Intérpretes del texto de la vida
Los científicos de la Unidad de Genómica de la Complutense secuencian el ADN con técnicas avanzadas
Somos texto. Un texto indescifrable para el profano, una sucesión de cuatro letras (A, G, T y C), incomprensible a simple vista, que se corresponden a las cuatro moléculas que se suceden en las hebras del ADN (son los nucleótidos que contienen las cuatro bases, Adenina, Guanina, Timina y Citosina). Si los antiguos cabalistas buscaban los misterios del universo en la secuencia de letras de las Sagradas Escrituras, ahora los genetistas, con métodos científicos, descifran los misterios de la vida en la secuencia de letras de este texto que se encuentra embrollado en el núcleo de cada una de nuestras células. De la interacción entre nuestra genética y nuestro entorno surge nuestra individualidad. Los humanos compartimos el 99,9% de nuestro genoma: no somos tan diferentes entre nosotros.
“Nuestras tecnologías genómicas dan apoyo a multitud de proyectos de investigación, de diferentes universidades, empresas o centros de investigación”, dice Javier Arroyo, director de la Unidad de Genómica de la Universidad Complutense de Madrid (UCM). En este centro se dedican a desembrollar (metafóricamente) ese texto retorcido, el ADN, a leer las letras que contiene y que, en última instancia, son nuestros genes. Esto es lo que se llama la secuenciación del ADN, que se realiza aquí mediante diferentes técnicas, al servicio de la investigación en Biología Ambiental, Biomedicina o Agroalimentación. En la Unidad de Proteómica, dirigida por Concha Gil, es donde indagan en las proteínas.
Tenemos 25.000 genes diferentes, y no funcionan todos a la vez, se ‘enchufan’ y se ‘desenchufan’, y aquí detectamos su funcionamiento mediante el marcaje fluorescente de los RNAs mensajeros correspondientes
Los orígenes de la genómica se dan en los años 90, gracias a la automatización de las técnicas precedentes, pero es en el cambio de siglo cuando la investigación se acelera y se consigue secuenciar el genoma completo de diferentes organismos. Hasta llegar al hito del genoma humano, en 2001: nuestro libro de instrucciones. “Entonces se pensó que llegábamos al final de algo, pero solo era el principio”, dice Arroyo. A partir de ahí quedaba interpretar el texto, ver cómo aquella secuencia caótica de letras codificaba las diferentes funciones. Y cómo sacarle partido. Hoy en día, los bioinformáticos se ayudan de procedimientos de big data para manejar estas cantidades ingentes de información.
Algunas de las técnicas que se utilizan en este centro se basan en las primeras metodologías de secuenciación, inspiradas por el trabajo del dos veces premio Nobel Frederick Sanger, que desarrolló su método en 1977 (entonces se hacía de manera manual, hoy este laboratorio está lleno de potentes máquinas). En otras, como los microarrays de ADN (también conocidos como chips de ADN) se colocan millones de secuencias sobre una pequeña superficie de aproximadamente un centímetro cuadrado, como un chip, y sirven para estudiar la expresión diferencial de los genes de cualquier organismo. “Tenemos 25.000 genes diferentes, y no funcionan todos a la vez, se enchufan y se desenchufan, y aquí detectamos su funcionamiento mediante el marcaje fluorescente de los RNAs mensajeros correspondientes”, explica Arroyo. Así se pueden hacer, por ejemplo, experimentos sobre la respuesta de la célula a fármacos contra el cáncer. Por supuesto, también se realizan aquí los ahora célebres tests PCR para el diagnóstico de la covid-19 y, durante lo más duro de la pandemia, el centro participó en el análisis de miles de muestras.
Las técnicas más potentes son las de secuenciación masiva, miles de veces más potentes que su predecesora: secuencian más cantidad de ADN en menos tiempo. “Lo que antes se secuenciaba durante años por decenas de laboratorios coordinados por todo el mundo, ahora se hace en cuestión de días”, apunta Jesús García Cantalejo, responsable científico-técnico del centro. Arroyo y Cantalejo, por cierto, participaron en su día en uno de aquellos proyectos internacionales de secuenciación de un genoma completo: el de la levadura. Ahora las cosas son más sencillas, que no simples. Pese al extraordinario aumento de capacidades cada técnica de las citadas tiene su utilidad específica, dependiendo del problema a tratar. “No se trata de matar moscas a cañonazos”, dice Cantalejo.
¿En qué investigaciones se utiliza todo este potencial? “Tratamos de conocer la respuesta de las bacterias a los antibióticos: la resistencia que están consiguiendo ciertos microorganismos es uno de los grandes retos que enfrentamos”, explica María Molina, microbióloga de la facultad de Farmacia de la UCM y coordinadora del consorcio InGEMICS de la Comunidad de Madrid, que aplica la ingeniería microbiana a la mejora de la calidad de vida y a la salud. El conjunto de genes implicados en esta resistencia tiene el nombre de resistoma.
También estudian el microbioma, los genes asociados a los millones de bacterias (hasta dos kilos) que tenemos en el aparato digestivo y que son indispensables para nuestra existencia. “El microbioma está implicado en muchos problemas digestivos, de obesidad e incluso puede tener relación con la depresión”, afirma Molina. Otro de sus campos de investigación es curioso: la “humanización de la levadura”. No es que vayan a convertir a las levaduras en humanos: “Lo que hacemos es modificar estos hongos para que expresen genes humanos y así investigar con ellos. Podemos desarrollar nuevos fármacos”.
El grupo de investigación del profesor Arroyo se centra en los antifúngicos: “El arsenal de medicamentos antifúngicos es muy limitado”, explica, “así que buscamos nuevas dianas terapéuticas, nuevas maneras de atacar a estos organismos cuando nos provocan enfermedades sorteando las resistencias que van desarrollando”.
Las investigaciones que se realizan aquí tienen que ver hasta con la marihuana, y no es que se la fumen. El grupo de Cristina Sánchez, profesora de Bioquímica y Biología Molecular, se dedica a investigar el sistema endocannabinoide: “Está dentro de cada una de nuestras células y controla funciones como la percepción del dolor, la memoria, el apetito o el movimiento. Lo que se ve afectado cuando consumes marihuana”. Además de la marihuana terapéutica, para mitigar dolores, tiene otros intereses. Por ejemplo: “Queremos averiguar si mediante la investigación en este sistema podemos desarrollar medicamentos antitumorales para pacientes con cáncer”, concluye Sánchez.
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