La secuenciación, el genotipado y el análisis de la expresión y regulación permiten la identificación de genes asociados a procesos fisiológicos y patológicos. La información, obtenida por estas técnicas, posibilita el desarrollo de nuevos sistemas de identificación precoz, la valoración de la predisposición a padecer una enfermedad y al desarrollo de nuevos fármacos que combatan enfermedades de difícil curación.

Secuenciación

La secuenciación del ADN es la técnica que se utiliza para el estudio de nuestra información genética. Esta técnica descifra el orden de los nucleótidos que forman nuestras cadenas de ADN. Se han desarrollado diferentes métodos para obtener la secuencia de nucleótidos del ADN, hasta la actualidad, los métodos más utilizados han sido la secuenciación automática y el método enzimático, basados en los estudios de Sanger, que han permitido el desarrollo de la genómica durante las tres últimas décadas.

Una nueva generación de tecnologías de secuenciación, no basadas en Sanger, ha revolucionado el campo de la genómica, incrementando la velocidad y aumentando enormemente la información proporcionada.

Recientemente nuevas tecnologías han implementado las técnicas tradicionales, como son la secuenciación por síntesis unida a: pirosecuenciación, polimerasas, o secuenciación basada en ligasas.

En este campo, el claustro científico del centro GENYO ha apostado por dotar la unidad de Genómica y Genotipado con la tecnología de nueva generación SOLID (Applied Biosystems by life technologies), basada en la generación de fragmentos y secuenciación por ligasas. Sin olvidar las necesidades de muchos investigadores, también esta unidad está dotada de sistemas de electroforesis multicapilar.

Genotipado

Genotipado, es la técnica que se utiliza para determinar la información genética de un organismo, genotipo, y poder diferenciarlo del resto. Pondrá de manifiesto las diferencias entre distintos genomas.

Entendemos genotipado como el análisis de una o varias regiones o posiciones variables. Esta técnica se basaba tradicionalmente en el estudio del cambio de una posición concreta, nucleótido, a lo que se denomina SNP, de una región o de un fragmento de repetición (dependiendo de su tamaño: VNTR, STR,…). Mediante distintas técnicas se puede explorar desde una sola posición hasta el análisis de millones de ellas.

Podemos diferenciar el tipo de genotipado:

  • Dependiendo del tipo de estudio que se desee hacer, estudios a pequeña escala, o estudios con tecnologías de alto rendimiento (high-thoughput) para el estudio masivo de SNPs (hasta millones de posiciones) que permiten los estudios de asociación de genoma completo (GWAS).
  • Si los SNPs son seleccionados por el investigador (Custom SNPs) o si el investigador prefiere el uso de matrices (arrays o biochips) o paneles prediseñados de SNPs.
  • Dependiendo de la tecnología con la que se aborde el estudio.

En la unidad de genotipado, se han cubierto las posibles necesidades de todos los investigadores disponiendo de distintos tipos de tecnologías y de todos los kits o microarrays prediseñados por dos de las mejores casas comerciales. Algunas de las tecnologías de las que disponemos son BeadArray™ (Illumina®) y Targeted Resequencing, SNPlex™, Taqman™,… (Applied Biosystems by Life Technologies™).

Aunque el genotipado se pueda abordar desde distintas plataformas, Real Time-PCR, secuenciación capilar o masiva, matrices de ADN (arrays o biochips)... uno de los recursos disponibles, los microarrays, de Illumina®, nos va a permitir el uso de la tecnología BeadArray™ (Infinium y GoldenGate) para el análisis de SNPs. En análisis de variabilidad seleccionados por el investigador. Este sistema dispone de productos como el Infinium iSelect HD Custom Genotyping BeadChip que permite el estudio de SNPs y de variaciones estructurales (estudios para 24 muestras con entre 3.000 a 68.000 análisis, o para 12 muestras con entre 68.000 a 200.000 posiciones). También en este tipo de estudio, Illumina ofrece otro producto semi-personalizado, el Human1M-Duo DNA Analysis BeadChip, un biochip para el análisis de dos muestras, obteniendo 1.2 millones de análisis de cada muestra, de estos, mas de 60.800 pueden ser escogidos por el investigador. Por otro lado, son también muchos los biochips diseñados para estudios de genoma completo (Whole-Genome Genotyping) o específicos para la búsqueda de la asociación genes, SNPs, regiones de interés… de una enfermedad en concreto, como el cáncer con la tecnología GoldenGate.

Expresión y regulación

Aunque todas las células del organismo poseen idéntica dotación genética, cada una de ellas muestra un fenotipo distinto. La diferenciación celular depende de la expresión y regulación del genoma. Definimos expresión y regulación como los procesos moleculares por los que la información codificada en el ADN se expresa. Cada gen debe expresarse en el momento y lugar adecuado para una correcta función celular. Para conocer la función de los genes, debemos conocer cuándo, dónde y cómo se expresan. Los cambios en los patrones de expresión génica nos facilitan información sobre los mecanismos reguladores, así como sobre funciones celulares y vías metabólicas. Conocer la regulación de la expresión y sus interacciones nos proporciona información de enfermedades, desde las más sencillas de estudiar, a las más complejas como cáncer, neurodegenerativas, o autoinmunes.

El análisis de la expresión génica y los estudios de metilación a gran escala se pueden realizar mediante secuenciadores de nueva generación o también con tecnologías de microarrays de alta densidad de oligonucleótidos. Pero en la actualidad, otra de las técnicas más utilizada que nos ofrece otra información complementaria es la PCR a tiempo real, o PCR cuantitativa, que detecta como aumenta el número de copias de los fragmentos de ADN por ciclo de PCR.

La unidad ha optado por la tecnología de Applied Biosystems by life technologies, basada en la detección de fluorescencia combinada con la reacción de PCR. Para la detección del producto de PCR, se emplean dos tipos de química: el fluorocromo SYBR Green y las sondas específicas fluorescentes denominadas TaqMan