Mapa genético del genoma humano (PGH)

El Proyecto Genoma Humano (PGH)

Proyecto Genoma Humano (2003)

Fue el equivalente biológico de mandar a un ser humano a la Luna: el proyecto biológico más grande jamás emprendido. A finales de 1980 se concibió la idea de elaborar un mapa del genoma humano, de todo su ADN y sus genes, y en 2003 ya se había completado el 99% del mismo. El principal objetivo del Proyecto Genoma Humano (PGH) fue encontrar la base genética de las enfermedades (como el cáncer) y localizar aquellas variaciones individuales del genoma humano que hacen que alguno de nosotros seamos más proclives a contraer ciertas enfermedades. La comprensión de esas enfermedades a escala genética podría conducir al desarrollo de productos biofarmacéuticos altamente específicos. En 2013 se habían registrado unos 1800 genes relacionados con la enfermedad y se habían realizado ensayos clínicos con 350 productos basados en la biotecnología. 

En 2006 se publicó la secuencia del último cromosoma. De nuestros 23 pares de cromosomas, 22 no determinan el sexo. Un ser humano tiene entre 20 000 y 25 000 genes (aproximadamente la misma cantidad que un ratón), compuestos de un total de 3300 millones de pares de bases. 

El primer mapa genético del mundo fue el de Drosophila melanogaster (la mosca del vinagre). 

Células madre pluripotentes inducidas (iPS)

Tipos de células madre

Las células madre como herramienta terapéutica

Células madre pluripotentes inducidas (2006)

En los últimos años, buena parte del interés científico y público se ha centrado en las células madre por su gran potencial médico, tanto para el trasplante de órganos y tejidos como para el tratamiento de enfermedades como la diabetes, el alzheimer y el párkinson. Sin embargo, el uso de células madre implica la destrucción de embriones humanos y la posibilidad de la clonación humana, lo cual ha generado una enorme polémica ética y política que echa por tierra futuras investigaciones. Con el desarrollo de las células madre pluripotentes inducidas (iPS) se creyó que podrían mantenerse los beneficios previstos y calmarse las críticas. Las células madre se forman días después de que el embrión de mamífero se haya desarrollado hasta la fase de la blástula. Las células madre embrionarias son células no diferenciadas capaces de dividirse para producir células madre adicionales. Pueden diferenciarse en cualquiera de los tres linajes de células del cuerpo o capas germinales (endodermo, mesodermo y ectodermo) y formar células especializadas de cualquier tipo. Asimismo, hay células madre adultas, presentes principalmente en la médula ósea y la sangre del cordón umbilical, que pueden reparar y reponer células y tejidos adultos. 

En 2007 Yamanaka produjo iPS a partir de células de la piel de un humano adulto. En este proceso se añaden múltiples factores de transcripción a las células de la piel. Los factores de transcripción son proteínas que controlan el flujo (transcripción) de la información genética del ADN al ARN mensajero. 

El entusiasmo inicial por las posibilidades médicas relacionadas con las iPS se ha enfriado un poco debido a las diferencias entre las células madre embrionarias y las iPS, y el potencial de las iPS de provocar cáncer. 

Virus betacoronavirus (CoVID-19) con capacidad de contagio por el aire

Virus, mutaciones y vacunas

La mutación del virus H1N1

Una mutación similar a la del virus del VIH hace al coronavirus más peligroso

Mutaciones virales y pandemias (2009)

La pandemia de gripe de 1918 y 1919 infectó a 500 millones de personas en todo el mundo (una quinta parte de la población mundial) y se llevó por delante entre 20 y 100 millones de vidas. En EEUU murieron 675 000 personas, más de 10 veces el número de fallecidos estadounidenses por heridas de guerra durante la entonces recién terminadas Primera Guerra Mundial. La misma cepa viral (H1N1) que causó aquella gripe, llamada española, reapareció siete décadas más tarde como gripe porcina, infectó a un porcentaje considerable de la población mundial y causó unas 190 000 muertes entre 2009 y 2010. La cepa viral H1N1 no es la de la típica gripe estacional. 

Los virus tienen un fuerte apego a los organismos vivos, incluidos los humanos, ya que sólo pueden reproducirse en una célula hospedadora. El virus adhiere sus proteínas a la superficie de la célula huésped, inyecta en ella material genético (ADN o ARN) y luego piratea la maquinaria celular para generar más virus antes de invadir otra célula. Para prevenir la reinfección por la misma cepa viral, el huésped fabrica una respuesta inmune produciendo anticuerpos que impiden que el virus se adhiera. Para sobrevivir, los virus mutan y cambian las proteínas de su superficie a fin de evitar las defensas inmunitarias del huésped. Los anticuerpos producidos en respuesta a una anterior infección de resultan impotentes ante una nueva cepa mutada. Por eso cada temporada hacen falta vacunas nuevas y diferentes. 

Los virus que se replican mediante el ADN, como la viruela, comprueban minuciosamente si hay algún error antes de replicar su genoma (gracias a proteínas llamadas polimerasas), lo que hace que muten muy despacio. En cambio, los virus ARN, como el coronavirus (CoVID-19), se saltan ese largo paso de revisión. Por eso mutan muy rápido, mucho más que la respuesta inmune del huésped, que no puede seguir el ritmo con que aparecen las nuevas cepas virales. 

¿Qué es la medicina traslacional?

Investigación biomédica traslacional (2011)

En los últimos años los gobiernos de Europa y Estados Unidos han ido poniendo cada vez mayor énfasis en la investigación traslacional, en la que los descubrimientos científicos básicos obtenidos en laboratorio se destinan directamente a aplicaciones que benefician a la salud y el bienestar de la sociedad. Donde más se ha impulsado este enfoque traslacional es en la comunidad biomédica. En diciembre de 2011 el Instituto Nacional de Salud estadounidense fundó el Centro Nacional para Fomentar las Ciencias Traslacionales. Con el lema "del banco de pruebas a la cama del paciente y vuelta", la medicina traslacional procura hacerse con hallazgos potencialmente fructíferos de la investigación básica (en áreas como la genómica, los modelos animales transgénicos, la biología estructural, la bioquímica y la biología molecular) y aplicarlos como base para los estudios clínicos que, de tener éxito y una vez mejorados, pueden usarse en la práctica clínica habitual. 

Documental microbioma humano

¿Qué es el microbioma humano?

El sorprendente mundo de los microorganismos

Proyecto Microbioma Humano (2012)

El término microbioma se refiere a la totalidad de los microbios y al material genético colectivo presente en el cuerpo humano. En 2012 el Proyecto Microbioma Humano (HMP) desveló que los habitantes más numerosos del cuerpo humano no son las células humanas, sino los microbios, y con diferencia.  El cuerpo humano tiene diez veces más células microbianas que células humanas; constituyen un 1,3% de la masa total de un ser humano, entre 0,9 y 2,7 kilos. Asimismo, mientras que el genoma humano tiene 22 000 genes codificadores de proteínas, las bacterias tienen 360 veces más.

En 2008 los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos lanzaron el PMH, un estudio de cinco años para evaluar la naturaleza de la población microbiana del cuerpo humano sano, establecer una base de datos de referencia y determinar si los cambios o diferencias en esas poblaciones predisponen a las personas a la enfermedad. Los científicos hallaron unas 10 000 especies de microbios (bacterias en su mayoría, pero también protozoos, levaduras y virus), y en junio de 2012 identificaron del 81 al 99% de las mismas. El mayor número de microbios se hallan en la piel, la zona genital, la boca y, sobre todo, los intestinos. Su composición cambia por las enfermedades y los medicamentos (sobre todo antibióticos), entre otros factores. 

En el HMP se usaron máquinas de secuenciación de ADN y análisis informáticos de las secuencias genómicas con ARN ribosomal bacteriano (16S rRNA), presente únicamente en bacterias, así como estudios filogenéticos para clasificar e identificar los microbios. Ahora se reconoce que algunos microbios realizan una función indispensable en la digestión y la absorción de numerosos nutrientes, además de ser responsables de la síntesis de algunas vitaminas y sustancias antiinflamatorias naturales, así como del metabolismo de los fármacos y otras sustancias químicas extrañas. 

¿Qué es la epigenética?

Epigenética (2012)

Los rasgos vienen determinados por los genes (información que transporta el ADN). El ADN dicta la fabricación de proteínas, lo cual sirve de enlace entre nuestra composición genética y nuestros rasgos externos o físicos. La epigenética se ocupa de todos aquellos cambios ocurridos en los genes que no son alteraciones en la secuencia del ADN. Tales cambios epigenéticos suelen incluir la adicción de grupos metilo (-CH3) a la columna vertebral del ADN, lo cual "marca" el ADN e interfiere con su capacidad de transcribir mensajes al ARN. En algunos tipos de cáncer se han visto también marcas epigenéticas. 

En 2012 Andrew Feinberg informó de ciertas diferencias en los patrones de metilación del ADN de las abejas obreras femeninas que, dentro de una colmena, comparten secuencias genéticas idénticas, pero presentan patrones de comportamiento distintos. Unas se quedan en la colmena a cuidar de la reina y, al madurar, salen para recolectar polen. Las abejas nodrizas y las recolectoras cuentan con sendos patrones de metilación del ADN. Al sacar las abejas nodrizas de la colmena, las recolectoras pasaban a reemplazarlas y sus patrones de metilación cambiaban a los que presentaban las abejas nodrizas. De ahí que las "marcas" epigenéticas sean reversibles y se vinculen con la conducta. 

Fragmento de fémur de Homo denisova hallado en Atapuerca

Secuenciación del ADN del fémur hallado en Atapuerca

El humano más antiguo hallado en Atapuerca

El ADN más antiguo y la evolución humana (2013)

En 2013 se halló la prueba más antigua del desarrollo humano, lo que planteó una serie de cuestiones evolutivas. Un equipo de científicos españoles dirigidos por Juan Luis Arsuaga, José María Bermúdez de Castro y Eudald Carbonell Roura recuperaron un fósil de fémur en una cueva de la Sierra de Atapuerca. 

En un examen preliminar, la anatomía del fémur parecía ser la de un neandental, pero al cotejar las pruebas de ADN se vio que estaba más estrechamente emparentado con los Denisovanos, cuyo ADN se había analizado a partir de unos resto de 80 000 años de antigüedad hallados en Siberia. Por lo general, se creía que los seres humanos, los neandertales y los denisovanos habían tenido un ancestro común en África unos 500 000 años atrás. Dicho ancestro se separó de los humanos, abandonó África y volvió a dividirse, hace 300 000 años, en neandertales y homínidos de Denisova. Los neandertales viajaron al oeste, hacia Europa, y los homínidos de Denisova, al este. Nuestro antepasado humano permaneció en África y dio lugar al Homo sapiens, que hace 60 000 años migró a Europa y Asia, donde se cruzó con los neandertales y los homínidos de Denisova, que se extinguieron. Ahora, la nueva prueba e ADN plantea esta pregunta: ¿por qué hay restos fósiles denisovanos en España?

Cuando un organismo biológico muere, su ADN se descompone en pequeños fragmentos, que con el tiempo se mezclan y contaminan con el ADN de otras especies, en particular, con las bacterias del suelo. En 1997 se descubrió una nueva técnica para recuperar fragmentos de ADN y se usó para determinar la secuencia del genoma del neandertal de 2010 y de fémur hallado en España.