Del cáncer a la diabetes: lo que el genoma del primate sabe de las enfermedades que sufrirás

La ciencia mundial habla con acento español esta semana, con el número especial de la revista Science dedicado a la secuenciación de más de 800 primates repartidos entre 233 especies diferentes. El filón de información genética, proporcionada en un 80% el Centro Nacional de Análisis Genómico de Barcelona, se ha traducido en cinco artículos científicos, de los que tres han sido coordinados desde España. Además de conocer mejor el origen evolutivo de especies carismáticas como el babuino o el langur, el proyecto abre la puerta a determinar las mutaciones específicas que provocan las enfermedades en los seres humanos.

"Los humanos somos primates, y como tal compartimos la mayor parte de la fisiología y la genética", explica a EL ESPAÑOL el líder del proyecto, Tomàs Marquès-Bonet, investigador ICREA en el IBE (CSIC-UPF) y catedrático de Genética del Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) de la Universidad Pompeu Fabra (UPF). "Tener un gran catálogo genético no solo es bueno desde el punto de vista de la conservación y la investigación de la evolución humana, sino que es altamente informativo para nuestro propio genoma".

Los distintos grupos involucrados en el proyecto han podido profundizar en el árbol filogenético de los primates, las distintas ramas que parten de un tronco común. Así, han podido determinar que nuestros ancestros y los del chimpancé, unos de nuestros parientes más cercando, se escindieron antes incluso de lo que imaginábamos, de 9 a 6,9 millones de años atrás. Sin embargo, la estructura del genoma de especies de las que nos separan hasta 30 millones de años presentan regiones reconocibles y equivalentes cuando se ponen en paralelo con nuestro propio ADN.

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Es en esas secuencias en dónde el algoritmo PrimateAI-3D, que emplea inteligencia artificial y el aprendizaje profundo, ha detectado hasta 4,3 millones de mutaciones "missense". Estas alteraciones afectan a la composición de los aminoácidos y pueden modificar la función de las proteínas, lo que puede conducir a múltiples enfermedades. Sin embargo, si la misma mutación aparece consistentemente, se tiende a considerar benigna, porque de lo contrario habría provocado una mortalidad masiva entre individuos hasta el punto de comprometer la supervivencia de la especie.

La clave, teorizan los investigadores, es que las enfermedades como el cáncer, la diabetes y las cardiopatías tendrían un carácter poligénico: no aparecen por una única mutación que por separado tiene una incidencia leve, sino a raíz de la colaboración de varias. Pero esto es indiscernible si no contamos con genomas con los que comparar. "Tenemos la capacidad de leer toda la información genética de un paciente o de un tejido tumoral, pero lo que obtenemos son miles o cientos de miles de nuevas mutaciones. ¿Cómo separas a la causante?", se pregunta Marquès-Bonet.

Cría de uacarí o Cacajao hosomi. Jan Dungel

La solución pasaría por emplear el algoritmo para cribar las mutaciones y proceder por eliminación: la que no aparezca habitualmente en el tronco evolutivo será la principal sospechosa de patogenicidad. "Si está solo en un tejido y no la ves nunca en ningún primate, será seguramente porque el genoma no la tolera", subraya el investigador. "Significa que ha tocado algo que no se encuentra de forma natural en el resto de individuos, porque de lo contrario estarían enfermos".

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Conócete a ti mismo

Así, con el "entrenamiento" adecuado, el algoritmo debería ser capaz de predecir el riesgo a futuro a partir de la lectura del genoma individual. La puesta de largo de PrimateAI-3D ha sido con datos de 454,712 participantes en el Biobanco de Reino Unido. A la hora de rastrear 90 combinaciones de fenotipos clínicamente relevantes y mutaciones genéticas que se han relacionado con la aparición de enfermedades concretas en el ser humano, este sistema detectó un 73% más de asociaciones significativas. 

Los investigadores establecieron para cada uno de los fenotipos estudiados un 'Índice de Riesgo Poligénico' (PRS por sus siglas en inglés) en base a la aparición de las variantes genéticas raras, sospechosas de patogeneicidad. En el caso del fenotipo relativo al colesterol sérico -presente en la sangre-, una mayor presencial de variantes comunes tendía a indicar que el paciente se encontraba dentro de la normalidad. Pero la aparición de las mutaciones raras se disparaba en las personas con los mayores y menores índices de colesterol, los más propensos a enfermar.

Extrapolando el PRS al resto de fenotipos, los investigadores determinaron que prácticamente todos los pacientes poseían por lo menos una variante de riesgo para la enfermedad monitorizada, lo que subraya la importancia de la predicción genética. "Muchas veces hablamos del deber de conservar las especies", reflexiona Marquès-Bonet. "Yo no creo que haya que hacerlo porque son bonitas o por su papel en el ecosistema. Estudiarlas a ellas nos lleva a aprender sobre nosotros mismos. Mantener el equilibro entre lo que necesitan ellas y lo que luego podemos trasladar a los humanos es muy importante", concluye.