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15.15:

La genómica

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Genomics

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El estudio de los genes individuales ha producido extraordinarios hallazgos en casi todos los aspectos de la biología, desde la enfermedad y la herencia hasta la agricultura y la evolución. Sin embargo, muchas preguntas sobre como los genes funcionan y evolucionan pueden responderse solo con estudiar todo el ADN de un organismo, su genoma, como si fuera un todo. El estudio de genomas completos se conoce como genómica. Implica el secuenciamiento de genomas completos para examinar su organización, función, regulación, y evolución. La genómica se encuentra en la intersección de la genética, la biología molecular, y la computación científica. Luego de que se identificó la estructura del ADN en 1953, los científicos comenzaron a desarrollar técnicas para secuenciar genes individuales. Un hallazgo importante en el secuenciamiento del ADN llegó en 1977 cuando Frederick Sanger desarrolló un método que permitía que los genomas completos se secuenciaran. Esto condujo al secuenciamiento de el genoma de la levadura de panadería y la mosca de la fruta con el enfoque de la secuencia de escopeta. El Proyecto Genoma Humano que comenzó en 1990 fue un esfuerzo internacional de 13 años con una inversión de 2.700 millones que logró secuenciar con éxito el primer genoma humano en 2003. El éxito de este proyecto causó innovaciones en la tecnología de secuenciamiento y ahora pueden secuenarse en un día por menos de mil dólares. Las grandes cantidades de información generadas causaron el surgimiento del campo de la bio informática que combina técnicas de la matemática y la computación científica para organizar, analizar, y comparar las grandes cantidades de información genómica. La genómica es ahora un componente central en la medicina personalizada por ejemplo en el tratamiento del cáncer, y aún tiene un rol significativo en campos como la antropología, la evolución, la medicina forense y la agricultura, entre muchas otras.

15.15:

La genómica

La genómica es la ciencia de los genomas: es el estudio de todo el material genético de un organismo. En los seres humanos, el genoma consiste en la información transportada en 23 pares de cromosomas en el núcleo, así como el ADN mitocondrial. En genómica, se secuencia y analiza tanto el ADN de codificación como el ADN no codificante. La genómica permite una mejor comprensión de todos los seres vivos, su evolución y su diversidad. Tiene un sinfín de usos: por ejemplo, para construir árboles filogenéticos, para mejorar la productividad y la sostenibilidad de los cultivos, ayudar a investigaciones criminales, identificar genes asociados con enfermedades, o apuntar a un tratamiento óptimo para los pacientes con cáncer.

En los últimos 30 años, se produjeron importantes avances tecnológicos en la secuenciación del ADN, en particular, gracias al esfuerzo internacional del Proyecto del Genoma Humano. La tecnología ahora existe para secuenciar 60 mil millones de bases de ADN, que es 20 veces el tamaño de un genoma humano. Con esta abundancia de información y big data, los científicos informáticos y los bioinformáticos trabajan mano a mano con los biólogos con el fin de recopilar, almacenar y analizar las salidas de la secuenciación del ADN, al tiempo que permiten acceder a los datos de forma segura.

El éxito de la genómica ha abierto el camino para que otros métodos a gran escala investiguen los sistemas biológicos en su totalidad. Los estudios genómicos ahora pueden ser completados por otros estudios “ómicos” con el fin de recopilar datos sobre conjuntos vivos en todos los niveles: especies, poblaciones, individuos, células, proteínas, ARN, ADN. La transcriptómica es el estudio de cómo la expresión general de los genes varía en diferentes condiciones experimentales o patológicas. La proteómica es el estudio de todas las proteínas que constituyen un organismo o sistema. La metabolómica es el estudio de todos los metabolitos (azúcar, grasas, otras moléculas) contenidos en un sistema biológico dado y sus interacciones. Indisociable de la bioinformática, la “ómica” permite una visión global de los conjuntos de vida complejos en su entorno, y como tal, allanan el camino para la medicina personalizada.

Suggested Reading

The rise of genomics. Comptes Rendus Biologies. Volume 339, Issues 7–8, July–August 2016, Pages 231-239. [Source]

Multi-omics approaches to disease. Genome Biol. 2017; 18: 83. [Source]