Materia oscura del ADN

El llamado ADN basura desempeña un papel clave al regular la actividad de los genes y en la aparición de enfermedades.

Entre los muchos misterios de la biología humana está el de por qué enfermedades complejas, como la diabetes, la presión arterial elevada y los trastornos psiquiátricos, son tan difíciles de pronosticar y, a menudo, de tratar. Un enigma igualmente desconcertante es por qué un individuo contrae una enfermedad como el cáncer o la depresión, mientras que su gemelo idéntico sigue perfectamente sano.

Ahora, los científicos han descubierto una clave vital para desentrañar estos enigmas. El genoma humano está lleno de al menos cuatro millones de interruptores de genes que residen en fragmentos del ADN que otrora se descartaron como “basura”, pero que resulta que tienen funciones críticas en el control de cómo se comportan las células, los órganos y otros tejidos. El descubrimiento, considerado un importante avance médico y científico, tiene enormes implicaciones para la salud humana porque, al parecer, la causa de muchas enfermedades complejas son los pequeños cambios en cientos de interruptores de los genes.

Los hallazgos, fruto de un inmenso proyecto federal, en el que participaron 440 científicos de 32 laboratorios de todo el mundo, tendrán aplicaciones inmediatas para comprender cómo contribuyen las alteraciones en la parte sin genes del ADN a las enfermedades humanas, lo cual, a su vez, puede llevar a nuevos fármacos. También pueden ayudar a explicar cómo el ambiente puede afectar al riesgo de contraer enfermedades. En el caso de gemelos idénticos, los cambios reducidos en la exposición ambiental pueden alterar ligeramente los interruptores de los genes, con el resultado de que uno de ellos se enferma y el otro no.

Sistema controla a genes

A medida que los científicos ahondaban en la “basura” –las partes del ADN que no son los genes reales que contienen instrucciones para las proteínas–, descubrieron un complejo sistema que controla a los genes. Al menos el 80% de este ADN está activo y se necesita.

El resultado del trabajo es una hoja de ruta, comentada, de gran parte de este ADN, en la que se nota lo que está haciendo y cómo. Incluye al sistema de interruptores que, al funcionar como los que sirven para hacer más tenues las luces, controlan qué genes se usan en una célula y cuándo, y determinan, por ejemplo, si una célula se convierte en una hepática o en neurona.

“Es como los Mapas de Google”, dijo Eric Lander, el director del Instituto Broad, el esfuerzo conjunto de investigación de Harvard y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). En comparación, su predecesor, el Proyecto del Genoma Humano, que determinó la secuencia completa del ADN humano, “fue como sacar una fotografía de la Tierra desde el espacio”, dijo. “No te dice dónde están las carreteras, no te dice cómo está el tránsito en qué hora del día, ni los hospitales, ni las ciudades”.

Los nuevos resultados “son un recurso sensacional”, dijo Lander, quien no participó en la investigación que los produjo, pero fue uno de los principales investigadores del Proyecto del Genoma Humano. “Me explota la cabeza por la cantidad de datos”.

Los descubrimientos se publicaron recientemente en seis ensayos en la revista Nature y en 24 en las Genome Research y Genome Biology. Además, las revistas The Journal of Biological Chemistry publica seis reseñas, y Science, otro artículo más.

El ADN humano es “bastante más activo de lo que esperábamos, y están sucediendo muchas más cosas de las que esperábamos”, explicó Ewan Birney, del Instituto Europeo de Bioinformática y del Laboratorio Europeo de Biología Molecular, un importante investigador en el proyecto.

Espectro de enfermedades

En uno de los ensayos de Nature, los investigadores vinculan los interruptores en los genes con un espectro de enfermedades humanas –esclerosis múltiple, lupus, artritis reumatoide, enfermedad de Crohn, enfermedad celiaca– e, incluso, a rasgos como la estatura. En estudios grandes de la última década, los científicos encontraron que cambios menores en las secuencias del ADN humano incrementan el riesgo de que una persona padezca esas enfermedades. Sin embargo, esos cambios estaban entre la basura, a la que hoy se hace referencia con frecuencia como la materia oscura –no eran cambios en los genes– y no estaba claro su significado. El análisis nuevo revela que muchísimos de esos cambios alteran a los interruptores de los genes y son altamente significativos.

“La mayoría de los cambios que afectan a la enfermedad no se ubica en los genes mismos, están en los interruptores”, expuso Michael Snyder, un investigador en el proyecto denominado Encode, el acrónimo en inglés de Enciclopedia de Elementos del ADN, de la Universidad de Stanford.

Y eso, dijo el doctor Bradley Bernstein, investigador de Encode en el Hospital General de Massachusetts, “es algo realmente enorme”. Agregó: “No creo que nadie haya pronosticado que ese sería el caso”.

El sistema, no obstante, es impresionantemente complejo, con muchas redundancias. La sola idea de tantos interruptores era casi incomprensible, notó Bernstein.

También hay una especie de sistema de conexiones del ADN que es casi inconcebiblemente intrincado.

“Es como abrir un armario de conexiones y ver una maraña de cables”, comentó Mark Gerstein, un investigador de Encode de Yale. “Tratamos de desenredar esta maraña de cables y hacerla interpretable”.