El Proyecto Genoma Humano (P.G.H) es un proyecto internacional, que partió el año 1988, cuyo objetivo principal es conocer la secuencia completa del genoma humano (1, números referentes a blibliografía).

Se llama genoma a la totalidad del material genético de un organismo. El genoma humano posee entre 50.000 y 100.000 genes distribuidos entre los 23 pares de cromosomas de la célula somática humana.

Cada cromosoma puede contener más de 250 millones de pares de bases de DNA, y se estima que la totalidad del genoma humano tiene 3000 millones de pares de bases (2).

La idea de iniciar un estudio coordinado del genoma humano surgió de una serie de conferencias científicas celebradas entre 1985 y 1987; idea que ganó impulso en Estados Unidos en 1990 con la ampliación de la financiación del Departamento de Energía (D.O.E), y la posterior unión al proyecto de los Institutos Nacionales de Salud (N.I.H). Uno de los primeros directores del programa en Estados Unidos fue el bioquímico James Watson, que en 1962 junto con el biofísico Francis Crick, recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por el descubrimiento de la estructura del DNA (2).

Estructura del DNA

Comenzando los años 50, J. Watson y F. Crick se unieron en el trabajo de dilucidar la estructura del DNA. La estructura tenia que permitir:

que la molécula de DNA portara información

- que la molécula de DNA pudiera autoduplicarse.

Según el modelo propuesto por Watson y Crick, la molécula de DNA consta de dos columnas hechas de grupos fosfato, alternados con moléculas de desoxirribosa, las cuales forman dos hebras paralelas que están enrolladas como una hélice, dejando las bases nitrogenadas hacia adentro. Las bases nitrogenadas son adenina la que se aparea con timina y citosina con guanina (o viceversa).(3).
Este tipo de asociación entre las dos cadenas del DNA le confiere dos características importantes:

- las dos cadenas son complementarias y también antiparalelas (4).

El código genético, entonces, viene determinado por el orden que ocupan las bases en la escalera de DNA. Por lo general cada sección de esta escalera tiene una secuencia única que puede utilizarse para diferenciar unos genes de otros y fijar su posición en el cromosoma (2). La siguiente imagen corresponde al supuesto modelo de la cadena de DNA.

Cartografía y Secuenciación

El P.G.H., al tratarse de un proyecto que pretende identificar la secuencia completa del genoma humano, con toda una secuencia codificante (exones) y no codificante (intrones), necesita de técnicas que permitan identificar el lugar (locus) y la distancia en que se encuentran los más de 100.000 genes.

En un principio, el P.G.H. fue acordado realizarlo en dos etapas, una de Mapeo físico (o cartografía genética) de todos los cromosomas, etapa que termino el año 1998; luego, la segunda etapa corresponde a Secuenciación, la que partió en 1998 (1).

Hay dos categorías principales de técnicas de cartografía genética: Ligamiento o cartografía genética. que identifica sólo el orden relativo a los genes a lo largo del cromosoma; y Cartografía física,un conjunto de métodos más precisos que permite determinar las distancias entre genes dentro del cromosoma. ambos tipos de cartografía utilizan marcadores genéticos, que son características físicas o moleculares detectables que se diferencian entre los individuos y se transmiten por herencia (2).

Los mapas de ligamiento humano se han elaborado sobre todo siguiendo las pautas de herencia de familias extensas a lo largo de muchas generaciones. Estos estudios se limitan a los rasgos físicos heredados, fácilmente observables en todos los miembros de la familia.

La cartografía física determina la distancia real entre puntos diferenciados de los cromosomas. Las técnicas más precisas combinan robótica, uso de láser e informática para medir la distancia entre marcadores genéticos. Para realizar estos mapas se extrae DNA de los cromosomas humanos y se rompe aleatoriamente en numerosos fragmentos (2).

Una de las estrategias para lograrlo consiste en utilizar secuencias de DNA complementarias (cDNA). Estas secuencias se obtienen gracias al uso de una proteína de origen viral (transcriptasa inversa) que es capaz de copiar una molécula de DNA a partir de una molécula de RNA. Debido a que el RNA pierde todas las secuencias no codificantes (intrones) durante su paso desde el núcleo al citoplasma, al utilizarlo como "modelo" uno se asegura que el DNA obtenido de ese RNA ( o cDNA ) posee sólo genes "útiles" o codificantes. Posteriormente las secuencias se amplifican cientos de veces en un sistema de "copia automática" conocido como reacción de polimerasa en cadena (PCR), con lo cual se obtienen cientos de fragmentos de la secuencia deseada en pocas horas. Finalmente estas secuencias pueden ser sometidas a las distintas estrategias de mapeo que existen en la actualidad (5).

La secuenciación es el proceso por el cual se identifican las secuencias en que están unidas los 300 mil millones de pares de bases y luego, posteriormente, saber que significan estas secuencias.

Para determinar la secuencia real de nucleótidos, hacen falta mapas físicos muy detallados que recojan el orden exacto de las piezas clonadas del cromosoma. El método por el cual se secuencia el DNA, consiste en replicar piezas específicas de DNA y modificarlas de modo que terminen en una forma fluorescente de uno de los cuatro nucleotidos. En los modernos secuenciadores automáticos de DNA, el nucleótido modificado situado al extremo de una de estas cadenas se detecta con un haz de láser y se determina el numero exacto de nucleótidos de la cadena a continuación se combina esta información en un ordenador para reconstruir la secuencia de pares de bases de la molécula original de DNA (2).

El ritmo de acumulación de secuencias de DNA es vertiginoso ya que su cantidad se dobla cada pocos meses. Actualmente se estima que ya se ha secuenciado casi un dos por ciento del total del genoma humano, pero este dato no debe engañar: con las técnicas y ritmos actuales, en los próximos años se obtendrá una tasa de 500 Mb por año. La siguiente imagen corresponde a un mapa genético del genoma humano.