Más de veinte años después de la finalización del Proyecto Genoma Humano, científicos involucrados en el proyecto 4D Nucleome han creado un mapa detallado que no solo muestra el genoma humano en 3D, sino que también revela cómo interactúan entre sí sus diferentes componentes a lo largo del tiempo. Si el primero era un plano, este último es un modelo a escala con piezas móviles.
“Comprender cómo el genoma se pliega y se reorganiza en tres dimensiones es esencial para entender cómo funcionan las células”, afirmó Feng Yue, profesor Duane y Susan Burnham de Medicina Molecular en el departamento de bioquímica y genética molecular de la Universidad de Northwestern, en una declaración.
Hasta ahora, el genoma se ha presentado como una (muy larga) secuencia de código que contiene una serie de letras, cada una representando una base química – A para adenina, C para citosina, G para guanina y T para timina. Imaginen un libro de recetas con solo cuatro ingredientes. Es un logro increíble que ha contribuido a innumerables descubrimientos científicos y médicos, desde avances en medicina personalizada hasta el desarrollo de CRISPR. Sin embargo, solo cuenta una parte de la historia.
Esto se debe a que el genoma humano no es lineal. Se curva y se pliega. Los genes interactúan entre sí, y estas interacciones pueden determinar qué genes se activan y cuáles se desactivan. Esto, a su vez, puede afectar la identidad celular y el desarrollo de enfermedades.
Los investigadores, publicando en la revista Nature, explican que el objetivo del proyecto 4D Nucleome es “obtener información detallada sobre el plegamiento 3D del genoma humano a la resolución de elementos funcionales, en diferentes estados celulares, a lo largo del tiempo y en células individuales”.
Utilizando técnicas de modelado genómico integrativo, el equipo mapeó las células madre embrionarias humanas y los fibroblastos, un tipo de célula que desempeña un papel importante en la creación de tejido conectivo. El resultado fueron modelos 3D de alta resolución de todo el genoma a nivel de célula individual. Dentro de estos modelos, los investigadores pudieron identificar la posición y la clasificación de diferentes dominios cromosómicos y compilar “un extenso catálogo” de más de 140.000 interacciones de bucle para cada tipo de célula, estableciendo cómo influyen en la regulación génica.
Al igual que el Proyecto Genoma Humano permitió una serie de avances médicos, el equipo tiene grandes esperanzas para el proyecto 4D Nucleome. El cáncer afecta actualmente a cuatro de cada diez personas a lo largo de su vida.
Este modelo debería permitir a futuros investigadores estudiar cómo diferentes variantes genéticas impactan en la expresión génica y conducen a enfermedades, y podría allanar el camino para nuevas herramientas de diagnóstico y terapias centradas en el genoma.
“La organización del genoma en 3D proporciona un marco poderoso para predecir qué genes es probable que se vean afectados por estas variantes patógenas”, señaló Yue.
“Habiendo observado alteraciones del genoma en 3D en diversos tipos de cáncer, incluyendo leucemia y tumores cerebrales, nuestro próximo objetivo es explorar cómo estas estructuras pueden ser dirigidas y moduladas con precisión utilizando fármacos como los inhibidores epigenéticos.”
En última instancia, el proyecto demuestra la enorme complejidad del genoma humano. No son solo los componentes individuales del genoma, sino cómo están posicionados y cómo interactúan entre sí lo que determina la expresión génica.
Este estudio fue publicado en Nature.
