La biblioteca de la vida, al nostre abast

L’any 2000, el govern dels Estats Units i la companyia Celera Genomics anunciaven que havien aconseguit llegir per primera vegada tota la informació continguda al nostre ADN. Encara que haurien de passar tres anys més per acabar d’omplir alguns dels forats que quedaven, va ser el punt final oficial de l’anomenat Projecte Genoma Humà, una iniciativa que havia començat el 1990 i en la qual s’havien implicat centenars d’especialistes repartits per tot el mon. Tot plegat havia costat uns 2.700 milions de dòlars, comptant-hi la iniciativa pública i privada, i posava en mans dels investigadors unes dades d’un valor científic incalculable.

Aquell moment va ser l’inici del que s’anomena l’era postgenòmica, durant la qual la genètica ha passat a ocupar el primer pla en molts àmbits de recerca. Menys de vint anys després, aquell esforç titànic ha quedat empetitit, sobretot gràcies a millores que han posat aquestes tècniques a l’abast de la majoria de laboratoris, fins al punt que s’acaba d’anunciar el projecte més ambiciós possible: llegir els genomes de pràcticament tots els éssers vius del planeta.

Els pioners

En l’argot científic, seqüenciar vol dir determinar l’ordre específic dels compostos químics que formen la cadena d’ADN (anomenats nucleòtids), ja sigui d’un tros o bé de punta a punta. Com que la peculiar estructura de l’ADN permet que emmagatzemi dades com una mena de disc dur biològic, seqüenciar és l’equivalent de llegir la informació genètica que conté, les instruccions necessàries per formar qualsevol ésser viu i mantenir-lo en funcionament.

Les tècniques de seqüenciació les van posar a punt als anys 70 científics com el premi Nobel Frederick Sanger. El primer genoma que es va llegir sencer va ser el d’un virus, el 1977, amb només onze gens repartits al llarg de cinc mil nucleòtids. A partir dels 80 es van introduir els seqüenciadors automàtics, que van permetre fer experiments de més envergadura. Per exemple, seqüenciar bacteris: el primer del qual es va llegir l’ADN va ser l’ Haemophilus influenzae, el 1995, amb un genoma de gairebé dos milions de nucleòtids. El va seguir el primer animal, un cuc que es fa servir molt en recerca, el Caenorhabditis elegans, amb cent milions de nucleòtids. Si a principis de segle es va aconseguir la fita de registrar els més de tres mil milions de nucleòtids d’un ADN humà de referència, actualment es calcula que ja s’ha seqüenciat el de més de mig milió de persones.

El creixement de la genòmica ha sigut exponencial. Cada vegada és més ràpid i barat seqüenciar ADN gràcies a l’aparició d’aparells i algoritmes més potents, fins al punt que el 2015 es va aconseguir un dels objectius perseguits des del principi: llegir un genoma humà sencer per menys de mil dòlars i en menys d’un dia, gairebé tres milions de vegades més barat i cinc mil vegades mes ràpid que la primera vegada. L’objectiu següent és fer-ho en menys d’una hora i per no més de cent dòlars, una fita que es calcula que s’aconseguirà en ben pocs anys. Aquesta capacitat immensa d’extreure dades de l’ADN ha permès començar a plantejar-se iniciatives molt més complexes.

Estandarditzar els esforços

Fins ara s’han seqüenciat els organismes que, per motius diversos, més han interessat als investigadors. A part dels humans, s’ha llegit el genoma d’animals usats habitualment en recerca, com el gall, la granota africana, la mosca drosòfila, la rata o el ratolí, i també del gat, el gos, el ximpanzé i la zebra. A la llista s’hi han afegit plantes d’interès alimentari, com l’arròs, el blat, el blat de moro, la patata, el raïm i el tomàquet. No s’ha seguit cap mena de lògica ni ordre, sinó que s’ha deixat que la biblioteca genètica s’anés omplint aleatòriament segons les necessitats del moment.

Això vol dir que l’ADN de molts organismes potencialment interessants però menys populars podria quedar en l’anonimat. Per evitar aquest biaix i estandarditzar tots els esforços, fa poques setmanes es va anunciar l’estrena de l’Earth BioGenome Project. La iniciativa pretén ser un paraigua que abasti tots els programes de seqüenciació que estan en marxa actualment al món, així com organitzar els que es facin en el futur, de manera que es vagin omplint les bases de dades genètiques públiques sistemàticament. La idea és aconseguir que, al llarg dels anys vinents, s’hagi llegit l’ADN de tots els éssers vius complexos del planeta. Això inclouria els animals, les plantes, els protozous i els fongs, és a dir, els anomenats eucariotes. Sumats, es calcula que deuen ser més o menys 1,5 milions de genomes. S’ha calculat que caldran uns 4.700 milions de dòlars, que, tot i ser un pressupost considerable, no és ni el doble del que va costar llegir el genoma humà originalment.

L’Earth BioGenome Project requerirà la col·laboració i el finançament de centres de tot el món, com per exemple el Wellcome Sanger Institute, que ja s’ha compromès a invertir-hi 65 milions per llegir l’ADN de tota la biodiversitat del Regne Unit. Altres centres amb altes capacitats per seqüenciar també s’hi han apuntat. De moment només s’han ofert 200 milions de dòlars, un terç del que cal per sufragar el cost dels primers tres anys del projecte, però s’espera que aviat s’arribarà a la xifra necessària. De moment s’ha començat per reunir una dotzena d’iniciatives que fa temps que funcionen i mirar d’assegurar que les dades que s’obtinguin segueixin uns estàndards comuns, perquè es puguin comparar amb les que s’obtinguin en el futur.

Per què tant d’interès a llegir l’ADN?

Podria semblar que l’Earth BioGenome Project potser no és la millor manera d’invertir tants diners i recursos, si la ciència té altres preguntes més urgents a resoldre. ¿De què serveix tenir tanta informació genètica, més enllà de poder presumir de tenir-ne tanta? Les últimes dues dècades ens han demostrat que disposar de la seqüència de l’ADN d’un organisme ens permet accelerar tota mena d’experiments. En molts laboratoris es fa servir aquesta informació per investigar quines funcions tenen els gens o per construir models d’estudi que ens permetin entendre millor processos biològics i malalties. Ara podem saber què fa que una planta o un animal tingui unes característiques concretes i, amb les eines d’edició genètica, podem manipular-los per crear transgènics amb diverses utilitats pràctiques.

Saber els detalls del genoma humà també ens ha permès començar a pensar en la medicina personalitzada, que permetrà escollir el millor fàrmac per a cada pacient segons els seus gens. I una vegada sapiguem què s’amaga en l’ADN de tots els eucariotes, podrem definir què tenim en comú i què ens fa diferents. D’aquesta manera, entendrem millor com han evolucionat els éssers vius al llarg de mil·lennis i dibuixarem un mapa més precís de la història de la vida a la Terra.

La genètica ja està revolucionant la ciència, i continuarà fent-ho els pròxims anys. L’Earth BioGenome Project demostra que tenim les eines per aconseguir gairebé tot el que ens proposem, i que el límit és la nostra imaginació.