ADN, Genes, Genomas y Diagnósticos Genéticos

Marcelo Kauffman

Jefe Consultorio y Laboratorio de Neurogenética Hospital JM Ramos Mejía
Investigador Independiente-IIMT-CONICET

Qué es el ADN

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es el compuesto químico que contiene las instrucciones necesarias para desarrollar y dirigir las actividades de casi todos los organismos vivos. Las moléculas de ADN están hechas de dos hebras pareadas, en espiral, a menudo conocidas como la doble hélice de ADN.

Cada hebra de ADN está formada por cuatro unidades químicas, llamadas bases nucleotídicas, que forman el “alfabeto” genético. Las bases son adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Las bases en hebras pareadas se emparejan de manera específica: una A siempre forma pareja con una T; una C siempre forma pareja con una G. El orden de las bases A, T, C y G determina el significado de la información codificada en esa parte de la molécula de ADN, de igual manera que el orden de letras determina el significado de una palabra.

El ADN se lee como un código. Este código se compone de cuatro tipos de unidades de construcción químicos, las bases nucleotídicas mencionadas arriba: adenina, timina, citosina y guanina, abreviadas con las letras A, T, C y G. El orden de las letras en este código permite que el ADN funcione de diferentes maneras. El código cambia ligeramente de persona a persona y explica en parte, sin profundizar en condicionantes culturales y ambientales, las diferencias que cada uno de nosotros tenemos.

Qué es el Genoma

El conjunto completo de ADN de un organismo se conoce como su genoma. Prácticamente cada célula individual en el cuerpo contiene una copia completa de los aproximadamente 3 mil millones de pares de bases de ADN, o letras, que forman el genoma humano.

Genoma es una palabra elegante para referirse al conjunto completo de todo tu ADN. Todos los organismos vivos, desde las bacterias hasta los elefantes, tienen su propio genoma. Cada genoma contiene la información necesaria para construir y mantener ese organismo a lo largo de toda su vida

Cuanto más sepamos sobre nuestro genoma y cómo funciona, más entenderemos sobre nuestra propia salud y tomaremos mejores decisiones de salud adecuadamente informadas.

Qué son los Genes

Un gen se refiere tradicionalmente a la unidad de ADN que lleva las instrucciones para elaborar una proteína específica o un grupo específico de proteínas.

Un gen es un segmento de ADN que proporciona instrucciones a la célula para hacer una proteína específica, que luego lleva a cabo una función particular en tu cuerpo. Casi todos los seres humanos tienen los mismos genes dispuestos aproximadamente en el mismo orden y más del 99,9 % de tu secuencia de ADN es idéntica a la de cualquier otro ser humano.

Aún así, somos diferentes. En promedio, un gen humano tendrá entre 1 y 3 letras que difieren de persona a persona. Estas diferencias son suficientes para cambiar la forma y la función de una proteína, la cantidad de proteína que se fabrica y cuándo o dónde se fabrica. Afectan el color de los ojos, el cabello y la piel. Lo que es más importante, las variaciones en el genoma también afectan el riesgo de desarrollar enfermedades y tus respuestas a los medicamentos.

Qué es la Medicina Genómica

Si se muta el ADN de una célula, podría producirse una proteína anómala, que puede alterar los procesos habituales del cuerpo y dar lugar a enfermedades como el cáncer o uno de los miles de enfermedades hereditarias que existen.

Prácticamente toda enfermedad humana tiene alguna base en nuestros genes.

Con la gran riqueza de datos sobre el ADN humano generados por el Proyecto del genoma humano y otras investigaciones genómicas, los científicos y profesionales clínicos cuentan con herramientas más poderosas para estudiar el papel desempeñado por múltiples factores genéticos entre sí y con el ambiente en enfermedades mucho más complejas.

A la larga, parece inevitable que los tratamientos serán personalizados según la composición genómica específica de un paciente. Por lo tanto, el papel de la genética en la atención de la salud está comenzando a cambiar profundamente, y los primeros ejemplos de la era de la medicina genómica ya están con nosotros. Se están logrando rápidos avances en el novedoso campo de la farmacogenómica, que incluye el uso de información sobre la composición genética de un paciente para poder personalizar mejor el tratamiento farmacológico a sus necesidades individuales.

Qué son las Pruebas Genéticas o los Estudios del ADN

Existen distintos tipos de pruebas genéticas para poder conocer como es la composición del ADN, muchas de ellas pueden englobarse bajo el término general de secuenciaciones del ADN, que simplemente significa determinar el orden exacto y composicion de las bases (las cuatro letras) en una hebra de ADN. Los investigadores pueden usar la secuenciación de ADN para buscar variaciones genéticas y/o mutaciones que pudieran jugar un papel en el desarrollo o evolución de una enfermedad. El cambio causante de la enfermedad pudiera ser tan pequeño como la sustitución, deleción (eliminación) o inserción de un sólo par de bases o tan grande como una deleción de miles de bases.

Una enfermedad genética es causada por un cambio en la secuencia de ADN. Algunas enfermedades son causadas por mutaciones que se heredan de los padres y están presentes en un individuo al nacer. Otras enfermedades son causadas por mutaciones adquiridas en un gen o grupo de genes que ocurren durante la vida de una persona.

A su vez, podemos pensar o dividir a los estudios del ADN de distintas maneras según sus objetivos y la necesidad o no de intervención médica previamente a su realización: por ejemplo, como predictivos, diagnósticos, farmacogenéticos, reproductivos y directos al consumidor.

Las pruebas diagnósticas se utilizan para confirmar o descartar un trastorno genético sospechoso. Los resultados de una prueba de diagnóstico pueden ayudarte a tomar decisiones para tratar o controlar tu salud.

Las pruebas farmacogenómicas te indican cómo reaccionarás a ciertos medicamentos. Pueden ayudar a informar a tu médico sobre cómo tratar mejor tu afección y evitar efectos secundarios.

Las pruebas reproductivas están relacionadas con la decisión de iniciar una familia o de tener más hijos. Incluyen pruebas para que el padre y la madre biológicos vean qué variantes genéticas llevan. Las pruebas pueden ayudar a los padres y médicos a tomar decisiones antes, durante y después del embarazo.

Las pruebas directas al consumidor se pueden completar en casa sin un proveedor de atención médica mediante la recolección de una muestra de ADN (por ejemplo, escupir saliva en un tubo) y enviarla a una compañía. La compañía puede analizar tu ADN y darte información sobre tus antepasados, parentesco, factores de estilo de vida y riesgo potencial de enfermedad.

Por otro lado, también las pruebas que estudian el ADN se pueden utilizar para detectar la presencia de material genético de un organismo no humano en distintas muestras biológicas. Es muy habitual usar este tipo de pruebas para hacer diagnóstico de infecciones, ya que permiten detectar en sangre o saliva la presencia de partes del genoma de bacterias y virus. En estos días todos nos hemos habituados a escuchar de pruebas moleculares para el diagnóstico de la infección por Coronavirus mediante una técnica de biología molecular llamada PCR. Esta prueba lo que hace es determinar si hay presencia de material genético del Coronavirus en secreciones respiratorias para diagnosticar la presencia de infección por este virus. Sí, los virus están formados también por ácidos nucleicos y tienen sus propios genomas.

Qué son las Pruebas Point of Care

Poder hacer diagnósticos genéticos o poder realizar pruebas de biología molecular habitualmente requiere contar con equipamientos altamente costosos, que tienen que estar instalados en laboratorios muy bien equipados, recursos humanos altamente calificados y entrenados. Todo esto hace que el acceso en muchos lugares a pruebas genéticas sea muy difícil o incluso imposible. Sin embargo, desde hace mucho todos estamos familiarizados con la realización de algunas pruebas, que antes sí o sí tenían que realizarse en laboratorios y que ahora pueden ser realizadas en el consultorio médico, en una cama de internación o incluso por nosotros mismos en nuestras casas. Este tipo de pruebas se llaman Point of Care (POC), y los mejores ejemplos con los cuales estamos habituados son las mediciones de niveles de glucosa en sangre con tiras reactivas en pequeños dispositivos o las pruebas de embarazos tipo Evatest. Adelantos muy recientes están empezando a hacer posible que podamos estudiar el ADN y sus alteraciones de manera similar, permitiéndonos en muchos casos no requerir ya de equipamientos costosos o laboratorios centralizados, para conocer si un genoma tiene determinadas alteraciones que provocan o aumentan el riesgo de enfermedades, o si estamos cursando una infección. Estos adelantos están basados principalmente en dos tecnologías de biología molecular, el uso de nuevas polimerasas isotérmicas y la maquinaria de edición genética llamada CRISPR.

Las pruebas Point of Care (POC) son pruebas médicas simples realizadas cerca del paciente donde los resultados están disponibles más rápidamente que para las muestras enviadas a un laboratorio.

Las nuevas polimerasas isotérmicas permiten amplificar, para su individualización y detección, cualquier secuencia de ácidos nucleícos de una manera rápida y precisa, sin requerir de equipamientos que producen ciclos de aumentos y descensos de la temperatura que la técnica de PCR necesita, sino que por el contrario se puede realizar con instrumentos muy simples que mantengan una temperatura constante durante varios minutos, o incluso en un recipiente con agua caliente. Estas técnicas se pueden adaptar en sistemas POC, en los cuales, la detección de la secuencia de ADN o ARN que estamos buscando se revela mediante un cambio de color de la reacción.

CRISPR es un sistema que la evolución ha desarrollado en las bacterias para defenderse de otros organismos. Lo revolucionario, es que recientemente aprendimos cómo funciona este sistema y cómo podemos manipularlo in vitro para realizar diagnósticos genéticos. El secreto de cómo podemos hacer esto, descansa en dos características de dos proteínas del sistema CRISPR, CAS12 y CAS13: uno, cuando reconocen una secuencia de ADN o ARN específica estas proteínas disparan una actividad colateral que podemos visualizar y adaptar en sistemas POC y dos, podemos nosotros programar a estas proteínas para que reconozcan la secuencia de ADN o ARN que nosotros necesitemos para nuestro diagnósticos.

Una nueva era en la Medicina ya comenzó

En los años 70 se describió un método que permite secuenciar fragmentos pequeños de información genética. Esta técnica fue y es utilizada en la investigación y diagnóstico genético de múltiples enfermedades. Además, resultó ser de utilidad para la obtención de la primera secuencia completa de un genoma humano a principios de este milenio. En los últimos 10 años se sucedieron adelantos fabulosos en las herramientas necesarias para obtener secuencias de ADN, posibilitando la obtención de vastos volúmenes de información genética a costos cada vez menores. Hoy es posible leer la secuencia completa de un genoma humano a un valor comparable al de poco más de una decena de imágenes por resonancia magnética. En los próximos 5 años, muy probablemente, esta relación se invierta, y sea más económico obtener una secuencia genómica que una imagen por resonancia magnética. Como vimos en el apartado anterior, otros avances están simplificando aún más la lectura de las cuatro letras que forman nuestros genomas, acercando estas pruebas a las camas de los pacientes o incluso dentro de sus casas, democratizando así el acceso a la Medicina Genómica, expandiendo el universo de personas y situaciones que puedan ser beneficiarias de este fascinante camino de ciencias y tecnologías. Afirmamos entonces, que estamos al comienzo de un cambio paradigmático en la búsqueda y acceso a la Salud.

Fuente: medium.com

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