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Las ventajas y limitantes de las plataformas de la NGS en los análisis de la diversidad biológica

MICROARRAYS ILLUMINA

Hoy en día se vienen realizando incontables estudios sobre la flora y fauna silvestre a una escala poblacional, con un énfasis en la determinación de patrones que se adapten frente a los cambios ambientales. Es por eso que en este blog, quiero hablarte de las técnicas más beneficiarias que te ayudaran a realizar de manera más efectiva tus estudios enfocados en la diversidad biológica.

Fue gracias a los marcadores genéticos moleculares y la secuenciación directa de fragmentos cortos de ADN mediante el método de Sanger, que han sido, y aún siguen siendo, las principales herramientas de estudio para la diversidad biológica, ya que estas técnicas supusieron una revolución en el estudio de los organismos biológicos. Por primera vez, se pudo establecer las diferencias entre especies, poblaciones e individuos sobre la base del genotipo en lugar de la apariencia externa o fenotipo.

Recordemos que el fenotipo es la manifestación externa de un genotipo, y que está condicionado por el efecto del ambiente y es entonces que al momento de determinarlo, se requiere de ensayos relativamente complicados para descontar el efecto de éste y su interacción con el genotipo. Pero gracias al genotipado y a la posibilidad de proporcionar marcadores moleculares para así comparar un gran número de caracteres homólogos independientes del ambiente, se ha facilitado en gran medida la realización de estudios filogenéticos, tanto para delimitar la integridad de las especies y confirmar su estatus taxonómico, como para testar hipótesis evolutivas. Además, los marcadores moleculares han permitido la realización de estudios poblacionales a escala local o regional, ya que permiten acceder al genotipo de un número elevado de individuos.

MICROARRAYS ILLUMINALa obtención de variantes moleculares para el genotipado de individuos y la determinación de los perfiles de expresión de genes concretos tuvieron un fuerte impulso con el desarrollo de los biochips o microarrays de ADN y ARN, que consisten en superficies sólidas con celdillas en las que se depositan una serie de secuencias de nucleótidos de manera ordenada y que se basan en la capacidad de hibridación entre dos cadenas de ADN complementarias entre sí y aun hoy en día, todavía se utilizan en abundancia. Sin embargo, pese a que los microarrays permiten genotipar de manera menos sesgada que los marcadores genéticos tradicionales y evaluar la expresión diferencial de miles de genes simultáneamente, presentan algunas complicaciones en su diseño derivadas de la necesidad de conocer a priori las secuencias de interés de los organismos de estudio, algo que en muchos casos no es posible cuando se trabaja con especies no modelo. Sin embargo, los avances de la genética no se detuvieron, siguieron adelante para mejorar en casi todos sus aspectos faltantes, y es así, que surge la siguiente revolución genética en la cual nos ayuda con el estudio de los seres vivos así como las interacciones entre ellos. Claro, estamos hablando del desarrollo de las plataformas de secuenciación de alto rendimiento, o también llamada en su momento de nueva generación (Next Generation Sequencing NGS).

SECUENCIACION DE NUEVA GENERACION

Muchos procesos biológicos y ecológicos que anteriormente no podían ser abordados por su elevado coste, hoy en día pueden ser estudiados a través de la secuenciación de genomas y transcríptomas o del genotipado masivo de individuos. Desde el punto de vista del estudio de la diversidad biológica, la secuenciación masiva permite, entre otras aproximaciones, obtener de manera relativamente sencilla un gran número de marcadores genéticos en especies no modelo (sin lugar a duda en número mucho mayor que por las técnicas tradicionales, e incluso más que con microarrays) para estudios filogenéticos, de diversidad, o de mapeo genético, también nos ayuda con la determinación de patrones de expresión y regulación génica o la identificación de especies de microorganismos presentes en muestras ambientales. Todo esto gracias a las tecnologías de secuenciación, que nos han ayudado a dar un paso enorme a la hora de abordar el estudio de especies silvestres, tanto de animales como de plantas, ya que éste se veía limitado con las técnicas tradicionales. En general, las especies silvestres no se contemplan como especies modelo, es decir, los recursos genómicos dedicados a su estudio son más bien escasos, de manera que la obtención y transferencia de marcadores era costosa y frecuentemente se obtenía baja resolución a nivel de cobertura genómica.

Ya que con mucha frecuencia, la caracterización de la diversidad genética en estos organismos se determinaba a partir de una representación muy reducida de sus genomas, pudiendo llevar a inferencias erróneas de parámetros poblacionales o en la determinación de fenómenos de adaptativos, evolutivos o de especiación. Sin embargo mediante el uso de las plataformas de secuenciación, conseguiremos secuenciar en paralelo millones de fragmentos de ADN en múltiples individuos, lo cual redunda en un abaratamiento de costes y del tiempo de realización de los experimentos.

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