Pablo Malo Segura
Un nuevo estudio sobre la función de los genes humanos que codifican para proteínas, publicado en la revista Nature, representa un avance significativo en la caracterización funcional del genoma humano. «Hemos conseguido inferir 70.000 funciones génicas, que abarcan el 82% de los genes humanos codificantes», explica a iSanidad el Dr. Àlex Bayés, del Grupo de Fisiología Molecular de la Sinapsis del Instituto de Investigación Sant Pau (IR Sant Pau), que es el único investigador de un centro español que ha participado en el proyecto. El trabajo proporciona el compendio más exhaustivo de las funciones del genoma humano hasta la fecha.
¿Qué vacíos de conocimiento científico han impulsado esta investigación?
Sabíamos que había muchísima más información funcional de la que teníamos recopilada de forma directa. Hay muchos genes humanos que no se han podido estudiar exhaustivamente en el contexto específico de la biología humana, pero de los que sí se ha obtenido conocimiento a través de otros modelos animales: mamíferos, vertebrados e invertebrados. Considerábamos que merecía la pena integrar todo ese conocimiento para expandir lo que podríamos llamar la “enciclopedia” del catálogo de funciones humanas del genoma.
«Hay muchos genes humanos que no se han podido estudiar exhaustivamente en el contexto específico de la biología humana»
Se suele suponer que lo aprendido en modelos como el ratón puede extrapolarse al ser humano. El proyecto supone un paso importante y proporciona el compendio más exhaustivo de las funciones del genoma humano hasta la fecha. Hemos conseguido reunir y organizar en un único repositorio una cantidad de información brutal que hasta ahora estaba dispersa y desestructurada. El conocimiento ya existía, pero ahora hemos generado un recurso estructurado que facilita la investigación biomédica para toda la comunidad científica.
¿Por qué se decidieron a abordar la caracterización funcional de los genes desde un enfoque evolutivo y comparativo?
No siempre es sencillo estudiar directamente la biología humana a nivel molecular. Un ejemplo muy claro es el sistema nervioso central: disponemos de técnicas de imagen y de otras aproximaciones no invasivas, pero para entender las funciones moleculares necesitamos acceder a muestras biológicas, y esto implica limitaciones importantes.
«Hemos generado un recurso estructurado que facilita la investigación biomédica para toda la comunidad científica»
Desde esa perspectiva, el enfoque evolutivo y comparativo nos permite aprovechar el conocimiento generado en otras especies. Buscamos los ortólogos de cada gen humano en otras especies y analizamos qué sabemos de esos genes en dichos modelos. La clave está en establecer de manera precisa esas relaciones de ortología. Si cometemos un error ahí, todas las inferencias posteriores estarán sesgadas.
Hemos conseguido inferir 70.000 funciones génicas, que abarcan el 82% de los genes humanos codificantes. Nuestro objetivo fue anotar todas las funciones posibles, completando la base de datos con la información existente. Este trabajo ha sido posible gracias a la participación de un gran consorcio internacional y nosotros hemos sido uno de los grupos implicados en el estudio.
¿Qué implicaciones tiene este estudio para la investigación biomédica?
Se trata de una investigación básica, pero con un enorme potencial. Si no entendemos la fisiología del gen A difícilmente vamos a poder interpretar su patología. Hoy en día, gracias a la revolución genómica, conocemos muchísimos genes implicados en enfermedades, pero muchos de ellos seguimos sin saber exactamente qué hacen.
«Cuanto mejor entendamos la fisiología de los genes, más fácil será saber por qué determinadas mutaciones causan una patología»
Cuando no conocemos la función de un gen, es muy difícil plantear estrategias terapéuticas o desarrollar un proyecto de investigación más traslacional. Por tanto, cuanto mejor entendamos la fisiología de los genes, más fácil será saber por qué determinadas mutaciones causan una patología.
El estudio utiliza la plataforma PAN-GO (Phylogenetic Annotation of Gene Ontology). ¿En qué consiste?
PAN-GO es la herramienta computacional que hemos utilizado para establecer las relaciones de ortología entre genes de diferentes especies. Su funcionamiento es sencillo: se comparan secuencias de genes humanos con las de otras especies como el ratón para identificar aquellas que son más similares, partiendo de la premisa de que el ortólogo más cercano probablemente será el gen que tenga una secuencia más semejante.
El estudio concluye que la mayoría de funciones génicas humanas tienen un origen muy ancestral y que apenas han surgido nuevas funciones en los últimos 100 millones de años. ¿Qué relevancia tienen estos hallazgos para comprender la evolución y la biología humana?
Las funciones básicas de nuestros genes se establecieron hace aproximadamente 1.600 millones de años, en el momento de la aparición de los organismos multicelulares. Desde entonces, esas funciones han permanecido altamente conservadas.
«Las funciones básicas de nuestros genes se establecieron hace aproximadamente 1.600 millones de años y han permanecido altamente conservadas»
En cierto sentido, las herramientas básicas de nuestra biología no han cambiado mucho; lo que ha cambiado es la manera en la que se combinan y regulan. Esto nos recuerda que no somos tan diferentes, en términos biológicos fundamentales, de otros organismos. Es una visión que ayuda a poner en contexto la evolución humana.
