Fuente: nih.gov
Pequeñas diferencias genéticas entre los individuos ayudan a explicar por qué algunas personas tienen un riesgo mayor que otros para el desarrollo de enfermedades como la diabetes o el cáncer. Hoy en la revista Nature, el Proyecto 1000 Genomas, un consorcio internacional público y el privado, publicada el mapa más completo de estas diferencias genéticas, llamadas variaciones, que se estima contienen aproximadamente 95 por ciento de la variación genética de una persona en la Tierra.
Los investigadores produjo el mapa con la próxima generación de tecnologías de secuenciación de ADN para caracterizar sistemáticamente la variación genética humana en 180 personas en tres estudios piloto. Por otra parte, la plena ampliación de los pilotos ya está en marcha, con datos recogidos de más de 1.000 personas.
"Los estudios piloto del Proyecto 1000 Genomas sentado una base fundamental para el estudio de la variación genética humana", dijo Richard Durbin, Ph.D., del Wellcome Trust Sanger Institute y co-presidente del consorcio. "Estos prueba de principio Los estudios están permitiendo a los científicos del consorcio para crear un mapa global, a disposición del público de la variación genética que finalmente recogerá la secuencia de 2.500 personas de varias poblaciones en todo el mundo y apoyar la investigación genética en el futuro. "
La variación genética entre las personas se refiere a las diferencias en el orden de las unidades químicas - llamadas bases - que componen el ADN en el genoma humano. Estas diferencias pueden ser tan pequeñas como una sola base de ser sustituido por otro distinto - que se llama un polimorfismo de nucleótido único (SNP abreviada) - o es tan grande como secciones enteras de un cromosoma se duplica o se trasladó a otro lugar en el genoma. Algunas de estas variaciones son comunes en la población y algunos son raros. Mediante la comparación de muchas personas entre sí y mediante la comparación de una población a otras poblaciones, los investigadores pueden crear un mapa de todos los tipos de variación genética.
El objetivo del Proyecto 1000 Genomas es proporcionar un recurso completo pública que apoya a los investigadores con el objetivo de estudiar todos los tipos de variación genética que podría causar enfermedades humanas. El enfoque del proyecto va más allá de los esfuerzos anteriores en la captura e integración de datos en todo tipo de variación, y el estudio de muestras procedentes de numerosas poblaciones humanas con el consentimiento informado que permite la liberación de datos libre, sin restricciones de uso. Ya, estos datos se han utilizado en estudios de la base genética para la enfermedad.
"Al hacer que los datos del proyecto de libre disposición de la comunidad de investigación, que está afectando ya a la investigación para las enfermedades raras y comunes", dijo David Altshuler, MD, Ph.D., director adjunto del Instituto Broad de Harvard y el MIT, y co-director del proyecto. "Las compañías de biotecnología han desarrollado productos de genotipado para probar variantes comunes del proyecto para un papel en la enfermedad. Todos los estudios publicados mediante la secuenciación de próxima generación para encontrar mutaciones de enfermedades raras, y las de cáncer, utiliza los datos del proyecto para filtrar las variantes que pueden oscurecer su resultados ".
El proyecto ha estudiado las poblaciones de Europa, África Occidental y la ascendencia de Asia Oriental. Utilizando las últimas tecnologías para la secuenciación de ADN, el proyecto de nueve centros de secuenciado todo el genoma de 179 personas y los genes que codifican proteínas de 697 personas. Cada región fue secuenciado en varias ocasiones, de modo que más de 4,5 terabases (4,5 millones de millones de cartas de base) de la secuencia de ADN se recogieron. Un consorcio formado por los centros académicos en varios continentes y empresas de tecnología que ha desarrollado el equipo de secuenciación llevó a cabo el trabajo.
Para procesar estos datos requiere muchas innovaciones técnicas y de cómputo, incluidos los métodos estandarizados para organizar, almacenar, analizar y compartir datos de secuenciación de ADN. Lanzado en 2008, el Proyecto 1000 Genomas comenzó con tres proyectos piloto para desarrollar, evaluar y comparar las estrategias para la producción de un catálogo de variaciones genéticas. Financiado a través de numerosos mecanismos de las fundaciones y los gobiernos nacionales, el Proyecto 1000 Genomas costará unos US $ 120 millones durante cinco años, finalizando en 2012.
Cuando la obra comenzó, la secuencia era muy costoso, por lo que el proyecto se inició con dos enfoques encaminados a aumentar la eficiencia: Una estrategia - llamado "paso bajo" - combina los datos parciales de muchas personas, el segundo sólo se centra en la parte del genoma que codifica genes codificadores de proteínas. Al comparar estas estrategias de "estándar de oro" los datos elaborados con certeza y precisión, el proyecto fue capaz de demostrar que tanto los enfoques alternativos funcionan bien y tienen fortalezas complementarias. Los investigadores utilizarán ambas estrategias en el proyecto a gran escala, ya que, aunque los costos de secuenciación han disminuido, todavía es relativamente caro.
"Hemos demostrado por primera vez que un nuevo enfoque a la secuencia - la baja cobertura de muchas muestras - funciona de manera eficiente y bien", dijo Gil McVean, Ph.D., profesor de genética estadística en la Universidad de Oxford. "Esta prueba de principio se está aplicando no sólo en el Proyecto 1000 Genomas, pero en la investigación de enfermedades, así como."
El mapa resultante de la variación genética humana incluye cerca de 15 millones de SNP, 1 millón de inserción a corto y cambios eliminación y, a más de 20.000 variaciones estructurales. Muchas de las variantes genéticas habían sido previamente identificados, pero más de la mitad eran nuevas. El proyecto de base de datos contiene más de 95 por ciento de las variantes actualmente medibles en cualquier individuo, y el trabajo constante con el tiempo permitirá determinar con más del 99 por ciento de las variantes humanas.
Richard Gibbs, Ph.D., director del Centro de Secuenciación del Genoma Humano del Colegio Baylor de Medicina (uno de los proyectos de secuenciación de los centros), dijo: "Lo que realmente me emociona sobre este proyecto es el enfoque en la identificación de variantes de la proteína-codificación genes que tienen consecuencias funcionales. Estos serán de gran utilidad para los estudios de la enfermedad y la evolución. "
El mapa mejorado producido algunas sorpresas. Por ejemplo, los investigadores descubrieron que, en promedio, cada persona lleva entre 250 y 300 cambios genéticos que causan un gen que dejar de trabajar con normalidad, y que cada persona también lleva entre 50 y 100 variaciones genéticas que anteriormente se habían asociado con una enfermedad hereditaria . Ningún ser humano lleva un sistema perfecto de los genes. Afortunadamente, debido a que cada persona lleva al menos dos copias de cada gen, los individuos puedan mantenerse sanos, incluso en el ejercicio de estos genes defectuosos, si la segunda copia funciona normalmente.
Además de buscar las variantes en que se comparten entre muchas personas, los investigadores también investigaron en detalle los genomas de seis personas: dos familias de madre e hija-padre nucleares. Al encontrar nuevas variantes presentes en la hija, pero no los padres, el equipo fue capaz de observar el porcentaje exacto de las mutaciones en los seres humanos, demostrando que cada persona tiene aproximadamente 60 nuevas mutaciones que no están en ninguno de los padres.
Con la finalización de la fase piloto, el Proyecto 1000 Genomas se ha trasladado a los estudios a gran escala en la que 2.500 muestras de 27 poblaciones se estudiará en los próximos dos años. Los datos de los estudios piloto y el proyecto a gran escala están disponibles gratuitamente en la página web del proyecto, www.1000genomes.org.
Los investigadores que estudian enfermedades específicas, tales como enfermedad cardíaca o cáncer, los mapas de uso de la variación genética para ayudarles a identificar los cambios genéticos que pueden contribuir a las enfermedades. En los últimos cinco años, la primera generación de estos estudios (llamados estudios de asociación del genoma completo o GWAS) se han basado en un mapa antes de la variación genética llamada HapMap. Construido con la tecnología más antigua, HapMap carece de la exhaustividad y detalle del Proyecto 1000 Genomas.
"El mapa del Proyecto 1000 Genomas a llenar los vacíos entre los puntos de referencia de HapMap, ayudando a los investigadores a identificar todos los genes candidatos en una región asociada con una enfermedad", dijo Lisa Brooks, Ph.D., director del programa para el Programa de la variación genética en la Comisión Nacional de Genome Research Institute, una parte de los Institutos Nacionales de Salud. "Una vez que una región asociada a la enfermedad del genoma se identifica, los estudios experimentales se debe hacer para identificar qué variantes, los genes y elementos reguladores causar el riesgo creciente de la enfermedad. Con el nuevo mapa, los investigadores sólo pueden buscar todos los genes candidatos y casi todas las variantes en la base de datos, ahorrando muchos pasos en la búsqueda de las causas. "
Las organizaciones que apoyan los principales comprometidos con el proyecto incluyen: 454 Life Sciences, una compañía Roche, Branford, Connecticut, Life Technologies Corporation, Carlsbad, California; BGI-Shenzhen, Shenzhen, China; Illumina Inc., San Diego, el Max Planck Instituto de Genética Molecular de Berlín, Alemania, el Instituto Wellcome Trust Sanger en Hinxton, Cambridge, Reino Unido, y el National Human Genome Research Institute, Bethesda, Maryland, que apoya la labor realizada por el Colegio Baylor de Medicina, en Houston, Texas; del Broad Institute de Cambridge, Massachussets, y Louis University de Washington, St., Missouri. Los investigadores de muchas otras instituciones también están participando en el proyecto, incluidos los grupos en Barbados, Canadá, China, Colombia, Finlandia, Gambia, India, Malawi, Pakistán, Perú, Puerto Rico, España, Reino Unido, los EE.UU. y Vietnam. Información adicional sobre el proyecto, incluyendo una lista de todos los participantes y las organizaciones, se puede encontrar en http://www.1000genomes.org/.
El National Human Genome Research Institute es uno de los 27 institutos y centros en los Institutos Nacionales de Salud, una agencia del Departamento de Salud y Servicios Humanos. División de NHGRI de Extensión Universitaria de Investigación apoya becas para la investigación y de formación y desarrollo profesional. Para más información, visite www.genome.gov.
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El Wellcome Trust Sanger Institute, el cual recibe la mayoría de sus fondos de la Wellcome Trust, fue fundada en 1992. En octubre de 2006, la nueva financiación fue concedida por el Wellcome Trust para explotar la riqueza de datos del genoma ya está disponible para responder preguntas importantes sobre la salud y la enfermedad. Para más información, vaya a http://www.sanger.ac.uk/.
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