Únete á nosa canle de Whatsapp
Un estudo internacional codirixido por investigadores españois secuenciou o xenoma de 809 primates e revelou unha nova forma de atopar mutacións xenéticas responsables de moitas enfermidades humanas, entre elas cardiopatías e diversos cancros. Os resultados axudaron a crear un algoritmo de intelixencia artificial con relevancia clínica, para identificar as causas xenéticas das enfermidades humanas utilizando os datos xenómicos dos primates.
O traballo, publicado nun conxunto de cinco estudos nun número especial da revista Science, proporciona nova información sobre a diversidade xenética e a filoxénese dos primates, que é importante para comprender e conservar a diversidade da especie máis próxima á humana.
“Os humanos somos primates. O estudo de centos de xenomas de primates non humanos, dada a súa posición filoxenética, é moi valioso para os estudos evolutivos, para entender mellor o xenoma e as bases da nosa singularidade, incluídas as bases das enfermidades humanas, e para a súa futura conservación”, sinala Tomàs Marquès-Bonet, investigador ICREA no Instituto de Bioloxía Evolutiva (CSIC-UPF) e catedrático de Xenética da Universidade Pompeu Fabra (UPF) que codirixe o traballo. No estudo colaboraron investigadores de 24 países.
O estudo combinou a secuenciación do xenoma de primates de 233 especies, cubrindo case a metade de todas as especies de primates existentes na Terra, incluíndo o estudo de restos fósiles e multiplicando por catro o número dos xenomas de primates dispoñibles ata o de agora. Reveláronse os xenomas do 86% dos xéneros e de todas as familias de primates. Deles, oito de cada dez foron secuenciados no Centro Nacional de Análisis Genómica (CNAG) de Barcelona.
Un ChatGPT xenético
Unha das limitacións da xenética humana e clínica é a incapacidade actual para detectar, entre centos de miles de mutacións, as que orixinan enfermidades. Actualmente descoñécense as causas xenéticas de moitas enfermidades comúns, como a diabetes e as cardiopatías, debido á falta de información xenética ou ao gran número de factores xenéticos implicados. Crese que algunhas enfermidades orixínanse cando un conxunto de variacións xenéticas ou mutacións cun efecto “leve” actúan conxuntamente para causar unha enfermidade de orixe polixenético, como a diabetes ou o cancro.
Ao comparar o xenoma de primates non humanos co humano, a investigación identificou 4,3 millóns de mutacións que afectan á composición dos aminoácidos e poden alterar a función das proteínas (as pezas moleculares básicas para a vida). Estas mutacións identificadas en primates son a base para realizar estudos comparativos coas variantes humanas e identificar aquelas variantes clave en moitas enfermidades humanas.
“O 6 % destas mutacións son abundantes en primates e, por tanto, considéranse “potencialmente benignas” en enfermidades humanas, dado que se tolera a súa presenza nestes animais.”, afirma Kyle Farh, vicepresidente de Intelixencia Artificial de Illumina e coautor principal das publicacións.
A identificación de mutacións causantes de enfermidades logrouse grazas ao algoritmo de aprendizaxe profunda PrimateAI-3D. Un algoritmo de intelixencia artificial (IA) desenvolto por Illumina, a empresa líder mundial en secuenciación de ADN, que é unha especie de ChatGPT para xenética, que utiliza a secuencia do xenoma en lugar da linguaxe humana.
Novos coñecementos sobre a singularidade humana
A publicación deste proxecto contén o catálogo máis completo de información xenómica de primates elaborado ata a data, que abarca case a metade de todas as especies de primates existentes na Terra. Contén información de primates de Asia, América, África e Madagascar.
Estes estudos tamén indicaron que a xenética dos primates non sempre se corresponde ca súa taxonomía. Existen casos nos que as relacións entre especies de primates descríbense máis como redes complexas que como simples árbores ramificadas.
Outro estudo profunda na evolución das especies de babuinos, un grupo amplo e diverso de monos, mostrando que houbo varios episodios de hibridación e fluxo xenético entre especies que non se recoñeceron anteriormente. Ademais, os investigadores mostraron que os babuinos amarelos do oeste de Tanzania son os primeiros primates non humanos que recibiron achegas xenéticas de tres liñaxes distintas.
“Estes resultados suxiren que a estrutura xenética da poboación e a historia da introgresión entre liñaxes de babuinos é máis complexa do que se pensaba, e iso demostra que os babuinos son un bo modelo para a evolución dos humanos, os neandertais e os denisovanos”, afirma Jeffrey Rogers, profesor asociado do Centro de Secuenciación do Xenoma Humano e do Departamento de Xenética Molecular e Humana da Facultade de Medicina de Baylor, que codirixiu este estudo.
“Os nosos estudos proporcionan pistas sobre que especies necesitan máis urxentemente esforzos de conservación, e poderían axudar a identificar as estratexias máis eficaces para preservalas”, afirma Lukas Kuderna, primeiro autor dun dos estudos.
Por último, o novo catálogo xenómico reduciu á metade o número de innovacións xenómicas que se crían exclusivamente humanas. Esta observación facilita a identificación daquelas mutacións non compartidas cos primates que, en consecuencia, poden ser exclusivas da evolución humana e das características que nos fan humanos.
Os investigadores do IBE e a UPF Lukas FK, Kuderna, Alejandro Valenzuela, David Juan, Arcadi Navarro e Esther Lizano tamén participaron nos estudos agrupados nesta edición especial de Science.
O outro consorcio do número especial, codirixido por Guojie Zhang, da Universidade de Zhejiang, e Dong-dong Wu, do Instituto de Zooloxía de Kunming, coa colaboración da IBE, levou a cabo análises xenómicas comparativas dos xenomas de referencia de 50 especies de primates, incluída a humana, e tamén contribuíu con outros catro artigos a este número especial.
Estes artigos céntranse nas evolucións xenómicas e achegan novos coñecementos sobre o proceso de especiación das especies de primates, as innovacións xenómicas relacionadas coa singularidade humana e a evolución social dos primates.
