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Terminación del Proyecto Genoma Humano: Preguntas más frecuentes

El 14 de abril de, 2003, el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI), el Departamento de Energía (DOE) y sus socios del Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano, anunciaron la terminación exitosa del Proyecto Genoma Humano.

¿Qué es un genoma?

Un genoma es una colección completa de ácido desoxirribonucleico (ADN) de un organismo, o sea un compuesto químico que contiene las instrucciones genéticas necesarias para desarrollar y dirigir las actividades de todo organismo. Las moléculas del ADN están conformadas por dos hélices torcidas y emparejadas. Cada hélice está formada por cuatro unidades químicas, denominadas bases nucleótidas. Las bases son adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Las bases en las hélices opuestas se emparejan específicamente; una A siempre se empareja con una T, y una C siempre con una G.

El genoma humano contiene aproximadamente 3.000 millones de estos pares de bases, los cuales se encuentran en los 23 pares de cromosomas dentro del núcleo de todas nuestras células. Cada cromosoma contiene cientos de miles de genes, los cuales tienen las instrucciones para hacer proteínas. Cada uno de los 30.000 genes estimados en el genoma humano produce un promedio de tres proteínas.

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¿Qué es secuenciar y cómo se secuencia un genoma?

Secuenciar significa determinar el orden exacto de los pares de bases en un segmento de ADN. Los cromosomas humanos tienen entre 50.000.000 a 300.000.000 pares de bases. Debido a que las bases existen en pares, y la identidad de una de las bases en el par determina el otro miembro del par, los científicos no tienen que presentar las dos bases del par.

El principal método utilizado por el PGH para producir la versión final del código genético humano se basa en un mapa, o en una secuencia basada en BAC, que es el acrónimo en inglés de "cromosoma artificial bacteriano". El ADN humano es fragmentado en piezas relativamente grandes pero de un tamaño manejable (entre 150.000 y 200.000 pares de bases). Los fragmentos son clonados en bacterias, las cuales almacenan y replican el ADN humano para que así pueda ser preparado en cantidades lo suficientemente grandes como para secuenciarlo. Si se los escoge cuidadosamente para minimizar las superposiciones, se necesita unos 20.000 clones BAC diferentes para abarcar los 3.000 millones de pares de bases del genoma humano. A la colección de clones BAC que contienen todo el genoma humano se la denomina una "biblioteca BAC".

En el método basado en BAC, se hace un "mapeo" de cada clon BAC para determinar el lugar de donde proviene el ADN del genoma humano en los clones BAC. El uso de este enfoque garantiza que los científicos puedan conocer la ubicación exacta de las letras del ADN que son secuenciadas en cada clon y su relación espacial con el ADN humano secuenciado en otros clones BAC.

Para la secuenciación, se corta a cada clon BAC en fragmentos todavía más pequeños que tienen una longitud de cerca de 2.000 bases. Estas piezas se denominan "subclones". En estos subclones se lleva a cabo una "reacción en secuencia". Después, los productos de la reacción en secuencia son introducidos en la máquina secuenciadora (secuenciador). El secuenciador genera de 500 a 800 pares de bases de A, T, C y G en cada reacción en secuencia, por lo que cada bases es secuenciada unas diez veces. Luego una computadora juntas estas secuencias cortas para formar tramos continuos de secuencia que representan el ADN humano en el clon BAC.

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¿De quién fue el ADN secuenciado en el Proyecto Genoma Humano?

Esto se mantiene intencionalmente en secreto para proteger a los voluntarios que proporcionaron las muestras de ADN para su secuenciación. La secuencia se deriva del ADN de varios voluntarios. Para garantizar que no sean reveladas las identidades de los voluntarios, se desarrolló un proceso muy cuidadoso para contratar a los voluntarios y para reunir y mantener las muestras de sangre que fueron la fuente del ADN.

Los voluntarios respondieron a los anuncios públicos locales colocados cerca de los laboratorios donde fueron preparadas las "bibliotecas" de ADN. Los candidatos fueron contratados entre una población diversa. Los voluntarios proporcionaron muestras de sangre después de haber sido aconsejados extensamente y luego dieron su consentimiento informado. De 5 a 10 veces los voluntarios donaron sangre y ésta fue eventualmente usada en la misma proporción, por lo cual ni siquiera los voluntarios podían conocer si su muestra fue utilizada. Se quitaron todas las etiquetas antes de elegir las muestras reales.

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¿Qué quiere decir que se ha terminado el Proyecto Genoma Humano?

El objetivo principal del Proyecto Genoma Humano fue definido por primera vez en 1988 por una comisión especial de la Academia Nacional de Ciencias (NAS) de EE.UU., y fue adoptado más tarde mediante una serie detallada de planes quinquenales escritos conjuntamente por los Institutos Nacionales de la Salud y el Departamento de Energía. En este momento, los objetivos principales trazados por la Academia Nacional de Ciencias han sido logrados, incluyendo la terminación esencial de una versión de alta calidad de la secuencia humana. Otros objetivos incluían la creación de mapas físicos y genéticos del genoma humano, los cuales se lograron a mediados de la década de 1990, así como también el mapeo y secuenciación de un juego de cinco organismos modelo, incluyendo el ratón. Todos estos objetivos fueron logrados dentro del tiempo y el presupuesto estimados primeramente por la comisión de la NAS.

De forma notable, un gran número adicional de objetivos que no se consideraban posibles en 1988 fueron añadidos durante el camino y se los logró con éxito. Los ejemplos incluyen bosquejos avanzados de las secuencias de los genomas del ratón y la rata, y también un catálogo de bases variables en el genoma humano.

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¿El genoma humano ha sido secuenciado completamente?

Sí - dentro de los límites de la tecnología de hoy, el genoma humano está tan completo como debe estarlo. Permanecen pequeños vacíos que son irrecuperables en cualquier método actual de secuenciación, y totalizan alrededor del 1 por ciento de la porción del genoma que contiene los genes, o eucromatina. Se deben inventar nuevas tecnologías para obtener la secuencia de esas regiones.

Sin embargo, la porción del genoma que contiene los genes está completa en casi todas las formas funcionales para propósitos de investigación científica y está disponible de manera pública y gratuita. Aunque ahora esté terminado el Proyecto Genoma Humano, los científicos continuarán desarrollando y aplicando nuevas tecnologías para los pocos problemas difíciles que restan. Por su parte, NHGRI continuará apoyando una amplia variedad de investigaciones para desarrollar nuevas tecnologías de secuenciación, para interpretar la secuencia humana y utilizar la nueva comprensión del genoma humano para mejorar la salud humana.

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¿No anunciaron ustedes hace tres años, en una ceremonia en la Casa Blanca, que la secuencia del genoma humano estaba completa?

El 26 de junio de 2000, el Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano anunció la producción de un borrador de la secuencia del genoma humano. En abril de 2003, este consorcio anunció una versión esencial terminada de la secuencia del genoma humano. Esta versión, que está disponible para el público, proporciona casi toda la información necesaria para hacer investigaciones utilizando el genoma completo.

La diferencia entre el borrador y las versiones finales está definida por la cobertura, el número de vacíos y el índice de error. El borrador de la secuencia cubría el 90 por ciento del genoma con un índice de error de uno en 1.000 pares de bases, pero había más de 150.000 vacíos y sólo el 28 por ciento del genoma había alcanzado el criterio de terminado. En la versión de abril de 2003, existen menos de 400 vacíos y el 99 por ciento del genoma está terminado con un índice de exactitud de menos de un error por cada 10.000 pares de bases. Las diferencias entre las dos versiones son significativas para los científicos que utilizan la secuencia para realizar investigaciones.

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¿Quién posee el genoma humano?

Todas las partes del genoma secuenciado por el Proyecto Genoma Humano fueron hechas públicas inmediatamente - en realidad, los nuevos datos sobre el genoma se anuncian cada 24 horas. Es verdad que en años pasados las compañías privadas han presentado miles de patentes sobre genes humanos. Desconocemos cuántas de dichas patentes se han presentado, o si se han concedido las patentes o si éstas se pueden hacer cumplir. La mayor parte de solicitudes de patentes no han sido consideradas, por lo que desconocemos realmente cuánto del genoma, si hay algo, puede ser utilizado gratuitamente para propósitos comerciales.

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¿Quién participó en el Consorcio Internacional del Proyecto Genoma Humano?

El Proyecto Genoma Humano no se hubiera terminado tan pronta y eficazmente sin la fuerte participación de las instituciones internacionales. En Estados Unidos, los contribuyentes al esfuerzo incluyen a los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), que empezaron a participar en 1988 cuando crearon la Oficina para la Investigación del Genoma Humano, que luego fue ascendida a Centro Nacional para la Investigación del Genoma Humano en 1990, y después a Instituto Nacional para la Investigación del Genoma Humano (NHGRI) en 1997; y el Departamento de Energía (DOE) de EE.UU., donde las discusiones sobre el PGH empezaron ya en 1984. Sin embargo, casi toda la secuenciación verdadera del genoma fue realizada en numerosas universidades y centros de investigación en todo Estados Unidos, el Reino Unido, Francia, Alemania, Japón y China.

El Consorcio Internacional para la Secuenciación del Genoma Humano incluye:

  1. El Whitehead Institute/MIT Center for Genome Research, Cambridge, Mass., EE.UU.
  2. El Wellcome Trust Sanger Institute, el Wellcome Trust Genome Campus, Hinxton, Cambridgeshire, Reino Unido
  3. Washington University School of Medicine Genome Sequencing Center, St. Louis, Mo., EE.UU.
  4. United States DOE Joint Genome Institute, Walnut Creek, Calif., EE.UU.
  5. Baylor College of Medicine Human Genome Sequencing Center, Department of Molecular and Human Genetics, Houston, Tex., EE.UU.
  6. RIKEN Genomic Sciences Center, Yokohama, Japón
  7. Genoscope y CNRS UMR-8030, Evry Cedex, Francia
  8. GTC Sequencing Center, Genome Therapeutics Corporation, Waltham, Mass., EE.UU.
  9. Department of Genome Analysis, Institute of Molecular Biotechnology, Jena, Alemania
  10. Beijing Genomics Institute/Human Genome Center, Institute of Genetics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
  11. Multimegabase Sequencing Center, The Institute for Systems Biology, Seattle, Wash., EE.UU.
  12. Stanford Genome Technology Center, Stanford, Calif., EE.UU.
  13. Stanford Human Genome Center and Department of Genetics, Stanford University School of Medicine, Stanford, Calif., EE.UU.
  14. University of Washington Genome Center, Seattle, Wash., EE.UU.
  15. Department of Molecular Biology, Keio University School of Medicine, Tokio, Japón
  16. University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas, Dallas, Tex., EE.UU.
  17. University of Oklahoma's Advanced Center for Genome Technology, Dept. of Chemistry and Biochemistry, University of Oklahoma, Norman, Okla., EE.UU.
  18. Max Planck Institute for Molecular Genetics, Berlín, Alemania
  19. Cold Spring Harbor Laboratory, Lita Annenberg Hazen Genome Center, Cold Spring Harbor, N.Y., EE.UU.
  20. GBF - German Research Centre for Biotechnology, Braunschweig, Alemania

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¿Cuanto costó a los contribuyentes estadounidenses el Proyecto Genoma Humano?

En 1990, el Congreso estableció el financiamiento para el Proyecto Genoma Humano y fijó como fecha de terminación el 2005. Aunque los estimados sugerían que el proyecto costaría un total de $3.000 millones durante este período, el proyecto terminó costando menos de lo esperado, cerca de $2.700 millones en dólares del año fiscal 1991. Además, el proyecto se terminó más de dos años antes de la fecha programada.

También es importante considerar que el Proyecto Genoma Humano probablemente se pagará económicamente por sí solo muchas veces - si se considera que la investigación basada en el genoma jugará un papel importante en la implantación de industrias biotecnológicas y de desarrollo de medicamentos, sin mencionar el mejoramiento de la salud humana.

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¿Por qué se apartó una porción del presupuesto de NHGRI para consideraciones éticas?

Desde el comienzo del Proyecto Genoma Humano, ha estado claro que la expansión del conocimiento científico sobre el genoma tendría un profundo impacto en la humanidad. Para maximizar el potencial de los efectos beneficiosos, mientras se minimizan al mismo tiempo los riesgos de los efectos perjudiciales, fue esencial realizar la investigación sobre una amplia gama de temas relacionados con la adquisición y utilización de la información genómica.

El cinco por ciento del presupuesto anual del NHGRI está dedicado al análisis de las implicaciones éticas, legales y sociales (ELSI, por sus siglas en inglés) relacionadas con la investigación del genoma humano, incorporando recomendaciones específicas a las actividades del NHGRI y proporcionando orientación a quienes establecen las políticas y al público. El programa ELSI del NHGRI, del cual se considera que no tiene precedentes en las ciencias biomédicas en términos de alcance y nivel de prioridad, proporciona una base efectiva desde la cual se valoran las implicaciones de la investigación del genoma, y ha dado como resultado varias mejoras notables al PGH.

Un ejemplo es la decisión de secuenciar el ADN de varios individuos anónimos en lugar de hacerlo de un individuo conocido, a fin de proteger la privacidad. Otro ejemplo es el desarrollo de pautas de privacidad genética y borradores de legislación que son ampliamente utilizados. El programa ELSI del NHGRI se utiliza ahora como modelo para los grandes esfuerzos científicos financiados con fondos públicos.

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¿Cómo se presenta el panorama de la ciencia médica para los próximos 50 años?

Tener la secuencia esencial completa del genoma humano es similar a tener todas las páginas de un manual que se necesita para hacer el cuerpo humano. Ahora, el desafío para los investigadores y científicos es determinar la forma de leer el contenido de todas esas páginas, luego entender cómo trabajan todas las partes juntas y descubrir la base genética de la salud y la patología de las enfermedades humanas. A este respecto, la investigación basada en el genoma permitirá eventualmente a la ciencia médica el desarrollar unas herramientas de diagnóstico altamente eficaces, para entender mejor las necesidades de salud de la gente sobre la base de su composición genética individual, y para diseñar tratamientos nuevos y altamente eficaces para las enfermedades.

Los análisis individualizados, basados en el genoma de cada persona, conducirán a una forma muy poderosa de medicina preventiva. Seremos capaces de aprender sobre los riesgos de enfermedades futuras en base al análisis del ADN. Médicos, enfermeras, consejeros genéticos y otros profesionales del cuidado de la salud podrán trabajar con las personas para concentrar los esfuerzos en las cosas que son más probables que mantengan la salud de un individuo en particular. Esto podría significar una dieta o un cambio en el estilo de vida, o podría significar vigilancia médica. Pero habrá un aspecto personalizado sobre lo que haremos para mantenernos sanos. Luego, a través de nuestra comprensión a nivel molecular sobre la forma en que aparecen cosas como la diabetes, las enfermedades cardíacas o la esquizofrenia, podremos ver toda una nueva generación de intervenciones, muchas de las cuales serán medicinas bastante más eficaces y precisas que aquellas que están disponibles hoy en día.

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¿Cuándo podemos esperar medicinas nuevas y mejores?

Es importante ser cuidadoso en cuanto a la creación de expectativas. La mayor parte de las nuevas medicinas basadas en el genoma completo aparecerán quizás en unos 10 a 15 años, aunque más de 350 productos biotécnicos - muchos basados en la investigación genética - se encuentran actualmente en ensayos clínicos, según la Organización de la Industria Biotecnológica. Por lo general toma más de una década para que una compañía realice la clase de estudios clínicos necesarios para obtener la aprobación de mercadeo de parte de la Administración de Alimentos y Medicinas.

Los exámenes, sin embargo, llegarán más rápidamente, especialmente la capacidad de predecir los riesgos futuros de salud para un individuo, y la capacidad para implementar un método mejor en medicina preventiva. En la próxima década, también estaremos mejor capacitados para determinar las medicinas que funcionan mejor para los individuos, sobre la base de su composición genética.

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¿Cómo ha afectado el Proyecto Genoma Humano a la investigación biológica?

La investigación biológica ha sido tradicionalmente una empresa bastante individualista, con los investigadores realizando sus búsquedas médicas más o menos independientemente. La magnitud de los desafíos tecnológicos y la inversión financiera necesaria impulsó al Proyecto Genoma Humano a reunir equipos interdisciplinarios, que abarcaban desde ingeniería, informática, así como también biología; procedimientos automáticos siempre que sean posibles; e investigación concentrada en los centros principales para maximizar las economías de escala.

Como resultado, la investigación que involucra a otros proyectos relacionados con el genoma (por ejemplo, el Proyecto Internacional HapMap para estudiar la variación genética humana y la Enciclopedia de Elementos de ADN, o Proyecto ENCODE) se caracteriza ahora por esfuerzos a gran escala y cooperativos que abarcan a muchas instituciones, a menudo de muchos países diferentes, trabajando en colaboración. La era de la investigación en equipos ya está aquí.

Además, para introducir enfoques a gran escala en biología, el Proyecto Genoma Humano produjo toda clase de nuevas herramientas y tecnologías que pueden ser utilizadas por científicos individuales para llevar a cabo investigaciones a menor escala de una forma mucho más eficaz.

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¿La era del genoma empezó en abril?

Sí. Estamos entrando a una nueva era de descubrimientos que transformarán la salud humana. Nuestro conocimiento eventual sobre el funcionamiento del genoma tiene el potencial para cambiar de forma fundamental las percepciones más básicas de nuestro mundo biológico. Es difícil predecir lo que se aprenderá y cómo se aplicará el conocimiento futuro, pero hay pocas dudas de que la comprensión del genoma revolucionará nuestro concepto de salud y mejorará la condición humana de forma notable.

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Ahora que el genoma está completo, ¿qué hará el NHGRI?

La visión de futuro del NHGRI, que se publicará el 24 de abril de 2003 en la revista Nature, detalla un panorama diverso y excitante de nuevas posibilidades. El NHGRI se enfocará particularmente en las oportunidades para aplicar los resultados del Proyecto Genoma Humano en avances en medicina, incluyendo proyectos que se elaborarán sobre la secuencia completa del genoma humano. Esto es particularmente verdadero para proyectos de gran alcance internacional que requieren de una extensa coordinación e inversión pública para garantizar que los resultados y los descubrimientos permanezcan disponibles gratuitamente en el dominio público.

Un ejemplo es el proyecto del NHGRI de hacer un mapa de la variación genética, o HapMap, el cual acelerará el descubrimiento de genes relacionados con enfermedades comunes como el asma, cáncer, diabetes y enfermedades cardíacas. El HapMap también podría ser un recurso poderoso para el estudio de los factores genéticos que contribuyen a la variación en respuesta a las influencias medioambientales, en la susceptibilidad a las infecciones y en la eficacia de los medicamentos y vacunas. Otro ejemplo es el proyecto ENCODE, que se propone crear una enciclopedia total de los elementos funcionales codificados en la secuencia del ADN, catalogando la identidad y la ubicación precisa de todos los genes codificantes o no codificantes de proteínas dentro del genoma.

Para obtener información detallada sobre el NHGRI, el Proyecto Genoma Humano y el futuro de la genómica, vaya a:

Para obtener información más detallada sobre el Programa Genoma Humano del DOE y el futuro de la genómica, vaya a:

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El Último Repasó: 13 de Octubre de 2011