Unidad de Genómica y Bioinformática

Aplicaciones

La genómica permite analizar la variación del ADN y estudiar su relación con fenotipos, procesos biológicos y enfermedad. En la Unidad aplicamos diferentes estrategias para:

• Identificación de variantes genéticas asociadas a fenotipos y enfermedad.
• Caracterización de variantes germinales y somáticas.
• Estudios de asociación genotipo-fenotipo en poblaciones y cohortes.
• Identificación y estudio de biomarcadores genéticos.
• Farmacogenómica y citogenómica.
• Validación de edición génica.

Servicios

• Secuenciación de genoma completo (WGS) y exoma completo (WES).
• Paneles de genes y regiones de interés mediante secuenciación dirigida.
• AmpliSeq: paneles personalizados de secuenciación dirigida para el análisis en profundidad de regiones específicas, con aplicaciones en mosaicismo y validación de edición génica.
• Identificación, genotipado y confirmación de variantes genéticas, incluyendo SNV, SNP, InDels y CNV.
• GWAS (Genome-Wide Association Studies) mediante microarrays Infinium: genotipado a escala genómica para identificar asociaciones entre variantes genéticas y fenotipos o enfermedad.
• Detección de variantes de baja frecuencia, incluyendo aplicaciones en biopsia líquida.

Tecnologías aplicadas según el proyecto: NGS · microarrays Infinium · qPCR · PCR digital · OpenArray.

Aplicaciones

La transcriptómica permite estudiar qué genes se expresan, en qué medida y cómo cambia su actividad entre condiciones. En la Unidad la empleamos para:

• Identificación de biomarcadores y firmas de expresión.
• Estudio de procesos biológicos, vías y redes de regulación.
• Análisis de cambios transcripcionales asociados a tratamientos, condiciones experimentales o estados celulares.
• Estudios de cohortes, series temporales, desarrollo y cambios de estado celular.
• Caracterización de la actividad funcional de comunidades microbianas.

Servicios

• mRNA-Seq: estudio del transcriptoma codificante y de los cambios en expresión génica.
• Total RNA-Seq: estudio global del transcriptoma codificante y no codificante, incluyendo expresión génica, lncRNAs, transcritos alternativos, eventos de splicing y fusiones génicas.
• Small RNA-Seq: caracterización de miRNAs, piRNAs y otros pequeños ARN.
• Metatranscriptómica: caracterización de la actividad génica y funcional de comunidades microbianas mediante RNA-Seq.
• Expresión génica dirigida: detección y cuantificación de transcritos específicos, incluyendo la validación de resultados de RNA-Seq.
• Análisis dirigido de miRNAs: detección y cuantificación de miRNAs específicos, incluyendo la validación de resultados de Small RNA-Seq.

Tecnologías aplicadas según el proyecto: NGS · RT-qPCR · RT-dPCR · OpenArray.

Aplicaciones

La epigenómica permite estudiar mecanismos que modulan la actividad del genoma sin alterar su secuencia. En la Unidad abordamos:

• Identificación y estudio de biomarcadores epigenéticos.
• Estudios de asociación epigenómica y cohortes.
• Análisis de cambios epigenéticos asociados a condiciones biológicas, exposiciones o tratamientos.
• Estudio de regulación génica, factores de transcripción y modificaciones de histonas.
• Caracterización de elementos reguladores e integración de información genética y epigenética.

Servicios

• Metiloma completo mediante NGS: caracterización de la metilación del ADN a escala genómica mediante tecnología 5-base, con detección simultánea de 5mC y variantes genómicas en un único ensayo.
• Metilación dirigida mediante NGS: estudio de la metilación en genes o regiones de interés mediante tecnología 5-base con enriquecimiento dirigido, con detección simultánea de 5mC y variantes genómicas en las regiones analizadas.
• EWAS (Epigenome-Wide Association Studies) mediante microarrays Infinium: perfilado de la metilación a escala genómica para identificar diferencias epigenéticas asociadas a fenotipos, exposiciones o enfermedad, especialmente en estudios de cohortes.
• ChIP-seq: preparación de librerías y secuenciación a partir de ADN inmunoprecipitado proporcionado por el usuario, para el estudio de interacciones ADN-proteína, modificaciones de histonas y elementos reguladores.

Tecnologías aplicadas según el proyecto: NGS · microarrays Infinium.

Aplicaciones

El estudio del microbioma permite describir la composición y diversidad de las comunidades microbianas y explorar su potencial funcional. También abordamos la caracterización de genomas microbianos. Estas aproximaciones se emplean para:

• Caracterización de la diversidad y composición de comunidades microbianas.
• Comparación de microbiomas entre grupos, condiciones o tratamientos.
• Caracterización taxonómica de bacterias, hongos y otros microorganismos.
• Estudio del contenido genético y potencial funcional de comunidades microbianas.
• Caracterización de genomas microbianos.

Servicios

• Microbioma mediante secuenciación de amplicones: estudio de comunidades microbianas mediante 16S rRNA, incluyendo la región V3-V4 y el gen 16S completo, así como 18S rRNA y regiones ITS.
• Metagenómica shotgun: caracterización global del contenido genético de una comunidad microbiana mediante secuenciación no dirigida.
• Genómica microbiana: secuenciación de genomas bacterianos y otros genomas pequeños, incluyendo secuenciación de novo.
• Validación dirigida de resultados de microbioma: confirmación de microorganismos de interés mediante qPCR.

Tecnologías aplicadas según el proyecto: NGS · qPCR.

Aplicaciones

La proteómica de alto rendimiento permite estudiar de forma simultánea cambios en un amplio conjunto de proteínas y relacionarlos con fenotipos, condiciones experimentales o procesos biológicos. En la Unidad la aplicamos a:

• Descubrimiento y estudio de biomarcadores proteicos.
• Comparación de perfiles proteicos entre grupos, condiciones o tratamientos.
• Identificación de firmas proteicas asociadas a fenotipos o enfermedad.
• Estudios proteómicos en cohortes.
• Investigación de procesos biológicos y vías moleculares.
• Integración con datos genómicos, transcriptómicos y otros datos ómicos.

Servicios

• Perfilado simultáneo de más de 1.000 proteínas humanas mediante Olink® Reveal.

Sobre la tecnología

La Unidad de Genómica y Bioinformática de GENyO ofrece un servicio de Proteómica Olink® Reveal que permite la cuantificación simultánea de más de 1.000 proteínas humanas en matrices biológicas como plasma y suero, lisados celulares, tejidos, orina y vesículas extracelulares, entre otras, utilizando la tecnología Proximity Extension Assay (PEA™) combinada con secuenciación de nueva generación (NGS). Información de Olink® Reveal

El análisis se basa en una biblioteca curada de proteínas biológicamente relevantes, con amplia cobertura funcional de rutas biológicas, destacando procesos de inflamación e inmunidad, y con utilidad para estudios de proteogenómica e integración multi-ómica.

Esta aproximación proporciona alta sensibilidad, precisión y reproducibilidad y permite trabajar con un volumen reducido de entrada (4 µL), lo que resulta especialmente útil en estudios con cohortes amplias o cuando la cantidad de muestra disponible es limitada.

La metodología Olink® se basa en el uso de pares de anticuerpos específicos acoplados a oligonucleótidos. Cuando ambos anticuerpos reconocen la misma proteína, sus oligos quedan en proximidad, se hibridan y son extendidos, generando una etiqueta de ADN única por proteína. Estas etiquetas se amplifican por PCR y se cuantifican mediante NGS, obteniendo datos expresados como NPX (Normalized Protein eXpression) en escala log₂, que refleja la abundancia comparativa de cada proteína. No representa concentración absoluta, pero permite comparar entre muestras o condiciones experimentales.

Tecnologías aplicadas según el proyecto: Olink®· NGS.

Aplicaciones

El análisis bioinformático transforma los datos generados en resultados cuantificables y comparables que el equipo investigador puede evaluar en el contexto de su experimento. En la Unidad lo aplicamos a:

• Identificación de patrones, diferencias y asociaciones.
• Caracterización de biomarcadores y firmas moleculares.
• Comparación de grupos, condiciones experimentales y cohortes.
• Análisis funcional y de rutas.
• Integración de diferentes niveles de información molecular.
• Control de calidad de secuencias.

Servicios

• Genómica y variación genética: análisis de datos de genoma, exoma, paneles y genotipado; identificación, anotación, filtrado y priorización de variantes; análisis de GWAS y CNV.
• Transcriptómica: cuantificación de expresión, expresión diferencial, análisis de splicing, RNA-Seq, small RNA y miRNA.
• Epigenómica: análisis de metilación mediante NGS y microarrays Infinium, identificación de posiciones y regiones diferencialmente metiladas y análisis de ChIP-seq.
• Microbioma y genómica microbiana: clasificación taxonómica, abundancias, diversidad, metagenómica y análisis de genomas microbianos.
• Proteómica: procesamiento de datos Olink, análisis diferencial y análisis funcional.
• Análisis transversal: análisis estadístico, visualización de datos, análisis funcional y de rutas, integración de datos ómicos y desarrollos ad hoc.

El servicio de bioinformática se ofrecerá previa valoración de las necesidades y características del proyecto, y estará sujeto a disponibilidad.

Aplicaciones

Este bloque reúne servicios transversales de control y preparación que pueden incorporarse a distintos flujos de trabajo de genómica y biología molecular. Incluye:

• Evaluación de la calidad, cantidad e integridad de ADN y ARN.
• Control de calidad de librerías NGS, incluyendo cuantificación y distribución de tamaños.
• Valoración de la integridad del ARN y del contenido de pequeños ARN.
• Caracterización del tamaño de fragmentos de ADN, ARN y productos de PCR.
• Preparación y optimización de material para aplicaciones posteriores de secuenciación, PCR y otros ensayos moleculares.

Servicios

• Análisis de calidad de ADN, ARN y librerías NGS: evaluación automatizada de la integridad y distribución de tamaños mediante electroforesis de alta resolución.
• Cuantificación de librerías NGS mediante qPCR: cuantificación específica de librerías amplificables para su normalización y preparación de pools previos a la secuenciación.
• Cuantificación de ácidos nucleicos: determinación de concentración y valoración de pureza mediante métodos fluorométricos y espectrofotométricos.
• Sonicación: fragmentación controlada de ADN, ARN y cromatina, así como otras aplicaciones de procesamiento mediante ultrasonidos focalizados.
• PCR convencional: amplificación de regiones de interés y apoyo a diferentes etapas de los flujos de trabajo experimentales.

Tecnologías aplicadas según el proyecto: Bioanalyzer 2100 · TapeStation 4200 · Qubit 4 · NanoDrop 2000c · qPCR · Covaris E220 · PCR convencional.

En muchos proyectos, elegir la estrategia experimental adecuada es tan importante como la propia tecnología. Por ello, la Unidad ofrece asesoramiento científico para valorar cada estudio desde sus primeras fases y adaptar la aproximación a sus objetivos y características.

Nuestra experiencia puede aplicarse a áreas de investigación biomédica muy diversas, incluyendo cáncer, enfermedades raras y complejas, identificación de biomarcadores, respuesta a tratamientos y estudios de cohortes. La aproximación ómica se selecciona en función de la pregunta biológica y de las necesidades específicas de cada estudio.

El asesoramiento puede incluir:

• Definición de la estrategia experimental y selección de la aproximación ómica más adecuada.
• Diseño experimental, incluyendo número de muestras, controles, réplicas y otros aspectos críticos para la calidad de los resultados.
• Selección de tecnologías y metodologías en función de los objetivos y requerimientos del proyecto.
• Valoración de muestras complejas o limitantes y búsqueda de alternativas experimentales adaptadas a sus características.
• Planificación de la generación y análisis de datos, incluyendo la combinación o integración de diferentes aproximaciones ómicas cuando sea necesario.
• Asesoramiento en metodologías no realizadas íntegramente en la Unidad, ayudando a definir el diseño experimental, la puesta a punto del protocolo y las etapas críticas para su implementación en el laboratorio del investigador.

Si no encuentras en nuestra cartera el servicio que necesitas, contacta con la Unidad. Estudiaremos tu proyecto de forma individual y valoraremos sus objetivos, las características de las muestras y los requerimientos experimentales para buscar la estrategia más adecuada. Aunque no podamos realizar íntegramente todas las etapas del proyecto, podemos ayudarte a valorar alternativas y orientar su desarrollo.

La secuenciación NGS permite analizar de forma masiva ADN y ARN y constituye la base de aplicaciones como WGS, WES, paneles dirigidos, RNA-Seq, Small RNA-Seq, estudios epigenómicos, microbioma y genómica microbiana.

Las plataformas Illumina de la Unidad utilizan tecnología Sequencing by Synthesis (SBS), basada en la lectura paralela de millones de fragmentos de ADN durante ciclos sucesivos de incorporación de nucleótidos.

Equipos disponibles

• NextSeq 500 (Illumina®): plataforma de mayor capacidad, adecuada para proyectos que requieren un volumen elevado de datos, como estudios de transcriptómica, exoma, genoma y secuenciación dirigida.

• MiSeq (Illumina®): plataforma especialmente versátil para proyectos de menor escala y aplicaciones en las que resultan útiles lecturas más largas, como amplicones, paneles dirigidos, genomas microbianos y estudios de microbioma mediante 16S.

La tecnología de microarrays Infinium permite abordar estudios de genotipado a escala genómica, GWAS, farmacogenómica, citogenómica y análisis de metilación del ADN/EWAS, utilizando diferentes BeadChips en función de los objetivos del proyecto.

Los microarrays Infinium contienen microesferas con sondas específicas que permiten interrogar simultáneamente un gran número de posiciones del genoma. Tras el procesamiento del BeadChip, la señal fluorescente generada en cada posición se detecta mediante el sistema iScan.

Equipos disponibles

• iScan System (Illumina®): escáner de alta resolución para la lectura de BeadChips Infinium.
• Infinium Automated Pipetting System con ILASS: sistema robotizado que automatiza etapas específicas del procesamiento de los microarrays Infinium, favoreciendo la estandarización del flujo de trabajo y el procesamiento de un mayor número de muestras.

Opciones de microarrays Infinium

La selección del microarray se realizará en función de los objetivos del estudio. Los siguientes enlaces oficiales de Illumina permiten consultar algunas de las opciones disponibles y sus principales aplicaciones:

• Catálogo general de microarrays Infinium: visión general de arrays para genotipado y epigenética.
• Infinium Global Screening Array-48: estudios poblacionales, GWAS, farmacogenómica y genética de precisión.
• Infinium Global Clinical Research Array-24: genotipado de alta densidad orientado a investigación clínica, medicina de precisión, genética de poblaciones y estudio de variantes asociadas a enfermedades.
• Infinium Global Diversity Array-8: genotipado de alta densidad con contenido genómico optimizado para poblaciones diversas.
• Infinium Global Diversity Array with Enhanced PGx: especialmente orientado a investigación farmacogenómica.
• Infinium Global Screening Array with Cytogenetics-24: genotipado y análisis citogenómico, incluyendo variación estructural y CNV.
• Infinium MethylationEPIC v2.0: perfilado de metilación a escala genómica.
• Infinium Methylation Screening Array-48: estudios de metilación y EWAS en cohortes de gran tamaño.
• Infinium Mouse Methylation BeadChip: perfilado de metilación del ADN en ratón, estudios epigenéticos, EWAS, envejecimiento e investigación preclínica.
• Infinium HTS iSelect Custom BeadChips: microarrays de genotipado personalizables para el análisis de SNPs y otras variantes genéticas en prácticamente cualquier especie. Incluyen humano, ratón, rata, hámster, bovino, porcino, ovino, equino, perro, pollo, pez cebra, camarón (gamba), Drosophila, nematodos, levaduras, bacterias, virus y especies vegetales como maíz, arroz, soja y tomate, entre otras. La viabilidad de los diseños para otras especies dependerá de la información genómica disponible y de su compatibilidad técnica.
• Infinium iSelect Methyl Custom BeadChips (HTS y EX): microarrays de metilación personalizables para el análisis de hasta 100.000 sitios CpG seleccionados, orientados a estudios epigenéticos, biomarcadores, envejecimiento y relojes biológicos. Las especies compatibles dependen de la química utilizada: HTS (humano y ratón) y EX (humano, ratón, bovino, perro, caballo y gato). Ofrecen diferentes formatos y protocolos de procesamiento según la tecnología empleada.

Nota sobre los microarrays personalizables iSelect: La viabilidad de cada diseño dependerá de la especie, la información genómica disponible y la compatibilidad de las sondas, por lo que deberá evaluarse previamente con Illumina.

Las tecnologías de PCR permiten la detección, cuantificación y análisis dirigido de secuencias de ADN o ARN, con aplicaciones en expresión génica, genotipado, validación de resultados, detección de variantes de baja frecuencia y otros análisis moleculares dirigidos.

Según la aplicación, la amplificación puede monitorizarse en tiempo real, realizarse en formatos de alto rendimiento o dividirse en miles de microreacciones independientes para obtener una cuantificación absoluta mediante PCR digital.

PCR cuantitativa en tiempo real (qPCR)

• 2 equipos QuantStudio™ 6 Flex Real-Time PCR System, con bloques de 96 y 384 pocillos.
• 2 plataformas 7900HT y 1 sistema 7500 Real-Time PCR System (Applied Biosystems™).

Aplicaciones habituales: cuantificación de expresión, genotipado, validación de resultados y otros ensayos dirigidos mediante tecnologías como TaqMan™ y SYBR™.

OpenArray™ de alto rendimiento

• QuantStudio™ 12K Flex System con OpenArray™ y sistema AccuFill.

Permite realizar de forma paralela un elevado número de reacciones dirigidas, especialmente útil en proyectos de genotipado y expresión génica de alto rendimiento.

PCR digital (dPCR)

• QuantStudio™ Absolute Q Digital PCR System (Applied Biosystems™).

La muestra se distribuye en un gran número de microcompartimentos independientes, permitiendo la cuantificación absoluta de ácidos nucleicos y el análisis sensible de variantes de baja frecuencia, entre otras aplicaciones.

PCR convencional y amplificación

• 6 sistemas Veriti™ Dx Thermal Cycler.
• 1 sistema SimpliAmp™ Thermal Cycler.
• 2 sistemas GeneAmp® PCR 9700.

Utilizados para amplificación de regiones de interés y diferentes etapas de los flujos experimentales y de preparación de librerías.

Instrumentación transversal utilizada para el control de calidad, cuantificación, preparación y procesamiento de muestras en diferentes flujos de trabajo de genómica y biología molecular.

Control de calidad y cuantificación de ácidos nucleicos

• Bioanalyzer 2100 y TapeStation 4200 (Agilent Technologies): análisis de integridad y distribución de tamaños de ADN, ARN y librerías NGS.
• Qubit™ 4 (Thermo Fisher Scientific): cuantificación fluorométrica específica de ADN, ARN y otras biomoléculas.
• NanoDrop™ 2000c y NanoDrop™ One (Thermo Fisher Scientific): cuantificación espectrofotométrica y valoración de la pureza de ácidos nucleicos.

Preparación y procesamiento de muestras

• 3 sistemas QIAcube Connect (QIAGEN) y sistema Maxwell® (Promega): automatización de procesos de extracción y purificación de ácidos nucleicos.
• Covaris® E220 Focused-ultrasonicator: fragmentación controlada mediante ultrasonidos focalizados, utilizada en diferentes flujos de trabajo de genómica y preparación de muestras.

Sistemas de imagen

• 2 sistemas ImageQuant™ LAS 4000 (GE Healthcare Life Sciences): adquisición de imagen para documentación y análisis de geles y membranas.

Infraestructura de trabajo y seguridad

• Cabina de flujo laminar vertical BIOAIR Aura Mini.
• Cabina de seguridad biológica Clase II A2 NOXAIR Life Sciences BIO II A2 09-PP.
• Cabina de seguridad biológica Clase II TELSTAR BioULTRA 4.