Cuando se tiene información bioquímica sobre un rasgo monogénico, es posible en principio diseñar alguna estrategia para seleccionar el gen correspondiente de la genoteca, lo que se ha llamado clonación funcional. Este es el caso del factor VIII de coagulación.
La clonación funcional no siempre es posible. Cuando, como ocurre con la gran mayoría de enfermedades genéticas, se desconoce la base bioquímica del rasgo, hay que recurrir a otras estrategias, a menudo laboriosas. Como ejemplo, la clonación posicional de genes de enfermedades: consiste en ir estrechando el cerco al gen a partir de su localización cromosómica (genética inversa). La clonación posicional era una estrategia ya empleada antes del PGH:
Ejemplos de genes aislados por clonación posicional:
 | Fibrosis quística |
| Distrofia muscular de Duchenne |
| Neurofibromatosis tipo 1 |
| Alzheimer familiar |
| Cloroidemia. |
Se han aislado muchos genes por clonación posicional, pero la mayoría de ellos sobre la base de mutaciones de delección, translocación o amplificaciones de trinucleótidos. La clonación posicional a partir de mutaciones puntuales es más ardua, y suele requerir muchos marcadores cercanos al gen y una cartografía fina de desequilibrio de ligamiento. Por ello, se recurre a otra estrategia: enfoque del candidato posicional: se usa información disponible sobre función y posición en el mapa de genes previamente aislados, información que puede proceder de otros proyectos genoma o de ESTs/ADNc.
| Por ejemplo, una EST aleatoriamente aislada y homóloga con una glicerol-quinasa de B. subtilis se cartografió en la región Xp21 humana. Tras obtener un ADNc más largo, se vio ese era el correspondiente al gen en cuestión. |
| Gen de la retinitis pigmentosa. |
| Síndrome de Marfan. |
| Cardiomiopatía hipertrófica familiar |
| Atrofia muscular espinal y bulbar |
| Síndrome de Waandenburg |
| Esclerosis lateral amiotrófica. |
Este tipo de estrategia se hará cada vez más importante conforme avance el PGH. En el futuro, cuando se asigne un nuevo rasgo a una nueva posición específica del mapa, será posible interrogar a las bases de datos genómicas, y obtener para esa porción genómica una lista de los otros genes asignados a esa región. Las características de los genes se compararán entonces con las características del rasgo para encontrar el candidato más verosímil.
En resumidas cuentas, el PGH va a simplificar y abaratar la búsqueda de genes relativos a enfermedades mediante estrategias de clonación posicional.
Conforme avanza el PGH, se hace cada vez más importante la predicción de genes por medio de bioinformática: Algunos métodos:
| Predicción de genes a partir de secuencias mediante programas como el GRAIL. |
| Búsquedas de similitudes (BLAST, FASTA). |
| Comparación con secuencias de organismos modelo. |
| ESTs. |
| Perfiles de secuencia y modelos de Markov ocultos. |
La bioinformática tiene ante sí un formidable reto, dado el diluvio de datos que está cayendo en las bases de datos. Habrá que desarrollar nuevos y potentes algoritmos, y de aplicar buenas estrategias de ingeniería y gestión de la información, capaces de sacar provecho a los datos e integrarlos para darles sentido biológico, según los programas de investigación que cada centro o grupo se plantee.
Los rasgos complejos (poligénicos) se pueden clasificar como rasgos discretos (medidos según un resultado específico: diabetes, infarto de miocardio) o como rasgos cuantitativos (medidos por una variable continua). Son estos rasgos los que plantean más problemas a la hora de adscribirlos a los genes correspondientes, pero ya hay varias estrategias para estudiarlos.
Sólo se ha vuelto posible con la llegada de los RFLPs. Las estrategias consisten en cruzar dos razas puras que difieran sustancialmente en un rasgo cuantitativo. La progenie segregante se analiza tanto para el rasgo como para una serie de marcadores. Se emplea en animales y plantas domésticos.
Uno de los mayores retos del PGH será identificar y caracterizar los genes responsables de rasgos complejos, incluyendo las enfermedades poligénicas y multifactoriales. Los rasgos poligénicos son difíciles de estudiar en humanos, y evidentemente no se puede recurrir a estudios de cruces controlados como en los animales y plantas.
Cosegregación en estudios familiares
Se parte de familias con individuos afectados. Los genes de la enfermedad se pueden identificar por cosegregación con marcadores genéticos (p. ej., microsatélites) estrechamente ligados, que mostrarán identidad por descendencia en los individuos afectados. Este enfoque se está volviendo más cómodo y rápido gracias a las técnicas de genotipado rápido basado en fluorescencia, que permiten rastrear el genoma completo en poco tiempo. Mediante este tipo de estrategia se han logrado varios éxitos:
| genes responsables de mayor o menor susceptibilidad a enfermedades infecciosas, como la malaria . Además, ello abre nuevas vías al desarrollo de vacunas. |
| Genes de susceptibilidad a diabetes tipo 1 y tipo 2: algunos han resultado ser genes del complejo HLA-DR. También la porción 5' del mismo gen de la insulina, y otros genes a caracterizar. |
| Genes relacionados con susceptibilidad a osteoporosis: polimorfismos en genes de receptores de vitamina D. ¿Una puerta abierta al diagnóstico y prevención de la osteoporosis postmenopáusica? |
A principios de 1997 se creó en Baltimore el Centro de Investigación sobre Enfermedades Hereditarias (CIDR), por acuerdo entre los NIH y la Universidad John Hopkins, y que se dedicará especialmente al genotipado de enfermedades complejas (diabetes, enfermedades neuropsiquiátricas, esclerosis múltiples, etc). Este centro está dotado de tecnologías informáticas y biológicas de última generación, y realizará genotipado de entre 2 y 4 millones de marcadores cada año. Pondrá a prueba nuevas tecnologías como genotipado basado en chips de ADN y en espectroscopía de masas.
Métodos de rastreo de genomas
Sería ideal contar con métodos capaces de rastrear genomas completos en busca de secuencias relacionadas con un determinado rasgo complejo. Citemos algunos intentos:
| Rastreo genómico de malos emparejamientos (GMS). |
| Rastreo por rotura enzimática de malos emparejamientos (EMC). Con resolvasas de fagos. |
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Ó 1997 ENRIQUE IAÑEZ PAREJA. Permitida la reproducción para uso educativo.