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El
plan científico del proyecto En
Estados Unidos, el plan curricular del PGH tiene una
planificación de 15 años. Desde su concepción, el
proyecto ha estado asociado con objetivos cuidadosamente
orientados con jalones que reflejen corrientes y
capacidades realistas a corto plazo, un conjunto inicial
establecido en 1990 y dos conjuntos más de objetivos a
cinco años comenzando en 1993 y finalizando en 1998. Los
elementos clave de estos objetivos han enfocado en el
establecimiento de la infraestructura, el desarrollo de
las tecnologías requeridas y la generación de los
inventarios necesarios de datos. Al mismo tiempo, los
objetivos han pretendido ser visionarios, flexibles e
integrados con el proceso de planificación en marcha,
pero abiertamente transitorios en su naturaleza, debido a
los avances continuos en las tecnologías para el
análisis del genoma. Finalmente, la formulación de
estos objetivos ha estado acompañada por las discusiones
críticas de los planes evolutivos para el proyecto de
algunos de los participantes clave.
Numerosos puntos importantes sobre estos objetivos
merecen ser resaltados. Primero, completar la secuencia
del genoma humano para el 2003 representaba el objetivo
prioritario. De hecho el inicio de este esfuerzo ocurrió
dos años antes de lo originariamente previsto. Segundo,
asociado con la secuenciación del genoma humano existen
planes para mejorar las tecnologías de secuenciamiento
del ADN así como para secuenciar otros genomas y
resecuenciar el ADN humano tan efectivamente como sea
posible en lo económico. Los planes para catalogar las
variantes a la secuencia humana ordinaria están
incluidas en el PGH por primera vez. Los estudios sobre
la variación de la secuencia humana representan un área
de evolución rápidamente creciente en la genética
humana. Nuevas iniciativas incluirán la construcción de
una tercera generación, mapas genéticos del genoma
humano. También se enfatizó -dentro de los objetivos
del PGH- en una serie de actividades incluidas en la
categoría de "genética funcional", un área
de la investigación del genoma que ampliamente trata del
desarrollo e implementación de tecnologías para
explotar la secuencia genómica completa. Por ejemplo,
esto incluye técnicas para examinar la expresión
genética en una escala enorme del genoma. Al frente de
muchas áreas de la genómica funcional están los
genetistas, quienes trabajaron en completar la secuencia
genómica de sus organismos de estudio. Incluidas entre
las numerosas iniciativas en la genómica funcional,
están los esfuerzos para generar mejoradas bibliotecas
de ADN y deducir secuencias completas del ADN con
conjuntos comprensivos de genes humanos y de otras
especies.
El PGH continuará enfatizando en el análisis
comparativo del genoma de organismos modelo, incluyendo
por primera vez los emprendimientos en apoyar una
variedad de actividades asociadas y aquellas que apuntan
a alentar el desarrollo de herramientas genómicas en
computación, todas ellas enfatizando la importancia
ética, legal y social relacionada con el mapeo y
secuenciamiento del genoma, y aquellas que apoyan el
entrenamiento de los individuos en la investigación
sobre el genoma. Lo último, intencionalmente, incluirá
el reclutamiento de investigadores con experiencia en
disciplinas no biológicas (por ejemplo, ingeniería,
química, física).
Aspectos
sobresalientes del PGH
A la fecha, el PGH ha alcanzado virtualmente todos sus
objetivos bien formulados. Varias revisiones han
notificado este progreso. Mientras numerosos logros
individuales pueden ser citados y algunas áreas
destacadas deben ser consideradas. El objetivo original
para el PGH fue el desarrollo de 1.500 marcadores
genéticos basados en microsatélites; a la fecha han
sido generados 20.000 marcadores de ese tipo.
Con respecto a la construcción de mapas físicos, los
objetivos iniciales del PGH incluyeron el establecimiento
de la cobertura clónica del genoma humano y mapeo de un
STS, en promedio, cada 100 kb a través de todos los
cromosomas humanos. Los esfuerzos dirigidos a construir
mapas físicos basados en YAC (la mayoría en el mapeo de
contenido STS) han sido completados por un puñado de
cromosomas humanos individuales. Además de estos
estudios han habido esfuerzos análogos de mapeo en
grande del genoma. Complementando el mapa físico basado
en YAC del genoma humano existe un mapa híbrido
evolutivo de las radiaciones basadas en STS.
En paralelo al mapeo del genoma humano han habido
esfuerzos para construir los mapas genéticos y físicos
del genoma del ratón. En particular, los mapas
genéticos con marcado mejorado del genoma del ratón han
sido ensamblados. Igualmente, ha sido construida una
primera generación de mapa físico basado en YAC del
genoma del ratón.
Con respecto al secuenciamiento del ADN, el énfasis
inicial del PGH era mejorar la eficiencia de los métodos
existentes, desarrollar nuevas tecnologías, y comenzar
el secuenciamiento sistemático de los organismos modelo.
Estos esfuerzos produjeron las secuencias completas de S.
Cerevisiae, E.Coli, y C. Elegans.
El refinamiento de las estrategias para secuenciar el
ADN en larga escala dentro del PGH ha llevado a otro
conjunto mayor de logros: el secuenciamiento genómico
completo de numerosos microorganismos. De hecho,
dilucidar la secuencia de todo el genoma de un microbio
se considera ahora como un esfuerzo pujante. Entre los
microbios secuenciados están bacterias de gran
importancia médica, como E. Coli, H. Influenzae,
M.Tuberculosis, H. Pylori, M. Genitalium, T.
Pallidum, C. Trachomatis, B. Burgdoferi, R. Prowazekii
y muchas otras. Esfuerzos similares para secuenciar los
genomas de importantes parásitos patógenos, como T.
Brucei y P. Falciparum han sido desarrollados.
Un listado actualizado de los genomas microbianos y
parasitarios está disponible en la web
(http://www.tigr.org/tdb). Además permite proveer
evidencia sobre las bases genéticas de la fisiología
microbiana, la evolución, virulencia y estudio de la
secuencia genómica completa de importantes patógenos
infecciosos que facilitarían el desarrollo de pruebas
diagnósticas más fiables, el diseño de agentes
antimicrobianos mejorados y la identificación de sitios
blanco para la producción de vacunas.
En el caso de secuenciar el ADN humano, el énfasis
inicial se puso en la generación de ESTs. Grandes
conjuntos de EST humano han sido establecidos, lo cual ha
sido usado para construir un mapa transcrito basado en el
mapeo de radiaciones híbridas del genoma humano que
puede contener casi la mitad de los genes humanos. Vale
la pena destacar que han sido establecidos los criterios
para monitorear los progresos y totalidad de los mapas
físicos e igualmente el mantenimiento de rigurosos
estándares de precisión para el secuenciamiento del
ADN, en particular para la secuencia generada del genoma
humano, la que es vista como altamente prioritaria.
Secuenciamiento
del genoma humano
Las fases iniciales del PGH han traído grandes
avances en los intentos para secuenciar el ADN en gran
escala. Numerosos factores han contribuido a esto,
incluyendo sutiles adelantos en instrumentación,
optimización de métodos experimentales y operaciones
refinadas de grupos de producción en gran escala. Estos
desarrollos, en conjunción con la construcción exitosa
de mapas físicos de los cromosomas humanos, resultó en
un lanzamiento prematuro con respecto a lo previsto de
los esfuerzos para secuenciar el genoma humano con la
meta de completar la secuencia de la primera generación
para el 2003. El año 2003 es particularmente
significativo, ya que marcará el 50 aniversario del
descubrimiento de la estructura en doble hélice del ADN
por James Watson y Francis Crick.
Dentro del PGH, el secuenciamiento del genoma humano
está siendo desarrollado usando un método clon por
clon, donde clones individuales son secuenciados, más a
menudo a través de una estrategia secuenciadora "en
disparo" (shotgun strategy). Sin embargo, otras
opciones han sido consideradas. Por ejemplo, algunos han
propuesto la aplicación de una estrategia secuenciadora
en disparo al genoma humano entero en masa. Mientras que
se han levantado fuertes argumentos contra esta
estrategia, al menos una empresa privada está avanzando
en el plan general usando un instrumento de
secuenciación recientemente desarrollado.
Las regiones genómicas específicas que han sido
secuenciadas en centros de secuenciamiento individual se
anunciaron anticipadamente, teniendo esa información en
la web. En segundo lugar, todos los datos de la secuencia
que han sido generados dentro del PGH se hicieron
disponibles en la web sobre una base regular
(habitualmente por la noche). Debe notarse que esto
incluye los datos de la secuencia final de clones
individuales así como los datos preliminares de aquellos
clones cuyo análisis está siendo procesado. Esta
política de "liberación inmediata de datos"
ha sido ampliamente apoyada por los grupos participantes,
aunque esto no se ha hecho sin debatir la conveniencia de
este procedimiento. Se ha tenido precaución en proteger
a los individuos cuyo ADN está siendo secuenciado por el
PGH. Específicamente, algunas nuevas bibliotecas BAC
designadas para el uso en la secuenciación han sido
construidas a partir del ADN de individuos anónimos.
Impacto en el
estudio de la enfermedad humana
El PGH promete proveer beneficios en relación con la
biología y la clínica médica. Esto incluye una
capacidad mejorada de aislar, caracterizar y manipular a
los genes involucrados en la fisiología normal y en la
enfermedad humana. Muchas revisiones han detallado cómo
el PGH impactará en varias áreas de la medicina
clínica.
Miles de genes, es sabido, causan enfermedad cuando
presentan una mutación. Por supuesto que el número de
genes que influyen en la aparición de enfermedades
humanas en un modo más indirecto es indudablemente mucho
mayor. Un gran emprendimiento de la moderna genética
molecular es identificar los genes que están de algún
modo asociados con la enfermedad humana. Importantes
estudios futuros en genética humana incluirán el
descubrimiento de las bases genéticas de las
enfermedades que son particularmente difíciles de
estudiar, como de aquellas que son raras (y tienen
limitados recursos familiares disponibles) o son causadas
por defectos en más de un gen (enfermedades
poligénicas) o son consecuencia de factores genéticos y
no genéticos combinados (multifactoriales). El último
impacto más relevante del PGH será mejorar la capacidad
para definir las alteraciones genéticas asociadas con
aquellas enfermedades médicamente importantes y
genéticamente complejas. Por ejemplo, el estudio de
enfermedades poligénicas es inherentemente difícil en
humanos, en parte debido al pequeño tamaño de los
pedigríes y a la falta de control en los cruzamientos.
Mapas genómicos más detallados y un mapa secuenciado de
todo el genoma ayudarían a superar estas limitaciones,
permitiendo una correlación más precisa entre las
variaciones de secuencia y los fenotipos hereditarios que
se realicen. En suma, la tecnología más moderna puede
eventualmente permitir pasos específicos en una
estrategia de clonado posición estándar a ser pasado
por alto. Una de estas técnicas es el barrido por
incompatibilidades del genoma, el cual es un método
sofisticado que permite que las regiones que son
idénticas entre diferentes genomas puedan ser aisladas.
Esta técnica, la cual puede ser combinada con la
detección de fragmentos de ADN para identificar los
clones correspondientes que contienen del ADN de
interés, puede permitir que el estado de mapeo genético
por clonado posicional sea salteado. De este modo, ese
método puede permitir el rápido aislamiento de las
regiones genómicas que contienen genes en las
enfermedades genéticas complejas. La infraestructura
genómica mejorada provista por el PGH junto con
tecnologías más sofisticadas sería una gran ayuda para
definir los factores subyacentes en las susceptibilidades
y predisposiciones de la enfermedad humana.
Avances en el
diagnóstico molecular
El diagnóstico molecular puede ser definido como el
testeo del ADN dentro de un contexto clínico y esta
disciplina médica está creciendo rápidamente en
alcance e importancia. La aplicación del diagnóstico
abarca una amplia gama de enfermedades humanas,
incluyendo tests para aplicar en las enfermedades
hereditarias, neoplásicas e infecciosas.
El PGH acelerará el crecimiento del diagnóstico
molecular en dos aspectos. Primero, al facilitar la
identificación de los genes patógenos en un gran
número de mutaciones humanas, clínicamente relevantes.
Con este conocimiento sobre las bases genéticas de la
enfermedad, tendremos oportunidad de hacer evaluaciones
diagnósticas y pronósticas basadas en el examen del ADN
individual. Segundo, muchos de los métodos e
instrumentos desarrollados para construir los mapas
genéticos, físicos y secuencias del genoma humano
están hallando inmediata utilidad para testear el ADN en
clínica.
Perspectivas en
los beneficios terapéuticos
El PGH promete transformar la habilidad para entender
las enfermedades genéticas humanas proveyendo una única
correlación entre la genética y la medicina clínica.
Por las razones antes consideradas, médicos y
científicos obtendrán nuevos conocimientos sobre los
componentes genéticos que contribuyen a la enfermedad y
así establecer mejores medios para determinar si un
paciente ha heredado un defecto genético. Sin embargo,
el impacto total del PGH se extendería fuera de estas
áreas y, a largo plazo, mejorarían la habilidad para
tratar a los pacientes y a las anormalidades genéticas.
Numerosos aspectos interrelacionados del PGH tienen el
potencial de un impacto positivo en el cuidado de los
pacientes. Primero, para algunas de las enfermedades
genéticas, el conocimiento presintomático de un defecto
heredado puede proveer oportunidades significativas para
el uso de medidas preventivas (alteraciones de estilo de
vida, seguimiento creciente para facilitar el
diagnóstico precoz, intervenciones puntuales) que pueden
servir para disminuir la morbilidad. A medida que
progrese el PGH, un número creciente de genes patógenos
serían descubiertos. Segundo, a la capacidad mejorada
para definir defectos moleculares precisos que causan las
enfermedades genéticas, se sumarían esfuerzos para
dilucidar la patofisiología subyacente. Tal conocimiento
facilitaría el diseño de tratamientos más racionales
para las enfermedades genéticas, los cuales incluirían
el desarrollo de mejores fármacos, la síntesis de
productos genéticos que pueden estar en deficiencia o la
introducción de la forma normal de un gen en un paciente
afectado. Lo último podría eventualmente incluir el uso
de "cromosomas artificiales de mamíferos",
vectores (MAC) para terapia génica, algunos de esos
vectores están siendo adaptados a partir de sistemas de
clonado usados para mapeo de clones.
Una notable y rápidamente evolutiva área de la
terapéutica que directamente se relaciona con el PGH
involucra el develar las bases genéticas de la respuesta
a las drogas. Específicamente esta disciplina,
denominada farmacogenética, enfoca en descubrir los
determinantes genéticos que afectan la acción de las
drogas, con el objetivo a largo plazo de establecer
pruebas diagnósticas y regímenes terapéuticos que
permitirán que las drogas sean indicadas de modo más
seguro y efectivo. Esto incluye correlacionar la
respuesta a las drogas con las variaciones genéticas, lo
que frecuentemente será sutil y complejo. Los éxitos en
la farmacogenética ayudarán a remover la naturaleza
empírica asociada en muchos aspectos a la terapia
farmacológica, y proveerán estudios más racionales
para predecir la respuesta de los individuos a las
particulares modalidades terapéuticas.
Implicancias
éticas, sociales y legales
Junto con los resultados del PGH, incluyendo el mapeo
y secuenciamiento y las tecnologías mejoradas para el
estudio del ADN, ha llegado la identificación de
numerosos aspectos políticos y éticos sustanciales. Por
ejemplo, uno de los beneficios tempranamente anticipados
del PGH, la habilidad para identificar y aislar genes que
juegan roles importantes en la enfermedad humana, se ha
vuelto una realidad. Sin embargo, en la mayoría de los
casos el clonado de un gen patógeno humano es sólo el
primer paso en el largo proceso de desarrollar una
terapia racional. Desde que lo último siempre se apoya
en la anterior generación de nuevas pruebas
diagnósticas, la identificación de los genes de la
enfermedad típicamente provee la capacidad de
identificar individuos en riesgo para las enfermedades
asociadas con opciones terapéuticas limitadas. Además,
con el creciente énfasis en el estudio de las
variaciones humanas y el desarrollo de tecnologías para
identificar tales variaciones, la disponibilidad
potencial de información genética sobre individuos se
incrementará indudablemente. Cómo esa información
será usada por pacientes, médicos y la sociedad en su
conjunto elevan a la consideración una serie de
problemas que requieren de inmediata atención.
Para agendar estas preocupaciones, los arquitectos del
PGH establecieron las implicancias éticas, legales y
sociales como parte integral del proyecto. Este programa
ofrece una novel perspectiva al estudio de esos problemas
integrando cuidadosamente su agenda con los esfuerzos por
desarrollar el mapeo y secuenciamiento del genoma humano.
El programa sobre implicancias éticas, legales y
sociales (ELSI) ha puesto juntos a individuos de diversas
áreas de experiencia (genetistas, eticistas,
historiadores, teólogos, abogados, analistas políticos
y sociólogos). La misión del programa incluye estudios
de investigación y proyectos educativos para auspiciar
los asuntos del programa ELSI, así como los análisis de
políticas y esfuerzos de desarrollo para traducir los
resultados de la investigación empírica en política
pragmática y recomendaciones programáticas. El National
Institute of Health asignó inicialmente 3% y luego 5% de
su presupuesto total en el programa ELSI. El Departamento
de Energía de Estados Unidos también estableció un
programa ELSI.
La misión central del programa ELSI ha sido
identificar y agendar los asuntos éticos, legales y
sociales relativos al PGH (y otras actividades asociadas
a la investigación genética), y facilitar el
establecimiento e institución de salvaguardas
apropiadas. El programa se ha enfocado en cuatro áreas
de estudio: 1) Uso privado y justo de la información
genética; 2) integración segura y efectiva de las
nuevas tecnologías genéticas en la práctica clínica;
3) asuntos relacionados a la investigación; 4)
educación pública y privada.
La disponibilidad creciente de los datos genéticos
pone en comunicación asuntos no menores sobre quién
tendría acceso a esta información potencialmente
poderosa. Algunas respuestas han mostrado que es una
preocupación real en la población. En el pasado, la
información genética ha sido usada para discriminar
individuos. De particular importancia, el miedo a perder
o el ser rechazado en una póliza de seguro de salud
amenaza el uso potencial de nuevas tecnologías
genéticas para mejorar la salud humana y la habilidad
para conducir la investigación necesaria para entender,
tratar y prevenir las enfermedades genéticas.
En 1995, el plan de acción nacional sobre el cáncer
de mama en cooperación con el programa ELSI desarrolló
detalladas recomendaciones políticas para prohibir la
discriminación genética en los seguros de salud. Como
resultado de estas recomendaciones, el acta de la Health
Insurance Portability and Accountability de 1996 incluye
la prohibición del uso de información genética en el
mercado de los seguros de salud: se volvió la primera
acta federal promulgada para proteger contra el mal uso
de la información genética. Sus esfuerzos se están
realizando para aplicar esta protección a aquellos
individuos con cobertura en seguros de salud y podría de
modo genérico prohibir a los aseguradores el indagar o
usar la información genética. En Estados Unidos, 30
estados ya han promulgado leyes para prevenir el uso de
información genética por los aseguradores en salud.
Finalmente, han sido formuladas recomendaciones
políticas iniciadas para agendar las preocupaciones
sobre el uso de la información genética en el lugar de
trabajo. El testeo genético está crecientemente
volviéndose un componente esencial en el cuidado de la
salud. Como resultado, el programa ELSI ha examinado los
asuntos clave que rodean la introducción de nuevos tests
genéticos en la práctica clínica. Un conjunto inicial
de estudios exploró el testeo de las mutaciones de la
fibrosis quística, con el objetivo de examinar una
perspectiva alternativa para la educación de la
genética, la experimentación y el asesoramiento. Basado
en estos estudios, una conferencia del NIH en 1997
recomendó las prácticas óptimas para realizar las
pruebas genéticas de la fibrosis quística. Así mismo,
en anticipación al descubrimiento de los genes que
predisponen al cáncer, el programa ELSI auspició
estudios para examinar el impacto psicosocial y clínico
del testeo genético en familias con formas hereditarias
de cáncer de mama, ovario o colon. Estos estudios han
resultado en el desarrollo de una guía basada en valiosa
experiencia para implementar los tests genéticos de
susceptibilidad al cáncer. Similares investigaciones han
sido realizadas en relación al testeo genético de la
enfermedad de Alzheimer y la hemocromatosis. En 1994, el
NIH y el Departamento de Energía crearon una fuerza de
tareas para evaluar el testeo genético en Estados Unidos
y hacer recomendaciones para asegurar que dichos tests
sean seguros y efectivos. El informe resultante contiene
recomendaciones para las agencias federales, laboratorios
de pruebas y profesionales de la salud.
A medida que se incrementan las pruebas genéticas, el
uso e interpretación de esos testeos se volverán
responsabilidad de una amplia gama de profesionales de la
salud, más allá de aquellos "especialistas en
genética", incluyendo médicos, enfermeras,
asistentes de salud, psicólogos y trabajadores sociales.
En suma, los políticos y el público en general serán
crecientemente convocados a considerar asuntos críticos
relacionados con las pruebas genéticas. En anticipación
a estas situaciones, el programa ELSI ha iniciado varios
emprendimientos educacionales que apuntan a entrenar a
profesionales de la salud en interpretar los nuevos tests
diagnósticos basados en el ADN, a incrementar el
conocimiento público en genética en escuelas, medios de
comunicación, alentar la discusión pública sobre el
tema y suministrar información a los políticos. Una de
las iniciativas es el establecimiento de la Coalición
Nacional para la Educación de los Profesionales de la
Salud en Genética (NCHPEG), un esfuerzo coordinado para
promover la educación de los profesionales de la salud
en genética humana. Mientras que los profesionales de la
salud son el objetivo primario del NCHPEG, el programa
planifica incluir esfuerzos que apuntan a proveer
materiales y asistencia para educar a los ejecutivos y, a
su vez, a los agentes de salud, pacientes, familiares y
público en general.
La adecuada consideración de los asuntos éticos,
legales y sociales concernientes a la investigación
sobre el genoma humano es crítica en la introducción
exitosa de la información genética en la práctica
médica y en la sociedad. El programa ELSI ha establecido
una sólida fundación para agendar estos asuntos y
continuará proveyendo liderazgo crítico en esta área.
Conclusión
El PGH es uno de los proyectos más importantes, si no
el más importante de todos los tiempos en la
investigación biomédica. Es fundamental un
emprendimiento que apunta a desarrollar herramientas para
el estudio de la biología y la medicina. Esta
herramienta refleja un recurso informativo en la forma de
mapas de secuenciamiento, físicos y genéticos del
genoma, y de algunos organismos modelo, así como un
número creciente de experimentos tecnológicos que se
están volviendo tecnología estándar en el arsenal de
la investigación biomédica. A este respecto, una
excitante "revolución genética" ha comenzado
y está cambiando permanentemente el modo en como se
desarrolla la investigación. La nueva y poderosa
información genética está posibilitando a los
investigadores resolver complejos problemas relacionados
con la enfermedad, el desarrollo y la evolución que eran
previamente inabarcables. El mapeo directo del PGH en la
clínica médica está casi realizado, con la
aceleración dramática en la identificación de los
genes de la enfermedad humana y el desarrollo continuo de
nuevos intentos para analizar el ADN del paciente.
Finalmente, el verdadero legado del PGH será proveer a
las futuras generaciones de científicos y clínicos la
"huella genética humana" que les permitirá
definir mejores bases genéticas de la enfermedad y el
uso de esa información para diseñar terapias más
efectivas.
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