¿Para qué sirven los estudios de secuenciación del ADN en relación con la salud humana?

La secuenciación del ADN ha permitido descifrar la causa de muchas enfermedades genéticas. Esto resulta muy importante ya que al conocer cuál es la causa de una enfermedad, no sólo podemos buscar un tratamiento específico, sino que además podemos monitorear la aparición de nuevos síntomas, prevenir complicaciones, y estudiar a otros familiares en riesgo de padecer o transmitir dicha enfermedad para asesorar a las familias de manera adecuada y oportuna.

Pero antes de avanzar, veamos qué es el ADN. El ADN o ácido desoxirribonucleico, es el material genético que determina las características de cada individuo. La totalidad del ADN de cada célula del organismo constituye su genoma y está compuesto por una sucesión de cuatro componentes básicos o nucleótidos, conocidos por las iniciales de las bases nitrogenadas que los forman: A, C, T y G, que corresponden a adenina, citosina, timina y guanina, respectivamente. El genoma humano está formado por 3.000.000.000 de nucleótidos y posee alrededor de 23.000 genes que brindan instrucciones a las células para fabricar las proteínas. Podemos decir entonces que un gen es un segmento de ADN que contiene información para que la célula pueda producir una proteína. Pero en el genoma también existen genes que no codifican para proteínas, sino que contienen las instrucciones para fabricar fragmentos de Ácido ribonucleico (ARN). Cada proteína y cada ARN codificados por los genes cumple una función determinada en el organismo. Los genes contienen regiones codificantes llamadas exones que son las que determinan la secuencia o el orden en que se disponen los aminoácidos que forman las proteínas.

Las modificaciones a nivel de la secuencia del ADN generan variantes que pueden provocar enfermedades genéticas y pueden transmitirse a la descendencia. Pero no todas las variantes provocan enfermedades. Es por ello que la comunidad científica ha consensuado un sistema para clasificar esas variantes en 5 categorías según la probabilidad de que se asocien con alguna enfermedad: aquellas con alta probabilidad de causar enfermedades son las variantes patogénicas y probablemente patogénicas, mientras que las benignas y probablemente benignas tienen muy escasa probabilidad de causar patologías. La categoría de variantes de significado incierto conocidas como VUS o VOUS por su nombre en inglés (“variants of uncertain/unknown significance”), agrupa a todas aquellas variantes para las que hasta el momento no hay evidencia suficiente sobre su rol en relación con las enfermedades.

La secuenciación del ADN es un método que nos permite conocer el orden en que están dispuestos los nucleótidos. Existen diferentes métodos para secuenciar el ADN. Inicialmente se utilizó la técnica de Sanger o secuenciación de 1ra. generación, que permite analizar fragmentos relativamente pequeños de ADN y requiere tener una idea clara de cuál es el gen afectado para poder estudiar esa región del ADN en particular. Más recientemente, las nuevas técnicas de secuenciación masiva en paralelo del ADN o NGS (“Next Generation Sequencing”, secuenciación de 2da. generación) se han impuesto como método diagnóstico para las enfermedades genéticas por ser métodos muy eficientes para identificar variantes en la secuencia del ADN. La principal ventaja de estos nuevos métodos es que permiten analizar simultáneamente múltiples genes de gran cantidad pacientes en un mismo ensayo, lo que ahorra muchísimo tiempo. Todos los fragmentos pequeños secuenciados deben ser “ensamblados” para determinar el orden correcto basándose en la secuencia de referencia del Genoma Humano.

Esquema de trabajo utilizado para el análisis de la secuencia de ADN mediante NGS. La muestra de ADN de cada individuo se fragmenta en pedacitos pequeños y cada uno de ellos se identifica mediante 2 fragmentos de ADN de 8-10 nucleótidos llamados índices, que se unen en cada extremo de cada fragmento. Esto permite que luego podamos mezclar las muestras de todos los individuos y analizarlas conjuntamente. Las secuencias provenientes de cada muestra quedarán identificadas por ese par único de índices, como si fuera un “código de barras”.

Existen diversas opciones para llegar al diagnóstico de una enfermedad genética utilizando NGS. Podemos optar por secuenciar el grupo de genes potencialmente responsables de la enfermedad que padece un paciente. En ese caso decimos que secuenciamos un “panel de genes” candidatos, que pueden ser desde unos pocos hasta cientos.

En otros casos, cuando no está muy clara cuál podría ser la causa o son muchos los genes candidatos, podemos inclinarnos por secuenciar lo que conocemos como exoma. El exoma completo es el conjunto de exones de todos los genes, y representa aproximadamente el 1% del genoma de una persona (30.000.000 de nucleótidos) (Figura 2). La secuenciación del exoma (WES, por “whole exome sequencing”) da como resultado alrededor de 80.000-100.000 variantes y permite identificar aquellas responsables de una patología en un 20-50% de los casos aproximadamente, dependiendo del tipo de enfermedad en estudio. Sin embargo, en muchos casos será necesario recurrir a la secuenciación del genoma completo (WGS, por “whole genoma sequencing”) para poder encontrar la respuesta que estamos buscando ya que algunas variantes que ocurren fuera de los exones también pueden causar enfermedades. La secuenciación del genoma completo dará como resultado alrededor de 4.000.000 de variantes por lo que su análisis minucioso es un proceso laborioso y que requiere mucho tiempo.

Tanto en la secuenciación del exoma como en la del genoma existe la posibilidad de encontrar variantes patogénicas en genes no relacionados con la enfermedad por la cual consultó el paciente. Estos se denominan hallazgos secundarios o incidentales. Es importante que, antes de realizar un estudio de secuenciación masiva, el paciente comprenda cuáles son los resultados posibles y sus implicancias para él y sus familiares, así como las limitaciones de los métodos y la posibilidad de hallazgos secundarios, para decidir si quiere conocerlos o no.

En resumen, las técnicas de secuenciación masiva son complejas, relativamente costosas, requieren equipamiento sofisticado y un equipo multidisciplinario de profesionales capacitados para analizar e interpretar sus resultados. Desde su implementación, han permitido descubrir la causa de numerosas enfermedades, y han permitido disminuir notablemente el tiempo necesario para llegar a un diagnóstico en gran cantidad de casos. Esto redunda en importantes beneficios para la salud de los pacientes y sus familiares, ya que permite actuar de manera más oportuna, instaurando tratamientos específicos más tempranamente, previniendo el desarrollo de potenciales complicaciones y brindando asesoramiento genético a las familias, para lograr la implementación de una medicina personalizada.