“La era de los genomas
individuales”
José Ignacio Ferro
Master Genética – UAB – 2009
Introducción
• Los últimos avances en biotecnología, nos
acercan a la era de la genómica personal de la
mano de los secuenciadores de última generación
• La nueva tecnología de Secuenciación Masiva en
Paralelo es: Más rápida, más precisa y mucho
más barata
• El bajo coste permite aumentar el alcance de esta
tecnología
• Permita el desarrollo de nuevas disciplinas como
la Farmacogenómica y de la mano de esta, la
Medicina Personalizada
Sanger Method Vs. Massively Parallel DNA
Sequencing
Secuenciación Masiva en
Paralelo – 454 Secuencer
- ROCHE
Overview of the 454 sequencing technology.
(a) Genomic DNA is
isolated, fragmented, ligated to adapters and
separated into single strands.
(b) Fragments are bound to beads under
conditions that favor one fragment
per bead, the beads are isolated and
compartmentalized in the droplets of a
PCR-reaction-mixture-in-oil emulsion and
PCR amplification occurs within
each droplet, resulting in beads each carrying
ten million copies of a unique
DNA template. (c) The emulsion is broken,
the DNA strands are denatured,
and beads carrying single-stranded DNA
templates are enriched (not shown)
and deposited into wells of a fiber-optic slide.
(d) Smaller beads carrying
immobilized enzymes required for a solid
phase pyrophosphate sequencing
reaction are deposited into each well. (e)
Scanning electron micrograph
of a portion of a fiber-optic slide, showing
fiber-optic cladding and wells
before bead deposition. (f) The 454
sequencing instrument consists of the
following major subsystems: a fluidic
assembly (object i), a flow cell that
includes the well-containing fiber-optic slide
(object ii), a CCD camera-based
imaging assembly with its own fiber-optic
bundle used to image the fiberoptic
slide (part of object iii), and a computer that
provides the necessary
user interface and instrument control (part of
object iii).
Pirosecuenciación
El primer genoma secuenciado con las nuevas
tecnologías fue el de James D. Watson (abril,2008)
• Esta secuencia se completó en dos meses aproximadamente
con un centésimo
de los costes de métodos tradicionales de electroforesis
capilar.
• La Comparación de la secuencia con el genoma de referencia
(Human build 36) condujo a la identificación de 3,3 millones
de SNP´s.
• 10.654 de estos SNP´s causan la sustitución de
aminoácidos en la secuencia de codificación (SNP´s No
sinónimos)
• Se identificaron polimorfismos de inserción y deleción
(Indels), así como CNV resultantes en gran escala a la
ganancia y pérdida de segmentos cromosómicos que van
desde 26.000 a 1,5 millones de pares de bases.
• En general, estos resultados coinciden con los últimos
resultados de la secuenciación de un único individuo por los
métodos tradicionales.
• Esta tecnología evita la pérdida arbitraria de secuencias
genómicas inherentes a la secuencia por el método
aleatorio (hiatos= Secuencia de DNA inestable en el vector
de clonación que no se encuentran en la genoteca) por
clonación bacteriana, ya que amplifica el ADN en un
sistema in vitro.
• Como resultado de lo anterior, se demuestra la adquisición
de nuevas secuencias humanas, incluidos nuevos genes
no identificados previamente por la tradicional
secuenciación genómica.
En Resumen:
En comparación:
Críticas:
• Al ser muy pequeños los fragmentos secuenciados
(250 b contra los 500-1000 b del HGP) es más dificil
alinearlos en zonas repetitivas
• No se hubiera logrado esta secuencia de no haber
existido la secuencia del HGP para compararla.
Herramientas disponibles en Internet:
El proyecto 1000 genomas
• El objetivo es generar la base de datos más detallada y de
mayor utilidad médica hasta la fecha sobre la variación
genética humana.
• El proyecto será llevado a cabo con el soporte principal de
tres instituciones: el Wellcome Trust Sanger Institute
(Hinxton, Inglaterra), el Beijing Genomics Institute
(Shenzen, China) y el National Human Genome Research
Institute, que forma parte del NIH (National Institutes of
Health, USA).
• la pequeña fracción del genoma con variaciones entre los
individuos puede explicar diferencias en la susceptibilidad a
una enfermedad, en la respuesta a fármacos o en la
reacción a factores ambientales. El “Proyecto de los 1000
genomas” tratará de establecer un mapa del genoma
humano que incluya la descripción de la mayor cantidad
posible de variaciones en el mismo, mejorando de forma
espectacular la información obtenida con el proyecto
HapMap.
El proyecto 1000 genomas
Personal Genome Poject:
• intenta publicar el genoma completo y registros médicos de
varios voluntarios, para de este modo permitir la
investigación en la medicina personalizada.
• Fue iniciada y anunciada por George Church de la
Universidad de Harvard en Enero del 2006.
• El proyecto publicará el genotipo (toda la secuencia ADN de
todos los 46 cromosomas) de los voluntarios, junto con
información detallada de su fenotipo: registros médicos,
varios análisis, imágenes RM, etc. Toda la información
estará disponible para cualquiera en Internet, para que
investigadores puedan probar varias hipótesis acerca de las
relaciones entre el genotipo, el ambiente y el fenotipo.
• Se refieren a los primeros diez voluntarios como
los “PGP-10”. Estos son los voluntarios:
• 1. Misha Angrist, Duke Institute for Genome
Sciences and Policy
• 2. Keith Batchelder, Genomic Healthcare
Strategies
• 3. George Church, Harvard
• 4. Esther Dyson, EDventure Holdings
• 5. Rosalynn Gill-Garrison, Sciona
• 6. John Halamka, Harvard Medical School
• 7. Stan Lapidus, Helicos BioSciences
• 8. Kirk Maxey, Cayman Chemical
• 9. James Sherley, Boston stem cell researcher.
• 10. Steven Pinker, Harvard
George Church - Universidad de Harvard
Creador de Personal Genomes Proyect
Referencias
• Genomas 3ra edición, Brown, Médica
Panamericana
• Wheeler, D. A. et al. Nature 452, 872–876
(2008).
• Olson, M. V. Nature 452, 819–820 (2008).
• The International Human Genome Mapping
Consortium Nature 409, 934–941 (2001).
• Venter, J. C. et al. Science 291, 1304–1351
(2001).
• Levy, S. et al. PLoS Biol. 5, e254–e286 (2007).
• Rothberg and Leamon, Nat Biotechnology, 2008
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