Amparo Tolosa, Genotipia
Un estudio internacional publicado en Science reconstruye 64 copias de genomas a partir de secuencias largas continuas y proporciona una visión más precisa de la variación genética en las poblaciones humanas.
El Proyecto Genoma Humano no hubiera sido posible sin el desarrollo de técnicas de secuenciación que permitieran mejorar el rendimiento en la lectura e interpretación de las cadenas de ADN que conforman el genoma.
La secuenciación masiva representó un punto de inflexión importante para la consecución del proyecto al hacer posible el análisis de millones de fragmentos de ADN de forma simultánea. Más recientemente, la posibilidad de secuenciar fragmentos largos del genoma ofrece una estrategia para capturar la diversidad genética humana con mayor resolución, como prueba un reciente estudio publicado en Science. En el trabajo, los investigadores presentan 64 haplotipos obtenidos de 34 individuos diferentes. La relevancia del estudio radica en el tipo de muestras analizadas y la estrategia utilizada para la reconstrucción de los genomas.
En primer lugar, las muestras de ADN fueron seleccionadas para representar 26 poblaciones humanas diferentes, de forma que en conjunto recogieran una buena porción de la variabilidad genética humana.
En cuanto a la estrategia utilizada, el ensamblaje de los haplotipos o copias de genomas se realizó directamente para cada persona, sin recurrir a la secuenciación de sus progenitores. Cada persona tiene dos copias de su genoma, una que recibe del padre y otra que recibe de la madre, por lo que para reconstruir las dos copias a partir de los fragmentos pequeños que se obtienen en las tecnologías de secuenciación masiva más extendidas, se suele comparar el genoma de la persona con el de sus progenitores. En este caso, el equipo utilizó secuenciación de fragmentos largos de ADN y strand-seq un mecanismo que permite separar las lecturas largas según el cromosoma al que pertenecen para obtener los haplotipos directamente.
El método de obtención de haplotipos del equipo permite registrar la variación genética de un genoma de forma más precisa. Por ejemplo, permite identificar variaciones estructurales que hasta el momento no podían resolverse a partir de las lecturas cortas con las que se suelen reconstruir los genomas. Los investigadores identificaron 107 590 de estas variantes estructurales, de las cuales un 68% no había sido descubierta mediante secuenciación de secuencias cortas. También han estimado que la mayor parte de estas variantes derivan de mecanismos mutacionales basados en la homología entre cromosomas.
“Hemos entrado en una nueva era de la genómica donde los genomas humanos completos pueden ser secuenciados con emocionantes nuevas tecnologías que proporcionan lecturas más precisas y sustanciales de las bases del ADN”, señala Scott Devine, profesor de Medicina en la Universidad de Maryland y miembro del Instituto de Ciencia del Genoma de la misma universidad. “Esto está permitiendo a los investigadores estudiar áreas del genoma que previamente no eran accesibles pero que son relevantes para características y enfermedades humanas”.
Dentro de las aplicaciones de los resultados destaca la posibilidad de identificar nuevas variantes relacionadas con características humanas cuantitativas o con enfermedades. Los haplotipos obtenidos también podrán determinar de forma más precisa cómo evolucionan las poblaciones al mejorar la estimación de tasas de mutación y la estratificación genética de las diferentes poblaciones humanas. Un ejemplo de su potencial es el descubrimiento en el estudio de 117 regiones génicas en los que la frecuencia de los alelos difiere entre poblaciones, que los autores del trabajo consideran como regiones candidatas para la adaptación local.
Referencia: Ebert P, et al. Haplotype-resolved diverse human genomes and integrated analysis of structural variation. Science. 2021. DOI: http://dx.doi.org/10.1126/science.abf7117
Fuentes: UM School of Medicine Researchers Participate in Landmark Study Detailing Sequencing of Full Human Genomes to Better Capture Genetic Diversity. https://www.medschool.umaryland.edu/news/2021/UM-School-of-Medicine-Researchers-Participate-in-Landmark-Study-Detailing-Sequencing-of-Full-Human-Genomes-to-Better-Capture-Genetic-Diversity.html
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