EN LA FRONTERA GENÉTICA. La secuenciación del genoma humano abrió la era genómica. El genoma humano es el equivalente al sistema operativo; es como un manual de instrucciones del cuerpo, explica Jiménez Sánchez. El manual está escrito con 3,000 millones de letras, utilizando únicamente cuatro: AGTC. Éstas se organizan en una forma particular para dar un orden preciso. “Así como en el idioma español puedes escribir el Quijote o la sección amarilla, el orden puede afectar una instrucción, que puede resultar fatal, como muerte en útero o acción adversa a los fármacos. Cada letra cuenta y el orden cuenta”, detalla el experto.

El proyecto de los años 90 fue leer el genoma humano y para ello se invirtieron $3,000 millones de dólares, participando seis superpotencias. Había dos objetivos: identificar cada letra y ubicar cada gen; es decir, los párrafos dentro del texto que dan una orden precisa. La orden está escrita en párrafos largos o cortos.

Todos los seres humanos comparten 99.9% de la secuencia, aunque ahora –afirma el director fundador del Inmegen– se puede asegurar que la variación va de 0.1 a 0.4 de persona a persona. Sin embargo, son muchísimas variaciones en términos de número, lo que le da su personalidad; es decir, como un código de barras de cada persona. El reto del proyecto era ver qué variaciones eran las más frecuentes en cada región del mundo. Nadie se ocupó de América Latina.

“[Esta región] tiene una historia de mestizaje única, donde convergen africanos, indígenas, portugueses, españoles. La mezcla de grupos que llamamos mestizaje no es más que mezcla de genomas. Se juntan copias de genomas de diferentes individuos”, comenta Jiménez Sánchez.

Se empezaron a buscar las variaciones y se encontró lo que distingue a los asiáticos, europeos y africanos. En ese tiempo surge la idea de que México podría participar en la era genómica, porque al encontrar los códigos de barras que tienen que ver con riesgos a enfermedades –como los riesgos a diabetes–, se da lugar a una medicina más preventiva y predictiva.  

EL CÓDIGO DE BARRAS MEXICANO. El primer proyecto fue el de la diversidad genómica de los mexicanos, o el mapa del genoma del mexicano, y la idea es encontrar los códigos de barras más frecuentes en los mexicanos. “Hicimos un catálogo de combinaciones, un catálogo de variaciones del genoma humano en diferentes mexicanos. En la primera fase medimos 100,000 letras en 300 mestizos de seis estados de la República: Sonora, Zacatecas, Guanajuato, Yucatán, Guerrero y Veracruz. En la segunda fase sumaremos 450,000 variaciones más y 550,000 adicionales en la siguiente etapa.”

Cuando se leyó el genoma humano, a principios de los 90, se utilizó secuenciación directa, una técnica que se basa en florescencia, en donde cada letra se pinta de un color, se separa, pasa por un capilar del ancho de un cabello, la ilumina un rayo láser y emite el color. El costo por letra era de $10 dólares. El avance tecnológico ha logrado abaratar el costo a sólo 0.07 centavos de dólar, lo que permite pensar que en menos de 20 años, cada individuo podrá darse el lujo de realizar la lectura de aquellas variaciones que lo hacen único y llevar su “código de barras” en un chip en el bolsillo.

“En 10 o 15 años vamos a ver cuestiones aplicadas de ese tipo, de llevar el chip. La secuenciación es lo caro, la identificación de todas las letras es lo caro. Poner muchas letras en un USB no tiene chiste. Ese no es el reto. El chiste es qué letras están asociadas a qué enfermedades, que el proveedor de salud haga sentido de eso y dé una atención individualizada, preventiva y predictiva”, advierte el entrevistado.

¿Y LAS COMPUTADORAS? El Inmegen cuenta con tres tipos de tecnología: la que lee directamente el genoma, la que organiza y almacena el mapa del genoma (millones de datos procesados) y la que permite la interfaz con el usuario.

Existen dos tipos de proveedores de microarreglos para analizar las más de un millón de variaciones por individuo que el Inmegen habrá encontrado al concluir la segunda fase: chips de Affymetrix y chips de Illumina. Los primeros son de plástico desechable y permiten al instituto leer hasta 1.8 millones de variaciones por persona en un centímetro cuadrado que se escanea con láser. El investigador elige las letras que quiere leer, mientras que antes era de letras fijas. Con los microarreglos con chips a la medida de Illumina, además de permitir variaciones fijas, se puede hacer un chip propio.

“Acabamos de diseñar un chip para ver las variaciones más frecuentes en la obesidad y nosotros elegimos qué queremos analizar”, aclara Jiménez Sánchez.

Con cada chip, el Inmegen obtiene cientos de miles o millones de variaciones por persona con señales de fluorescencia que hay que traducir a señales digitales, hay que analizarlas y luego presentarlas en una interfaz amigable al cliente, que pueda leer a través de gráficas y colores. De esta forma lo que se requiere para el análisis es capacidad de súper cómputo, y la parte de interacción se desarrolló internamente en Java para que el investigador –que es el usuario final– pueda visualizar los resultados.

“Cuando nos enfrentamos al diseño del instituto nos encontramos que necesitábamos súper cómputo pero no sabíamos cómo ni cuánto. Visitamos unidades en Harvard, en John Hopkins, en Baltimore, en Silicon Valley, en Phoenix... Así identificamos el tipo de diseño o arquitectura que requeríamos. Vimos que IBM sería nuestro socio en la unidad de súper cómputo. Hemos tenido una relación de mucho tiempo no sólo como proveedor, sino que también nos preparamos para desarrollar proyectos científicos en el área de ciencias de la vida, porque IBM la tiene en Estados Unidos. Identificamos el tipo de software y elegimos Linux. Mucho del software es escrito aquí, pero en su gran mayoría es abierto y le podemos incorporar lo que producen los colegas en otros lugares del mundo. En cuanto al staff, hemos reclutado talento del Tec de Monterrey, de la UAM y de la UNAM, que se dedican al desarrollo del súper cómputo. Procesamos 2.3 trillones de operaciones por segundo”, explica el directivo.

EL SIGUIENTE RETO. Cuando se obtuvo la secuencia completa del genoma humano, el Inmegen se propuso obtener el catálogo de variaciones más frecuentes de los mexicanos, y Jiménez Sánchez asegura que “muy pronto tendremos lo suficiente”.  El siguiente paso será identificar las letras del texto que generan predisposición a enfermedades comunes o a reacciones adversas a los medicamentos.

“Ahora el reto es encontrar cuáles letras del genoma están más frecuentes en pacientes con cierta enfermedad y cuáles no están. Los Snips los ponemos cada 10,000 o cada 15,000 letras en los obesos, y encontramos que ese Snip está asociado, pero no significa que esté en un gen. En otras palabras, es como si encontráramos el capítulo del texto que está asociado a la enfermedad, pero a ti te importa la letra que está asociada. Entonces hay que encontrar la falta de ortografía en la página precisa.

“Es muy distinto de qué volumen a qué letra. Ya es escaneo fino, escaneas el volumen que te interesa, y lo puedes hacer con el chip a la medida y poner los capítulos que te interesan, o secuenciación directa de la frase completa”, detalla Jiménez Sánchez.

En el caso de la obesidad, el Inmegen compara a 1,000 obesos con otro grupo igual de no obesos y les hacen un escaneo del genoma, un millón de letras por persona (equivalente a un chip). De ese millón de letras la súper computadora hace una comparación y determina cuáles letras están en los obesos y no están en los no obesos, para encontrar el código de barras antes de que los individuos desarrollen obesidad con la idea de prevenir la enfermedad. Lo mismo aplica para la diabetes, el cáncer de colon, el tabaquismo, etcétera.

Gracias a una nueva tecnología de secuenciadores masivos de genoma completo, en siete días se puede tener el genoma propio. En una corrida se procesan 2 TB de datos. 
Jiménez Sánchez considera que a futuro el mercado más beneficiado (y lucrativo) del mapa genómico en un chip serán los mexicanos que viven en Estados Unidos, pues son los de mayor poder adquisitivo, y la información de su propio código de barras les evitará ser discriminados.

En este sentido, en la vocación del instituto se encuentra el desarrollo paralelo de la investigación sobre los aspectos éticos, legales y sociales de la medicina genómica, a fin de asegurar que se lleve a cabo con apego estricto a los  principios éticos universales, dentro de los marcos jurídicos vigentes.

Jiménez Sánchez, quien empujó la aprobación del Congreso de lo que hoy es el 11º. instituto nacional de salud, finaliza diciendo: “La educación a la sociedad resulta fundamental con el fin de asegurar que la investigación genómica se incorpore al conocimiento común, a fin de que los beneficios que de ella emanen puedan ser aprovechados por las sociedades y los retos sociales puedan ser enfrentados exitosamente

Se utiliza para el procesamiento de los datos generados en las unidades de alta tecnología del Inmegen. Búsqueda de patrones, comparación de secuencias, búsqueda de SNP, generación de archivos del mapa del genoma de los mexicanos, procesamiento de modelos y simulaciones matemáticas.

Gerardo Jiménez Sánchez, director general del Instituto Nacional de Medicina Genómica (Inmegen)

ORGULLOSO: “México está en la frontera de la tecnología, y esto no es habitual. Hemos entrado de lleno a la tecnología genómica, desarrollo nacional digno de destacarse”, Jiménez Sánchez, director general del Inmegen