La secuenciación del genoma ha despegado en los últimos años, y los proyectos a gran escala están marcando la pauta. Esta reseña analiza los esfuerzos realizados alrededor del mundo.
La situación del mercado de secuenciación del genoma
La secuenciación del genoma ha probado ser útil como una herramienta de diagnóstico y pronóstico. Su uso en la identificación de las mutaciones del BRCA1 ya es un estándar de referencia en la investigación del cáncer. Gracias a las tendencias en medicina personalizada y a las colaboraciones entre la industria y las autoridades regulatorias, pudimos ver cómo la secuenciación del genoma completo (WGS) se convertía en una práctica común más rápido de lo que cualquiera podría haber esperado en un principio.
El mercado de la secuenciación de nueva generación (NGS), que incluye, pero no se limita a la WGS, fue valuado en 4,600 millones de euros en 2015 y se espera que alcance los 19,000 millones de euros para 2020.
Muchas compañías privadas como Illumina, Roche, Life Technologies y Pacific Biosciences están recurriendo a la NGS para responder a las crecientes necesidades de secuenciación.
Gracias a esta competencia, la tecnología ha mejorado radicalmente en los últimos años. Actualmente, se puede fácilmente solicitar una prueba de chequeo genético por un costo desde algunos cientos hasta algunos miles de dólares, dependiendo de la empresa que proporciona el servicio y de lo que se busque.
En 2003, el Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma Humano arrancó la carrera de análisis del genoma al secuenciar un genoma humano completo después de años de colaboración internacional y miles de millones en inversión. Algunos años después, el precio de la WGS ha alcanzado los $1,000.
De acuerdo con Illumina, “se espera que un día” la secuenciación del genoma completo alcance costo de menos de $100. Por una parte, la NGS todavía no es ni práctica ni económica. Por otro lado, la mayoría del equipo disponible todavía es bastante caro. Por ejemplo, el equipo NovaSeq 5000 de Illumina cuesta alrededor de €800,000 y un NovaSeq 6000 ronda el millón de euros.
La minería de datos genéticos
Nuevos convenios, como el de 23andMe y Roche’s Genentech en 2015, están intentando sacar partido de la riqueza de los datos: este convenio tiene como objetivo obtener datos de secuenciación del genoma completo de 3,000 personas con enfermedad de Parkinson. (Dato curioso: Google invirtió en 23andMe y su cofundador se casó con la Directora General de 23andMe).
No obstante, secuenciar genomas para generar datos es sólo una parte del trabajo. Las verificaciones de calidad, el procesamiento de las lecturas secuenciadas y la realización de un diagrama del genoma de referencia todavía requieren instalaciones informáticas gran potencia, algoritmos eficientes y obviamente personal con experiencia. Es un proceso que requiere mucho tiempo.
Todo mundo habla del genoma de $1,000, pero no mencionan el problema de $2,000 de realizar los diagramas, que se oculta detrás del genoma de $1,000,” dice Peter Tonellato, profesor de bioestadística de la Universidad de Wisconsin.
Por otra parte, la WGS genera enormes cantidades de datos, lo que implica un desafío para el almacenamiento de los mismos.
Tremendo almacenamiento de datos
El instituto Broad en Cambridge, Massachusetts, dijo que “durante el mes de octubre, decodificó el equivalente de un genoma humano cada 32 minutos. Esto se traducía a cerca de 200 TB de datos brutos.” Aun si la cantidad es más pequeña de lo que se maneja diariamente en las compañías de Internet, excede cualquier cosa con lo que biólogos y hospitales hayan lidiado jamás.
Amazon y Google entienden esta necesidad y ya están ofreciendo conservar una copia de cualquier genoma por €24 al año, lo que se traduce aproximadamente a €0.02/GB por mes, puesto que un archivo pesa comúnmente entre 100 y 400 GB. En 2014, el Instituto Nacional para el Cáncer dijo que pagaría 18 millones de euros ($19 millones de dólares) para transferir copias del Atlas del Genoma del Cáncer de 2.6 petabytes a la nube.
“Nuestra perspectiva nos dice que si te da cáncer de pulmón en el futuro, los doctores secuenciarán tu genoma y el genoma de tu tumor y luego lo compararán en una base de datos de 50 millones de otros genomas,” dijo Deniz Kural, cuya compañía, Seven Bridges, almacena datos genómicos utilizando el sistema de la nube de Amazon.
Proyectos de secuenciación del genoma alrededor del mundo
El Reino Unido fue la primera nación en lanzar un programa dedicado la secuenciación del genoma completo en Europa. Genomics England tiene como objetivo secuenciar hasta 100,000 genomas completos de pacientes con enfermedades extrañas, de sus familias, y de pacientes de cáncer de 11 centros de medicina genómica.
Diez compañías incluyendo a GSK, AstraZeneca y Roche se han alistado para formar parte del Consorcio GENE, lo que les da acceso a 5,000 genomas secuenciados.
Estas colaboraciones pueden generar debate respecto al acceso a datos privados de salud, sin embargo, no hay duda que un proyecto así de grande no podría ser posible sin financiamiento privado. La administración de la comunidad de Genomics England es impresionante, con actualizaciones y campañas frecuentes para fomentar la concienciación en las personas. De acuerdo con un contador actualizado de forma mensual, ¡a la fecha casi 20,000 genomas han sido secuenciados!
En un esquema similar, Australia está trabajando actualmente en el proyecto de 4 años, llamado 100,000 Genomes Project (100KGP), el cual tiene un costo de €290M (AU$400M) y pretende secuenciar a pacientes con enfermedades extrañas y con cáncer para crear una base de datos para investigación y desarrollo.
Estonia propuso un ambicioso programa de medicina personalizada en junio del año 2000 y se convirtió así en un pionero inesperado. El proyecto llamado ‘‘Estonian Genome Project Foundation’’ tenía como objetivo recolectar 100,000 muestras seleccionadas al azar antes de 2007. Para febrero de 2014, el proyecto había recolectado datos de 52,000 donantes adultos, incluyendo sólo algunos cientos de WGS.
En los Estados Unidos, la Precision Medicine Initiative (PMI), con su estudio de salud de 1 millón de voluntarios, tendrá una enorme base de datos con datos de salud que incluyen factores genéticos y de estilo de vida. En síntesis, lo que esto implica es que la Clínica Mayo analizará y almacenará 1 millón de muestras de sangre y ADN.
Como en el Reino Unido, algunos de los datos anónimos probablemente serán puestos a disposición de investigadores y compañías con el fin de estimular el proyecto, el cual comenzó en 2016 con 52 millones de euros ($55 millones de dólares) del NIH para construir los convenios de base y la infraestructura necesaria para echar a andar el programa.
En 2016, Francia anunció el programa llamado “France Medecine Genomique 2025”, que tiene por objetivo abrir 12 centros de secuenciación y garantizar la realización de 235,000 WGS al año. El gobierno francés planea inyectar 670 millones de euros a este programa, cuyo objetivo principal es usar las WGS como herramientas de diagnóstico.
Muchos otros países occidentales como Irlanda e Islandia han lanzado sus propios programas, sin embargo, cuando se trata de medicina personalizada, tomar en cuenta la variabilidad genética entre poblaciones es un requisito previo. La medicina occidental ha tenido históricamente como objetivo a las poblaciones occidentales, sin embargo, actualmente la medicina occidental es una práctica internacional.
“Existe un sesgo enorme en la investigación médica; los europeos han desarrollado fármacos para europeos sin preguntarse qué tan compatibles son estos medicamentos para el resto del mundo.” Stephan Schuster, Presidente del Genome Asia consortium
Con base en esto, el consorcio sin fines de lucro GenomeAsia 100K decidió generar datos genómicos para las poblaciones asiáticas. Entre las compañías que han apoyado la iniciativa, se encuentran las compañías genómicas Macrogen en Korea y MedGenome en la India, así como Illumina. De acuerdo con la PHGFoundation, al menos 50,000 muestras de ADN ya han sido obtenidas, y el trabajo inicial se centrará en crear secuencias genómicas de referencia adecuadas para poblaciones clave en Malasia, India, Japón y Tailandia.
Con el mismo propósito, el Qatar Genome Program tiene como objetivo establecer el mapa de genoma de referencia catarí por medio de la secuenciación de 3,000 genomas completos, lo que representa aproximadamente el 1% de la población catarí.
Por último, aunque no menos importante, China ha sido un líder invencible en la secuenciación durante años. En 2010, el Instituto genómico BGI, en Shenzhen, probablemente tenía una capacidad de secuenciación mayor que la de los Estados Unidos en su totalidad. El programa de secuenciación chino no sólo tiene por objetivo obtener miles, sino 1 millón de genomas humanos, e incluirá a grupos de 50,000 personas, cada uno con padecimientos específicos como cáncer o enfermedades metabólicas. También habrá cohortes de diferentes regiones de China “para analizar los diferentes antecedentes genéticos de las subpoblaciones.”
¿Cómo manejar las implicaciones éticas?
Es difícil anticipar el impacto de la WGS en la medicina moderna, puesto que ya han surgido cuestiones éticas respecto a la privacidad de los datos de salud. Es obvio que a nadie le gustaría ver a las empresas GAFA (Google, Apple, Facebook, Amazon) vendiendo datos del genoma como probablemente lo hacen con datos personales de sus usuarios.
Un desafío clave es que las inquietudes éticas, legales y sociales generadas por las tecnologías más innovadoras, incluyendo a la terapia celular y genética, así como a la secuenciación, difieren significativamente entre regiones. Esto, definitivamente le da una cierta ventaja a países con menos leyes restrictivas, los cuales no son por lo general países occidentales. Por ejemplo, en Europa, la transparencia sobre el propósito de la recolección de muestras y de los protocolos es obligatoria antes de que se realice cualquier investigación.
Aunque es más fácil decir que hacer, las organizaciones reguladoras deberían ser proactivas y establecer un marco apropiado para estos métodos promisorios, pero desafiantes, para garantizar que no se obstaculice la investigación y el desarrollo.
Fuente: labiotech.eu
Fecha: 2 de marzo de 2017
Link: http://labiotech.eu/genome-sequencing-review-projects/
Fuente original: BIOINFORMATICSREVIEWS
Nota: Instituto Nutrigenómica no se hace responsable de las opiniones expresadas en el presente artículo.
Por: Timothé Cynober
