O mexillón é un modelo para aprender a combater enfermidades”

Os científicos galegos David Posada e Antonio Figueras lideran o equipo que publicou o panxenoma do molusco, o primeiro nun animal