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Introducción al Proyecto Genoma Humano

Introducción al Proyecto Genoma Humano

El conjunto de secuencias de ácidos nucleicos o genes que forman el ADN de un organismo es su genoma. Esencialmente, un genoma es un modelo molecular para construir un organismo. los Genoma humano es el código genético en el ADN de los 23 pares de cromosomas de Homo sapiens, más el ADN que se encuentra dentro de las mitocondrias humanas. Las células de óvulo y esperma contienen 23 cromosomas (genoma haploide) que consisten en alrededor de tres mil millones de pares de bases de ADN. Las células somáticas (p. Ej., Cerebro, hígado, corazón) tienen 23 pares de cromosomas (genoma diploide) y alrededor de seis mil millones de pares de bases. Alrededor del 0.1 por ciento de los pares de bases difieren de una persona a otra. El genoma humano es aproximadamente un 96 por ciento similar al de un chimpancé, la especie que es el pariente genético más cercano.

La comunidad internacional de investigación científica buscó construir un mapa de la secuencia de los pares de bases de nucleótidos que forman el ADN humano. El gobierno de los Estados Unidos comenzó a planificar el Proyecto del Genoma Humano o HGP en 1984 con el objetivo de secuenciar los tres mil millones de nucleótidos del genoma haploide. Un pequeño número de voluntarios anónimos suministró el ADN para el proyecto, por lo que el genoma humano completo era un mosaico de ADN humano y no la secuencia genética de ninguna persona.

Historia y cronología del proyecto del genoma humano

Si bien la etapa de planificación comenzó en 1984, el HGP no se lanzó oficialmente hasta 1990. En ese momento, los científicos estimaron que tomaría 15 años completar el mapa, pero los avances en tecnología llevaron a su finalización en abril de 2003 en lugar de en 2005. El Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE) y los Institutos Nacionales de Salud de los EE. UU. (NIH) proporcionaron la mayoría de los $ 3 mil millones en fondos públicos ($ 2,7 mil millones en total, debido a la finalización anticipada). Genetistas de todo el mundo fueron invitados a participar en el Proyecto. Además de los Estados Unidos, el consorcio internacional incluyó institutos y universidades del Reino Unido, Francia, Australia, China y Alemania. También participaron científicos de muchos otros países.

Cómo funciona la secuenciación genética

Para hacer un mapa del genoma humano, los científicos necesitaban determinar el orden del par de bases en el ADN de los 23 cromosomas (en realidad, 24, si consideramos que los cromosomas sexuales X e Y son diferentes). Cada cromosoma contenía de 50 millones a 300 millones de pares de bases, pero debido a que los pares de bases en una doble hélice de ADN son complementarios (es decir, pares de adenina con timina y pares de guanina con citosina), se conoce automáticamente la composición de una cadena de la hélice de ADN. información sobre el capítulo complementario. En otras palabras, la naturaleza de la molécula simplificó la tarea.

Si bien se utilizaron múltiples métodos para determinar el código, la técnica principal empleó BAC. BAC significa "cromosoma artificial bacteriano". Para usar BAC, el ADN humano se dividió en fragmentos entre 150,000 y 200,000 pares de bases de longitud. Los fragmentos se insertaron en el ADN bacteriano para que, cuando la bacteria se reprodujera, el ADN humano también se replicara. Este proceso de clonación proporcionó suficiente ADN para hacer muestras para la secuenciación. Para cubrir los 3 mil millones de pares de bases del genoma humano, se hicieron unos 20,000 clones BAC diferentes.

Los clones BAC hicieron lo que se llama una "biblioteca BAC" que contenía toda la información genética de un ser humano, pero era como una biblioteca en el caos, sin forma de decir el orden de los "libros". Para solucionar esto, cada clon BAC fue mapeado de regreso al ADN humano para encontrar su posición en relación con otros clones.

A continuación, los clones BAC se cortaron en fragmentos más pequeños de aproximadamente 20,000 pares de bases de longitud para la secuenciación. Estos "subclones" se cargaron en una máquina llamada secuenciador. El secuenciador preparó 500 a 800 pares de bases, que una computadora ensambló en el orden correcto para que coincida con el clon BAC.

A medida que se determinaron los pares de bases, se pusieron a disposición del público en línea y de libre acceso. Finalmente, todas las piezas del rompecabezas se completaron y organizaron para formar un genoma completo.

Objetivos del Proyecto Genoma Humano

El objetivo principal del Proyecto Genoma Humano era secuenciar los 3 mil millones de pares de bases que forman el ADN humano. A partir de la secuencia, se pudieron identificar los 20,000 a 25,000 genes humanos estimados. Sin embargo, los genomas de otras especies científicamente significativas también se secuenciaron como parte del Proyecto, incluidos los genomas de la mosca de la fruta, el ratón, la levadura y el gusano redondo. El Proyecto desarrolló nuevas herramientas y tecnología para la manipulación y secuenciación genética. El acceso público al genoma aseguró que todo el planeta podría acceder a la información para estimular nuevos descubrimientos.

Por qué el proyecto del genoma humano fue importante

El Proyecto Genoma Humano formó el primer modelo para una persona y sigue siendo el proyecto de biología colaborativa más grande que la humanidad haya completado. Debido a que el Proyecto secuenciaba genomas de múltiples organismos, los científicos podían compararlos para descubrir las funciones de los genes e identificar qué genes son necesarios para la vida.

Los científicos tomaron la información y las técnicas del Proyecto y las usaron para identificar genes de enfermedades, idear pruebas de enfermedades genéticas y reparar genes dañados para prevenir problemas antes de que ocurran. La información se utiliza para predecir cómo responderá un paciente a un tratamiento basado en un perfil genético. Si bien el primer mapa tardó años en completarse, los avances han llevado a una secuenciación más rápida, lo que permite a los científicos estudiar la variación genética en las poblaciones y determinar más rápidamente qué hacen los genes específicos.

El proyecto también incluyó el desarrollo de un programa de Implicaciones éticas, legales y sociales (ELSI). ELSI se convirtió en el programa de bioética más grande del mundo y sirve como modelo para programas que tratan con nuevas tecnologías.