Las 'firmas epigenéticas' pueden producirse de dos maneras. Una es la metilación, es decir, la unión de un metilo a una molécula de ADN; la otra es que una serie de marcas químicas se unan a los extremos de las proteínas histonas, que forman la cromatina celular junto al ADN. Imagen: John Stamatoyannopoulos/Rae Senarighi. Fuente: NIH.
A imagen de cómo el mapa del genoma humano sentó las bases para la comprensión de la base genética de la salud humana, los nuevos mapas del epigenoma humano puede desentrañar aún más la compleja relación entre el ADN y la enfermedad. El epigenoma es parte de la maquinaria que ayuda a dirigir cómo se apagan y se encienden los genes en diferentes tipos de células.
Investigadores apoyados por el Programa Hoja de Ruta Epigenómica, del Fondo Común de los Institutos Nacionales de Salud estadounidenses, han cartografiado los epigenomas de más de 100 tipos de células y tejidos, proporcionando una nueva perspectiva sobre qué partes del genoma se utilizan para hacer cada tipo particular de célula. Los datos, a disposición de la comunidad de investigación biomédica, se pueden encontrar en la web del Centro Nacional de Información sobre Biotecnología.
"Esto representa un gran avance en los esfuerzos en curso para entender cómo los 3 mil millones de letras del libro de instrucciones de ADN de un individuo son capaces de dar instrucciones a actividades moleculares enormemente distintas, dependiendo del contexto celular", explica el director de los Institutos Nacionales de Salud (NIH, por sus siglas en inglés), Francis Collins, en la nota de prensa de los mismos. "Este flujo de publicaciones ricas en datos, producidas por un notable equipo de científicos creativos, ofrece un potente impulso al campo epigenómico, que está creciendo rápidamente."
Los investigadores han publicado una descripción de los mapas del epigenoma en la revista Nature. Más de 20 trabajos adicionales, publicados en Nature y revistas vinculadas a Nature, muestran cómo se pueden utilizar estos mapas para estudiar la biología humana.
"Lo que el Programa ha producido es una manera de mirar el genoma en cada tipo de célula", señala Manolis Kellis, profesor de ciencias de la computación en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, Cambridge), y autor principal del artículo.
Investigadores apoyados por el Programa Hoja de Ruta Epigenómica, del Fondo Común de los Institutos Nacionales de Salud estadounidenses, han cartografiado los epigenomas de más de 100 tipos de células y tejidos, proporcionando una nueva perspectiva sobre qué partes del genoma se utilizan para hacer cada tipo particular de célula. Los datos, a disposición de la comunidad de investigación biomédica, se pueden encontrar en la web del Centro Nacional de Información sobre Biotecnología.
"Esto representa un gran avance en los esfuerzos en curso para entender cómo los 3 mil millones de letras del libro de instrucciones de ADN de un individuo son capaces de dar instrucciones a actividades moleculares enormemente distintas, dependiendo del contexto celular", explica el director de los Institutos Nacionales de Salud (NIH, por sus siglas en inglés), Francis Collins, en la nota de prensa de los mismos. "Este flujo de publicaciones ricas en datos, producidas por un notable equipo de científicos creativos, ofrece un potente impulso al campo epigenómico, que está creciendo rápidamente."
Los investigadores han publicado una descripción de los mapas del epigenoma en la revista Nature. Más de 20 trabajos adicionales, publicados en Nature y revistas vinculadas a Nature, muestran cómo se pueden utilizar estos mapas para estudiar la biología humana.
"Lo que el Programa ha producido es una manera de mirar el genoma en cada tipo de célula", señala Manolis Kellis, profesor de ciencias de la computación en el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, Cambridge), y autor principal del artículo.
Los epigenomas del NIH están disponibles para más de 100 tipos de células y tejidos. Fuente: Nature/Consorcio Hoja de Ruta Epigenómica.
Entender la epigenómica
Casi todas las células humanas tienen genomas idénticos que contienen instrucciones sobre cómo hacer las diferentes células y tejidos del cuerpo. Durante el desarrollo de diferentes tipos de células, las proteínas reguladoras encienden y apagan los genes, y al hacerlo así, establecen una capa de firmas químicas que componen el epigenoma de cada célula.
En el Programa Hoja de Ruta Epigenómica, los investigadores compararon estas firmas y establecieron sus diferencias a lo largo de varios tipos de células. La información resultante puede ayudarnos a entender cómo los cambios en el genoma y el epigenoma pueden provocar enfermedades como el Alzheimer, el cáncer, el asma, o anomalías en el crecimiento fetal.
Ahora los investigadores pueden tomar datos de diferentes tipos de células y compararlas directamente. "Hoy en día, la secuenciación del genoma humano puede hacerse rápidamente y a buen precio, pero la interpretación del genoma sigue siendo un reto", señala Bing Ren, profesor de medicina celular y molecular de la Universidad de California en San Diego, y co-autor del artículo de Nature y varios de las investigaciones relacionadas.
"Estos 111 mapas epigenómicos de referencia son esencialmente un glosario que nos ayuda a descifrar cada segmento de ADN en distintos tipos de células y tejidos. Estos mapas son como instantáneas del genoma humano en acción."
"Este es el catálogo más completo de datos epigenómicos de células y tejidos primarios humanos hasta la fecha", subraya Lisa Helbling Chadwick, jefa del equipo de proyecto y miembro del Instituto Nacional de Ciencias de Salud Ambiental (Niehs), parte de NIH. "Este esfuerzo coordinado, junto con un procesamiento de datos uniforme, hace que sea mucho más fácil para los investigadores hacer comparaciones directas a lo largo de todo el conjunto de datos."
Expectativas
"Los investigadores de los 88 proyectos apoyados por el programa, incluidos los de esta última serie de trabajos, han impulsado el desarrollo de nuevas tecnologías epigenómicas", señala John Satterlee, co-coordinador del Programa Hoja de Ruta Epigenómica, y miembro del Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas (NIDA), parte del NIH. Satterlee agrega que el trabajo de este programa ha servido como base para la exploración del epigenoma humano a través del Consorcio Internacional Epigenoma Humano.
"Con este aumento de la comprensión del epigenoma, y los conjuntos de datos disponibles para toda la comunidad científica, el Fondo Común de los NIH está esforzándose para catalizar la investigación futura, para ayudar a la comprensión de cómo la epigenómica juega un papel en las enfermedades humanas", añade James Anderson, director de la División de Coordinación de Programas, Planificación e Iniciativas Estratégicas de los NIH, que supervisa el Fondo Común.
Casi todas las células humanas tienen genomas idénticos que contienen instrucciones sobre cómo hacer las diferentes células y tejidos del cuerpo. Durante el desarrollo de diferentes tipos de células, las proteínas reguladoras encienden y apagan los genes, y al hacerlo así, establecen una capa de firmas químicas que componen el epigenoma de cada célula.
En el Programa Hoja de Ruta Epigenómica, los investigadores compararon estas firmas y establecieron sus diferencias a lo largo de varios tipos de células. La información resultante puede ayudarnos a entender cómo los cambios en el genoma y el epigenoma pueden provocar enfermedades como el Alzheimer, el cáncer, el asma, o anomalías en el crecimiento fetal.
Ahora los investigadores pueden tomar datos de diferentes tipos de células y compararlas directamente. "Hoy en día, la secuenciación del genoma humano puede hacerse rápidamente y a buen precio, pero la interpretación del genoma sigue siendo un reto", señala Bing Ren, profesor de medicina celular y molecular de la Universidad de California en San Diego, y co-autor del artículo de Nature y varios de las investigaciones relacionadas.
"Estos 111 mapas epigenómicos de referencia son esencialmente un glosario que nos ayuda a descifrar cada segmento de ADN en distintos tipos de células y tejidos. Estos mapas son como instantáneas del genoma humano en acción."
"Este es el catálogo más completo de datos epigenómicos de células y tejidos primarios humanos hasta la fecha", subraya Lisa Helbling Chadwick, jefa del equipo de proyecto y miembro del Instituto Nacional de Ciencias de Salud Ambiental (Niehs), parte de NIH. "Este esfuerzo coordinado, junto con un procesamiento de datos uniforme, hace que sea mucho más fácil para los investigadores hacer comparaciones directas a lo largo de todo el conjunto de datos."
Expectativas
"Los investigadores de los 88 proyectos apoyados por el programa, incluidos los de esta última serie de trabajos, han impulsado el desarrollo de nuevas tecnologías epigenómicas", señala John Satterlee, co-coordinador del Programa Hoja de Ruta Epigenómica, y miembro del Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas (NIDA), parte del NIH. Satterlee agrega que el trabajo de este programa ha servido como base para la exploración del epigenoma humano a través del Consorcio Internacional Epigenoma Humano.
"Con este aumento de la comprensión del epigenoma, y los conjuntos de datos disponibles para toda la comunidad científica, el Fondo Común de los NIH está esforzándose para catalizar la investigación futura, para ayudar a la comprensión de cómo la epigenómica juega un papel en las enfermedades humanas", añade James Anderson, director de la División de Coordinación de Programas, Planificación e Iniciativas Estratégicas de los NIH, que supervisa el Fondo Común.
Referencia bibliográfica:
Roadmap Epigenomics Consortium et al.: Integrative analysis of 111 reference human epigenomes. Nature (2015). DOI: 10.1038/nature14248.
Roadmap Epigenomics Consortium et al.: Integrative analysis of 111 reference human epigenomes. Nature (2015). DOI: 10.1038/nature14248.