A variabilidade como fonte de información
2009/02/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
O xenoma permite coñecer quen é cada un; permite pór nome e apelido aos vivos. A identificación pódese realizar a diferentes escalas. Volvendo á escala máis pequena, podemos descender até o nivel individual. Os que traballan nesta escala son capaces de detectar a diferenza entre dúas persoas e, por exemplo, saber quen foi o asasino dun asasinato, como nas investigacións forenses que agora están tan de moda na televisión.
Ás veces traballan a unha escala maior e realizan identificacións máis xerais. Por exemplo, na industria alimentaria publicouse en máis dunha ocasión a defraudación deste tipo de establecementos e a non comercialización do produto.
Estas fraudes prodúcense sobre todo nos alimentos que venden procesados: carne picada, peixe ou paté en latas de conserva, queixos... Nestes casos non é posible saber a primeira ollada de que animal proveñen destes alimentos, xa que perderon todas as características visibles que os caracterizan antes de chegar ao comprador. A análise do ADN deste produto permite determinar a especie á que pertence un determinado produto.
A comparación é a clave
O uso que se lle dá, a análise da escala que queren estudar, e paira iso utilizan a técnica que utilizan, os científicos baséanse nunha cousa cando analizan a variación do ADN: a comparación.
Sempre parten dunha mostra; nunha investigación forense pode ser un pelo e nunha investigación de seguridade alimentaria, un anaco de paté dunha lata de conserva. Paira chegar a conclusións destas mostras, deben comparalas con algo de referencia.
Paira pescudar a quen pertence o pelo atopado no lugar dun asasinato, que é o que lle permite atribuír a esa persoa concreta a súa presenza no lugar do asasinato, compárao co ADN dos sospeitosos. Da mesma maneira, paira saber de que animal é o paté en conserva, collen un anaco de carne desa lata e compáraa con todas as especies posibles.
Si, pero que comparan? O xenoma humano, por exemplo, ten 3.000 millóns de nucleótidos. Non sería viable a comparación completa de xenomas. En lugar de facelo, os científicos acordan en que parte do xenoma teñen que buscar cada cousa que queren coñecer. As partes que elixan inclúen a variabilidade que se está buscando, o que limita considerablemente o traballo a realizar.
Paira analizar calquera parte do ADN, primeiro deben facer visible dita parte. De feito, paira poder detectar as ferramentas e técnicas que utilizan na actualidade, o ADN debe estar presente en cantidades moi elevadas, requirindo millóns de copias de ADN.
Por iso, o primeiro paso é ampliar a parte a analizar. Esta proliferación é coñecida como amplificación, e paira iso utilizan técnicas, reaccións en cadea da polimerasa ou PCR. O PCR permite obter millóns de copias dun fragmento de ADN. Dado que os científicos acordaron que rexións deben ser estudadas desde o xenoma paira coñecer una ou outra información, só estas son as que se multiplican.
En busca da individualidade
Cando o obxectivo é separar a un individuo do resto de individuos da súa especie, é dicir, cando queren realizar una identificación individual, os científicos deben recorrer a características que fan irrepetible a un mesmo. A primeira vista non parece una tarefa moi sinxela, xa que os individuos dunha determinada especie comparten gran parte do xenoma; na especie humana, por exemplo, o 99,9% do xenoma é igual en todos os seres humanos.
Aínda que a porcentaxe restante é baixo, o número de nucleótidos non é, en absoluto, despreciable. Tendo en conta que o xenoma humano ten 3.000 millóns de nucleótidos, a diferenza entre un home e outro pode estar en tres millóns nucleótidos.
Ademais, non todo o xenoma presenta a mesma taxa de variabilidade, algunhas rexións son máis variables que outras. Convén mirar nestes casos aos que son moi variables, xa que haberá máis posibilidades de atopar diferenzas nestas rexións.
Por exemplo, as pequenas secuencias de 2-4 nucleótidos aparecen repetidas varias veces seguidas e o número de copias é moi variable dun individuo a outro. Denomínanse microsatelites aquelas partes do xenoma que teñen una pequena secuencia repetida.
É normal que nunha poboación aparezan entre 6 e 8 alelos ou versións dunha microsatélite determinada. O estudo de varios microsatélites permite determinar o sospeitoso do pelo atopado no lugar dun asasinato. En definitiva, ao tratarse de rexións tan cambiantes, existen moi poucas posibilidades de que a microsatélite do ADN presente no cabelo sexa a mesma que a do ADN dunha persoa que non é a propietaria do pelo.
O estudo baséase noutra característica común ás microsatélites: a estabilidade do xenoma en ambos os extremos. Por tanto, isto é moi útil paira realizar o PCR antes mencionado. Pondo como primeiro ou 'iniciador' una parte que se asocie a esta secuencia estable, conseguen que a parte amplificada sexa só microsatélite.
Despois, una vez amplificada a parte do xenoma que lles interesa, chega o momento da comparación. Paira iso utilizan a técnica chamada electroforesis. Todos os microsatélites que estudan móvense nun xel poroso (o piloso e os sospeitosos). O xel poroso dificulta o movemento do anaco de ADN: canto máis longo sexa una microsatélite, menos percorrido fará na aula. Así mesmo, a súa maior lonxitude implica que en máis ocasións aparece repetida a secuencia de 2-4 nucleótidos. Así descobren o tamaño de cada microsatélite. Paira pescudar quen é o asasino, as microsatélites das que se sospeitan teñen o mesmo tamaño que as microsatélites sacadas do pelo.
A máis recente paira a identificación individual
O método máis utilizado paira a identificación individual é o das microsatélites. Nos últimos tempos, con todo, os científicos móstranse cada vez máis propensos a abandonar as microsatélites paira utilizar o denominado polimorfismo mononucleótido ou SNP. Ten moitas vantaxes respecto das microsatélites.
As diferenzas nun nucleótido son moito máis abundantes no xenoma que as microsatélites. No caso do ser humano, por exemplo, existe un SNP cada trescentos nucleótidos.
Ademais pódense detectar moitos SNPs simultaneamente. No caso das microsatélites, a temperatura de elaboración do PCR e outras condicións deben ser moi precisas paira detectar cada microsatélite.
Existen varios métodos paira atopar SNPs, pero todos eles teñen o mesmo obxectivo: determinar que nucleótido hai nun punto concreto. Un, por exemplo, baséase na hibridación.
No caso da hibridación utilizan sondas específicas. As sondas son secuencias que se asocian ao SNP buscado e aos nucleótidos adxacentes. Normalmente, nos lugares nos que aparecen os SNPs adoita haber a posibilidade de que só aparezan dúas nucleótidos (de feito, debería existir a posibilidade de que aparezan catro nucleótidos, pero por algunha razón só dúas).
Por tanto, una vez amplificada a rexión a estudar, introdúcense dúas sondas paira ver que se asocia á parte de ADN obxecto de estudo. As sondas márcanse dalgunha maneira paira poder separalas. Por exemplo, se os marcan con fluorescencia, pon diferentes cores ás sondas, e así saben en cor cal das dúas sondas uniuse á mostra e, por tanto, que nucleótido é o contido nese SNP.
Diferenciación de especies
A identificación a nivel individual non sempre é útil. Cando o obxectivo é garantir que o contido dunha lata de pates é desta especie, de nada serve a variabilidade que hai dun individuo a outro.
Nestes casos analízanse outras rexións do xenoma. Estas rexións deben ser o suficientemente variables paira ser diferentes dunha especie a outra, pero deben ser estables paira ser iguais en todos os individuos dentro de una mesma especie.
O xenoma destas características non é buscado polos científicos no núcleo celular, senón nas mitocondrias celulares. E é que as mitocondrias teñen o seu propio ADN. A velocidade de variación deste ADN é adecuada paira ser utilizado como separador entre especies.
Ademais, é moito máis abundante que o xenoma do núcleo. Cada mitocondria ten varias copias de ADN e cada célula ten varias mitocondrias.
A técnica máis utilizada actualmente paira a separación entre especies é a PCR-FINS. Esta técnica está baseada na secuenciación. Collen un individuo de cada especie e secuencian un fragmento dunha rexión determinada do ADN mitocondrial (rexión que codifica parte da encima c citocromo oxidasa). Desta forma creouse una gran base de datos que indica a secuencia de cada especie nesta rexión.
Só teñen que coller un anaco de carne da lata de paté que se está estudando e secuenciar a rexión paira saber que carne de animal fixo ese paté.
O estudo do cambio no xenoma ten outras once aplicacións. Estes son só dous exemplos. Con todo, son suficientes paira advertir que a información almacenada en todas as súas células é o documento de identidade máis fiable.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
