Desxifrat al complet, ara sí, el genoma humà

BarcelonaFa 21 anys la comunitat científica va aconseguir dibuixar un primer mapa del genoma humà, però fins ara aquest atles era només un esborrany. Prometedor, però encara incomplet. Com si al mapa de Nova York hi faltés Manhattan. Alguns dels traços quedaven despenjats, inidentificables o duplicats i, tot i la revolució que ha suposat la troballa per als camps de la biologia i la medicina personalitzada –per exemple, la tecnologia genètica ha permès desenvolupar les vacunes contra el coronavirus en temps rècord–, fins ara els científics no eren capaços d'entendre del tot el llibre d'instruccions del nostre cos. El genoma indica a les cèl·lules quines funcions han de complir i malgrat que el 2003 es va poder desxifrar el 92% de l'ADN de cada cèl·lula de la nostra espècie, justament el 8% del material emmascarat amagava regions importants per a l'evolució, la reproducció i la diversitat humana. Les malalties d'origen genètic, per exemple, que es donen per errors o mutacions en les instruccions. Ara, però, un equip internacional de científics ha aconseguit escodrinyar-lo sencer, amb totes i cadascuna de les més de 3.000 milions de lletres que el componen, i els seus esforços paguen la pena: la seqüència completa s'ha publicat aquest dijous a la prestigiosa revista científica Science.

"Acabar de debò la seqüència del genoma humà ha sigut com posar-se unes ulleres noves. L'avantatge és que podem veure el genoma com un sistema complet i això ens posa en disposició de desentranyar com funciona", resumeix l'investigador de l'Institut Nacional d'Investigació del Genoma Humà (NHGRI, en anglès) Adam Phillippy. Seqüenciar és determinar-ne l'ordre exacte en un segment d'ADN i la tecnologia actual, capaç de llegir centenars de milers de lletres alhora, ha permès arribar a aquesta fita. Al darrere hi ha el Consorci T2T (Telòmer a Telòmer), amb més de cent investigadors liderats per Phillippy i Karen Miga, de la Universitat de Califòrnia - Santa Cruz, i que rep el nom de les estructures que, a manera de caputxons, protegeixen la integritat dels cromosomes, els telòmers.

La descripció de totes les peces del genoma es va publicar primer el maig del 2021 al repositori BioRxiv –sense la revisió d'altres investigadors–, però és ara quan es recull en sis articles a Science, a més d'una dotzena d'escrits complementaris en altres publicacions científiques. "En el futur, quan se seqüenciï el genoma d'una persona, podrem identificar totes les variants del seu ADN i utilitzar aquesta informació per orientar millor la seva atenció mèdica", diu Phillippy. I afegeix: "Ara que ho podem veure tot amb claredat estem un pas més a prop d'entendre què significa tot". Segons els investigadors, sense les regions ocultes fins ara es perdien una gran quantitat de la varietat genètica de la població.

El genoma és un llibre escrit amb combinacions de només quatre unitats químiques designades amb les lletres A, T, C i G(adenina, timina, citosina i guanina, respectivament). Aquestes es denominen bases nucleòtides. Per als humans, el nou genoma de referència conté 3.055 milions de parells de bases nucleòtides i 19.969 gens codificants –productors– de proteïnes, els pilars fonamentals de tots els components de l'organisme i que es troben als 23 parells de cromosomes dins del nucli de totes les cèl·lules. L'equip ha aconseguit trobar 200 milions de gens codificants de proteïnes nous, la majoria desactivats, encara que un centenar poden continuar produint proteïnes. A més, es van descobrir més de 2 milions de variants genètiques fins ara desconegudes en aquestes regions fosques, 622 de les quals es produeixen en gens d'importància mèdica, i també corregeix milers d'errors estructurals en l'esborrany.

Medicina personalitzada

Aquesta primera seqüència completa que cobreix cada cromosoma de cap a cap, sense buits i amb una precisió sense precedents, és accessible a tota la comunitat científica. El T2T s'ha unit ara al Consorci de Referència del Pangenoma Humà, l'objectiu del qual és crear una nova referència del pangenoma –tots els gens– humà basada en les seqüències genòmiques completes de 350 individus, que representi molt més la diversitat humana.

Els investigadors van generar la seqüència completa del genoma utilitzant una línia cel·lular especial que té dues còpies idèntiques de cada cromosoma, a diferència de la majoria de les cèl·lules humanes, que porten dues còpies lleugerament diferents. Entre altres coses, les noves seqüències d'ADN afegides revelen detalls que no s'havien vist mai al voltant dels centròmers, seccions al mig dels cromosomes que tenen un paper fonamental en la seva estructura i en la seva correcta segregació durant la divisió cel·lular. Des de fa temps se sap que els centròmers estan mal regulats en tota mena de malalties i ara “per primera vegada podem estudiar base per base les seqüències que defineixen aquestes estructures i començar a entendre com funcionen”, detalla Miga.

Per al catedràtic de biologia molecular de la Universidad Complutense de Madrid José Manuel Bautista, aquest treball –en què no participa– permet conèixer una part dels cromosomes important per a la seva funció. "És com si descobríssim després de 20 anys que els cotxes que veiem circular tenen embragatge i que hi ha canvis de marxes", ha explicat en declaracions a Efe. "Conèixer les peces que fan funcionar una maquinària biològica que té a veure amb la transmissió de l'herència permet comprendre elements de la història biològica humana i descobrir alguns mecanismes que poden tenir rellevància en la reproducció", destaca el científic.