La Universidad de Salamanca ha presentado hoy el sistema de secuenciación masiva Genome Sequencer FLX 454 Life Sciences de Roche Diagnostics S. L., una de las tecnologías más avanzadas para descifrar el ADN de todo tipo de organismos. Este ultrasecuenciador es único en Castilla y León, forma parte de Nucleus, la Plataforma de Apoyo a la Investigación, y será esencial para el trabajo de grupos de investigación punteros en el campo de la Biomedicina o la Biotecnología.
"Pretendemos que no solamente dé servicio a la Universidad de Salamanca, sino a otras universidades de la región y de regiones circundantes. Es un equipamiento que va a mejorar la calidad de la investigación", ha asegurado la vicerrectora de Investigación, María Ángeles Serrano, en declaraciones recogidas por DiCYT.
"Las aplicaciones dependerán de los proyectos en los que se impliquen los grupos de investigación", ha señalado Francisco del Rey, director del Servicio de Secuenciación de ADN, Genómica y Proteómica, que ha citado expresamente la caracterización de ADN fósil procedente de los yacimientos de Atapuerca, que podría permitir analizar la variabilidad de la especie humana a lo largo de la historia. El nuevo secuenciador da "un salto cualitativo y cuantitativo en nuestra capacidad de generación de datos, podemos sacar 10.000 veces más información" en el mismo periodo de tiempo, según ha explicado, para pasar de 100 a 1.000.000 de secuencias por día. Por ejemplo, secuenciar un genoma bacteriano podría llevar un año, mientras que ahora se resuelve en una semana. Además, los costes se abaratan mucho con la nueva tecnología.
ADN fósil de Atapuerca y múltiples aplicaciones más
Una de las aplicaciones Caracterización de ADN fósiles de Atapuerca, para ver la variabilidad de la especie humana a lo largo de la historia. En definitiva, "las posibilidades son inmensas y dependerán de los proyectos en los que se quieran implicar los investigadores de la comunidad, estamos a la espera de clientes", comenta Francisco del Rey.
Aunque la lista es muy amplia, otras aplicaciones citadas por los especialistas son: la metagenómica, que permite extraer información genética de organismos que no pueden ser utilizados directamente e introducirla en otros microorganismos que sí pueden ser utilizados; el análisis de múltiples especies o individuos simultáneamente; o el estudio de los microbiomas, el conjunto de microorganismos que habitan en el ser humano.
Por otra parte, con el sistema antiguo, "los propios investigadores podían procesar sus datos porque la generación de secuencias no era muy alta, pero ahora dependemos de un buen servicio de bioinformática para sacar todo el jugo a la información". Por eso, la directora de Nucleus, Alicia Rodríguez Barbero, ha destacado la importancia de procesar los datos gracias al nuevo servicio de la plataforma de Gestión Integral de Datos y Soporte al Laboratorio. "Vamos a tener un servicio de análisis de datos que va a permitir el manejo de la información", comentó, de manera que se establecerá también una interrelación entre distintos servicios de la plataforma, entre el de Secuenciación y el de Datos, pero también con el Banco de ADN o el Herbario.
Aunque hoy no estaba presente en el acto de presentación, José Luis Revuelta, investigador del Departamento de Microbiología y Genética, ha sido el gran impulsor de la adquisición del ultrasecuenciador 454 de Roche. "Hoy en día la Ciencia no se desarrolla de forma local, sino a través de consorcios internacionales y para participar en ellos hay que tener la tecnología apropiada para responder a esas necesidades, no se puede estar en un proyecto de gran envergadura con un equipamiento que no permite abordarlo ", ha manifestado en declaraciones a DiCYT.
La presentación del ultrasecuenciador ante los medios de comunicación ha dado paso a una jornada organizada para los investigadores y clientes en potencia de este servicio en la que han participado también expertos de Roche. Este evento ha servido para dar a conocer algunos ejemplos de las utilidades de este tipo de equipamiento, por ejemplo, la secuenciación del genoma del melón, un proyecto de investigadores españoles. Asimismo, Marta Montero Barrientos, responsable del Servicio de Gestión Integral de Datos y Soporte al Laboratorio de Nucleus, ha explicado la importancia de la bioinformática para procesar toda la información.
Las nuevas tecnologías de secuenciación
La secuenciación de genes es imprescindible para el desarrollo de muchos proyectos de investigación. El análisis consiste en averiguar la secuencia de las moléculas orgánicas conocidas como nucleótidos del ADN (ácido desoxirribonucleico). La secuencia de ADN es la información genética que se hereda, de manera que descifrarla es clave para poder estudiar enfermedades o desarrollar utilidades biotecnológicas a partir de microorganismos.
En la actualidad existen tres tecnologías de secuenciación de última generación: Solexa de Illumina, SOLiD de ABI y 454 de Roche. Las tres están basadas en tecnologías diferentes. Con las dos primeras se obtiene un gran número de secuencias, pero de tamaño muy corto, entre 50 y 150 nucleótidos; mientras que el 454 de Roche analiza fragmentos de ADN más largos, de manera que es el único que obtiene secuencias de entre 450 y 550 nucleótidos, con lo cual la información que se obtiene sobre el genoma es mucho más fiable, con menos errores, aunque proporcione menos cantidad de secuencias.
La adquisición del ultrasecuenciador 454 Life Sciences de Roche por parte de la Universidad de Salamanca ha supuesto una inversión de unos 700.000 euros financiados a través del Programa Nacional de Infraestructuras Científico-Tecnológicas del Ministerio de Ciencia e Innovación.
El proceso
El genoma se secuencia por partes, ya que sólo se pueden leer fragmentos cortos de ADN. Por eso, la tarea de los científicos es fragmentar el genoma, secuenciarlo con ayuda de la tecnología y reconstruirlo para tener la secuencia completa. Al comienzo del proceso, el ADN se fragmenta de forma aleatoria y es sometido a varias operaciones de preparación hasta que queda listo para que la máquina pueda leerlo. Cada uno de los fragmentos va unido a una bolita y todos ellos son depositados en una placa que lleva un millón de 'microagujeros'. Cada uno de estos huecos sólo permite la incorporación de una de las bolitas. Una vez en la máquina, se realiza un análisis de imagen. Cada vez que se produce la lectura de un nucleótido, se emite una señal fluorescente que es captada por la máquina, se pasa al siguiente nucleótido y así sucesivamente. Después, potentes ordenadores procesan la información y la traducen a las letras A, C, G y T (correspondientes a los nucleótidos adenina, citosina, guanina y timina), que ensamblan para obtener toda la información genética.
Los científicos del Centro de Investigación del Cáncer (CIC) y del futuro Centro de Caracterización de Recursos Biológicos están entre los usuarios potenciales más importantes en Salamanca, pero al tratarse de uno de los pocos equipos de alta tecnología de secuenciación de España y el único en Castilla y León, muchos grupos de investigación se interesarán por utilizarlo.
Aplicaciones
En la actualidad, esta tecnología es importante en la investigación en cáncer para secuenciar los genomas de distintos tipos de tumores con el fin de identificar qué genes tienen un papel importante en cada uno de ellos y poder desarrollar fármacos que actúen sobre dichos genes para paliar o evitar la progresión tumoral.
Por otra parte, científicos de todo el mundo tratan de secuenciar los genomas microbianos, es decir, los de bacterias, virus y hongos que puedan tener tanto interés biomédico, por ser causantes de enfermedades, como interés industrial, por sus propiedades para la producción de múltiples productos, como bioplásticos, bioetanol, biodiésel, vitaminas, aminoácidos o anticuerpos, de forma que son útiles para la industria química, farmacéutica y biomédica.
Primer resultado
Con este instrumento, la Universidad de Salamanca podrá acceder a numerosos programas internacionales de investigación básica como prestadora del servicio. De hecho, el 454 de Roche ya ha dado un primer resultado, puesto que científicos de la Universidad de Salamanca han secuenciando recientemente dos hongos que son capaces de producir elementos con propiedades antioxidantes que se utilizan en la industria alimentaria.
El sistema está instalado provisionalmente en el Edificio Departamental del Campus Unamuno, donde ha sido habilitado un laboratorio completo para su funcionamiento. Sin embargo, está previsto que la ubicación definitiva del ultrasecuenciador sea el Edificio Multiusos I+D+i de la Universidad de Salamanca, que en la actualidad está en construcción en la calle Espejo.
Servicio de Secuenciación de ADN, Genómica y Proteómica
El nuevo equipamiento forma parte del Servicio de Secuenciación de ADN, Genómica y Proteómica de Nucleus, cuyo director es Francisco del Rey, profesor del Departamento de Microbiología y Genética de la Universidad de Salamanca. Su objetivo es respaldar a los investigadores en el campo de la Genómica, el área de la Biología que estudia el genoma, el conjunto de genes que pueden ser expresados en un organismo, y de la Proteómica, que describe el proteoma, el conjunto de proteínas que se expresan a partir de un genoma. En este servicio se incluye tanto el equipamiento del Edificio Departamental, como el que se encuentra en el Centro de Investigación del Cáncer, a cargo de Xosé Bustelo.
El pájaro robótico PigeonBot II, probado con éxito en un túnel de viento y de manera autónoma al aire libre, logra volar de manera similar a estas aves, sin aleta vertical. Sus aplicaciones abren el camino para diseñar aviones más eficientes en combustible.
La Fundación BBVA ha galardonado al informático japonés, de la Universidad Carnegie Mellon (EE UU), por crear los algoritmos que permiten a las máquinas comprender las imágenes y procesar los movimientos. Sus técnicas están presentes en los coches autónomos, los drones y todos los robots con capacidad de visión, como los que se usan en cirugía.
