Secuenciación del genoma completo


La secuenciación del genoma completo ( WGS ), también conocida como secuenciación del genoma completo , secuenciación del genoma completo o secuenciación del genoma completo , es el proceso de determinar la totalidad, o casi la totalidad, de la secuencia de ADN del genoma de un organismo en un solo momento. [2] Esto implica secuenciar todo el ADN cromosómico de un organismo, así como el ADN contenido en las mitocondrias y, para las plantas, en el cloroplasto .

La secuenciación del genoma completo se ha utilizado en gran medida como una herramienta de investigación, pero se introdujo en las clínicas en 2014. [3] [4] [5] En el futuro de la medicina personalizada , los datos de la secuencia del genoma completo pueden ser una herramienta importante para guiar la intervención terapéutica. . [6] La herramienta de secuenciación de genes a nivel de SNP también se utiliza para identificar variantes funcionales de estudios de asociación y mejorar el conocimiento disponible para los investigadores interesados ​​en la biología evolutiva y, por lo tanto, puede sentar las bases para predecir la susceptibilidad a enfermedades y la respuesta a fármacos.

La secuenciación del genoma completo no debe confundirse con el perfil de ADN , que solo determina la probabilidad de que el material genético provenga de un individuo o grupo en particular, y no contiene información adicional sobre las relaciones genéticas, el origen o la susceptibilidad a enfermedades específicas. [7] Además, la secuenciación del genoma completo no debe confundirse con los métodos que secuencian subconjuntos específicos del genoma; tales métodos incluyen la secuenciación del exoma completo (1-2 % del genoma) o la determinación del genotipo SNP (<0,1 % del genoma).

Los métodos de secuenciación de ADN utilizados en las décadas de 1970 y 1980 eran manuales, por ejemplo , la secuenciación de Maxam-Gilbert y la secuenciación de Sanger . Mediante estas técnicas se secuenciaron varios genomas completos de bacteriófagos y virus animales, pero el cambio a métodos de secuenciación automatizados más rápidos en la década de 1990 facilitó la secuenciación de los genomas bacterianos y eucarióticos más grandes. [9]

El primer virus en el que se secuenció su genoma completo fue el bacteriófago MS2 en 1976. [10] En 1992, el cromosoma III de la levadura fue el primer cromosoma de cualquier organismo en ser completamente secuenciado. [11] El primer organismo cuyo genoma completo se secuenció por completo fue Haemophilus influenzae en 1995. [12] Después, se secuenciaron por primera vez los genomas de otras bacterias y algunas arqueas , en gran parte debido a su pequeño tamaño genómico. H. influenzae tiene un genoma de 1.830.140 pares de bases de ADN. [12] Por el contrario, los eucariotas , tanto unicelulares como multicelulares comoLa ameba dubia y los humanos ( Homo sapiens ), respectivamente, tienen genomas mucho más grandes (ver la paradoja del valor C ). [13] Amoeba dubia tiene un genoma de 700 mil millones de pares de nucleótidos distribuidos en miles de cromosomas . [14] Los seres humanos contienen menos pares de nucleótidos (alrededor de 3200 millones en cada célula germinal ; tenga en cuenta que el tamaño exacto del genoma humano aún se está revisando) que A. dubia ; sin embargo, el tamaño de su genoma supera con creces el tamaño del genoma de las bacterias individuales. [15]

Los primeros genomas de bacterias y arqueas, incluido el de H. influenzae , se secuenciaron mediante secuenciación de escopeta . [12] En 1996 se secuenció el primer genoma eucariótico ( Saccharomyces cerevisiae ). S. cerevisiae , un organismo modelo en biología, tiene un genoma de solo alrededor de 12 millones de pares de nucleótidos , [16] y fue el primer eucariota unicelular en tener su genoma completo secuenciado. El primer eucariota multicelular , y animal , en tener su genoma completo secuenciado fue el gusano nematodo :Caenorhabditis elegans en 1998. [17] Los genomas eucarióticos se secuencian mediante varios métodos, incluida la secuenciación Shotgun de fragmentos cortos de ADN y la secuenciación de clones de ADN más grandes de bibliotecas de ADN , como cromosomas artificiales bacterianos (BAC) y cromosomas artificiales de levadura (YAC). [18]


Los electroferogramas se utilizan comúnmente para secuenciar porciones de genomas. [1]
Una imagen de los 46 cromosomas que componen el genoma diploide del varón humano. ( No se muestra el cromosoma mitocondrial ).
El primer genoma bacteriano completo que se secuenció fue el de la bacteria Haemophilus influenzae .
El gusano Caenorhabditis elegans fue el primer animal al que se le secuenció todo el genoma.
El genoma completo de Drosophila melanogaster fue secuenciado en 2000.
Arabidopsis thaliana fue el primer genoma vegetal secuenciado.
El genoma del ratón de laboratorio Mus musculus se publicó en 2002.
Se necesitaron 10 años y 50 científicos de todo el mundo para secuenciar el genoma de Elaeis guineensis ( palma aceitera ). Este genoma fue particularmente difícil de secuenciar porque tenía muchas secuencias repetidas que son difíciles de organizar. [8]
Un analizador genético ABI PRISM 3100. Dichos secuenciadores capilares automatizaron los primeros esfuerzos de secuenciación de genomas.
Costo total de secuenciar un genoma humano completo calculado por el NHGRI .