Genoma Humano y marcadores Material gráfico Secc.Genética Fac.de Ciencias

OBJETIVOS * Identificar 80.000 genes estimados del genoma humano * Determinar la secuencia de los 3 billones de pares de bases * Almacenar la información en bases de datos * Desarrollar herramientas para el análisis de datos * Atender los temas éticos, legales y sociales que surjan del proyecto

CRONOLOGIA 1985 – Charles DeLisi, director entonces de la investigación en salud y medio ambiente del Departamento de Energía, comienza a discutir un proyecto gigante (de una escala sin precedentes en la biología): secuenciar completamente el genoma humano. El aporte de fondos comenzó en 1987.

1988 – El Instituto Nacional de Salud (NIH) establece la oficina de Investigación en Genoma Humano. Un año después se le da el nombre de National Center for Human Genome Research (NCHGR) y su director es James Watson. Su alocución en el Congreso, en que pide que una fracción del presupuesto para el proyecto sea dedicada a los aspectos ”éticos, legales y sociales” logró que se lograran apoyos políticos.

1990s – Siendo entonces la secuenciación cara y lenta se pasó al criterio ”mapear primero-secuenciar después”. A comienzos de los 90, dos laboratorios parisinos (Centro de Estudios del Polimorfismo Humano y Genéthon) toman un papel importante subrayando el carácter internacional del proyecto.

1992 – Francis Collins de la Universidad de Michigan reemplaza a Watson. Watson había chocado con Venter (NIH) por el tema de las patentes de ESTs. 1992 – Craig Venter funda el Institute for Genomic Research que más tarde secuenciaría algunos genomas de bacterias.

1996 - En febrero, en Bermuda, investigadores de todos los países, involucrados en el proyecto Genoma formalizan las condiciones de acceso a los datos, incluyendo bases de datos públicas a las que se submitirían las secuencias a las 24 horas (”Principios de Bermuda”).

1998 – Venter forma una compañía para secuenciar el genoma en tres años (más adelante tomó el nombre de Celera), con el ambicioso método de bombardeo al genoma completo (whole genome shotgun). Pero no se ajustó a los principios de Bermuda en cuanto al manejo de la información. 1999 – El proyecto público responde a Venter. Propone que tendrá un borrador del genoma para el año 2000. Se centraliza el trabajo en cinco grandes laboratorios.

1999-2000 – La primera secuencia completa de un cromosoma , el 22, se publica en diciembre de 1999. Lo sigue en mayo del 2000 el cromosoma 21, en un esfuerzo colaborativo de grupos alemanes y japoneses 26 de Junio de 2000 – responsables del proyecto público y de Celera anuncian haber completado un ”borrador” de la secuencia completa del genoma humano.

Se construyen dos tipos de mapas: Mapas genéticos:es un mapa de ligamiento que provee información acerca de la localización relativa de los genes y otros marcadores.. Mapas físicos: localizan genes en relación a secuencias nucleotídicas que actúan como marcas, los STS. Tienden a la Secuenciación

CROMOSOMAS Y CARIOTIPOS 2n = 46 (XX/XY) Cromosomas de tipo metacéntricos submetacéntricos y acrocéntricos. Metafase mitótica humana. Técnica standard, tinción con giemsa

Marcadores: RFLP: polimorfismo en el largo de los fragmentos de restricción. (mutación, perdida de un sitio VNTR: número variable de repetidos en tandem) STR, SNP...

VNTR (“Variable Number of Tandem Repeats”) Motivo de 9 a 16 pares de bases

Detección de un gen alterado

Detección de una mutación puntual

La técnica de PCR

Nuevos Marcadores * Microsatélites: STR * polimorfismo de un solo nucleótidos

Para situar los genes humanos: Prueba de sintenia: permite definir si dos loci están en el mismo grupo de ligamiento. Prueba de asignación: observa la aparición de un fenotipo siempre en relación a la presencia de un cromosoma en la célula híbrida Bandeo FISH

Secuenciación automática Reacción de secuenciación

Registro de la secuencia

Estrategias: * Genotecas de insertos pequeños (15000 a 40000) a partir de un solo cromosoma. Llegando a mapas muy detallados a partir de contigs 1995 se publica para cromosoma 16 y 19. * Genotecas en PAC y BAC (Cromosomas artificiales) Insertos de 900000 a 300000). Facilita el mapeo, permite incluso FISH. * Organización de bases de datos de BACs

Método de “shot gun”

Informe Junio2000: Borrador completo!!! Antes del PGH: 5000 genes Informe Gene Map96: 16.000 Informe Gene Map98: 30.261 Informe Junio2000: Borrador completo!!!

UN BALANCE

Genes que codifican proteínas

Enfermedades genéticas Unas 4000 enfermedades serían debidas a cambios en un único gen. Afectarían a alrededor de un 2% de los nacidos vivos por año. Son de herencia recesiva, dominante o ligada al sexo Mucho más comunes son las enfermedades de herencia multifactorial

El diagnóstico genético identifica a los individuos portadores de alelos que pueden dar lugar a enfermedades. El consejo genético brinda consejo a individuos o parejas acerca de los riesgos de los hijos de padecer enfermedades, la gravedad del desorden y las opciones disponibles.

Terapia génica Reparación o sustitución de genes patógenos o introducción de alelos funcionales junto con los disfuncionales, en células vivas. Se han vehiculizado por virus o liposomas

Los intentos de terapia génica 1991 - Contra la inmunodeficiencia combinada severa. 1993 - Liposomas en los pulmones en fibrosis quística. El futuro: las células pluripotenciales (clonación y generación de células propias)

¿A qué nos lleva el conocimiento del gen? Diagnóstico Pronóstico (a la pareja, prenatal, preimplantación..) Conocimiento de su función Terapia génica cura

Los arreglos de ADN

Diagnóstico preimplantación

La ética 1996. Indicaciones de ELSI (Ethical, legal and social Issues) * conocimiento anticipado de diagnóstico (discriminación, seguros, ansiedad) * Racismo? * patentes y comercialización del conocimiento EDUCACION PRIVACÍA CONTROL DEL USO DELA INFORMACION GENETICA (COMERCIALIZACION)

Las preguntas La intimidad y la confidencialidad de la información genética ¿qué es la normalidad en el contexto de la genética humana? Aplicación del diagnóstico prenatal genética clínica y los derechos de los discapacitados

Y en cuanto a la Terapia Génica... ¿Quién debe recibir el tratamiento en primer lugar? Debería permitirse a los médicos alterar características como inteligencia o físico? ¿Se debe permitir la terapia de la línea germinal? Cómo regular y supervisar la terapia génica?

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 ¡Este soy yo! A1, A2, A3, A4 A1A3 B1, B2, B3 B2B2 Z2Z4 Aplicaciones en identificación y genética de poblaciones

Utilidad de los marcadores