HISTORIA DEL GENOMA EN LA ANTIGUEDAD

 

•1000 A.C. Los Babilinios y Egipcios producen frutos por fecundación artificial

 

•420 A.C.: Sócrates hipotetiza que los padres no se parecen a los hijos. "Los hijos

de grandes hombres de estado generalemente son perezosos o buenos para

nada"

 

•400 A.C.: Hipócrates afirma que el hombre transmite las

características hereditarias en el semen (Semilla). Debe haber

otro fluido en la mujer. El aporte es aproximadamente igual.

 

•320 A.C.: Aristóteles propone la herencia de abuelos y bisabuelos. El semen se

forma por ingredientes imperfectamente mezclados. Las niñas son causadas por

"interferencia" con la sangre de la madre

 

100-300 D.C.: Los Hindúes observan que ciertas enfermedades aparecen en las

FAMILIAS. "El hombre no puede escapar a sus orígenes": Manú

 

DESPUÉS DEL RENACIMIENTO

 

•1.630: William Harvey concluye que las plantas y los animales

se reproducen de forma sexual: Esperma y huevos

 

 •1.677: Anton Leeuwenhoek descubre animáculos en el fluido seminal

 

 •Siglo XV: Lucha entre "Ovistas" vs. "Espermistas"

 

•Homúnculo: Un hombre dentro de otro y así hasta contener TODAS las

generaciones por venir •Herencia por mezcla, idea que llega hasta siglo XIX

 

 •S. XVII: Generación espontánea. Jean Baptista van

Helmont, médico, publicó la receta para obtener ratones a

partir de una camisa sucia + granos de trigo

 

 

 

CHARLES DARWIN

•1.859 postula la teoría de la Evolución basada en la selección

natural

 

•Sus teorías sobre genética fueron desacertadas: La mujer es el recervorio de la

semilla del padre

 

 

 

 

LA GENÉTICA ACTUAL

De Mendel al Genoma

Gregor Mendel (1.822 - 1.884)

 

•La información genética proviene la mitad del padre y la otra mitad de la madre

 

•Los caracteres se expresan en las nuevas generaciones según el Principio de

Segregación

 

•Acuñó los conceptos de: Alelo, dominancia y recesividad

HISTORIA DE LA GENÉTICA

 

 •1882: Walter Flemming descubre los cromosomas

 

 •1888: Wakdeyer introduce el término cromosoma

 

•Finales de 1800 se describen la mitosis y la meiosis

 

•Durante la década de 1880 se relaciona la herencia con los cromosomas •1900:

Se revive el mendelismo por Hugo de Vries

 

 •1903: Sutton une la teoría del mendelismo con los cromosomas

 

•Principios de 1900 Bateson no apoya las ideas de Mendel para sus medidas

Biométricas

 

•1918: Fisher reconcilia las posturas con la idea de los caracteres cuantitativos

 

•Thomas Morgan: Ligamiento en moscas - Premio Nobel en 1933

 

 

 

 

 

 

 

 

•1927 Hermann Muller: Demuestra el aumento de las mutaciones por radiaciones

ionizantes

       

http://geneticblog.metroblog.com/historia_del_genoma_humano_y_de_la_genetica

Enrique Iañez Pareja

Depto. de Microbiología e Instituto de Biotecnología

Universidad de Granada (España)

 NOTA: Este artículo está pendiente de actualización (corresponde a un seminario impartido en 1998)

INDICE:

1. INTRODUCCIÓN: ORIGEN Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

2. PRINCIPIOS Y ESTRATEGIAS BÁSICAS EN EL PROYECTO GENOMA

3. AVANCES RECIENTES EN EL PGH

4. GENOMAS MODELO

5. PROYECTO DE DIVERSIDAD DEL GENOMA HUMANO

6. IDENTIFICACIÓN DE LOS GENES ASOCIADOS A FENOTIPOS

7. LA ERA POSTGENÓMICA: LA PRÓXIMA REVOLUCIÓN DE LA BIOLOGÍA

8. ALGUNOS IMPACTOS EN LA MEDICINA: MEDICINA GENÓMICA Y MOLECULAR

9. ¿QUIÉN HACE INVESTIGACIÓN GENÓMICA?

1. INTRODUCCIÓN: ORIGEN Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTOEl PGH es el primer gran esfuerzo coordinado internacionalmente en la historia de la Biología. Se propone determinar la secuencia completa (más de 3000 ·106 pares de bases) del genoma humano, localizando con exactitud (cartografía) los 100.000 genes aproximadamente y el resto del material heridatario de nuestra especie, responsables de las instrucciones genéticas de lo que somos desde el punto de vista biológico. Realmente, lo que llamamos Proyecto Genoma es el término genérico con el que designamos una serie de diversas iniciativas para conocer al máximo detalle los genomas no sólo de humanos, sino de una serie de organismos modelo de todos los dominios de la vida, todo lo cual se espera que dé un impulso formidable en el conocimiento de los procesos biológicos (desde la escala molecular hasta la evolutiva) y de la fisiología y patología de los seres humanos, y que se traducirá en multitud de aplicaciones técnicas y comerciales en ámbitos como el diagnóstico y terapia de enfermedades, biotecnologías, instrumental, computación, robótica, etc.

Hacia mediados de la década de los años 80 la metodología del ADN recombinante y sus técnicas asociadas (vectores de clonación, enzimas de restricción, transformación artificial de células procariotas y eucariotas, bibliotecas de genes, sondas moleculares, secuenciación, genética inversa, PCR, etc.) habían alcanzado una madurez suficiente como para que se planteara la pertinencia y viabilidad de un proyecto coordinado de caracterización detallada (hasta nivel de secuencia de nucleótidos) del genoma humano y de genomas de una serie de organismos modelo.

¿Por qué cartografiar y secuenciar genomas?

La biología pretende dar respuestas lo más completas y detalladas posibles de los fenómenos vitales. Al ser el ADN la molécula universal de la herencia, y constituir la base genética de la vida, la tendencia natural ha sido terminar buscando explicaciones al nivel de ADN. Este conocimiento molecular puede dar la clave de muchos fenómenos que hoy entendemos a niveles menos profundos ya descritos por otras ciencias biológicas (fisiología, biología celular, bioquímica, etc.).

Ha llegado un momento en que se plantea que abordar el estudio detallado de los genomas de los organismos es mucho menos costoso, y más interesante intelectualmente, logrando el conocimiento detallado de la secuencia. Pero los Proyectos Genoma no son más que un punto de arranque para nuevos descubrimientos en las ciencias biomédicas. Con los datos de secuencias habrá que trabajar para dar respuestas a cuestiones de expresión de genes, de regulación genética, de interacción de las células con sus entornos, etc.

La secuenciación de genomas de plantas y animales domésticos conducirá a nuevos avances en la mejora agronómica y ganadera.

Para comprender la evolución será cada vez más esencial el disponer de datos de secuencias. La bionformática permite comparar genes y genomas completos, lo que junto con otros datos biológicos y paleontológicos, está dando nuevas claves de la evolución de la vida.

La principal justificación del PGH de cara a la sociedad es la promesa de avances importantes en Medicina. Aunque el estudio de las enfermedades en humanos se ha venido haciendo mayoritariamente en ausencia de su comprensión genética, la disponibilidad de técnicas poderosas anima a emprender la secuenciación sistemática, lo que suministrará un formidable impulso sobre todo para las enfermedades poligénicas y multifactoriales. Una de las consecuencias más inmediatas del PGH (y que ya experimentamos desde hace unos años) es la de disponer de sondas y marcadores moleculares para el diagnóstico de enfermedades genéticas, de cáncer y de enfermedades infecciosas. A plazos mayores, se espera que a su vez la investigación genómica permita diseñar nuevas generaciones de fármacos, que sean más específicos y que tiendan a tratar las causas y no sólo los síntomas. La terapia genética, aunque aún en sus balbucientes inicios, puede aportar soluciones a enfermedades, no sólo hereditarias, sino cáncer y enfermedades infecciosas.

Uno de los principales objetivos es desarrollar a corto plazo tecnologías de vanguardia. Es decir, una de las principales justificaciones del PGH es la necesidad de impulsar poderosas infraestructuras tecnológicas que deben de proporcionar a las instituciones, empresas y países implicados un lugar de privilegio en la investigación biomédica y en multitud de aplicaciones industriales (diagnósticos, terapias, instrumental de laboratorio, robótica, hardware, software, etc.).

Origen del Proyecto Genoma

Aunque antes de los años 80 ya se había realizado la secuenciación de genes sueltos de muchos organismos, así como de "genomas" de

entidades subcelulares (algunos virus y plásmidos), y aunque "flotaba" en el entorno de algunos grupos de investigación la idea de comprender los genomas de algunos microorganismos, la concreción institucional del PGH comenzó en los EEUU en 1986 cuando el Ministerio de Energía (DOE), en un congreso en Santa Fe (NM) planteó dedicar una buena partida presupuestaria a secuenciar el genoma humano, como medio para afrontar sistemáticamente la evaluación del efecto de las radiaciones sobre el material hereditario. El año siguiente, tras un congreso de biólogos en el Laboratorio de Cold Spring Harbor, se unió a la idea el Instituto Nacional de la Salud (NIH), otro organismo público con más experiencia en biología (pero no tanta como el DOE en la coordinación de grandes proyectos de investigación). El posterior debate público tuvo la habilidad de captar la imaginación de los responsables políticos, y ofrecer el atractivo de que no sólo el PGH era el gran emblema tecnocientífico de finales de siglo (como lo había sido el Proyecto Apolo en los años 60), sino que uno de sus fines explícitos era desarrollar tecnologías de vanguardia y conocimiento directamente aplicable (no sólo en el campo de la biotecnología) que asegurarían la primacía tecnológica y comercial del país en el siglo XXI. En 1988 se publicaron informes de la Oficina de Evaluación Tecnológica del Congreso (OTA) y del Consejo Nacional de Investigación (NRC), que supusieron espaldarazos esenciales para dar luz verde a la Iniciativa. Ese mismo año se establece la Organización del Genoma Humano (HUGO), como entidad destinada a la coordinación internacional, a evitar duplicaciones de esfuerzos, y a diseminar el conocimiento. El comienzo oficioso del PGH corresponde a 1990, y se calcula que terminará el 2005. Sus objetivos eran elaborar en una primera etapa mapas genéticos y físicos con suficiente resolución, mientras se ponían a punto técnicas más eficientes de secuenciación, de modo que en la fase final se pudiera abordar la secuenciación de todo el genoma humano. Entre los objetivos se cuentan igualmente la caracterización y secuenciación de organismos modelo, y la creación de infraestructura tecnológica, entre la que destacan nuevas herramientas de hardware y software destinadas a automatizar tareas, a procesar la enorme cantidad de datos que se esperan, y a extraer la máxima información biológica y médicamente significativa.

Aunque en un principio se calculó que el PGH americano costaría unos 3000 millones de dólares y duraría 15 años, tanto el coste como los plazos han tenido que ser estimados a la baja, debido a innovaciones tecnológicas que abaratan y acortan la investigación. Los fondos federales estadounidenses dedicados hasta ahora (1998) al PGH ascienden a 1.9 mil millones de dólares (casi 300.000 millones de pesetas).

En 1993 los fondos públicos para el PGH fueron 170 millones de dólares, mientras que la industria gastó 80 millones. Conforme pasa el tiempo, la inversión privada se está haciendo más importante, e incluso amenaza con adelantarse a los proyectos financiados con fondos públicos. Recientemente (mayo de 1998), la empresa TIGR anunció la creación de un proyecto conjunto con Perkin-Elmer (fabricante de secuenciadores automáticos) que podría conducir a terminar por su cuenta la secuencia humana a un coste equivalente a la décima parte del proyecto público y con unos plazos más breves.

Para hacerse una idea de las ventajas del PGH con relación a otros ámbitos tradicionales de investigación médica, se pueden dar algunas cifras:

El aislamiento por clonación posicional del gen de la fibrosis quística costó $ 30 millones. Se calcula que, de haber tenido un buen mapa como los actuales, hubiera costado solamente $ 200.000.

El desarrollar un nuevo medicamento cuesta como mínimo 50 millones de dólares.

El gasto sanitario total estadounidense es de 600 mil millones de dólares.

El NIH está gastando un 2-3% de su presupuesto al PGH.

……………………….. http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/genoma-1.html

Proyecto Genoma Humano

1 Su historia y sus posibilidades. 1.1 Técnicas de identificación forense 1.2 Técnicas de diagnóstico genómico. 1.3 Terapias génicas. 1.3.1 Genoterapia somática. 1.3.2 Genoterapia germinal. 1.3.3 Enfermedades tratables y tratamientos posibles. 1.3.3.1 Tratamiento génico de enfermedades hepáticas: 1.3.3.2 Hemoglobinopatías y tratamiento génico de células hematopoyéticas: 1.3.3.3 ADA (trastorno autosómico recesivo; frecuencia: 25% de las ICS): 1.3.3.4 Enfermedad de Gaucher: 1.3.3.5 Tratamiento genético del cáncer:

1.3.3.6 Incremento de la inmunogenicidad de las células tumorales: 1.3.3.7 Genes protectores y destructores: 1.3.3.8 Tratamiento genético de las células respiratorias: 1.3.3.9 Tratamiento genético muscular (Síndrome de Duchenne) 1.3.4 Corolario. 2 Proyecto Proteoma Humano (HUPO)

http://www.prodiversitas.bioetica.org/nota66-bis.htm

- Genoma humano. Un proyecto apasionante- ¿Qué es el genoma humano?- Pequeña historia del genoma- Peligros- Utilización de ordenadores- Curiosidades- Nombres a recordar- Proteoma humano. El futuro- Investigaciones específicas- Información complementaria

PEQUEÑA HISTORIA DEL GENOMA Ahora que sabemos que los genes son recetas codificadas, es difícil recordar que eran pocos los que ni siquiera imaginaron tal posibilidad. Ya Aristóteles dijo que el "concepto" de pollo está implícito en el huevo, o que la bellota era un proyecto de encina. Cuando esta confusa teoría de la información resurgió en medio de los descubrimientos de la genética moderna, alguien dijo en broma que se le debería conceder el Premio Nobel al sabio griego por el descubrimiento del ADN. 

En 1822 nace Mendel, que realiza una serie de experimentos sólidos, sistemáticos, cuidadosamente elaborados con sus famosos guisantes (plantó mas de treinta mil plantas diferentes). Después pasó a las fucsias, el maíz y otras plantas. Encontró los mismos resultados. En esquema sucinto, según la teoría mendeliana, la herencia es la transmisión de padres a hijos de los factores particulares, o partículas, que determinan las características, es decir , lo que hoy llamamos genes. 

El mendelismo cogió desprevenida a la biología. Nada acerca de la teoría evolutiva exigía que la herencia debiera venir en fragmentos. En efecto, la idea parecía destruir las cosas que Darwin se había esforzado en establecer. Darwin dijo que la evolución era la acumulación de cambios leves y aleatorios por medio de la selección. Si los genes eran cosas sólidas que podían aparecer intactas desde una generación oculta, entonces, ¿cómo podían cambiar gradual o sutilmente?. 

Hasta que en 1918 no se aplicó la mente aguda y matemática del británico Ronald Fisher al asunto, no

se reconciliaron finalmente el darwinismo y el mendelismo : lejos de contradecir a Darwin, Mendel le había reivindicado brillantemente. "El mendelismo, dijo Fisher, proporcionaba las partes que le faltaba a la estructura erigida por Darwin". Sin embargo quedaba por resolver el problema de la mutación. L a explicación la aportó Herman Müller, quién aseveró que los genes podían mutar artificialmente. Y lo demostró bombardeando moscas de la fruta con rayos X, lo que provocó mutaciones en sus genes. Y, con ello, consiguió el Premio Nobel. 

La mutación artificial dio el inicio de la genética moderna. 

Y, saltando hasta nuestros tiempos, hasta hace pocos años, el público en general no había escuchado la palabra "genoma". La escritora Carol Ezzell narra una historia o anécdota protagonizada por el Presidente de los Estados Unidos George Busch en 1989 (ayer mismo, como quien dice): en una ceremonia de entrega de medallas de ciencia y tecnología, expuso con orgullo todo lo que su gobierno y el del predecesor Reagan habían hecho por la Ciencia. Entre ellas citó la iniciativa "gnomo" (duendecillo). No hizo ademán de rectificar. Nadie pestañeó, no se produjeron sonrisas, ni murmullos entre los asistentes ni gestos de sorpresa. A casi todos los cogió en "fuera de juego". Y el auditorio estaba compuesto y repleto de científicos, dirigentes de industrias del sector científico, burócratas relacionados con la ciencia y la técnica. Los premiados, entre los que se encontraban, precisamente, Cohen y Boyer, inventores de la técnica de corte y empalme genético, subieron al podio con la seriedad propia del acontecimiento. 

No había habido error de interpretación. En la transcripción del discurso entregada por el servicio de prensa de la Casa Blanca, aparecía también la referencia al duende. Y esto sucedía a ese altísimo nivel y en el año en que los Institutos nacionales de la Salud iban a gastarse 28,2 millones de dólares en las primeras etapas del Proyecto Genoma Humano. 

Actualmente el proyecto está formado por un consorcio público integrado por cuatro grandes centros de secuenciación de Estados Unidos, por el Centro Sanger, de Cambrigde y por laboratorios de Japón, Francia, Alemania y China. Trabajando durante un decenio, mas de 1000 investigadores, han construido un mapa de los 3.000 millones de pares de bases de ADN que constituyan el genoma humano. Dirigido por Francis S.Collins, del Instituto Nacional de Investigación sobre el Genoma Humano en Bethesda, Maryland, ha gastado hasta ahora mas de 250 millones de dólares. 

A principios de 1998, este equipo predecían que habrían de transcurrir aún siete u ocho años, antes de conseguir leer todo el mapa genómico, contando en que, por entonces, sólo habían conseguido descifrar un diez por ciento, aproximadamente. Pero, para entonces, ya había entrado en liza una competencia feroz un proyecto liderado por una empresa privada, la empresa Celera Genomics, que preside el norteamericano Craig Venter. 

Según decía Venter, el procedimiento utilizado por el equipo gubernamental le parecía excesivamente lento: dividir uno por uno los 23 pares de cromosomas humanos para analizarlos después. Anunció que estaba creando una empresa y que finalizaría el trabajo antes del año 2001 y con un coste menor, menos de doscientos millones de dólares. 

Craig Venter no era un desconocido. Científico brillante e impulsivo, solía cumplir cuanto prometía. En 1991 había inventado una forma rápida de descubrir genes humanos, según nos comenta Matt Ridley en su último libro. En el 95 recibió una fulminante respuesta a su solicitud de ayuda gubernamental para diseñar el mapa genómico de una bacteria, utilizando una nueva técnica. La negativa iba acompañada de la predicción (¿) de que no funcionaría nunca. Cuando llegó la carta oficial, el trabajo estaba prácticamente finalizado, con resultados positivos, claro. 

De modo que sería absurdo ir contra Verner. El proyecto público se reformó y reorientó; se adjudicaron mas fondos y se fijó el objetivo de completar un primer borrador en junio del 2000. Craig Verner se puso el mismo plazo. 

En 1996 el científico tuvo una idea revolucionaria y brillante: en lugar de basar las investigaciones en el ADN, pensó que se podría utilizar el ARN. El "trabajo" lo haría la propia célula, que se sirve del ARN para identificar las partes del ADN que permiten fabricar las proteínas. Con el tiempo se fue perfeccionando la técnica, denominada shot-gun. Consiste en dividir los 23 pares famosos de cromosomas en millones de fragmentos al azar. Cada uno de ellos se secuencia para su posterior ordenamiento en el mapa. Primero se aisla el ADN del núcleo. Después, mediante la utilización de ondas sonoras se reduce cada cromosoma a pequeños fragmentos ( unos tres millones), cada uno de los cuales contiene entre 2000 y 10.000 moléculas bases. Cada fragmento se introduce después en un complejo robot que lo descifra a gran velocidad. Tras esta fase, equipo envía los resultados, por correo electrónico, a los potentísimos ordenadores de Celera Genomics, que ensambla de nuevo cada uno de los minúsculos fragmentos a los 23 cromosomas. 

Este método fue considerado desde el principio como poco ortodoxo, pero no había duda de que resultaba mucho más rápido que el empleado por el consorcio internacional. El propio James Watson, descubridor en 1953 de la molécula de ADN, descalificó a Venter afirmando públicamente que se trataba de un mero trabajo rutinario que podría hacer cualquier mono. Posteriormente se excusó, también en público. Francis Collins, director del proyecto oficial, comparó el "libro de la vida" de Venter con simple un periódico sensacionalista. 

Craig Venter, marginado en esos momentos por la comunidad científica, abandonó la investigación pública y buscó financiación privada para poner en marcha su propio centro de decodificación del genoma. Con la ayuda de su mujer, microbióloga, logró reunir una pequeña cantidad. A través de inversores privados reunió 65 millones de dólares con los que fundó, en 1994 el Instituto de Investigación Genómica (TIGR en inglés). Un año después Venter dejó perplejo al mundo al anunciar que habían conseguido descifrar el código genético de una bacteria, el Hemophilus Influentiae, causante, entre otras afecciones del resfriado o de la meningitis. Las dificultades que sus socios le pusieron para difundir los hallazgos, le llevaron a abandonar ese instituto, renunciando a una financiación de más de 35 millones de dólares (6.000 millones de pesetas. Según comenta Joseph Pilcher, aseveró "quería difundir abiertamente los resultados de mis investigaciones, pero los inversores se negaban". 

Pero no se amilanó y con su dinamismo reconocido, consiguió que la empresa de instrumentación científica Perkin-Elmer le ayudase. Con 260 millones de dólares creó los laboratorios PE Celera

Genomics, que preside. La empresa Perkin-Elmer había desarrollado un robot decodificador 50 veces más rápido que cualquiera de los utilizados hasta el momento, y capaz de hacer, en un solo día el trabajo que 1000 investigadores del Proyecto Genoma Humano realizan en un año. Prometió hacer público de forma gratuita los resultados de las investigaciones en el año 2000, frente al 2005 marcado por la investigación pública. Y de esta forma, el 6 de abril del 2000, Craig Venter proclamó al mundo la consecución de la decodificación del ADN humano. Tras una negociación compleja, como se supone, con el estamento público, se acordó la presentación conjunta de los resultados, el 26 de junio del 2000.

……………………….. http://www.fundacion-repetto.org/invierno01_c.htm

Los primeros pasos del Proyecto Genoma Humano se dieron en EE.UU, donde se ha organizado el programa mejor financiado y coordinado. Por esta razón, conviene describir -con cierto detalle- la génesis del Proyecto Genoma Humano en ese país.

En 1984, el biólogo molecular Robert

1.000 a. C.. Los babilonios celebraban con ritos religiosos la polinización de las palmeras.

323 a. C. .Aristóteles especula sobre la naturaleza de la reproducción y la herencia.

1676. Se confirma la reproducción sexual de las plantas.

1838. Se descubre que todos los organismos vivos están compuestos por células.

1859. Darwin hace pública su teoría sobre la evolución de las especies.

1866. Mendel descubre en los guisantes las unidades fundamentales de la herencia.

1871. Se aísla el ADN en el núcleo de una célula.

1883. Francis Galton acuña el término eugenesia.

1887. Se descubre que las células reproductivas constituyen un linaje continuo, diferente de las otras células del cuerpo.

1909. Las unidades fundamentales de la herencia biológica reciben el nombre de genes.

1910. Un biólogo americano, Thomas Morgan presenta sus experimentos con la mosca de la fruta, que revelan que algunos fragmentos genéticos son determinados por el sexo.

1925. Se descubre que la actividad del gen está relacionada con su posición en el cromosoma.

1927. Se descubre que los rayos X causan mutaciones genéticas.

1933. La Alemania nazi esteriliza a 56.244 "defectuosos hereditarios".

1933 a 1945. El holocausto nazi extermina a seis millones de judíos por medio de su política eugenésica.

1943. El ADN es identificado como la molécula genética.

1940 a 1950. Se descubre que cada gen codifica un única proteína.

1953. Los doctores James D. Watson y Francis Crick, animados por el trabajo de los científicos Rosalind Franklin y el doctor Maurice Wilkins, discernieron la estructura de una molécula de ADN. dos cadenas de bases nucleótidas enlazadas en forma de doble hélice.

1960. El doctor Sydney Brenner, con los doctores Matthew Meselson y Francois Jacob, prueba la existencia del Acido Ribonucleico (ARN) Mensajero, el encargado de transportar la carga genética para que se formen las proteínas.

1961. El doctor Brenner y el doctor Crick determinan cómo el ADN instruye a las células para formar proteínas específicas. Descubren que el código que utiliza es el mismo para organismos tan diversos como una bacteria, una planta o un animal. El hecho de que sea un código universal permitirá a los científicos transferir ADN de un organismo a otro.

1970. Se descubre una molecula. los enzimas restrictivos, que cortan el ADN en sitios específicos.

1973. Se utiliza un enzima restrictivo para cortar un fragmento del ADN de un animal. Este fragmento es depositado en una bacteria que transporta la función del gen.

1973. Una vez se consigue transferir un gen a una bacteria, ésta se reproduce, generando múltiples copias del gen, lo que permite que éstas puedan ser estudiados detalladamente.

1977. Los doctores Frederick Sanger y Walter Gilbert desarrollan (cada uno por su lado) una técnica para descifrar las cuatro bases nucleótidas del ADN: la adenina, la timina, citosina y la guanina. Esta técnica permite que aumente por mil la velocidad a la que puede ser secuenciado el genoma.

-- Se secuencia por primera vez un organismo completo. Se trata del virus bacteriófago.

1983. Kary Mullis desarrolla la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, de sus siglas en inglés), que permitirá a los científicos generar en pocas horas billones de copias de una cadena de ADN.

1984-1986. Representantes del departamento de Energia de EEUU proponen hacer un esfuerzo a gran escala para secuenciar el genoma humano.

1988. El doctor Watson es nombrado director de la Oficina de Investigación del Genoma Humano, organismo dependiente de los Institutos Nacionales de la Salud (NIH) de EEUU. Afirma que el genoma podrá estar descodificado para el año 2005 y que le costará al Gobierno alrededor de 3.000 millones de dólares.

1990. El doctor Craig Venter, un investigador de los NIH, desarrolla un método más corto para encontrar fragmentos del genoma humano. Demuestra que, a partir de estos fragmentos, se puede identificar a los genes completos.

1995. Los doctores Hamilton O. Smith y Venter secuencian el genoma de una bacteria (Haemophilus influenzae) utilizando el método ideado por éste último.

1997-1998. El doctor Venter se reune con el Dr. MIchael W. Hunkapiller de la empresa PE Biosystems, para lanzar una tecnología que acelere de forma espectacular la secuencia del genoma humano a gran escala. Hunkapiller le propone formar un proyecto para secuenciar el genoma siguiendo un método diferente al que empleaba el consorcio público.

Mayo 1998. Venter se 'pasa' a una nueva compañía que pretende secuenciar el genoma humano en tres años, es decir, dos años antes de la fecha prevista por el proyecto estatal. La compañía se llamará Celera.

Diciembre 1998. Dos equipos, dirigidos por los biólogos Dr. John E. Sulston y Dr. Robert H. Waterston, secuencian el primer genoma completo de un animal, un gusano de la especie Caenorhabditis elegans. Se demuestra así que se puede

Sinsheimer planteó la idea de fundar un Instituto para Secuenciar el Genoma Humano en la Universidad de California en Santa Cruz, de la que era rector.

Tendría que ser un proyecto de prestigio, y la idea había surgido a raíz de un proyecto multimillonario para construir un telescopio astronómico. En 1984, la Universidad de California había recibido 36 millones de dólares para construir un telescopio de 10 metros en el observatorio de Lick. No era éste el único proyecto de "ciencia grande" que se consideraba en aquellos momentos. Los físicos que estudiaban los componentes fundamentales de la materia -las partículas elementales- estaban emprendiendo una campaña para obtener fondos con los que construir un gigantesco acelerador de partículas, el túnel de colisión SSC, cuyo coste se calculaba en miles de millones de dólares

Muchos estados y universidades competían en miles de millones de dólares por atraer a su terreno tan lucrativo proyecto, y el profesor Sinsheimer era miembro del equipo californiano.

En la imaginación de Sinsheimer había echado raíces la idea de que también la biología podía ser "ciencia grande". "Era del todo evidente que los físicos y los astrónomos no vacilaban en solicitar grandes sumas de dinero para financiar programas que consideraban esenciales para su ciencia", declaró tiempo después a la revista británica New Scientist. Finalmente, la idea de un Instituto del Genoma en Santa Cruz no se llevó a cabo, pero en su lugar empezó a cobrar impulso la idea de emprender algún esfuerzo coordinado para elaborar el mapa y descifrar las secuencias de los genes humanos.

Independientemente de los esfuerzos de Sinsheimer en Santa Cruz, el Departamento de Energía (DOE) de EE.UU. empezó a entrar en el juego. Puede que esto parezca algo extraño, pero lo cierto es que el DOE llevaba mucho tiempo interesado en la genética humana y las mutaciones, a causa de sus programas nucleares, tanto militares como civiles.  

Al concluir la segunda guerra mundial, el gobierno y el congreso de EE.UU. decidieron no confiar la producción de armas nucleares a los militares del Pentágono ni al Departamento de Defensa, sino encomendársela a una agencia civil, la Comisión de Energía Atómica. Esta Comisión era la responsable no sólo del diseño y producción de armas nucleares, sino también del desarrollo de la energía nuclear para usos civiles. En este último aspecto, debía ocuparse a la vez de la promoción de la energía atómica civil y de la regulación de la seguridad en las centrales nucleares. A mediados de los setenta, se consideró que estas dos atribuciones podían entrar en conflicto, y se decidió dividir la Comisión. Así pues, se fundó una Comisión Reguladora Nuclear, encargada de supervisar la seguridad, y un Departamento de Investigación y Desarrollo de la Energía (ERDA), que también se encargaba de investigar otras formas de energía, además de la nuclear. Poco tiempo después, el ERDA se transformó en el Departamento de Energía, que asumió la responsabilidad del diseño y producción de armas nucleares, y la de la seguridad de los redactores y otros procesos implicados en la producción de armas. Durante gran parte del período de posguerra, el DOE y sus predecesores se interesaron por la genética humana, a causa de la necesidad de entender los efectos de la radiación en los seres humanos y sus genes. Una de las principales técnicas empleadas en este trabajo es el examen visual de los cromosomas en busca de anormalidades inducidas por la radiación. En 1983, los dos principales laboratorios de armamento nuclear, el de Los Álamos y el Lawrence Livermore, empezaron a trabajar en un Proyecto Biblioteca Génica. En 1986 se había conseguido clasificar por este sistema todos los cromosomas, excepto el 10 y el 11. Y en febrero de 1986 los laboratorios nacionales habían elaborado una "biblioteca" de fragmentos de ADN humano.

El Departamento de Energía tiene una Oficina de Investigación Sanitaria y Ambiental (OHER), encargada de supervisar la seguridad en los trabajos con radiaciones. En 1986, Charles DeLisi, director de la OHER, propuso que el DOE aumentara su participación en las investigaciones genéticas basadas en la nueva biología molecular. Se daba cuenta de que la secuenciación del genoma humano sería una tarea inmensa y aseguraba que el DOE, con sus dos grandes laboratorios nucleares, estaba perfectamente preparado para abordar grandes proyectos científicos.

Lo más sorprendente fue, tal vez, el momento en que enunció sus sugerencias: la guerra fría se había intensificado, y EE.UU. se había comprometido a fabricar y probar más armas nucleares; por si fuera poco, el presidente Reagan estaba promocionando el concepto de la defensa espacial contra ataques nucleares, lo que supondría mucho más trabajo para los laboratorios encargados de crear nuevos tipos de armas nucleares.

Aunque la mejor información biológica se obtendría con el mapa del genoma humano, los mayores esfuerzos se habían dedicado a la tarea, mucho más laboriosa y costosa, de la secuenciación. Además, estaban

involucrados dos colectivos científicos diferentes: por un lado, los biólogos moleculares de las universidades y otras instituciones de investigación biológica que tenían la mirada puesta en los NIH (National Institutes of Health), los cuales canalizaba casi todos los fondos federales para la investigación biomédica.

Lo que preocupaba a los científicos era la magnitud y el costo de la empresa. Casi nadie negaba que, en último término, el mapeo y la secuenciación del genoma humano representarían un gran avance para las ciencias de la vida, pero había muchas discrepancias acerca de cuál sería la mejor ruta para alcanzar la meta. En un editorial de la revista norteamericana Science, el director Daniel Koshland expuso en términos muy sencillos los argumentos a favor del Proyecto Genoma: "La principal razón por la que el Congreso apoya la investigación en otras especies es que puede resultar aplicable a los seres humanos. Por lo tanto, la respuesta obvia a la pregunta de si se debe descifrar la secuencia del genoma humano es Sí. ¿Por qué lo pregunta?" Pero en el campo de la biología no existía tradición de grandes proyectos, como los que emprendían con frecuencia los físicos y astrónomos. Watson y Crick habían desentrañado la estructura del ADN en un minúsculo despacho del laboratorio Cavendish de Cambridge; y a finales de los cincuenta, Crick había tenido que trabajar en un cobertizo para bicicletas habilitado en el patio trasero del laboratorio.

El 1 de octubre de 1988, Watson fue nombrado Director Asociado de la Investigación del Genoma Humano en el Instituto Nacional de Salud, con un presupuesto de más de 28,2 millones de dólares para el período 1988-1989 (unos 10 millones más que el presupuesto del DOE para investigar el genoma el mismo año). Aquel mismo día, el NIH y el DOE firmaron un Memorándum de Entendimiento, en el que las dos agencias se comprometían a cooperar en la investigación del genoma. El Proyecto Genoma Humano de EE.UU. había emprendido la marcha, y con el NIH a la cabeza, en lugar del DOE.

En realidad, se elaborarían dos mapas, que reflejarían la dualidad existente entre los genes y la química del ADN. Uno de los mapas sería un mapa genético, que relacionaría entre sí los genes conocidos y otros "mojones" genéticos; el otro sería un mapa físico, que relacionaría entre sí las secuencias del ADN conocidas.

Cuando empezó a crecer el interés internacional por el Proyecto Genoma -aunque muchas naciones se interesaron principalmente para no quedarse a la zaga de EE.UU. en el mayor proyecto biológico de la historia-, se hizo evidente la necesidad de un foro internacional. En 1988, durante una reunión celebrada en Cold Spring Harbor, los investigadores decidieron fundar la Organización del Genoma Humano (HuGO), que se encargaría de coordinar los trabajos internacionales, procurando evitar las repeticiones y solapamientos. Su primer director fue el genetista norteamericano Victor McKusick, al que sucedió el británico sir Walter Bodmer, director del Fondo Imperial para la Investigación del Cáncer.

Su sede oficial se encuentra en Ginebra, pero sus oficinas operativas están en Londres, Bethesda y Osaka. Empezó a funcionar con fondos aportados por organizaciones benéficas, como la británica Wellcome Foundation Trust. Pero la HuGO se ha topado con dificultades de aceptación y, al carecer de fondos propios para financiar la investigación, parece condenada a la impotencia de dar consejos que nadie se siente obligado a aceptar. La UNESCO, por su parte tomó cartas para declarar el Genoma Humano, Patrimonio Universal del Humanidad y evitar así que las empresas y agencias involucradas pudieran apropiarse del nuevo conocimiento y que una nueva barrera se sumara a las ya existentes entre los países avanzados y los más rezagados en materia económica y tecnológica.

En 1994, Craig Venter –quien hasta ese momento dirigía las investigaciones en uno de los centros de NIH- fundó, con financiamiento mixto, el Instituto para Investigación Genómica (TIGR) y condujo el desciframiento de la secuencia completa del genoma de un organismo entero, la bacteria H. influenzae. En mayo de 1998 se estableció Celera Genomics, una corporación resultante de la unión de Applera Corp. y TIGR. A su tiempo Celera concreto un joint venture con Applied Biosytems para la comercialización de los resultados de sus hallazgos.

La carrera por descifrar la secuencia completa del genoma humano y lograr la localización de los genes en los cromosomas fue ganada por la técnica automatizada del emprendimiento privado, que el 6 de abril de 2000 anunció el primer borrador

http://www.biotech.bioetica.org/ap39.htm

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El proyectogenoma humano

A principios de la década de los ochentasmapear y secuenciar el genoma humanoen su totalidad era una idea prácticamenteinsoñable. Sin embargo, estasideas se formalizaron en 1990 en uno delos proyectos más grandes de cooperacióninternacional, el proyecto genomahumano, el cual nos ha forzado a re f l exionarno sólo en problemas técnicos y

científicos, sino también en pro b l e m a séticos y morales. A pesar de los distintosenfoques en los que se puede abordar esteasunto, nuestro objetivo será re f l e x i onarsobre algunos eventos y factores qued i e ron forma a esta empresa internacionalque en realidad es un conjunto de

El proyectogenoma humano RICARDO NOGUERA SOLANOY ROSAURA RUIZ GUTIÉRREZCI E N C I A S 58 • ABRIL-JUNIO 2000 5cionados con desórdenes genéticos, conla intención de contar con herramientaspara diagnosis temprana de algunas enfermedadeshereditarias. No obstante, eldesarrollo de esta tradición no fue el moti vo de inspiración para mapear todo elgenoma humano.La idea de secuenciar el genoma agran escala se planteó en Estados Unidosen 1984, en una conferencia en Alta Ut a hrealizada para evaluar los análisis directosde los efectos genéticos de los descendientesde japoneses que sobre v i v i e ron a lasbombas atómicas en 1945. En esa conferencia,auspiciada por el De p a rt a m e n t ode Energía de Estados Unidos, Ro b e rtShinsheimer (biólogo molecular y entoncesrector de la Un i versidad de California)planteó la idea de fundar un institutoen Santa Cruz para secuenciar elgenoma humano.Después de la conferencia de Alta Ut a hla idea fue promovida por dos grupos independientes.El primero, liderado porCharles de Lisi, director de la Oficina deIn vestigación Sanitaria del De p a rt a m e ntode Energía, y el segundo, por Ro b e rtSinsheimer.De Lisi se inclinó por los mapas genéticosy propuso que esa institución aumentarasu participación en las inve s t i g a c i o n e sdel genoma; principalmente porque llevabamucho tiempo interesado en la genéticahumana y tenía programas paraexaminar los efectos de la radiación y lacontaminación ambiental sobre el cuerpohumano, así como proyectos para determinarla frecuencia de mutaciones enlos descendientes de Hi roshima y Na g asaki,como parte de los programas de seguridadnacional de Estados Unidos. Lac reación de un proyecto para mapear ysecuenciar el genoma parecía justificar,

continuar y expandir las inve s t i g a c i o n e sgenéticas en el De p a rtamento de En e r g í a ,que también contaba con programas deinvestigación sobre cromosomas. La proposiciónde Charles de Lisi ha hecho pensarque el origen del proyecto se encuentraen los programas de salud del Departamentode Energía. Incluso en ese depa rtamento las investigaciones sobre elgenoma se titulan “In i c i a t i va del Ge n omaHumano”. Sin embargo, como ya señalamos,la propuesta que motivó la discusiónsurgió de Ro b e rt Si n s h e i m e r, uncientífico que no era de esa institución yque tenía otros intereses.Ro b e rt Si n s h e i m e r, quien estaba alf rente del segundo grupo, convocó enm a yo de 1985 a una conferencia sobregenética molecular, invitando a part i c ipara los mejores biólogos moleculares deEstados Unidos. En esa conferencia sep ropuso secuenciar el genoma humanocompleto, se consideraron los aspectostécnicos para su realización y se discutióla manera de llevar a cabo el proyecto. Lac o n f e rencia no resultó como Si n s h e i m e rp retendía (formalizar el establecimientode un instituto para secuenciar el genomahumano y atraer inversiones a la Universidadde California), pues de dichasesión lo que surgió fue la idea de un proyectode grandes pro p o rciones que estabaen la mente de algunos biólogos, comoWalter Gi l b e rt, quien más tarde se convi rtió en un apasionado impulsor delp roye c t o. En una publicación que favorecíala realización del proyecto, Sinsheimerdeclaró, usando un lenguaje científicosupuestamente neutro para ocultarsu interés económico, que el genoma debíaestudiarse porque estaba aquí, de lamisma forma que estudiamos al sol o alas estrellas porque están aquí.Otro factor que motivó a científicos ypolíticos estadounidenses, entre ellospersonas relacionadas con el De p a rt amentode Energía, fue el conocimientode que Japón había iniciado desde 1981un plan modesto para mejorar la tecnologíade secuenciación del ácido desox irr i b o n u c l e i c o. Temiendo el triunfo japonés,en Estados Unidos se lanzaron aconseguir el mismo objetivo y uno másambicioso: obtener mapas genéticos y físicoscompletos del genoma humano.Como veremos enseguida, no fue casual

que ese departamento tomara la iniciativacon el pretexto de aprovechar las instalacionesde informática de sus proyectosmilitares.Ya en el marco de una discusión abierta,en mayo de 1986 el De p a rtamento deEnergía organizó un taller en Santa Fe ,Nu e vo México, para discutir un proye c t ode mapeo y secuenciación. En esa re u n i ó nvolvieron a plantearse los problemas técnicosy los costos, dos aspectos fundamentalesque se discutieron acaloradamentea favor y en contra del proyecto.6 CI E N C I A S 58 • ABRIL-JUNIO 2000

En ese mismo mes un nuevo eve n t oabrió una perspectiva diferente para lasi n vestigaciones. Renatto Dulbecco, entoncespresidente del Salk Institute, publicóen Sciencesu artículo “A turning Point inCancer Re s e a rch: Sequencing the HumanGenome”, en el cual defendía la secuenciacióndel genoma argumentandoque la secuencia podría ser útil en las investigacionesdel cáncer. Con esa publicaciónel proyecto recibió el apoyo de unap a rte de la comunidad médica, debido aque la información de mapas y secuenciashumanas puede ser útil para la pre d i c c i ó n ,diagnóstico, pre vención y terapia de cerc ade cuatro mil enfermedades hereditarias,y en menor medida para las enfermedadesque son resultado de la interacción delmaterial genético y el ambiente.Después de estos intentos la pro p u e s t ade mapear y secuenciar el genoma humanotomó forma en Cold Spring Ha r b o ren 1986, pues durante el “Si m p o s i u ms o b re la biología molecular de Homo sa -piens”Walter Gilbert y Paul Berg coordina ron una sesión titulada “Proyecto GenomaHu m a n o”. En ese encuentro huboescepticismo entre algunos científicos,principalmente por los costos y la carenciade una tecnología adecuada. Tambiénse cuestionó si era apropiado que el Depa rtamento de Energía dirigiera un programade esa naturaleza, principalmenteporque el interés se había desplazado haciael terreno médico.En otra de las sesiones de ese simposio,Eiichi Soeda, científico japonés, señalólos planes de su país y de compañíascomo Hitachi y Fuji de inve rtir juntas paramejorar la tecnología de secuenciacióna gran velocidad en el Instituto Rikene n Tokio.

El interés de las compañías biotecnológicasen las investigaciones del genoma fueuno de los factores importantes que acelerólas discusiones y la decisión a favor derealizar las investigaciones tanto en EstadosUnidos como en Eu ropa. Para fort a l eceresta idea, señalamos un par de ejemplosdonde se muestra que tanto en el origencomo en la creación y en la actual re alizacióndel proyecto hay una decisivap a rticipación de intereses económicos.Pr i m e ro, la industria privada japonesay las compañías privadas como Ni p p o nSteel Corporation y Kawasaki, entre muchasotras, y varios bancos locales, destinanrecursos económicos para estas inve stigacionespor la posibilidad de desarro l l a rmáquinas de diagnóstico para el merc a d omédico y para cualquier empresa intere s adaen aplicar pruebas genéticas.Segundo, a partir de 1987 se ha dadoun aumento notable en el número de empresas biotecnológicas tanto en EstadosUnidos, Eu ropa y Japón. Esto ha beneficiadoal proyecto pues se cuenta con mayores recursos, pero al mismo tiempo generauna serie de problemas. Muchas deestas empresas tienen acuerdos con universidadese instituciones públicas parafinanciar parte de las investigaciones acambio de la comercialización de la informaciónobtenida; como consecuencia estorestringe la libre circulación de la informacióny plantea el dilema de si re a l m e ntehabrá un beneficio social.Estas compañías tienen tal influenciaen las investigaciones del genoma que algunosempresarios, entre ellos Fre d e r i c kB o u rke (empresario norteamericano), hanconsiderado a la industria biotecnológicacomo la segunda re volución industrial.Esta influencia ha provocado fuertes discusiones,pues existe el intento de empresase inve s t i g a d o res, como Craig Ve n t e r,de patentar genes humanos. Este asuntoha sido tan polémico que Watson tuvoque renunciar en 1992 a la dirección delp royecto, pues se vio involucrado en problemasde patentes de genes. Watson fuereemplazado por Francis S. Collins, quienes director actual del proye c t o.Otra de las figuras principales quei m p u l s a ron el proyecto es Renatto Du lbecco,quien ha justificado los altos cosCI

E N C I A S 58 • ABRIL-JUNIO 2000 7tos de la medicina moderna señalando

que las empresas de alguna manera debenrecuperar el dinero inve rtido en lasinvestigaciones.En un nuevo intento por conseguir lad i rección de las investigaciones, pocotiempo después del “Simposium sobre labiología molecular de Homo sapiens”, DeLisi propuso que se realizaran mapascompletos del genoma antes de iniciar lasecuenciación.Pese a que no había una decisión oficialel De p a rtamento de Energía inicióen 1987 los trabajos para conseguir mapasde todos los cromosomas humanos,con objeto de quedarse con la dire c c i ó nde las investigaciones; para ello se argumentóque dicho departamento contabacon mejores instalaciones para desarrollarel proye c t o. Sin embargo, los dirigentesde los Institutos Nacionales de Saludde Estados Unidos, entre ellos JamesWatson, se habían convencido de que elp royecto era posible, pero no podía dejarseen manos del Departamento de Energía,sino que tenía que estar dirigido poro t ro grupo de científicos. A Watson lep a recía que el De p a rtamento de En e r g í aestaba lleno de físicos y pocos biólogos,en cambio en los institutos de salud habíauna mayor cantidad de médicos ybiólogos.En un ambiente de escepticismo ycompetencia las ideas y propuestas delp royecto llegaron al Consejo de la Ac ademiade Ciencia e Ingeniería en agosto de1986. El Consejo inmediatamente convocóa una reunión en Wood Hole Massachusetts,de la que surgió un comité(Comité del Genoma Humano) con plenospoderes para examinar y decidir sobre estas investigaciones. Mientras el grupode científicos concluía su informe, elgobierno federal decidió financiar la investigacióna través de los Institutos Nacionalesde Salud.En febrero de 1988, después de catorcemeses de estudio, el comité para analizarlas propuestas propuso que se hicieranlas investigaciones en un re p o rte deciento dos páginas titulado “Mapeo y secuenciacióndel genoma humano”.Posteriormente, el Consejo de la Academiade Ciencia e Ingeniería discutiólas ideas del comité y propuso como primerpaso hacer los mapas genéticos, alp a rejo de los mapas de organismos modelo,

y como segunda etapa conseguir lasecuenciación de los genes. Re c o m e n d óun presupuesto de doscientos millonesde dólares anuales durante un periodo dequince años. Y designó el papel principalpara los Institutos Nacionales de Sa l u den Bethesda. Ante esta decisión una partede médicos y biólogos de los institutosde salud mostraron su oposición al proyecto,pensando que quizás no valía lapena desviar fondos hacia el proye c t odescuidando otras investigaciones biológicas,principalmente con el argumentode que una secuenciación a ciegas no teníaningún sentido.Pa rte de la discusión entre hacer mapasgenéticos (lo que querían los dirigentesdel De p a rtamento de Energía) y hacermapas físicos (lo que querían los biólogosmoleculares, como Gi l b e rt, Wa t s o ny Sinsheimer) encierra en el fondo dosvisiones encontradas de dos tradicionescientíficas diferentes: la biología molecular,por un lado, que se centra en detallesp a rt i c u l a res, y la genética, que trabajacon elementos que se puedan seguir enuna población. Los genetistas apoy a b a nla realización de los mapas porque sosteníanque los marc a d o res genéticos hansido más útiles para la diagnosis de desórdeneshereditarios que las secuencias mismas.En la actualidad los mapas genéticosestán casi terminados, mientras quela cantidad del genoma humano secuenciadoes alrededor de 85%.Después de cuatro años de discusiones,en marzo de 1988 James Wy n g a a rd e n ,d i rector general de los Institutos Na c i onalesde Salud, anunció la creación delInstituto Nacional para las In ve s t i g a c i onesdel Genoma Humano, y al mismotiempo invitó a Watson a dirigir la inve stigación.Watson fue nombrado directorasociado del Instituto Nacional de In ve stigacionesdel Genoma el 1 de octubrede 1988. Un año después (octubre de1989) inició su función con un gru p ode asesores para organizar los trabajos.Ese mismo día, re p resentantes del Depa rtamento de Energía y de los In s t i t utosNacionales de Salud firmaron unmemorándum de entendimiento, medianteel cual ambas instituciones sec o m p ro m e t i e ron a cooperar en la inve stigación.Bajo estas condiciones se formó uncomité integrado por miembros de las

dos instituciones y por otros expert o sc u yo fin era elaborar un programa parael proyecto. El comité se reunió en ColdSpring Harbor y emitió un informe conjuntoque se envió al Congreso de la Naciónen febre ro de 1990. En él se establecíanobjetivos concretos que lai n vestigación debería cumplir. El programafue aprobado por el Congre s o ,destinándose doscientos millones de dólaresanuales durante quince años, a partirde octubre de 1990 y hasta el 30 des e p t i e m b re del año 2005, aunque en laúltima modificación del plan general sep ropuso terminar en el año 2003 paraque la fecha coincida con el cincuentaa n i versario del descubrimiento de la estructuradel ADN en 1953.En el plan de trabajo de Estados Unidosse establecieron varios centros paral l e var a cabo la investigación, tanto enlaboratorios nacionales como en universidadesde todo el país y desde luego enEl surgimientodel proyecto genomahumano se sustentaen razones científicas,económicas y políticas.8 CI E N C I A S 58 • ABRIL-JUNIO 2000ESTRUCTURA GENERAL DE LOS DISTINTOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL GENOMA.

La información genética que determina eldesarrollo del ser humano se encuentra en losc u a renta y seis cromosomas que se hallan enel núcleo de sus células. Cuarenta y cuatro deéstos son llamados autosomas para difere nciarlosde los dos cro m o s o m a s que determ inanel sexo. Cada cromosoma está form a d opor una larga cadena de A D N consitutida pora p roximadamente ciento treinta millones dep a res de bases, enrrollada y empaquetadapor medio de una serie de proteínas, entre lasque predominan las histonas. Prácticamentetoda la actividad de regulación y síntesis dep roteínas está regida por estas estru c t u r a s .Sin embargo hasta hace veinte años era casiimposible establecer con precisión el cro m osomaen que se encontraban los genes.Los métodos para distinguir un cro m o s omade otro no permitían ir muy lejos en laubicación de los genes. El mapeo de genes ligadosestablece la posición de un gen en relacióna otro; por medio de las pro p o rc i o n e sfenotípicas que produce una cruza dihíbridaes posible saber si dos genes comparten unmismo cromosoma o están en dos distintos; ypor su tasa de recombinación es posible estimarqué tan cerca se encuentra uno de otro ,y cuando son más de dos genes, establecersus posiciones relativas, mas no su ubicaciónfísica. Los mapas de ligamiento son un métodomuy útil para el estudio de genes que codificanexclusivamente una característica que

varía y que ha permitido entender la transmisiónde ciertas enfermedades, pero con grandeslimitaciones para establecer distancias enp a res de bases así como la localización pre c isade genes.El advenimiento de la biología molecularrevolucionó por completo el estudio de la genéticay muy pronto apare c i e ron nuevas técnicaspara su desarrollo. El descubrimiento de lasenzimas de restricción y el desarrollo de las técnicasde ADN recombinante abrió las puertas alas elaboración de mapas de ligamiento másp recisos, de mapas físicos y al conocimiento dela secuencia del ADN que constituye los genes.La geografía genéticaEl estudio de la secuencia de las bases de ADN

humano mostraba que en ella había una granvariabilidad. Al comparar el A D N de un individuocon el de otro se podía observar que sibien hay zonas que se mantienen iguales,una enorme cantidad de ellas variaba aunquefuera muy ligeramente. A estas porciones seles denominó A D N p o l i m o rfas. Sin embargo, lasv ariaciones que presentaban muchas de estasregiones eran bastante estables, es decir, queen una población, de una generación a otra,sólo variaban de manera bastante limitada. Eldiseño de sondas de ADN permitía detectar estassecuencias con cierta facilidad, lo que hizode ellas marc a d o res para ubicar estas regionesen el genoma y puntos de re f e re n c i aen general. Debido a que son obtenidas pormedio de enzimas de restricción, se les llamóRestriction Fragment Length Polymorphisms.El uso de estos marc a d o res para elaborarmapas de ligamiento resultó ser de gran utilidad,ya que hacían posible establecer la distanciagénica entre un marcador y un genque codificara para alguna caracaterística fenotípica,entre dos marcadores, o determinarcon precisión la ubicación de un marcador enun cromosoma. Así, por ejemplo, si en un mapade ligamiento se estableciera que un gend e t e rminado se encuentra entre dos marc a d ores,entonces es posible conocer su ubicaciónanalizando la tira de ADN que va de un marcadora otro.El primer objetivo de la fase inicial del programaes la elaboración de mapas de ligamientode cada uno de los cromosomas humanos,que contengan marc a d o res de A D N

p o l i m o rfos a una distancia de dos a cincocentimorgan, lo que corresponde apro x i m a d amentea distancias físicas de dos a cinco millonesde pares de bases. El fin es contar con unaserie de puntos de referencia para poder localizargenes de interés, en pocas palabras, quelos investigadores puedan tener puntos bienestablecidos que les permitan transitar de ma-CélulaCromosoma Genes Doble héliceo hebras de DNA Pares de basesNúcleoCI E N C I A S 58 • ABRIL-JUNIO 2000 9nera más accesible por la intrincada geografíade los cro m o s o m a s .Aun cuando la precisión de este tipo demapas debe llegar a ser de un marcador porcada micro m o rgan de distancia —o b j e t i v ocontemplado en la segunda fase del pro g r ama—,

la elaboración en paralelo de un mapafísico, esto es, en el que la distancia entre dospuntos se expresa en número de pares de bases,permite la sobreposición de uno al otro ,asociando cada uno de los l o c u s m a rc a d o sen el mapa de ligamiento a un locus e s p e c í f i c od e l mapa físico, con lo cual se gana en informacióny exactitud.En la elaboración de un mapa físico de unc romosoma se emplean por lo tanto distanciasabsolutas y no relativas, y éste debe estarcompuesto por la cadena de A D N c o m p l e t aque lo constituye, de principio a fin, esto es,c e rca de ciento treinta millones de pares debases. El mapa físico del genoma humano debecomprender la cartografía completa de losv e i n t i c u a t ro cromosomas lo que perm i t i r ácualquier gen de cualquier cromosoma conextrema precisión.Este tipo de mapas se consituyen a part i rde la fragmentación de los fragmentos deADN contenidos en las bibliotecas génicas. Así,es posible tomar el ADN de alguna parte de uncromosoma, copiarlo por medio de un vector(una bacteria o un virus), aplicarle una enzimade restricción y después pasar los fragmentospor electroforesis, con lo cual se obtienenlos llamados fragmentos de restricción. Ladistancia entre cada uno de los sitios de re stricciónes dada en pares de bases. Cada unode los fragmentos se sobrepone a aquél conel que comparte una porción similar o varias.De esta manera se llega a formar un fragmentode ADN de mayor tamaño, que a su vezse puede unir a otro u otros más, dando unfragmento final en el que, por medio de marcadores,es posible ubicar genes y finalmenteconocer la secuencia de sus nucleótidos conprecisión.Tal vez una de las limitantes para obtenermapas completos por este método es que,con mucha frecuencia, quedan huecos queno son fáciles de llenar, a pesar de las técnicasdesarrolladas para ello. En el caso del genomahumano, cuyo ADN contiene elementosmuy repetitivos, la sobreposición resuta aúnmás difícil, ya que estos fragmentos llegan aperderse en el proceso de clonación.Uno de los recursos inventados para hacerfrente a estos problemas son los marc ado res S T S (S e q u e n c e d - Ta g g e d - S i t e s), que consistenen una pequeña porción de A D N ( d edoscientos a trescientos pares de bases) cuyasecuencia no se encuentra en ninguna otrap a rte del genoma. Usados como pro m o t o re sen P C R, es posible obtener largas cadenas deA D N flanqueadas por dos sitios de fácil ubicaciónpor su secuencia única. Al aplicar unasonda con esta secuencia a fragmentos deA D N unidos por medio de enzimas de re s t r i cción,se pueden llenar los huecos que quedaban,ya que, por su longitud y sitio preciso, esposible lograr la unión de varios fragmentos.El empleo de S T S en la elaboración de mapasde ligamiento y en mapas físicos es una part ecentral de la primera fase del proyecto genomahumano.Objetivo final: secuenciación totalUna vez que se ha completado el mapa físicode alguna región de un cromosoma, el larg o

fragmento de A D N se corta, se procede a unanueva clonación o subclonación con un vector,y se copia varias veces para proceder a susecuenciación base por base. Este pro c e d imientoordenado de secuenciación re g i ó npor región, juntando trozos para re c o n s t i t u i rel orden de un cromosoma y luego de otro ,hasta eventualmente secuenciar la totalidaddel genoma, es muy preciso, pero es un proyectolaborioso y largo.En 1998, Craig Ve n t e r, propuso una nuevametodología y retó a los investigadores delp royecto genoma humano, diciendo que sucompañía, armada de secuenciadores automáticosy computadoras, terminaría antesla secuenciación total. Su estrategia consisteen secuenciar fragmentos aleatorios de A D N

—en contraposición al empleo de bibliotecasde genes ordenadas en mapas físicos— y utilizandoalgoritmos, recomponer el orden. Estemétodo fue muy criticado en un inicio puesdada la conformación del genoma había muchasposibles fuentes de erro r. Sin embarg o ,para corroborar su información, Venter cuentatambién con la información generada porel proyecto genoma humano vertida en unabase de datos pública, llamada el GenBank.De esta manera, le es posible cotejar sus datoscon aquellos generados por el proyecto, ylo que parecía imposible, gracias a las computadorasy las bases de datos, ha resultado ser

una metodología rápida y eficaz. DIFERENTES TIPOS DE MAPAS GENÓMICOS.Cariotipo MapacitogenéticoMapagenéticoMapafisicosGenotecade YACGenotecade cosmídosSecuencia:Mapa fisicode alta resoluciónAATTGCCTTCCAACGGT

10 CI E N C I A S 58 • ABRIL-JUNIO 2000

las instalaciones del De p a rtamento deEnergía en los Alamos, Nuevo México, yen el Instituto Nacional de In ve s t i g a c i onesdel Genoma Humano en Be t h e s d a ,Maryland.De esta manera el Proyecto Ge n o m aHumano en Estados Unidos quedó comouna investigación coordinada, con elo b j e t i vo de producir en detalle el mapagenético y físico de cada uno de los veintidóscromosomas humanos y los cromosomassexuales (X/Y).La participación de otros paísesLa comunidad científica internacionalmostró interés en participar en las inves -

tigaciones, por lo que en 1990 tre s c i e ntoscientíficos de treinta y cinco países sere u n i e ron en París, Francia, en la sedecentral de la UNESCO, para discutir la impo rtancia de una cooperación internacionalen el proyecto genoma humano. Enesa reunión Watson aclaró que los costospodían reducirse si había una cooperacióninternacional. Además, no considerabaadecuado que los datos se compartierancon naciones que no part i c i p a r a nen la medida de sus economías. En estohabía una amenaza dirigida principalmentea los científicos japoneses, quienestenían planeado seguir con sus pro g r amasde perfeccionamiento de tecnologíade secuenciación.La iniciativa de Estados Unidos fueseguida por otros países desarro l l a d o s ,como el Reino Unido, Japón, los Pa í s e sBajos, Escandinavia, Rusia, Suecia, Canadá,Francia, Italia, Alemania, Hungría,Suiza, Po rtugal, España, Di n a m a rca yCanadá, que estaban motivados principalmentepor la preocupación de no quedarrezagados en las investigaciones, sobretodo por la desventaja biotecnológicay económica que esto implica.En 1991 la Comunidad Europea lanzóuna propuesta para la región, buscandoabatir el costo de las investigaciones através de una mayor colaboración, cooperacióny coordinación. Para conseguiresto se propuso que la Fundación de CienciaEu ropea coordinara las inve s t i g a c i onesen este continente.Antes de 1991 algunas naciones europeashabían iniciado sus programas de investigación.Por ejemplo, el Reino Un i d od e s a r rolló una propuesta en 1986 sugeridapor Walt Bodmer y Sydney Brenner, dosbiólogos moleculares de Inglaterra quee s t u v i e ron presentes en el “Si m p o s i u ms o b re la biología molecular de Homo sa -p i e n s” y en otras conferencias re a l i z a d a sen torno al tema. Su propuesta consistía enun programa que involucraba al Consejode In vestigación Médica y a la Fu n d aciónImperial para las Investigaciones delCáncer.Por su parte, Francia decidió en 1990c rear su propio programa de inve s t i g ación,logrando una participación importanteen las investigaciones del genomahumano a través del Centro de Estudiodel Polimorfismo Humano, en colaboración

con Estados Unidos. También cuentacon industrias privadas como el CentroGénéthon.En Italia la discusión en torno a unprograma de investigación sobre el genomainició en 1987 pro m ovida por RenattoDulbecco a través del Consejo deInvestigación Italiano. El proyecto italianofue pensado para una colaboración devarias unidades de este centro y difere ntesuniversidades e institutos a lo largode Italia.Alemania, por su parte, participa enlas investigaciones del genoma humanoprincipalmente a través del Centro de

http://www.alumno.unam.mx/algo_leer/Genoma.pdf