Barry Schuler: Genómica básica

Lo que está sucediendo con la genómica y cómo esta revolución está por cambiar todo lo que conocemos acerca del mundo, la vida, nosotros mismos y lo que pensamos sobre esto.

Si vieron "2001: odisea del espacio", y escucharon el "bum, bum, bum, bum" y vieran el monolito, sabren, era una representación por Arthur C. Clarke de que estábamos en el momento seminal en la evolución de nuestra especie. En este caso, era levantar huesos, crear una herramienta y usarla como tal, lo que significaba que los simios, en cierto modo, sólo corriendo por todos lados, comiendo y apareandose, comprendieron que podían hacer cosas si usaban herramientas. Esto nos hizo pasar al siguiente nivel.

Y en los últimos 30 años en particular, hemos visto una aceleración en el conocimiento y la tecnología, ésta ha generado más conocimiento y nos ha brindado herramientas. Y hemos visto varios momentos seminales. Vimos la creación de pequeñas computadoras en los años 70 y principios de los 80 y quién hubiera pensado en ese entonces que cada persona no sólo tendría una computadora, sino 20 probablemente en su casa y no sólo la PC, sino en cada aparato: en su lavadora, su celular. Están paseando y su carro tiene 12 microprocesadores. Entonces procedemos y creamos el Internet y conectamos al mundo, eliminando las fronteras.

Hemos visto tantos cambios y, ahora, nos hemos abastecido de herramientas, de gran potencia, que nos permiten centrar la atención en la esencia común a todos nosotros, esto es el genoma.

¿Cómo está su genoma hoy en día?¿Han pensado en el últimamente? ¿Al menos, han escuchado de él? Probablemente han oído hablar de los genomas hoy en día.

Pensé en tomarme un momento y decirles lo que es el genoma. Es más o menos como cuando le preguntas a alguien ¿qué es un megabyte o megabit? y ¿qué es banda ancha? La gente nunca quiere decir que no entienden del todo. Entonces les diré de inmediato. Han escuchado sobre el ADN, probablemente lo estudiaron un poco en biología. Un genoma es en realidad una descripción de todo el ADN dentro de un organismo. Y lo que tiene en común toda forma de vida es el ADN. No importa si es levadura, un ratón, o una mosca, todos tenemos ADN. El ADN se organiza en palabras, llamadas genes y cromosomas.

Cuando en los años 50, Watson y Crick decodificaron por primera vez la hermosa doble hélice que conocemos como la molécula del ADN, una molécula muy larga y compleja, comenzamos así el recorrido para entender que dentro del ADN hay un idioma que determina las características, nuestros rasgos, lo que heredamos, qué enfermedades podemos contraer. También, en el trayecto descubrimos que es una molécula muy antigua, que el ADN en su cuerpo ha estado siempre, desde nuestro inicio como creaturas. Hay un archivo histórico.

Viviendo dentro del genoma está la historia de nuestra especie y de uno como individuo, de dónde se proviene, remontándonos a miles y miles de años atrás y esto comienza a ser entendido; pero el genoma también es un manual instructivo. Es el programa, el código de la vida. Es lo que los hace funcionar, lo que hace funcionar a cada organismo. El ADN es una molécula muy elegante, es larga y es complicada. Todo lo que tienen que saber de ella es que tiene cuatro letras: A, T, C, G, que representan el nombre de un químico. Con estas cuatro letras puede crearse un idioma, que puede describir cualquier cosa, hasta las muy complejas. Ya saben, generalmente se ponen en pares, creando una palabra o lo que llamamos par de bases. Y, ya saben, cuando piensan acerca de esto, cuatro letras, o la representación de cuatro cosas, nos hacen funcionar.

Y puede que no suene muy intuitivo, pero permitanme ponerselo de una forma que entiendan, las computadoras. Vean a la pantalla de aquí, saben, ven imágenes y ven letras, pero en realidad todo lo que hay son unos y ceros. El lenguaje de la tecnología es binario, seguramente en algún punto han escuchado eso. Todo lo que sucede digitalmente se convierte en, o es una depresentación de, un uno y un cero. Así que, cuando están escuchando iTunes y su música favorita, en realidad esto es un montón de unos y ceros leyendose muy rápido. Cuando ven estas imágenes, son todas unos y ceros; cuando hablan por teléfono, en su celular, y su voz atraviesa la red transformándose en unos y ceros, transmitiéndose de un lado a otro como si fuera magia. Y vean todas las cosas complejas y maravillosas que hemos podido crear con sólo un cero y un uno.

Bueno, si ahora aumentan esto a cuatro, tienen mucha complejidad, muchas formas de describir mecanismos. Así que hablemos de lo que esto significa. Entonces, si ven al genoma humano, consiste de 3,200 millones de pares de bases, esto es mucho. Y se combinan de todas formas distintas, esto los convierte en ser humano. Si convierten esto en sistema binario, sólo para medir, somos de hecho más pequeños que el programa Microsoft Office. En realidad no es tanta información. Les diré que por lo menos tenemos la misma cantidad de defectos. (Risas)

Esto que vemos aquí es un defecto en mi genoma con el que he luchado por mucho, mucho tiempo. Cuando se enferman, es un defecto en su genoma. En realidad, muchas de las tantas enfermedades con las que hemos luchado por un largo tiempo, como el cáncer, no hemos sido capaces de curarlas porque no entendemos cómo funcionan a nivel genómico. Empezamos a entender esto.

Así que hasta este punto, hemos tratado de arreglarlo usando lo que me gusta llamar farmacología de mierda, lo que significa: "bueno, pues lancémosle químicos y talvez funcione". Pero si se entiende por qué una célula pasa de normal a cáncer, cuál es su código, cuáles son las instrucciones exactas que causan esto, entonces, se puede pretender lograr el proceso para arreglarlo y descifrarlo. Así que, para su próxima cena con una magnífica botella de vino, aquí tienen algunos datos curiosos.

En realidad tenemos alrededor de 24 mil genes que hacen cosas. Tenemos otros 100 ó 120 mil aproximadamente que parecen no funcionar a diario, pero que representan el archivo histórico de cómo solíamos funcionar como especie remontándonos decenas de miles de años atrás. También podrían estar interesados en saber que un ratón tiene la misma cantidad de genes.

Recientemente secuenciaron el genoma del Pinot Noir y también tiene alrededor de 30 mil genes, así que el número de genes que se tiene no representa necesariamente la complejidad o el orden evolutivo de ninguna especie en particular. Ahora, vean a su alrededor, sólo hacia un lado a su vecino, hacia enfrente, hacia atrás, todos nos vemos bastante diferente. Hay mucha gente guapa y bonita aquí, delgados, llenitos, de distintas razas, culturas. Todos somos 99.9% genéticamente iguales. Es el 0.01% del material genético que nos diferencia entre nostros. Esto es una diminuta cantidad de material, pero la forma en la que finalmente se expresa es lo hace cambios en los humanos y otras especies.

Entonces, ahora somos capaces de leer los genomas. El primer genoma humano tomó diez años y $3,000 millones de dólares, realizado por el Dr. Craig Venter. Y luego, el genoma de James Watson, uno de los cofundadores del ADN, se secuenció con $2 millones de dólares y en sólo dos meses. Y si piensan en la industria de la computación y en cómo hemos pasado de computadoras grandes a pequeñas y cómo son más rápidas y poderosas cada vez, pues lo mismo sucede al secuenciar el genoma hoy en día. Estamos a punto de poder secuenciar el genoma humano por unos $5 mil dólares en una hora u hora y media aproximadamente; verán que esto sucede en los próximos cinco años.

Lo que significa que irá con su genoma personal en una tarjeta inteligente. Estará aquí. Y cuando compren medicina, no estarán comprando un farmaco que se use en todos. Le darán su genoma al farmacéutico y su farmaco estará diseñado para usted y funcionará mucho mejor que los que estaban disponibles. No tendrán efectos secundarios. Todos esos efectos secundarios que conocen: residuos grasosos y, ya saben, lo que sea que digan en los comerciales; olvídenlo. Harán que todo eso desaparezca.

¿Cómo se ve un genoma? Bueno, aquí lo tenemos. Es una serie muy, muy larga de pares de bases. Si vieran el genoma del ratón o del humano, no se verían distintos a esto, pero lo que los científicos hacen ahora es que están entendiendo lo que estos hacen y lo que significan. Porque la Naturaleza todo el tiempo está haciendo doble clic. En otras palabras, las primeras oraciones aquí, suponiendo que es una vid, hacen una raíz, hacen una rama, crean un retoño. En un humano, aquí abajo podría ser: haz sangre, inicia cáncer; para mí podría ser: cada caloría que consumas la conservas, porque vengo de un clima frío; para mi esposa: come el triple y no ganes nada de peso. Todo está oculto en este código y comienza a ser entendido a un paso acelerado.

Entonces, ¿qué podemos hacer con los genomas ahora que podemos leerlos?, ahora que comenzamos con el libro de la vida. Bueno, hay muchas cosas, algunas son muy emocionantes. Algunos le tendrán miedo. Les diré un par de cosas que probablemente harán que quieran vomitarme encima, pero está bien. Pues saben, ahora podemos aprender la historia de los organismos.

Pueden hacer un análisis muy sencillo, sólo raspe el interior de su mejilla y envíe la muestra. Pueden descubrir de dónde provienen sus parientes, pueden remontarse genealógicamente miles de años atrás. Podemos entender la funcionalidad. Esto es muy importante. Por ejemplo, podemos entender por qué creamos placa en las arterias, qué crea el almidonamiento dentro de un grano, porqué la levadura metaboliza el azúcar y produce bióxido de carbono. También, en mucho mayor escala, podemos ver lo que crea problemas, lo que crea enfermedades y cómo podremos solucionarlo. Porque podemos entender esto, podemos solucionarlo, hacer mejores organismos.

Lo más importante es que estamos aprendiendo que la Naturaleza nos proporcionó una caja de herramientas espectacular, que realmente existe. Un arquitecto mucho mejor y más inteligente que nosotros nos ha dado esta caja de herramientas, y ahora tenemos la habilidad de utilizarla. Actualmente no sólo secuenciamos genomas, también los fabricamos.

La compañía, Synthetic Genomics, con la que estoy trabajando creó el primer genoma completo para un pequeño bicho, una creatura muy primitiva llamada Mycoplasma genitalium. Si se tiene una infección en vías urinarias, o alguna vez se ha tenido, probablemente han estado en contacto con este pequeño bicho. Muy simple, sólo tiene 246 genes, pero fuimos capaces de sintetizar completamente ese genoma. Ahora, tienen el genoma y se preguntan: Entonces, si inserto este genoma sintético, si retiro el viejo y lo inserto, ¿inicia y vive? Bueno, adivinen qué, lo hace.

No sólo hace esto, si toman el genoma, el genoma sintético, y lo insertan en un bicho diferente, como la levadura, ahora han convertido la levadura en Mycoplasma. Es, más o menos, como iniciar una PC con software de Mac OS. Bueno, en realidad, podrían hacerlo al revés. Entonces, ya saben, al ser capaces de fabricar un genoma e insertarlo en un organismo, el software, por decir, cambia el hardware. Y esto es muy profundo.

Entonces, el año pasado los franceses e italianos anunciaron su alianza y prosiguieron a secuenciar del genoma del Pinot Noir. La secuencia del genoma para el organismo completo del Pinot Noir ahora existe, e identificaron, una vez más, alrededor de 29,000 genes. Han descubierto vías que crean sabores, aunque es muy importante entender que esos compuestos que se están creando tienen que coincidir un receptor dentro nuestro genoma, en la lengua, para que entendamos e interpretemos esos sabores.

También, han descubierto que hay muchísima actividad para producir aromas por igual. Han identificado áreas de vulnerabilidad ante enfermedades. La investigación prosigue y ahora entienden exactamente cómo funciona esta planta y tenemos la capacidad para saber, para leer el código entero y entender cómo funciona. Entonces, ¿ahora que hacen? Saber que podemos leerlo, que podemos escribirlo, cambiarlo, talvez escribir su genoma desde cero. Entonces, ¿qué hacer? Bueno, algo que pueden hacer es lo que alguna gente podría llamar Franken-Noir. (Risas)

Podemos fabricar una mejor vid. Por cierto, sólo para que sepan: se estresan por los organismos genéticamente modificados, no hay ni un solo vino en este valle o en ningún lado que no esté genéticamente modificado. No crecen de semillas, son injertados en un rizoma. No podrían exisistir en la naturaleza por si mismos.

Así que no se preocupe, no se estrese acerca de eso. Lo hemos hecho siempre. Entonces, podríamos, ya saben, enfocarnos en la resistencia podemos tener mayor rendimiento sin necesariamente tener técnicas drásticas de agricultura, ni costes. Podemos posiblemente extender el rango climático: podríamos hacer que el Pinot Noir se diera en Long Island, Dios no lo quiera. (Risas)

Podemos producir mejores sabores y aromas. ¿Quieren un poco más de frambuesa, un poco más de chocolate por aquí o por allá? Todas estas cosas posiblemente pueden hacerse, y les apuesto que, seguramente, se harán. Pero aquí hay un ecosistema. En otras palabras, no somos, en cierto modo, pequeños organismos únicos andando por ahí, somos parte de un gran ecosistema.

De hecho, lamento informarles, que dentro del tracto digestivo tenemos cerca de 5 kilos de microbios que circulan considerablemente por del cuerpo. Nuestro océano se coordina con los microbios; de hecho, cuando Craig Venter fue y secuenció el genoma de los microbios en el océano, en los primeros tres meses triplificó la cantidad de especies conocidas en el planeta al descubrir microbios totalmente nuevos en los primeros seis metros de agua. Ahora entendemos que estos microbios tienen más impacto sobre nuestro clima y regulación de CO2 y oxígeno que las plantas, las cuales siempre creímos que oxigeneban la atmósfera.

Encontramos vida microbiana en cada parte del planeta: en el hielo, en el carbón, en las rocas, en respiraderos de volcanes; es algo asombroso. Pero también hemos descubierto, cuando se trata de plantas, que en éstas, por lo que entendemos y empezamos a entender de su genoma, es el ecosistema que las rodea, son los microbios que viven en su sistema de raíz, los que tienen tanto impacto en el carácter de esas plantas como las rutas metabólicas de las plantas mismas.

Si examinan de cerca el sistema de raíz, descubrirán que hay muchas, muchas, muchas colonias microbianas diversas. Estas no son grandes noticias para los viticultores, ellos se han, ya saben, ocupado con el agua y la fertilización y, una vez más, esto es, en cierto modo, mi noción de farmacología de mierda: saben que ciertos fertilizantes hacen a la planta más saludable, así que le agregan más. Con la granularidad, no necesariamente se sabe con exactitud qué organismos proporcionan qué sabores y qué características. Ahora podemos empezar a descifrarlo. Todos hablamos del terroir, adoramos el terroir; decimos: "¡Ah, mi terroir es grandioso! Es tan especial. Tengo este pedazo de tierra y crea un terroir que ni te imaginas".

Bueno, ya saben, realmente discutimos y debatimos acerca de esto; decimos que es el clima, que es el suelo, que es esto. Bueno, ¿adivinen qué? Podemos averiguar lo que es el terroir. Está ahí, esperando a que su genoma sea secuenciado. Hay miles de microbios ahí cuyo genoma es fácil de secuenciar. A diferencia de un humano, ellos, ya saben, tienen mil, dos mil genes; podemos averiguar qué son.

Todo lo que tenemos que hacer es ir por ahí tomando muestras, cavar en la tierra, encontrar esos bichos, secuenciar su genoma, correlacionarlo con los tipos de características que nos gustan y las que no (eso es sólo una gran base de datos) y luego fertilizar. Y así entendemos qué es el terroir. Entonces, algunos dirán: "¡Dios mío! ¿Estamos jugando a ser Dios?" Ahora, si manipulamos organismos, ¿estamos jugando a ser Dios? Y, ya saben, la gente siempre le preguntaba a James Watson (no siempre es el tipo más políticamente correcto) (Risas) y le decían: "¿Estás jugando a ser Dios?" Y el tuvo la mejor respuesta que he escuchado para esta pregunta: "Bueno, alguien tiene que hacerlo". (Risas)

Me considero una persona muy espiritual, ya saben, sin la parte organizada de la religión y les diré algo, no creo que haya nada antinatural. No creo que los químicos sean antinaturales. Les dije que haré que algunos de ustedes vomiten. Es muy sencillo, no inventamos moléculas, compuestos. Ellos están aquí, están en este universo. Nosotros reorganizamos las cosas, las cambiamos, pero no hacemos nada antinatural.

Ahora, podemos crear impactos dañinos, podemos envenenarnos, envenenar la Tierra, pero es un resultado natural de un error que cometimos. Así que lo que pasa en la actualidad es que la Naturaleza nos obsequia una caja de herramientas y descubrimos que es muy extensa. Hay microbios ahí afuera que en realidad hacen gasolina, lo crean o no. Hay microbios, saben; retomando la levadura. Estos son fábricas químicas, las más sofisticadas proporcionadas por la Naturaleza y ahora podemos usarlas. También hay un conjunto de reglas.

La Naturaleza no les permitirá... podemos manipular una vid, pero adivinen qué, no podemos hacer que una vid produzca bebés. La Naturaleza ha puesto un conjunto de reglas. Podemos trabajar dentro de estas reglas, no podemos romperlas, sólo estamos aprendiendo cuáles son las reglas. Sólo voy a preguntarlo; si pudieran curar todas las enfermedades, si pudieran hacer que las enfermedades desaparecieran, porque entendemos cómo funciona realmente, si pudieramos terminar con la hambruna al ser capaces de crear plantas sanas y nutritivas que crecen en un medio ambiente muy hostil, si pudieramos crear energía abundante y renovable, justo en los laboratorios Synthetic Genomics tenemos un organismo unicelular que toma el dióxido de carbono y produce una molécula muy similar a la gasolina. Entonces, el bióxido de carbono, la cosa de la que nos queremos deshacer, no el azúcar, no cualquier cosa. Bióxido de carbono, un poco de luz solar, terminan con un lípido que es altamente refinado. Podríamos solucionar los problemas energéticos, reducir el CO2, podríamos limpiar los océanos, podríamos hacer mejor vino. Si pudieramos, ¿lo haríamos? Bueno, saben, creo que la respuesta en muy sencilla. Trabajar con la Naturaleza, con este conjunto de herramientas que ahora entendemos, es el siguiente paso en la evolución de la humanidad

y todo lo que puedo decires es mantenganse sanos por 20 años. Si pueden mantenerse sanos por 20 años, vivirán 150 o talvez 300.

Gracias.