La revista PLoS Biology ha publicado un nuevo artículo sobre el programa ENCODE (Enciclopedia de Elementos de ADN), que proporciona una visión general de los actuales esfuerzos del equipo por interpretar la secuencia del genoma humano, así como una guía para el uso de la enorme cantidad de datos y recursos obtenidos hasta ahora por el proyecto, según recoge Science Daily.
En palabras de Ross Hardison, profesor de Bioquímica y Biología Molecular de la Penn State University de Estados Unidos y uno de los investigadores principales del equipo del proyecto ENCODE, la filosofía que está detrás de este trabajo es la apertura científica, la transparencia y la colaboración entre las distintas subdisciplinas de la ciencia.
ENCODE viene de la mano del Proyecto Genoma Humano, un estudio que duró 13 años y que tuvo como objetivo identificar los aproximadamente 20.000 a 25.000 genes que existen en el ADN humano. Ambos comparten la creencia de que el código abierto ayuda a la expansión del conocimiento científico y a la comprensión pública de la ciencia.
El proyecto ha logrado este objetivo de difusión de la ciencia mediante la publicación de su base de datos en Internet y, también, con la puesta a disposición de herramientas que facilitan el uso de estos datos en la web del proyecto.
Del laboratorio a las aulas
"Los recursos de ENCODE ya están siendo utilizados por los científicos para sus investigaciones, pero lo realmente revolucionario es que también se están usando en las aulas para formar a estudiantes de todos los ámbitos de la biología. Nuestros alumnos aquí en Penn State están utilizando datos reales de variaciones y funciones genómicas en sus ejercicios académicos, poco después de que los laboratorios hayan generado estos datos", afirma Hardison.
El genoma humano contiene cerca de 3.000 millones de pares de bases (dos nucleótidos opuestos y complementarios en las cadenas de ADN y ARN), por lo que la catalogación e interpretación de toda esta información es una tarea monumental.
"Tenemos un objetivo muy noble: identificar la función de todos los nucleótidos del genoma humano", apunta el director del proyecto. "No sólo estamos descubriendo los genes que dan información a las células y fabrican proteínas, sino que también queremos saber lo que determina que las proteínas se produzcan en las células apropiadas y en el momento oportuno. Encontrar los elementos de ADN que dirigen la expresión regulada de los genes es uno de los principales objetivos de ENCODE".
Pero no el único. Otro de sus retos es la identificación de regiones funcionales del genoma humano, muchas de las cuales tienen bastante misterio, como explica el investigador: "La secuencia del ADN humano a menudo se describe como una especie de lenguaje, pero sin una clave para interpretarlo. Sin una comprensión completa de la "gramática", bien podría ser un gran revoltijo de letras".
El ADN y la enfermedad
En el comunicado, el equipo muestra cómo los datos proporcionados por ENCODE pueden ser de utilidad inmediata en la interpretación de las asociaciones entre las distintas enfermedades y las secuencias de ADN, que pueden variar de persona a persona.
Por ejemplo, los científicos saben que las variantes de ADN situadas en un gen llamado Myc están relacionadas con múltiples tipos de cáncer, pero hasta hace poco el mecanismo que subyacente a esta asociación se desconocía.
Los datos de ENCODE están siendo utilizados para confirmar que estas variantes de ADN pueden modificar la unión de ciertas proteínas, lo que lleva a una mayor expresión del gen Myc y, por tanto, a mayores probabilidades de desarrollo del cáncer. En este sentido, el programa ya ha trabajado en estudios similares que relacionan las variantes de ADN con la susceptibilidad a diversas enfermedades humanas.
Otro de los investigadores principales del proyecto, Richard Myers, presidente y director del Instituto de Biotecnología HudsonAlpha, explicó que el proyecto ENCODE es único, ya que requiere la colaboración de varias personas en todo el mundo que están a la vanguardia de la investigación en cada uno de sus campos: "La gente está trabajando de manera coordinada para averiguar la función de nuestro genoma humano. La importancia del proyecto se extiende más allá del conocimiento básico de quién y qué somos como seres humanos, para llegar hasta la comprensión de la salud humana y de la enfermedad".
Comparación entre especies
Además, los científicos del proyecto ENCODE están aplicando hasta 20 pruebas diferentes en 108 líneas celulares comúnmente utilizadas para recopilar datos importantes. John Stamatoyannopoulos, profesor asistente de genómica y medicina en la Universidad de Washington y otro de los investigadores principales del programa, apunta que ENCODE se ha encargado de producir muchos ensayos, como procedimientos de biología molecular para medir la actividad de los agentes bioquímicos, pruebas que son ahora fundamentales para la biología. "La profundidad, la calidad y la diversidad de los datos de ENCODE no tienen precedentes", sostiene el investigador.
Por su parte, Hardison explica que los científicos disponen de un número limitado de herramientas para explorar el genoma, instrumentos que ya han sido ampliamente utilizados en la comparación entre las especies.
"Por ejemplo, podemos comparar los seres humanos y los chimpancés y obtener resultados fascinantes", afirma el profesor, y continúa: "Pero muy pocas proteínas y otros elementos de ADN difieren de una manera fundamental entre los seres humanos y los chimpancés. La verdadera diferencia entre nosotros y nuestros primos cercanos se encuentra en la expresión génica (el nivel básico en el que los genes dan lugar a rasgos como el color de los ojos, la altura y la susceptibilidad a una enfermedad en particular). ENCODE ayuda a mapear las proteínas involucradas en la regulación y la expresión génica. Nuestro trabajo no sólo explica cómo encontrar los datos, sino que también cómo aplicarlos a la interpretación del genoma humano".
En palabras de Ross Hardison, profesor de Bioquímica y Biología Molecular de la Penn State University de Estados Unidos y uno de los investigadores principales del equipo del proyecto ENCODE, la filosofía que está detrás de este trabajo es la apertura científica, la transparencia y la colaboración entre las distintas subdisciplinas de la ciencia.
ENCODE viene de la mano del Proyecto Genoma Humano, un estudio que duró 13 años y que tuvo como objetivo identificar los aproximadamente 20.000 a 25.000 genes que existen en el ADN humano. Ambos comparten la creencia de que el código abierto ayuda a la expansión del conocimiento científico y a la comprensión pública de la ciencia.
El proyecto ha logrado este objetivo de difusión de la ciencia mediante la publicación de su base de datos en Internet y, también, con la puesta a disposición de herramientas que facilitan el uso de estos datos en la web del proyecto.
Del laboratorio a las aulas
"Los recursos de ENCODE ya están siendo utilizados por los científicos para sus investigaciones, pero lo realmente revolucionario es que también se están usando en las aulas para formar a estudiantes de todos los ámbitos de la biología. Nuestros alumnos aquí en Penn State están utilizando datos reales de variaciones y funciones genómicas en sus ejercicios académicos, poco después de que los laboratorios hayan generado estos datos", afirma Hardison.
El genoma humano contiene cerca de 3.000 millones de pares de bases (dos nucleótidos opuestos y complementarios en las cadenas de ADN y ARN), por lo que la catalogación e interpretación de toda esta información es una tarea monumental.
"Tenemos un objetivo muy noble: identificar la función de todos los nucleótidos del genoma humano", apunta el director del proyecto. "No sólo estamos descubriendo los genes que dan información a las células y fabrican proteínas, sino que también queremos saber lo que determina que las proteínas se produzcan en las células apropiadas y en el momento oportuno. Encontrar los elementos de ADN que dirigen la expresión regulada de los genes es uno de los principales objetivos de ENCODE".
Pero no el único. Otro de sus retos es la identificación de regiones funcionales del genoma humano, muchas de las cuales tienen bastante misterio, como explica el investigador: "La secuencia del ADN humano a menudo se describe como una especie de lenguaje, pero sin una clave para interpretarlo. Sin una comprensión completa de la "gramática", bien podría ser un gran revoltijo de letras".
El ADN y la enfermedad
En el comunicado, el equipo muestra cómo los datos proporcionados por ENCODE pueden ser de utilidad inmediata en la interpretación de las asociaciones entre las distintas enfermedades y las secuencias de ADN, que pueden variar de persona a persona.
Por ejemplo, los científicos saben que las variantes de ADN situadas en un gen llamado Myc están relacionadas con múltiples tipos de cáncer, pero hasta hace poco el mecanismo que subyacente a esta asociación se desconocía.
Los datos de ENCODE están siendo utilizados para confirmar que estas variantes de ADN pueden modificar la unión de ciertas proteínas, lo que lleva a una mayor expresión del gen Myc y, por tanto, a mayores probabilidades de desarrollo del cáncer. En este sentido, el programa ya ha trabajado en estudios similares que relacionan las variantes de ADN con la susceptibilidad a diversas enfermedades humanas.
Otro de los investigadores principales del proyecto, Richard Myers, presidente y director del Instituto de Biotecnología HudsonAlpha, explicó que el proyecto ENCODE es único, ya que requiere la colaboración de varias personas en todo el mundo que están a la vanguardia de la investigación en cada uno de sus campos: "La gente está trabajando de manera coordinada para averiguar la función de nuestro genoma humano. La importancia del proyecto se extiende más allá del conocimiento básico de quién y qué somos como seres humanos, para llegar hasta la comprensión de la salud humana y de la enfermedad".
Comparación entre especies
Además, los científicos del proyecto ENCODE están aplicando hasta 20 pruebas diferentes en 108 líneas celulares comúnmente utilizadas para recopilar datos importantes. John Stamatoyannopoulos, profesor asistente de genómica y medicina en la Universidad de Washington y otro de los investigadores principales del programa, apunta que ENCODE se ha encargado de producir muchos ensayos, como procedimientos de biología molecular para medir la actividad de los agentes bioquímicos, pruebas que son ahora fundamentales para la biología. "La profundidad, la calidad y la diversidad de los datos de ENCODE no tienen precedentes", sostiene el investigador.
Por su parte, Hardison explica que los científicos disponen de un número limitado de herramientas para explorar el genoma, instrumentos que ya han sido ampliamente utilizados en la comparación entre las especies.
"Por ejemplo, podemos comparar los seres humanos y los chimpancés y obtener resultados fascinantes", afirma el profesor, y continúa: "Pero muy pocas proteínas y otros elementos de ADN difieren de una manera fundamental entre los seres humanos y los chimpancés. La verdadera diferencia entre nosotros y nuestros primos cercanos se encuentra en la expresión génica (el nivel básico en el que los genes dan lugar a rasgos como el color de los ojos, la altura y la susceptibilidad a una enfermedad en particular). ENCODE ayuda a mapear las proteínas involucradas en la regulación y la expresión génica. Nuestro trabajo no sólo explica cómo encontrar los datos, sino que también cómo aplicarlos a la interpretación del genoma humano".
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