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Consorcio Internacional Completa el Proyecto Genoma Humano
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Consorcio Internacional Completa el Proyecto Genoma Humano
Se alcanzaron todas las metas; revelada nueva visión para la investigación del genoma
BETHESDA, Md., 14 de abril de 2003 - El Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano, dirigido en los Estados Unidos por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI en su sigla en inglés) y el Departamento de EnergÃa (DOE en su sigla en inglés), anunciaron hoy la terminación exitosa del Proyecto Genoma Humano más de dos años antes de lo previsto.
También hoy el NHGRI dio a conocer su nueve audaz visión para el futuro de la investigación del genoma, introduciendo oficialmente la era del genoma. La visión aparecerá en la edición del 24 de abril de la revista Nature que coincide con el 50° aniversario de la publicación, hecha por Nature, del acontecimiento representado por el papel presentado por los laureados del premio Nobel James Watson y Francis Crick que describieron la doble hélice del DNA. El Dr. Watson también fue el primer lÃder del Proyecto Genoma Humano.
El esfuerzo internacional para secuenciar los 3 mil millones de letras DNA en el genoma humano es considerado por muchos como una de las empresas cientÃficas más ambiciosas de todos los tiempos, aun comparándola con la escisión del átomo o el viaje a la luna.
"El Proyecto Genoma Humano ha sido una asombrosa aventura hacia nosotros mismos, para comprender el libro de instrucción de nuestro propio DNA, la herencia de toda la humanidad," dijo el Dr. Francis S. Collins, Director de NHGRI, lÃder del Proyecto Genoma Humano desde 1993. "Todas las metas del proyecto han sido terminadas exitosamente - mucho antes de la fecha originalmente prevista y a un costo substancialmente menor de las estimaciones originales."
El Dr. ArÃstides Patrinos, Director de la Oficina de Investigación Biológica y Ambiental en la Oficina de Ciencia del DOE, expresó: "La secuenciación del genoma humano fue una aventura pionera con riesgos e incertidumbres. Pero el éxito ha creado una revolución - transformar la ciencia biológica más allá de lo que podÃamos imaginar. Hemos abierto la puerta a un nuevo paisaje biológico, vasto y complejo. Explorarlo requerirá un pensamiento más creativo aún y nuevas generaciones de tecnologÃas."
El esfuerzo fundamental del Proyecto Genoma Humano ha sido producir la secuencia de referencia del genoma humano. El consorcio internacional anunció el primer borrador de la secuencia humana en junio del 2000. Desde entonces, los investigadores han trabajado sin descanso para convertir el "borrador" de la secuencia en una secuencia "terminada". La secuencia terminada es un término técnico que significa que la secuencia es altamente exacta (con menos de un error por cada 10.000 letras) y altamente contiguo (con los únicos vacÃos restantes que corresponden a regiones cuya secuencia no puede ser resuelta de manera segura con la tecnologÃa actual). Esta norma fue establecida en 1999 cuando el equipo de investigadores británicos y estadounidenses terminaron la primera secuencia de un cromosoma humano, el cromosoma 22. La secuencia de referencia producida por el Proyecto Genoma Humano cubre alrededor del 99 por ciento de las regiones del genoma humano que contienen genes, secuenciada a una exactitud del 99,99 por ciento.
Además, a fin de ayudar a los investigadores a entender mejor el significado del libro de instrucción sobre genética humana, el proyecto asumió una amplia gama de otras metas, desde secuenciar los genomas de organismos modelos a desarrollar nuevas tecnologÃas para estudiar genomas enteros. Desde el 14 de abril de 2003 todas las ambiciosas metas del Proyecto Genoma Humano han sido alcanzadas o excedidas.
Cuando el Proyecto Genoma Humano fue lanzado en 1990 muchos en la comunidad cientÃfica eran muy escépticos en cuanto a si las audaces metas del proyecto podrÃan ser alcanzadas, especialmente teniendo en cuenta su rÃgido plazo y los niveles de gastos relativamente estrechos. Al comienzo, el Congreso de los EE.UU. fue informado que el proyecto costarÃa alrededor de $3 mil millones en dólares de 1991 y estarÃa terminado para finales del 2005. En realidad, el Proyecto Genoma Humano fue terminado dos años y medio antes de tiempo y a un costo de $2,7 mil millones en dólares de 1991, muy por debajo de las proyecciones originales de gastos.
"Nunca hubiera soñado en 1953 que mi existencia cientÃfica abarcarÃa el pasaje de la doble hélice del DNA a los 3 mil millones de pasos del genoma humano. Pero cuando se presentó la oportunidad de secuenciar el genoma humano, supe que era algo que podÃa hacerse - y debÃa hacerse," dijo el Dr. James D. Watson,, Premio Nobel, presidente del Laboratorio de Cold Spring Harbor en Cold Spring Harbor, N.Y. "La terminación del Proyecto Genoma Humano constituye un momento realmente trascendental para mà y todo ser humano en el mundo."
Además de cumplir con las metas establecidas, la red de investigadores internacionales ha producido un conjunto de asombrosos adelantos que muchos cientÃficos no esperaban hasta mucho tiempo después. Los "dividendos" producidos por estos logros incluyen un borrador avanzado de la secuencia del genoma del ratón, publicado en diciembre 2002; un borrador inicial de la secuencia del genoma de la rata, producido en noviembre 2002; la identificación de más de 3 millones de variaciones genéticas humanas llamadas polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs en su sigla en inglés); y la generación de DNAs complementarios completos (cDNAs) para más del 70 por ciento de los genes conocidos de humanos y ratones.
El Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano incluyó cientos de cientÃficos en 20 centros de secuenciación en Alemania, China, Francia, Gran Bretaña, Japón y los Estados Unidos. Las cinco instituciones que generaron la mayor secuencia fueron el Colegio de Medicina Baylor, Houston; la Escuela de Medicina de la Universidad Washington, St. Louis; el Centro Whitehead/MIT para la Investigación del Genoma, Cambridge, Mass.; el Instituto Conjunto del Genoma de DOE, Walnut Creek, Calif.; y el Instituto Wellcome Trust Sanger cerca de Cambridge, England.
"La magnitud del Proyecto Genoma Humano no tiene precedentes en biologÃa. La visión internacional y la colaboración de los cientÃficos involucrados tuvieron un papel fundamental en el éxito del proyecto," dijo el Dr. Mark Walport, director designado del Wellcome Trust, que dirigió el Proyecto Genoma Humano en el Reino Unido. "El genoma es el hilo que nos une a todos, por lo tanto es apropiado que la secuencia nos haya sido dada por cientÃficos procedentes de todos los rincones de la tierra."
Todos los datos de la secuencia generados por el Proyecto Genoma Humano han sido depositados rápidamente en las bases de datos públicos y puestos libremente a disposición de los cientÃficos en el mundo, sin restricciones en cuanto a su uso o redistribución. La información es examinada diariamente por investigadores de los cÃrculos académicos y la industria, asà como por compañÃas comerciales de bases de datos que proporcionan servicios de información a biotecnólogos.
"Desde el comienzo, uno de los principios operativos del Proyecto Genoma Humano ha sido que los datos y los recursos que ha generado son puestos rápidamente a disposición de toda la comunidad cientÃfica," expresó el Dr. Robert Waterston, de la Universidad de Washington, Seattle. "No sólo la inmediata liberación de los datos promueve los mejores intereses de la ciencia, también lleva al máximo los beneficios que el público recibe de dicha investigación."
En 1996, en una reunión en Bermuda, el Dr. Waterston y el Dr. John Sulston, este último director en ese entonces del Centro Sanger (ahora The Wellcome Trust Sanger Institute), dirigió el Consorcio Internacional de la Secuenciación del Genoma Humano a fin de adaptar los llamados "Principios de Bermuda" que expresamente requerÃan la liberación automática y rápida al dominio público de conjuntos de secuencia de 1.000 a 2.000 bases o mayores.
Los cientÃficos han sido rápidos en explotar este nuevo hallazgo de datos del genotipo asà como utilizar las herramientas y tecnologÃa del genotipo desarrolladas por el Proyecto Genoma Humano. Por ejemplo, cuando el Proyecto Genoma Humano comenzó en 1990, los cientÃficos habÃan descubierto menos de 100 genes de enfermedades humanas. Hoy han sido identificados más de 1.400 genes de enfermedades.
Para los cientÃficos que tratan de entender el papel de la genética en la salud y las enfermedades humanas, la secuencia terminada del Proyecto Genoma Humano representa un avance significativo sobre el "borrador de trabajo" anunciado en junio del 2000. El borrador de trabajo cubrÃa el 90 por ciento de la secuencia y contenÃa alrededor de 150.000 vacÃos. Ahora la secuencia terminada contiene el 99 por ciento del genoma, con el resto contenido esencialmente en menos de 400 vacÃos definidos.
Los vacÃos representan regiones de DNA en el genoma con estructuras raras que no pueden ser secuenciadas con seguridad. Los ejemplos incluyen las regiones altamente repetitivas encontradas en los centros de cromosomas, llamados centrómeros. Estas regiones raras parecen contener muy pocos genes - menos de un milésimo del total. Cerrar estos pocos vacÃos restantes requiere proyectos de investigación individual antes que los esfuerzos a escala industrial del Proyecto Genoma Humano. La secuenciación del alto volumen del genoma humano ha alcanzado por lo tanto su conclusión natural.
"Este es el dÃa que nuestro grupo planificador habÃa soñado," dijo el Dr. Bruce Alberts, quien en 1988 era presidente del Comité sobre Levantamiento y Secuenciación del Genoma Humano del Consejo Nacional de Investigación, que produjo las recomendaciones originales para el Proyecto Genoma Humano. "Pero la calidad de la secuencia es mucho mayor de lo que hubiéramos considerado posible. En 1988 no estábamos seguros que las tasas de exactitud de 99,9 por ciento pudieran lograrse, y nos inquietaba pensar que la continuidad sobre distancias mayores de un millón de pares base fuera casi imposible. La secuencia humana terminada es un resultado fabuloso. Los investigadores médicos ahora tienen una enorme fundación sobre la cual construir la ciencia y la medicina del siglo 21." El Dr. Alberts es ahora el presidente de la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU.
Además de la exactitud mejorada, la letra DNA promedio ahora descansa sobre un tramo de 27.332.000 pares-base de secuencias no interrumpidas de alta calidad - alrededor de 1.000 veces más extensa que el tramo de 21.700 pares-base que estaba disponible en el borrador de trabajo. El acceso a tramos no interrumpidos de DNA secuenciada puede constituir una diferencia importante para los investigadores que están a la caza de genes, reduciendo dramáticamente el esfuerzo y el gasto requeridos en la búsqueda de regiones del genoma humano que puedan contener pequeñas y con frecuencia raras mutaciones involucradas en la enfermedad.
"El Proyecto Genoma Humano representa uno de los notables logros en la historia de la ciencia. Su culminación este mes señala el comienzo de una revolución en investigación bioquÃmica", dijo el Dr. Eric Lander, director del Centro Whitehead/MIT para la Investigación del Genoma. "Esta nueva revolución está transformando la biologÃa en una ciencia informática capaz de adoptar vistas global completas de sistemas biológicos. Con el conocimiento de todos los componentes de las células estaremos en condiciones de abordar problemas biológicos en su nivel fundamental."
La versión esencialmente completa de la secuencia del genoma humano también representa una dádiva mayor para el campo creciente de investigadores del genotipo comparado: los investigadores intentan aprender más sobre la composición y el funcionamiento de la genética humana comparando nuestra secuencia del genotipo con la de otros organismos, tales como el ratón, la rata y aún la mosca de la fruta.
"Una de las herramientas más poderosas para entender nuestro propio genoma es estudiarlo dentro del contexto de una estructura mucho más grande. Esa estructura está siendo creada por los esfuerzos en marcha para secuenciar y analizar los genomas de muchos otros organismos," dijo el Dr. Richard Gibbs, director del Centro de Secuenciación del Genoma Humano del Colegio Baylor de Medicina. "A medida que identifiquemos las similitudes - y las diferencias - entre los genes de mamÃferos y otros organismos, comenzaremos a obtener nuevos y valiosos conocimientos sobre la evolución humana asà como la salud y las enfermedades humanas."
Sin embargo, el impacto del Proyecto Genoma Humano se extiende más allá del análisis de laboratorio. Bajo la guÃa del Dr. Watson, el Proyecto Genoma Humano se convirtió en la primera gran empresa cientÃfica en dedicar una porción de su presupuesto para la investigación de las incidencias éticas, legales y sociales (ELSI en su sigla en inglés) de su trabajo. El NHGRI y el DOE destinan cada uno del 3 al 5 por ciento de sus presupuestos para el genoma a fin de estudiar la forma en que el incremento exponencial en el conocimiento sobre la composición genética humana puede afectar a los individuos, las instituciones y a la sociedad. Un ejemplo de cómo la investigación de ELSI ha ayudado a informar sobre la polÃtica pública es el hecho de que más de 40 estados en los EE.UU. han aprobado proyectos de ley sobre genética no discriminatorios, muchos basados en un lenguaje modelo que surgió de esta investigación. Estos esfuerzos se tornarán más importantes en los próximos años a medida que los resultados de la investigación sobre el genotipo comiencen a aparecer en las clÃnicas.
"Alcanzar las metas del Proyecto Genoma Humano es un acontecimiento histórico. Pero no es este el momento para descansar y relajarse," manifestó el Dr. Collins. "Con esta fundación del conocimiento firmemente establecida, los avances médicos prometidos por el proyecto pueden ahora ser acelerados de manera significativa."
Para estimular dicha aceleración, "Una Visión para el Futuro de la Investigación sobre el Genotipo" del NHGRI establece una serie de "Grandes DesafÃos" que se proponen estimular a la comunidad cientÃfica a usar la nueva comprensión del genoma para descubrir las causas de enfermedades y para desarrollar nuevos y audaces enfoques para su prevención y tratamiento. El plan era el resultado de más de un año de intensas discusiones con cerca de 600 cientÃficos y lÃderes públicos del gobierno, los cÃrculos académicos, organizaciones sin fines de lucro y el sector privado.
En la publicación aparecida en Nature, los desafÃos enfrentados por la investigación del genotipo son descritos como una casa de tres pisos que surge de los cimientos del Proyecto Genoma Humano. Los tres pisos, que representan los tres empujes mayores de esta nueva visión - de Genotipo a BiologÃa, de Genotipo a Salud y de Genotipo a Sociedad - están interconectados por soportes verticales que representan biologÃa computacional, ELSI, educación, capacitación, desarrollo tecnológico y recursos.
Muchos de los desafÃos en la visión están dirigidos a utilizar la investigación sobre el genotipo para combatir las enfermedades y mejorar la salud humana. Las recomendaciones incluyen llamados para que los investigadores trabajen hacia:
- Nuevas herramientas para permitir el descubrimiento en el futuro cercano de las contribuciones hereditarias a las enfermedades comunes, tales como diabetes, el corazón y enfermedad mental.
- Nuevos métodos para la detección temprana de la enfermedad.
- Nuevas tecnologÃas que puedan secuenciar el genoma completo de cualquier persona por menos de $1.000.
- Más amplio acceso a las herramientas y tecnologÃas de "genotipo quÃmico" para mejorar el entendimiento de los senderos biológicos y acelerar el descubrimiento de drogas.
El NHGRI y sus asociados en investigación del genoma ya han comenzado a afrontar un número de estos desafÃos. Por ejemplo, en noviembre 2002 un equipo de investigadores de seis naciones lanzaron el Proyecto Internacional HapMap, un esfuerzo para producir un mapa de variaciones genéticas humanas comunes dirigidas a acelerar la búsqueda de genes que contribuyen al cáncer, diabetes, enfermedad del corazón, esquizofrenia y muchas otras condiciones comunes.
"La terminación del Proyecto Genoma Humano no debe ser visto como un fin en sà mismo. Más bien, marca el comienzo de una nueva y excitante era - la era del genoma en la medicina y la salud," expresó el Dr. Collins. "Creemos firmemente que lo mejor todavÃa está por venir e instamos a todos los cientÃficos y a las personas alrededor del mundo a unirse a nosotros a fin de tornar esta visión en una realidad."
DOE, el socio estadounidense de NHGRI en el Proyecto Genoma Humano también ha desarrollado su propio plan con visión hacia el futuro para la investigación del genoma. El plan de DOE, publicado en la edición del 11 de abril de la revista Science, se centra en entender las vÃas en que los microbios pueden proporcionar nuevas oportunidades para desarrollar energÃa limpia, reducir el cambio de clima y limpiar el medio ambiente. Para alcanzar esta visión DOE ha comenzado el programa "Genomas hacia la Vida", que combinará la investigación en biologÃa, ingenierÃa y computación con el desarrollo de nuevas facilidades para proyectos de biologÃa de alto volumen global.
El NHGRI es uno de los 27 institutos y centros comprendidos en los Institutos Nacionales de la Salud (NIH en su sigla en inglés), una dependencia del Departamento de Salud y Servicios Humanos (DHHS). Información adicional sobre NHGRI puede hallarse en su Web site, www.genome.gov.
Para mayor información, contactar a:
Geoff Spencer, NHGRI
Teléfono: (301) 402-0911
Correo electrónico: spencerg@mail.nih.gov
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