Imagina que cada ser vivo incluye un manual de instrucciones único. Este libro se llama genoma y contiene la información necesaria del ADN para entender cómo es y cómo funciona cada especie. Los científicos pueden descifrar los códigos cada vez en menos tiempo, brindando más posibilidades para comprender y ayudar a las especies. En la Pontificia Universidad Católica del Ecuador (PUCE), se está utilizando tecnología innovadora para secuenciar los genomas de vertebrados en peligro de extinción. Así se ayuda a determinar estrategias efectivas para su conservación.
Gracias al ácido desoxirribonucleico (ADN), podemos, por ejemplo, identificar ciertas enfermedades que se manifiestan cuando las especies se reproducen entre parientes como consecuencia de la pérdida de su hábitat. Así lo explica el Ph.D. Daniel Chávez, profesor auxiliar de la Facultad de Biología de la PUCE y director del proyecto.
“Buscamos el ADN porque en él se encuentra la respuesta a muchas de nuestras preguntas sobre la vida. Comprender el pasado de las especies, nos permite desarrollar estrategias efectivas para su conservación futura”, comenta.
¿Cómo funciona el secuenciado de ADN?
Muchos creerán que el aparato que se encarga del secuenciado es gigantesco, pero no lo es. Al contrario, el Oxford Nanopore mide alrededor de 30 centímetros y se asemeja a un adaptador de puertos USB. Estas características permiten que sea portátil y que también pueda utilizarse en el trabajo de campo.
En este dispositivo se inserta una membrana que contiene unos poros nanométricos. Cuando una cadena de ADN pasa a través de estos poros, genera una señal eléctrica. Dependiendo de la base de ADN (adenina, citosina, guanina y timina) se emite una señal distinta. La máquina mide esas señales eléctricas y un software las interpreta, identificando así la secuencia exacta de ADN.
Los poros permiten una mayor precisión en el secuenciado. Además, esta tecnología facilita un secuenciado del genoma y no solo de un grupo de genes, es decir, de toda la información de la especie analizada. No obstante, es muy importante contar con expertos en biología computacional, capaces de interpretar la información que ofrece este dispositivo.
“La novedad de esta tecnología radica en su capacidad para leer fragmentos de ADN extremadamente largos. Cada vez que una de estas letras atraviesa el poro, es reconocida como cuando el escáner del aeropuerto reconoce los objetos dentro de una maleta. Este avance permite identificar con precisión la secuencia genética” indica Daniel.
Al rescate de la ameiva del Jubones y la ballena azul
Esta investigación forma parte del programa ORG.one, de Oxford Nanopores Tecnologies. Está diseñado para secuenciar el genoma de especies en peligro de extinción y trabajar en su conservación. Para ello, las especies para el estudio tienen que constar en la Lista Roja de Especies Amenazadas de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza.
Para participar en el programa, los interesados deben registrar su interés. Con la solicitud aprobada, los interesados reciben material y apoyo gratuito para secuenciar con las herramientas de Oxford Nanopore. La secuenciación debe realizarse en el país de origen de la especie. Los datos generados de cada especie constarán en una base de datos pública. Así se promueve el acceso a tecnologías para la investigación y a la información útil para la conservación.
Data analysis for all levels of expertise.#EPI2ME enables anyone to analyse their own data. It can be run locally or in the cloud — for easy access between colleagues and collaborators.
— Oxford Nanopore (@nanopore) August 28, 2024
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En el caso de la PUCE, la investigación se centrará en la ameiva de Jubones, lagartija endémica de la zona del río Jubones, en Azuay. Esta especie es la única población conocida, si desaparece, se extinguiría por completo, generando un impacto significativo en el ecosistema. Por otro lado, se estudiará a la ballena azul, para comprender el estado de sus poblaciones y definir acciones inmediatas para su conservación.
Sin embargo, Daniel considera que la investigación se puede extender mucho más. “Si aplicamos con éxito nuestra tecnología de secuenciación de ADN en Ecuador, podremos utilizar estos métodos para analizar otras especies. Esto abarcará desde felinos hasta poblaciones humanas”.
Investigación pionera en el Ecuador
Daniel destaca que esta es una investigación pionera en el país. Por una parte, debido a la utilización de los nanoporos para el secuenciado de ADN. Por otra, porque la información se usará para la conservación de las especies. Agrega que la PUCE empleó esta tecnología durante la pandemia del Covid-19 para secuenciar el virus del SARS. De esa forma, se comprendió mejor la expansión de las cepas.
Hasta hace poco, era impensable que la secuenciación del genoma de una especie tomara menos de un año. Ahora se realiza el estudio mucho más rápido y sin la necesidad de laboratorios gigantes altamente equipados. “El genoma humano tomó un montón de años y billones de dólares la primera vez que se lo hizo. Hoy la tecnología nos permite hacerlo por menos de USD1.000”.
El equipo de trabajo está conformado por diferentes miembros de la PUCE:
- Director del proyecto: Ph.D. Daniel Chávez.
- Profesores principales: PhD. Santiago Ron y PhD. Omar Torres.
- Investigadoras; Gabriela Jiménez, Rosa de los Ángeles Bayas-Rea y Katherine Apunte.
- Estudiantes de la carrera de Biología y de la maestría de Biología Computacional.
“Trabajar con los datos de secuenciación del ADN es como armar un rompecabezas: tienes muchas letras y la parte informática consiste en organizarlas correctamente. Además de ensamblar este rompecabezas genético, utilizaremos la información para evaluar el estado de conservación de la especie. Este es un paso adicional y fundamental”, comenta el investigador.
Así, la PUCE continúa enfocada en generar conocimiento relevante. Las investigaciones no aportan solamente al conocimiento, también provocan un impacto real, a través de la conservación de especies en peligro.
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Buenos días me encanta su proyecto, es de gran relevancia para conversar el genoma de especies en peligro de extinción, lo cual capturó mucho mi atención y quisiera saber si es posible para personas externas participar en el proyecto, en mi caso soy graduada de Ingeniería en Biotecnología de la Universidad Politécnica Salesiana y me encantaría poder participar y adquirir también más experiencia con la secuenciación por nanoporos, quedó pendiente a su respuesta, gracias de antemano.
Hola Andrea:
Muchas gracias por tu comentario. Nos alegra mucho que quieras participar. Este es el contacto del docente a cargo del proyecto Daniel Chávez para que te puedas comunicar directamente dechavezv@puce.edu.ec.