La comparación de los genomas del ratón y del humano, clave para el estudio de enfermedades

A inicios del siglo XXI, la secuenciación de los genomas de diferentes especies permitió saber numéricamente cuánto nos parecemos o nos diferenciamos de ellas. Sin embargo, en esto del ADN lo cualitativo importa más que lo cuantitativo. De hecho, el grano de arroz cuenta con unos 50.0000 genes mientras que los humanos sólo tenemos unos 30.000. Por este motivo, diferentes proyectos tratan de ir más allá de las cifras y pretenden conocer los diferentes funcionamientos del genoma en cada especie animal. Ahora un consorcio internacional de investigadores ha terminado un trabajo que compara los elementos funcionales del genoma del ratón y del hombre y ofrece detalles sobre las diferencias y similitudes entre ambos. A través de esta comparación se podrá entender por qué algunos fármacos funcionan de manera diferente en ratones que en personas, qué se puede esperar si se estudia una enfermedad en los roedores o cuándo conviene usar otro animal para analizar aspectos básicos de alguna parte de nuestra biología.
El Consorcio ENCODE, acrónimo de ENcyclopedia Of DNA Elements, se trata de un proyecto de análisis exhaustivo del genoma humano. Se inició en 2003 en Estados Unidos y ahora participan unos 30 centros de distintos países -incluido España-. A lo largo de estos años, se han identificado el número de genes que tienen los humanos y otros animales pero, su trabajo ha ido a más. El último paso ha sido el que recogen ahora de forma simultánea varias de las más prestigiosas revistas biomédicas: la comparación del genoma del ratón y del humano.
El análisis comparativo de la funcionalidad de los dos genomas ha encontrado que hay un 'lenguaje' común que usan las células a nivel molecular pero que es lo suficientemente flexible como para cambiar su estructura y adecuarse a procesos y funciones que son totalmente distintas entre las dos especies. Por ejemplo, ciertos sistemas como el inmunitario, procesos como el metabolismo o la respuesta al estrés son muy diferentes en unos y en otros. 
"La mayoría de las diferencias entre ratones y humanos proceden de la regulación de la actividad genética, no de los genes en sí mismos", explica en un comunicado Michael Beer, profesor de ingeniería biomédica en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore (EEUU), y uno de los miembros del Consorcio ENCODE cuyos resultados publican simultáneamente varias de las más prestigiosas revistas médicas, como Nature, Sciencie o Genome Research, entre otras. "Porque el ratón es un importante modelo para la investigación de la biología humana, tenemos que comprender estas diferencias para interpretar mejor nuestros resultados".
Como explica a EL MUNDO Roderic Guigó, uno de los investigadores principales del trabajo y coordinador del programa Bioinformática y Genómica en el Centro de Regulación Genómica (CRG), "este trabajo sienta las bases moleculares para entender qué partes de la biología humana están representadas en la biología del ratón y qué partes no. Hay procesos que están más conservados entre las dos especies y otros menos como los relacionados con el sistema inmunitario, entre otros. Por tanto, se podría decir que para estudiar la respuesta a las infecciones tal vez el ratón no sea un buen modelo, esto es lo que hay que ver ahora".
Para analizar en detalle estos genomas, el equipo de investigadores estudió 124 tipos de células y tejidos del ratón, incluidos corazón, cerebro, sangre, riñón, hígado y piel. Ese trabajo dio lugar a miles de datos sobre las regiones del ADN que están activas -más abiertas y accesibles- y donde se producen las proteínas. A través de diferentes modelos matemáticos, se pudo identificar las regiones regulatorias que son comunes entre las dos especies. Ese análisis mostró que mientras los genes del ratón involucrados en procesos intracelulares -como la producción de proteínas- tienen un patrón de actividad muy similar al de los humanos, la actividad de los genes murinos vinculados a la superficie celular es muy diferente, lo que tiene implicaciones en el estudio de la comunicación celular, la inmunidad y ciertas enfermedades.
"Hay genes cuya expresión está muy conservada entre humano y ratón, por ejemplo el corazón humano se expresa muy parecido que el de ratón, también ocurre lo mismo en el pulmón. Pero hay otros genes que se expresan de forma más parecida entre distintos tejidos humanos y de forma muy diferente en los de ratones, es decir, son específicos para cada especie y no para cada órgano, como se pensaba antes", explica Guigó.
El conocimiento generado por este consorcio, una hoja de ruta sobre la funcionalidad de los genes de estas dos especies, podrá ser utilizado y explotado ahora por numerosos grupos científicos de todo el mundo. "Estos resultados construyen una base para que muchos otros investigadores aprovechen esa información y marca un hito sobre cómo progresa la ciencia. Son clave para futuros estudios, porque pueden ayudar a refinar los modelos de investigación de enfermedades humanas y a una mayor extrapolación de lo que vemos en ratones para la mejor comprensión de nuestra fisiopatología", afirma Isabel Varelo-Nieto, investigadora del CIBER de Enfermedades Raras (CIBERER) y del Instituto de Investigaciones Biomédicas del CSIC.
Además de este conocimiento, Varelo-Nieto destaca que proyectos de este calibre "hacen que se desarrollen herramientas tecnológicas que luego se podrán aplicar de forma más barata y sencilla en otros proyectos. Además, la información generada es pública y eso hace que repercuta tanto en la investigación, y que todo esto acabe revirtiendo en la sociedad".
De la misma opinión es Lluis Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología (perteneciente al CSIC) y del CIBERER, cuyo grupo investiga, a través de un modelo de ratón modificado genéticamente, una enfermedad rara. "La relevancia que le doy a estos resultados es además de entender cómo funcionan los genes es su aplicación en diagnosis, en la enfermedad".
Sin embargo, las diferencias detectadas ahora o las que ya se sabían apuntan que el ratón no es un buen modelo de investigación para las enfermedades neurodegenerativas propias del envejecimiento, tampoco para determinados tipos de cáncer como el de colon, aunque precisamente el cáncer es uno de los procesos que se podrá estudiar mejor a partir de los resultados obtenidos con ENCODE.

Vía: http://www.elmundo.es/salud/2014/11/19/546cd202ca474129178b4570.html