La revolución de la secuenciación génica: una lupa sobre el envejecimiento y las enfermedades que nos afectan al cumplir años
La secuenciación de lectura larga permite analizar el envejecimiento celular con precisión inédita, abriendo nuevas vías para comprender y retrasar este proceso
Imagina que tienes que reconstruir un puzle de miles de piezas diminutas, todas del mismo color. Así era, hasta hace poco, el trabajo de los ... científicos que intentaban descifrar el ARN, la molécula clave que traduce la información genética de nuestro ADN y la convierte en las proteínas que nos mantienen vivos. Ahora, gracias a una nueva técnica de secuenciación génica, ese puzle se ha vuelto mucho más sencillo: las piezas son más grandes, más claras y, sobre todo, nos permiten ver la imagen completa. Y esto, aunque suene a ciencia ficción, puede cambiar radicalmente nuestra comprensión del envejecimiento y de enfermedades como el cáncer o el Alzheimer.
Esta revolución tecnológica ha sido revisada y explicada en profundidad por un equipo de científicas del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), centro mixto del CSIC y la Universitat de València, en un artículo publicado en la prestigiosa revista Nature Reviews Genetics. Ana Conesa, profesora de investigación del CSIC en el I2SysBio, y Carolina Monzó, investigadora del mismo centro, explican cómo esta técnica está abriendo una ventana inédita al proceso de envejecimiento.
¿Qué es la secuenciación de lectura larga y por qué es tan importante?
Hasta hace pocos años, la secuenciación del ARN —el mensajero molecular que traduce el ADN en acción— se hacía cortando las moléculas en fragmentos muy pequeños, de apenas 200 o 300 nucleótidos (las famosas letras ATCG). «Era como intentar reconstruir un puzle del cielo con piezas minúsculas y casi idénticas», explica Ana Conesa. «Ahora, con la secuenciación de lectura larga, podemos leer fragmentos de miles o incluso decenas de miles de nucleótidos. Es como si las piezas del puzle fueran mucho más grandes y la imagen, mucho más fácil de montar».
Pero la innovación no se queda ahí. Esta tecnología permite, además, secuenciar cada molécula de ARN de manera individual. «Antes, solo podíamos ver el conjunto, pero ahora podemos analizar cada molécula por separado, lo que nos da una visión mucho más precisa de la diversidad y complejidad de lo que ocurre dentro de nuestras células», añade Conesa.
Carolina Monzó lo resume con una metáfora sencilla: «Es como pasar de mirar con una lupa a tener un microscopio de alta resolución. Podemos ver detalles que antes eran invisibles».
¿Por qué es clave para entender el envejecimiento?
El envejecimiento es un proceso universal, pero todavía esconde muchos misterios. ¿Por qué, a medida que cumplimos años, todo parece funcionar «un poco peor»? ¿Por qué los músculos pierden fuerza, la memoria se resiente o el sistema inmunitario se debilita? La hipótesis que manejan las investigadoras del I2SysBio es que parte de este deterioro global tiene que ver con la capacidad de nuestras células para sintetizar ARN de forma precisa.
«El ARN está en todas partes: en las neuronas del cerebro, en las células del páncreas, en los músculos… Si el proceso de envejecimiento afecta a la síntesis de ARN, eso puede tener consecuencias en todo el organismo», explica Conesa. «Hasta ahora, con las técnicas de lectura corta, era muy difícil ver cómo se alteraba el ARN completo. Pero ahora, con la secuenciación de lectura larga, podemos analizar de forma íntegra cómo el envejecimiento afecta a la producción de ARN y, por tanto, a las funciones biológicas que dependen de él».
Monzó añade: «Queremos entender si hay tejidos que envejecen más rápido que otros, qué genes son los más afectados y si existen patrones comunes en los genes que sufren más el desgaste del tiempo. Si logramos identificar esos elementos, podríamos, en el futuro, buscar formas de intervenir y ralentizar el envejecimiento celular».
Más allá del envejecimiento
La precisión de esta técnica no solo es útil para estudiar el envejecimiento. También está revolucionando la investigación en cáncer, enfermedades neurodegenerativas y raras. «En el cáncer, por ejemplo, es mucho más fácil identificar las alteraciones genómicas que están detrás de la enfermedad», señala Conesa. «En las enfermedades raras, podemos detectar con mayor claridad qué genes están 'rotos' o alterados, algo que antes era muy complicado».
Además, la secuenciación de lectura larga permite estudiar la llamada epitranscriptómica, es decir, las pequeñas modificaciones químicas que sufre el ARN y que son fundamentales para su función. «Estas modificaciones eran invisibles con las tecnologías anteriores, pero ahora podemos identificarlas y entender mejor su papel en la salud y la enfermedad», apunta Monzó.
La versatilidad de la secuenciación de lectura larga es tal que sus aplicaciones abarcan desde el estudio del sistema inmunitario —clave para entender cómo nuestro cuerpo combate virus y bacterias— hasta la investigación de enfermedades neuropsiquiátricas y neurodegenerativas. «Por ejemplo, sabemos que existen diferencias en las formas de ARN que se expresan en distintas regiones del cerebro, y que estas diferencias están asociadas a complicaciones neuronales», explica Monzó.
La técnica también se está utilizando para estudiar organismos menos conocidos, como virus y bacterias, e incluso para analizar la gripe aviar en la Antártida. «Sirve para todo», resume Conesa. «Es una herramienta que está cambiando la forma en que entendemos la biología».
El reto: analizar millones de datos
Pero no todo es tan sencillo como apretar un botón y obtener respuestas. La secuenciación de lectura larga genera una cantidad ingente de datos: millones de moléculas que hay que analizar con precisión. «No es algo que puedas estudiar en un Excel», bromea Conesa. «Estamos desarrollando algoritmos matemáticos y tecnología analítica para poder extraer las señales de envejecimiento que se recogen en el ARN».
Actualmente, el equipo del I2SysBio ha realizado ya los primeros experimentos en modelos de ratón y está centrado en perfeccionar las herramientas informáticas necesarias para analizar estos datos. «Una vez tengamos identificados los genes afectados, podremos empezar a pensar en posibles intervenciones para ralentizar el envejecimiento o tratar enfermedades asociadas», adelanta Monzó.
La secuenciación de lectura larga no es una varita mágica, pero sí una lupa poderosa que nos permite ver, por primera vez, el proceso de envejecimiento a nivel molecular. «Estamos ante una revolución en la forma de estudiar las enfermedades y el envejecimiento», concluye Conesa. «Todavía queda mucho por descubrir, pero ahora tenemos las herramientas para hacerlo».
Quizá, dentro de unos años, entender por qué «todo funciona un poco peor» al envejecer deje de ser un misterio. Y, quién sabe, tal vez podamos encontrar la manera de que ese deterioro sea más lento, más suave, o incluso reversible. La ciencia, una vez más, nos invita a mirar el futuro con esperanza.
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