El genoma no codificante, que antes era llamado ADN basura y que representa nada menos que el 98 o 99% de todo lo que contiene el genoma, tiene regiones que son fundamentales para la biología y la salud humana, según se desprende de una amplia investigación coliderada por la empresa estadounidense Illumina, dedicada a desarrollar, fabricar y comercializar sistemas integrados para el análisis de variación genética y función biológica, y el Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro mixto del CSIC y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), de Barcelona.
Entre esas regiones hay algunas que son esenciales para la vida y no han cambiado a lo largo de la evolución -regulan el funcionamiento del pulmón, por ejemplo- de todos los mamíferos, y hay otras que están en la base de lo que nos distingue de otros animales: lo que nos hace ser humanos.
La evidencia sobre la existencia de esas regiones en el genoma no codificante con funciones importantísimas se publica hoy en Nature y también ha contribuido a ella el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG) de Barcelona y la Facultad de Medicina de Baylor, ubicada en el Centro Médico de Texas, en Houston.
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Todo lo descrito «abre la puerta» a un campo enorme de investigación en embriología y salud humana, ha explicado a este diario Tomàs Marqués-Bonet, coautor principal del artículo, que es investigador Icrea del IBE y catedrático de Genética del Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida de la UPF.
Cuestiona el uso de técnicas de edición CRISPR
La nueva evidencia, en paralelo, también pone en cuestión determinados usos de las técnicas de edición del genoma CRISPR porque con ellas se puede estar manipulando, sin saberlo o sospecharlo, elementos no codificantes del genoma que son básicos para la vida y la evolución, ha confirmado el científico. «Con ésto hay un problema, y es que no solo se toca lo que se tiene que tocar (para un objetivo de salud humana, por ejemplo) sino que también se tocan otras regiones del genoma no codificante que no se sabe qué hacen», ha apuntado.
Esta investigación refuerza la necesidad de ver el genoma en dos partes: la que codifica para proteínas, a la cual se le llama ADN codificante, y el resto del genoma que, actualmente, se denomina ADN no codificante.
Este nuevo estudio lo ha llevado a cabo un equipo internacional de 100 científicos de 15 países (30 de ellos han analizado los datos generados) durante cinco años de trabajo, y dentro de un proyecto más amplio que ya ha dado pie a un número especial de Science publicado seis meses atrás (en junio de 2023), que recogió el mayor catálogo de información genómica de primates hasta la fecha, y más artículos.
Marqués-Bonet ha destacado la importante aportación del CNAG, una entidad financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación y la Generalitat de Cataluña; «proyectos como éste no se podrían hacer sin un recurso como éste», ha dicho.
En esta ocasión (artículo de Nature), ha detallado Marqués-Bonet, se ha comparado el genoma humano con los genomas de 202 mamíferos secuenciados previamente en Estados Unidos y, lo que es más importante, con los genomas de hasta 239 especies diferentes de primates, en un 80% secuenciados por primera vez a nivel mundial en el CNAG, contando con la colaboración de primatólogos de todo el mundo, que enviaron a Barcelona todas las muestras necesarias de ADN para poder hacerlos.
Toda esa información (o datos) se analizó con un método consiste, a grandes rasgos, en poner el genoma humano arriba de todo y por debajo ir añadiendo los de todos los primates y el resto de mamíferos analizados para ir comparándolos.
De esa forma se ha visto que hay cientos de miles de secuencias reguladoras no codificantes, derivadas de adaptaciones evolutivas recientes (por selección natural), que están conservadas exclusivamente en primates y en sus familiares los humanos (cerca del 99% de la secuencia básica de ADN es igual en estas dos especies, por lo que se les considera primas hermanas). Se ha observado asimismo que una pequeña variación en su secuencia de ADN de los cientos de miles de regiones reguladoras identificadas en este estudio podría derivar en alteraciones de los rasgos biológicos, incluida la salud, que es algo de lo que podrían salir los fundamentos moleculares de la biología única del homo sapiens moderno.
Marqués-Bonet sugiere que, de igual forma que con las secuencias de ADN codificantes de proteínas se han logrado avances, ahora esta nueva evidencia pone a disposición de investigadores básicos y clínicos de todo el mundo la posibilidad de avanzar, desde las diferentes disciplinas y áreas de la biomedicina, en el conocimiento también de las secuencias no codificantes identificadas en el estudio, usando para ello, además, las nuevas herramientas de big data, data science, inteligencia artificial y machine learning. En su opinión, también puede dar mucho juego científico estudiar la función de todas esas regiones del genoma no codificante en células y organoides. «Se podría ir mirando una a una cada región ultraconservada y qué enfermedades regula y qué hace», expone, a modo de ejemplo de explotación científica de la nueva evidencia que se acaba de publicar.
«Mapear los elementos de secuencia conservados en el genoma no codificante constituye un paso esencial para comprender los efectos de todas las variantes en todo el genoma y vincularlos con rasgos y resultados de enfermedades específicos», ha manifestado, por su parte, Lukas Kuderna, primer autor del estudio, ahora investigador en Illumina y antes en la UPF.
