Dirigido por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI), un equipo de investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y muchas otras organizaciones utilizaron tecnologías de secuenciación avanzadas para leer la secuencia completa de ADN del cromosoma Y, una región del genoma que normalmente impulsa el desarrollo reproductivo masculino. Los resultados de un estudio publicado en Nature demuestran que este avance mejora la precisión de la secuenciación del ADN del cromosoma, lo que podría ayudar a identificar ciertos trastornos genéticos y potencialmente descubrir las raíces genéticas de otros.
La secuenciación del ADN no es tan sencilla como leer el material genético desde el principio hasta el final de un genoma. El ADN se fragmenta cuando se extrae de las células y, además, incluso el mejor equipo de secuenciación sólo puede manejar fragmentos relativamente pequeños de ADN a la vez. Por eso, los investigadores y médicos confían en un software especial para juntar fragmentos de código secuenciado en el orden correcto, como si fuera un rompecabezas.
Un genoma de referencia es un genoma separado, ya ensamblado, que sirve como guía, similar a las imágenes en el frente de las cajas de rompecabezas. Y como el 99,9% del código genético de nuestra especie es compartido, cualquier genoma humano coincidiría mucho con una referencia.
El año pasado, un equipo del consorcio Telomere-to-Telomere (T2T), formado por expertos de decenas de organizaciones como el NIST, generó el genoma de referencia más completo hasta el momento mediante el uso de nuevas tecnologías de secuenciación para descifrar regiones previamente indescifrables. del genoma. Pero las células utilizadas en ese trabajo no contenían el más desconcertante de todos: el cromosoma Y.
“Todos los cromosomas contienen secciones de ADN muy repetitivo, pero más de la mitad del cromosoma Y es así”, dijo el coautor del estudio Justin Zook, quien dirige el consorcio Genoma en una botella (GIAB) del NIST. “Si se utiliza la analogía del rompecabezas, gran parte del cromosoma Y se parece a los fondos, donde todas las piezas se ven muy similares”.
Con este nuevo esfuerzo, T2T no empezaba de cero, ya que el GIAB ya había puesto en marcha el proceso.
La misión del GIAB es producir materiales de prueba, o puntos de referencia, que puedan usarse para evaluar tecnologías o métodos de secuenciación. Los materiales en sí son lecturas muy precisas de genes específicos que pueden actuar como clave de respuestas para verificar los resultados de un método de secuenciación particular.
El NIST ha analizado rigurosamente varios genomas humanos individuales para crear sus puntos de referencia. Si bien GIAB aún no ha elaborado un punto de referencia para el cromosoma Y específicamente, el consorcio ha estudiado un genoma exhaustivamente, acumulando la mayor colección de datos del cromosoma Y antes del nuevo estudio.
Esos datos sirvieron como punto de partida para los autores del nuevo estudio, quienes centraron su análisis en el cromosoma Y GIAB mejor dicho.
Examinaron la muestra con una combinación de tecnologías de vanguardia, a saber, secuenciación de nanoporos y alta fidelidad, que hacen que las piezas del rompecabezas del fragmento de ADN sean más grandes y, por lo tanto, más fáciles de ensamblar.
Una herramienta de análisis de aprendizaje automático y una gama de otros programas avanzados ayudaron al equipo a identificar y ensamblar las piezas del cromosoma.
Más de 62 millones de letras de código genético después, los autores habían deletreado el cromosoma Y GIAB de adelante hacia atrás.
Los investigadores compararon su secuencia completa del cromosoma Y, denominada T2T-Y, con las partes del cromosoma Y del genoma de referencia más utilizadas, que están plagadas de tramos de código ausente. Utilizándolos a ambos como guías para secuenciar un grupo diverso de más de 1200 genomas distintos, descubrieron que T2T-Y mejoraba drásticamente los resultados.
T2T-Y, en combinación con el genoma de referencia anterior del grupo, T2T-CHM13, representa el primer genoma completo del mundo para la mitad de la población con un cromosoma Y.
La última incorporación podría ser útil para identificar y diagnosticar las pocas afecciones conocidas relacionadas con genes en el cromosoma Y.
Pero lo que es más importante es el potencial de la nueva referencia para arrojar luz sobre nuevos genes y su función.
“Ciertamente hay aspectos de la fertilidad y algunos trastornos genéticos que están conectados con genes en el cromosoma Y”, dijo Zook. “Pero debido a que ha sido tan difícil de analizar hasta este momento, es posible que ni siquiera sepamos todavía cuán importante es el cromosoma Y”.
En el NIST, Zook y sus colegas investigadores del GIAB han desarrollado un nuevo punto de referencia basado en los cromosomas X e Y ensamblados por T2T para ayudar a traducir en realidad el impacto potencial del nuevo material de referencia.
Fuente: National Institute of Standards and Technology (NIST).