De anteojos y camisa de cuadros, el director del Shriners Children’s Genomics Institute mira la pantalla de su computadora. En la parte superior se observa una cadena de letras mayúsculas que no deletrean nada. Debajo de ellas, se observan líneas y barras de distintos anchos y colores que se extienden horizontalmente por la pantalla. Relajado, pero decidido, Kamran Shazand, Ph.D., busca patrones. La inteligencia arti cial ha aislado algunas posibilidades para él, pero solo una persona cuenta con el conocimiento y el juicio necesarios para encontrarle sentido a todo ello. Está analizando un gen.
Awtum Brashear Lewis, Ph.D., es especialista en bioinformática en el Shriners Children’s Genomics Institute.
Al otro lado del pasillo, en una sala más pequeña con una iluminación más cálida se encuentra Awtum Brashear Lewis, Ph.D., quien se sienta ante dos pantallas de computadora, una ubicada de la forma habitual, y la otra montada verticalmente. Ambas están llenas de líneas de código, como las computadoras de las películas de Matrix, los patrones y el signi cado están allí si sabe cómo identificarlos. Con formación en biología y análisis informático, el especialista en bioinformática está examinando los registros del Almacén de Datos de Investigación de Shriners Children’s, con la esperanza de establecer conexiones que no se hayan hecho antes.
Kamran Shazand, Ph.D., y Anxhela Gustafson, Ph.D., analizan patrones genéticos.
La sala contigua es un laboratorio con máquinas que zumban y bastante luz natural. Vestida con una camisa de color marrón de Shriners Children’s, pantalón caqui y guantes de látex azules, una mujer se sienta ante un mesón, rodeada de pilas de viales de plástico transparente. Cada uno contiene una muestra de saliva de 2 mililitros. Delante de ella hay una bandeja que contiene unos cuantos viales más pequeños y abiertos. Tiene su largo cabello oscuro recogido detrás de las orejas, y está utilizando una herramienta que parece una jeringa de succión de muy alta tecnología. Con un ritmo suave, succiona una gota de líquido, la libera en un pequeño tubo de ensayo, expulsa la punta usada de la jeringa de succión a la basura, coloca una nueva punta en su lugar y repite el proceso. Anxhela Gustafson, Ph.D., está inmersa en el proceso de extraer manualmente el ADN de una muestra de saliva de un paciente o padre/madre de Shriners Children’s.
Aquí, en la sede del Shriners Children’s Genomics Institute, situado en el campus de la Universidad del Sur de Florida en Tampa, los tres están “haciendo ciencia”. Junto con colegas de todo el sistema de atención médica de Shriners Children’s están realizando un trabajo que va a cambiar el mundo.
Es solo cuestión de tiempo.
La visión
Shriners Children’s se encuentra en una posición única para recopilar y analizar datos genéticos relacionados con las afecciones que tratamos. Esto se debe a que no solo el sistema de atención médica atiende a un gran número de pacientes, sino que también tenemos una población de pacientes diversa que acude a nosotros desde todo el mundo.
El objetivo de la investigación genómica de Shriners Children’s es descubrir las causas genéticas de las enfermedades y afecciones, y utilizar los conocimientos para crear terapias personalizadas. Este enfoque de la atención basado en la genética se conoce como medicina de precisión.
Pasar de los tubos de ensayo a los tratamientos para los niños es un proceso largo. Tan solo analizar las muestras genómicas lleva miles de horas al año. Antes de que se puedan iniciar los ensayos clínicos con pacientes, pasarán años de pruebas. La medicina de precisión es el destino, pero trabajar en la investigación médica requiere que se disfrute del trayecto.
Una rápida lección de ciencia
Las cadenas de ADN están formadas por cuatro unidades químicas, que se identi can con las letras A, T, G y C, que son las mayúsculas que aparecen en la parte superior de la pantalla de la computadora de Shazand. Muchas de estas unidades encadenadas forman un gen. Un gen brinda a nuestras células las instrucciones para producir proteínas, y las proteínas hacen posible que nuestro cuerpo funcione. El genoma es nuestro conjunto completo de ADN, y el de cada persona es único.
A veces, nuestro código genético comete errores. Podría mezclar las unidades químicas, por ejemplo, colocando una T donde debería haber una G, o insertando una pieza de más donde no debería estar (convirtiendo una secuencia que debería ser GCT en GCCT, tal vez). A veces, estos errores tienen poca o ninguna consecuencia en nuestra salud. Otras veces, provocan afecciones que amenazan o cambian la vida. Esas son las que la investigación de Shriners Children’s tiene como objetivo.
Libbie tiene artrogriposis, una afección poco frecuente sobre la que los investigadores están obteniendo más información a través de la genómica.
Beneficios para los pacientes
El trabajo en el Genomics Institute se divide en dos categorías. Una es construir la base de datos: recopilar muestras genéticas y secuenciarlas. La otra es utilizar los datos para investigar las causas genéticas de afecciones específicas.
Aunque algunas afecciones se deben a un cambio en un único punto del genoma, la mayoría no. Sin embargo, los cambios se suelen encontrar en una zona similar, denominada una vía. Al identificar las vías y correlacionarlas con los síntomas, los científicos crean información que los médicos clínicos pueden utilizar.
Tomemos como ejemplo la escoliosis idiopática. Un médico podría tener dos pacientes cuyas columnas vertebrales tengan exactamente el mismo aspecto y, sin embargo, respondan de forma muy diferente al mismo tratamiento. Los investigadores genéticos están trabajando para identificar diferentes vías asociadas a la escoliosis. En el futuro, esperamos que los médicos puedan secuenciar los genes de los dos pacientes, localizar las vías afectadas y seleccionar tratamientos diferentes y adecuados para cada uno con base en la causa de su escoliosis. Eso es la medicina de precisión.
En la actualidad, Shriners Children’s está llevando a cabo proyectos de investigación para 10 afecciones, entre las que se incluyen la escoliosis, la parálisis cerebral infantil (PCI), la artrogriposis, el pie equino varo y el labio leporino y paladar hendido, y tiene previsto añadir más.
Gustafson procesa muestras en el laboratorio.
Cómo lo conseguimos
El sistema de atención médica está trabajando para secuenciar 15,000 genomas. Eso significa recopilar y procesar las muestras de 15,000 pacientes y padres/madres de Shriners Children’s. Los pacientes facilitan su muestra durante una visita a su centro de atención o clínica ambulatoria de Shriners Children’s, proporcionando 2 mililitros de saliva en un vial estéril. Las muestras se etiquetan únicamente con el sexo, la afección y los síntomas clínicos del donante, y se envían al laboratorio de Tampa.
Allí pasan por un proceso complejo para extraer el ADN y prepararlo para la secuenciación. El laboratorio adquirió recientemente lo último en tecnología de secuenciación. Antes, la máquina que utilizaban podía procesar 48 muestras en un período de tres días. La nueva máquina puede prácticamente duplicar esa cifra.
El secuenciador es la forma en que pasamos de un vaso con saliva a una cadena de 6,400 millones de letras. Se necesitará el análisis informático, la inteligencia artificial y el juicio humano para ordenar los datos en formas que puedan aportar información. Eso es la bioinformática.
Solo entonces los investigadores pueden examinar los genes en busca de pistas sobre problemas médicos. Shazand se encarga de la mayor parte, aunque Gustafson, Brashear Lewis y el bioinformático principal, Andrew Quitadamo, Ph.D., residente en Carolina del Norte, ayudan cuando pueden. Cuando se identifica una secuencia genética como un posible vínculo de un trastorno, se marca para seguir investigando. Analizar un genoma lleva un día entero de trabajo. Con 500 muestras más por delante, queda mucho trabajo por hacer.
Vale la pena esperar
Shazand ha dedicado su carrera, y su vida, a la investigación. En el Shriners Children’s, a rma: “Queremos formar parte del esfuerzo internacional en la lucha contra los trastornos pediátricos poco frecuentes. Eso es lo que nos anima”.
Pero, ¿qué le impulsa a trabajar tan arduamente, sabiendo que no se verán resultados tangibles durante su vida? Su primer nieto nació en junio.
“Tengo la misión más hermosa” afirma. “El padre que hay en mí impulsa esta investigación”.
¿Quizás el trabajo de hoy bene cie a sus nietos, o a los nietos de sus nietos?
“Estoy seguro de que así será”, a rmó. “Es solo cuestión de tiempo”.
Para ver un video sobre el trabajo en el Instituto, visite bit.ly/ GenomicsVideo.
