En primer lugar, empecemos por lo básico. Todos los seres vivos tienen un genoma.
Los genomas están hechos de ADN. Cada una de sus células tiene una copia de su genoma empaquetada en su interior. Puedes pensar en él como un manual de instrucciones o un libro de recetas. El genoma contiene todas las instrucciones o "recetas" que tu cuerpo necesita para funcionar y tener el aspecto que tiene.
El genoma humano está escrito en una serie de 3.000 millones de bases de ADN de cuatro tipos diferentes. Cada base puede ser representada por una de las cuatro "letras" del "alfabeto" del ADN. La mayor parte de su ADN será igual que el de cualquier otra persona. Pero las pequeñas diferencias en la ortografía o la secuencia de esas letras en miles de genes de su genoma explican, en parte, lo que le hace único.
Los virus también tienen genomas. El genoma de un virus puede estar hecho de ADN o de una molécula similar llamada ARN. Comparado con tu genoma, el genoma de un virus es diminuto. Por ejemplo, los coronavirus como el que causa el COVID-19 tienen un genoma de ARN de unas 30.000 letras (eso es 100.000 veces más pequeño que el genoma humano). El genoma del virus de la gripe o influenza es aún más corto, con unas 13.500 letras de ARN.
No todos los virus hacen que la gente enferme. Pero los genomas de los que sí lo hacen tienen todas las instrucciones necesarias para infectar nuestras células, hacer más copias de sí mismos y propagarse. Pequeñas diferencias en esas instrucciones pueden hacer que diferentes virus o diferentes variantes o cepas del mismo virus tengan un aspecto diferente y actúen de forma distinta. Los científicos pueden aprender mucho sobre un virus estudiando su genoma.
La secuencia del genoma de un virus es la secuencia u orden de bases o letras que componen el material genético de un virus, o su genoma. Si escribieras
la secuencia del genoma de un coronavirus concreto, sería una serie de unas 30.000 letras. La clave es conseguirlas justo en el orden en que se encuentran en un virus concreto.
En el caso del ARN, los científicos utilizan las letras A, C, G y U, que representan cada una de las cuatro bases del ARN: adenina, citosina, guanina y uracilo. Lo mismo ocurre con el ADN, salvo que en lugar de uracilo hay una T de timina. El proceso que utilizan los científicos para averiguar el orden correcto de las letras en una determinada muestra de virus se llama secuenciación del genoma.
Qué nos dice la secuenciación del genoma del virus?
Los virus y los genomas de los virus cambian todo el tiempo. La razón es que las células a veces cometen errores.
Cuando un genoma viral se copia dentro de una célula infectada, a veces se cuela una "errata". La mayoría de las veces, esos errores ortográficos no suponen una gran diferencia. Pero a veces pueden cambiar el aspecto o la forma de actuar de un virus de una manera que resulta ser importante. Nadie sabe de dónde procede exactamente el virus que causa el COVID-19. Pero probablemente surgió de una coronaria. Pero probablemente surgió de un coronavirus en otro animal, como un murciélago, que cambió por error de una manera que le permitió infectar a las personas.
Gracias a la secuenciación del genoma, los científicos descubrieron este nuevo coronavirus humano poco después de que apareciera en las personas. Al principio, lo que sabían era que la gente en China estaba enfermando repentinamente con síntomas respiratorios. Así que los científicos secuenciaron el genoma de una muestra vírica de una persona que trabajaba en un mercado del que pensaban que podía proceder. Al comparar la secuencia del ARN con otras secuencias del genoma viral que tenían de estudios anteriores, pudieron saber de inmediato que se trataba de un coronavirus que no habían visto antes en la gente.
Aunque se trataba de un nuevo virus en lo que respecta a las personas, enseguida supieron muchas cosas sobre él basándose en su genoma. Esto se debe a que los científicos habían estudiado coronavirus relacionados que habían causado brotes anteriores en personas. A partir de esos estudios, conocían algunas de las partes importantes del genoma del coronavirus, incluido el gen que codifica lo que los científicos llaman su proteína pico.
Sabían que la espiga sería importante para que el virus infectara nuestras células. También sabían que podría ser un objetivo útil para las vacunas u otros tratamientos. Sabían todo esto poco después de descubrir el coronavirus porque podían secuenciar su genoma y compararlo con otros genomas virales.
Así que la secuenciación del genoma puede revelar muchas cosas útiles.
Puede identificar un nuevo virus o decir qué tipo de virus está enfermando a alguien. Puede dar a los científicos ideas sobre cómo un virus podría enfermarnos basándose en sus genes y en las proteínas que codifican, junto con formas de intentar detenerlo. Cuando un virus se propaga de persona a persona por todo el mundo, los científicos pueden utilizar las secuencias del genoma para seguir sus movimientos y cualquier cambio que se produzca.
Para qué sirve la secuenciación del genoma del virus COVID-19 y de la gripe?
Los científicos llevan décadas rastreando los virus de la gripe. Los utilizan para comparar los virus actuales con los que existían en el pasado. Basándose en las secuencias del genoma, buscan diferencias importantes en la forma de escribir ciertos genes. Algunos cambios no suponen una gran diferencia. Pero otros afectan a la facilidad con la que un virus se propaga de una persona a otra o a la gravedad de la enfermedad que provoca.
Cada año, los científicos utilizan las secuencias del genoma de la gripe para ayudarles a decidir qué incluir en las vacunas antigripales. Como estos virus llevan tanto tiempo en el mercado y cambian constantemente, se pueden encontrar versiones ligeramente diferentes incluso en muestras procedentes de una misma persona con gripe. En un año normal, los científicos secuencian miles de virus de la gripe para mantenerse informados y ayudarles a tomar decisiones de salud pública.
En la pandemia de COVID-19, la secuenciación del genoma ha sido importante. Las secuencias del genoma ayudan a los científicos a rastrear la forma en que el coronavirus se está propagando y cómo está cambiando. También pueden estudiar las secuencias del genoma para averiguar qué cambios son dignos de preocupación y cuáles probablemente no.
Por ejemplo, un estudio realizado en Boston utilizó unos 800 genomas víricos para ver cómo se propagaba el coronavirus en esa ciudad desde el principio. A partir de pequeños cambios en los genomas, pudieron saber que el coronavirus había llegado a la zona de Boston docenas de veces, procedente de Europa y de otras partes de EE.UU. Los investigadores también pudieron saber que una sola conferencia había provocado miles de infecciones en Boston y otros lugares del mundo.
Los científicos siguen secuenciando el coronavirus que causa el COVID-19 para entender cómo se mueve y captar nuevas variantes a medida que surgen. Este proceso se denomina vigilancia genómica.
La vigilancia genómica implica la secuenciación de muchas muestras. Descubre nuevas variantes, o genomas virales que tienen una o más mutaciones.
Algunas variantes que aparecen simplemente desaparecen o no suponen ninguna diferencia. Cuando los cambios en el genoma parecen ser preocupantes, los científicos los clasifican como "variantes de interés" o "variantes preocupantes". Es probable que conozca las variantes del coronavirus como Delta u Omicron.
Una de las razones por las que los científicos estaban preocupados desde el principio por Omicron es que la variante tiene unos 50 errores o mutaciones en su genoma. Muchas de esas mutaciones están también en la proteína spike, que es la parte del virus que las vacunas y nuestro sistema inmunitario utilizan para atacarlo.
Debido a estos cambios, Omicron se propaga más rápidamente que el coronavirus original que causa COVID-19. Los científicos esperan que sigan apareciendo nuevas variantes. Al continuar con la secuenciación del genoma y la vigilancia, pueden intentar adelantarse al virus. Los científicos pueden utilizar la secuenciación del genoma para identificar y rastrear cualquier virus que les interese.
Cómo se realiza la secuenciación del genoma de los virus?
La secuenciación del genoma es mucho más fácil y barata ahora que antes. Los genomas virales también son más fáciles de secuenciar que un genoma humano debido a su pequeño tamaño. Estos son los principales pasos:
Extracción
. Los científicos extraen el ARN o el ADN de una muestra que tiene virus.
Preparación de la muestra
. Los científicos preparan la muestra. Por ejemplo, puede que tengan que cortar el ARN o el ADN en trozos más pequeños o añadir ciertos fragmentos a los extremos. Los pasos específicos dependen del tipo de máquina que utilicen los científicos.
Secuenciación
. Los científicos ponen la muestra en una máquina de secuenciación. La máquina lee señales que les indican el orden de las bases o letras en el ADN o ARN.
Análisis
. Las máquinas acabarán con muchas cadenas de letras que no cubren individualmente todo el genoma. Utilizarán los ordenadores para unirlo todo en una secuencia completa del genoma e identificar cualquier diferencia en la nueva secuencia en comparación con otras.
