Llega un punto en nuestra vida donde nos preguntamos, ¿qué somos?, ¿qué nos define como especie humana? Y vemos que la mayoría de las cuestiones sobre las que debatimos cotidianamente tienen que ver con las formas que tenemos de entender o definir al ser humano. Bajo esta idea nace la búsqueda de definirnos, surge el maravilloso mundo de la secuenciación.

Ya hemos hablado un poco del tema, y es que, la secuenciación surge a partir del descubrimiento del ADN hasta la secuenciación completa del proyecto del Genoma Humano. Sin embargo hoy quiero centrarme en definir algunos puntos importantes:

• ¿Qué es la secuenciación? 
• ¿Dónde puede aplicarse esta tecnología?
• Y el costo-beneficio que nos proporcionaría

Bien, como dicen por ahí, comencemos por el principio. Cuando hablamos de secuenciación, nos referimos a determinar el orden de los cuatro componentes básicos químicos, llamados "bases", que forman la molécula de ADN. La secuencia nos indica la clase de información genética que se transporta en un segmento específico de ADN, ya sea para determinar qué tramos de ADN contienen genes y cuales transportan instrucciones que activan o desactivan a estos.

Observamos que en la doble hélice las 4 bases químicas se unen siempre con la misma pareja para formar pares de bases (AT, CG), este emparejamiento es la base del mecanismo mediante el que las moléculas de ADN se copian cuando las células se dividen, y también es la base para los métodos usados en la mayoría de los proyectos de secuenciación de ADN. De forma resumida podemos decir que la secuenciación es el conjunto de métodos y técnicas bioquímicas cuya finalidad es la determinación del orden de los nucleótidos (A, T, C y G) y su objetivo es obtener todos los nucleótidos ordenados del ADN de un organismo.

Sencillo ¿no crees?, sin embargo, ¿cómo podemos aplicar esta tecnología en cada uno de nuestros proyectos? La mayoría de los estudios se centran en el área médica, pero también entran los sectores de agricultura, acuicultura, ganadería, microbiología, incluso en la salud y nutrición personal, todo esto debido a sus principales usos:

• Leer y descifrar genomas de distintos organismos (de novo sequencing).
• Medir las variaciones genéticas de un organismo con respecto a otro para entender la diversidad genética natural, esa reserva genética que permite a los seres vivos adaptarse evolutivamente a un entorno siempre cambiante. Pero también para conocer las mutaciones que provocan disfunciones celulares y en último término enfermedades genéticas raras o complejas como el cáncer.
• Analizar los patrones de expresión de genes. Esto permite comparar el nivel transcripcional de las células en diferentes estados (fisiológicos o patológicos) y determinar las variaciones en los patrones de expresión subyacentes a los diferentes fenotipos. También es posible obtener información acerca de otros fenómenos como el splicing del ARN o la variación en número de copias de los genes (CNV).
• Desarrollar estudios epigenéticos e investigar los mecanismos de regulación del genoma.
• Analizar el estado de los ecosistemas y el impacto de las actividades humanas sobre ellos mediante el del material genético de muestras medioambientales

Como sabemos desde la finalización del Proyecto del Genoma Humano, las mejoras tecnológicas y la automatización han aumentado la velocidad y reducido los costos al punto en que genes individuales pueden secuenciarse de manera rutinaria, y en algunos laboratorios se pueden secuenciar más de 100 billones de bases al año, y un genoma completo puede secuenciarse por tan sólo unos cuantos miles de dólares.

Pero, ¿cómo es posible este costo reducido?, aunque la tecnología convencional de secuenciación ideada por Sanger proporciona la resolución definitiva para detectar variantes genéticas de pequeño tamaño, tiene la limitación de solo poder realizar 96 o 384 reacciones en paralelo. Esto propicia que la ejecución de experimentos de secuenciación basados en esta técnica se prolongue mucho tiempo y que el precio por base secuenciada sea elevado (para grandes proyectos se estima un coste de 0.5 US por kilobase [kb], lo que es aproximadamente 1 € por cada 2.5 kb).

Sin embargo, los avances tecnológicos de los últimos años han conducido al desarrollo de la secuenciación de nueva generación (next generation sequencing [NGS]), también conocida como secuenciación masiva paralela, del inglés massive parallel sequencing (MPS) mejorando dramáticamente en los últimos años, logrando que el número de bases que se pueden secuenciar por unidad de precio haya crecido exponencialmente de aquí podemos afirmar que las nuevas plataformas se distinguen por su capacidad de secuenciar millones de fragmentos de ADN de forma paralela a un precio mucho más barato por base.

Y si seguimos hablamos del costo-beneficio pues debemos tomar en cuenta que la secuenciación masiva tiene el potencial de detectar todos los tipos de variación genómica en un único experimento, incluyendo variantes de nucleótido único o mutaciones puntuales, pequeñas inserciones y deleciones, y también variantes estructurales tanto equilibradas (inversiones y traslocaciones) como desequilibradas (deleciones o duplicaciones).

Estas tecnologías están permitiendo la consecución de logros científicos trascendentales. Su potencial ha permitido el desarrollo de nuevas aplicaciones y pruebas biológicas que van a revolucionar, en un futuro próximo, el diagnóstico postnatal y prenatal de enfermedades genéticas.

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Referencias:

• F. Sanger, S. Nicklen, A.R. Coulson. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc Natl Acad Sci USA, 74 (1977), pp. 5463-5467
• M.L. Metzker. Sequencing technologies - the next generation. Nat Rev Genet, 11 (2010), pp. 31-46
• Ansorge, W. A. Rosenthal, B. Sproat, C. schwager, J. Stegemann and H. Voss (1988) Non-radioactive automated sequencing of oligonucleotides by chemical degradation. Nucleic Acids Res 16(5): 2203-2206
• Blackburn, G. M. and M. Gait (1996), Nucleic Acids in Chemistry and Biology, 2nd Ed., Oxford, U. Pr., NY, EUA.