Avui, els investigadors CaixaResearch Elena Gómez-Díaz i José Luis Ruiz Rodríguez, de l’Instituto de Parasitología y Biomedicina López-Neyra (IPBLN-CSIC) de Granada, ens expliquen com han creat ILRA, eina bioinformàtica amb un gran potencial per generar genomes d’alta qualitat en contextos especialment problemàtics, com per exemple en espècies amb genomes complexos o quan les mostres biològiques d’origen són insuficients o de mala qualitat. L’estudi de la recerca s’ha publicat a la revista Briefings In Bioinformatics, una de les més prestigioses en aquest camp.

ILRA i el seu paper en la generació de genomes de referència i accessibles

La capacitat d’obtenir seqüències genètiques precises i fiables gràcies a les tècniques òmiques és crucial per comprendre la base molecular de malalties, poder desenvolupar teràpies eficaces i avançar en el camp de la biologia en general. Aquestes tècniques permeten obtenir, a partir d’una mostra de material biològic, la composició exacta de les seqüències de l’ADN. N’és un exemple la genòmica, que permet desxifrar la composició precisa de l’ADN, tots els gens, d’un organisme, de manera que proporciona una base de dades de gran valor i utilitat per a molts estudis posteriors, com ara la predisposició a tenir una determinada malaltia o les característiques genètiques que fan que un patogen determinat sigui molt virulent.

L’Elena destaca que l’eina bioinformàtica ILRA ha estat desenvolupada en el context d’un projecte compromès amb la diversitat i la ciència igualitària perquè fa possible la correcció automàtica de genomes de referència amb una implicació mínima de l’usuari i sense exigir grans coneixements bioinformàtics, que no solen ser accessibles per a la majoria de grups de recerca: «L’objectiu de la nostra eina és que qualsevol laboratori, sense que importin ni els recursos de què disposa ni l’experiència que té en anàlisi de dades, sigui capaç d’obtenir genomes d’alta qualitat, un aspecte crucial atès que la majoria de la biodiversitat i la investigació en malalties infeccioses se centra en països en vies de desenvolupament». 

La importància d’obtenir genomes de qualitat i les seves limitacions en paràsits

Tots aquests avanços depenen en gran part de poder disposar de genomes de referència d’alta qualitat, que varien en funció de l’origen de les mostres biològiques, la metodologia de seqüenciació i les eines utilitzades, i això pot conduir a interpretacions errònies i obstaculitzar el progrés científic. 

Especialment en el cas dels paràsits, causants de moltes malalties mortals, els genomes de referència disponibles sovint presenten limitacions. Això és un problema perquè la diversitat genètica i les adaptacions locals d’aquests paràsits poden influir en la seva virulència i en l’efectivitat dels tractaments. Per exemple, gran part del coneixement es basa en genomes que s’han obtingut a partir de cultius de paràsits al laboratori, els quals poden diferir dels paràsits que circulen en entorns naturals. Les dinàmiques de transmissió en àrees endèmiques de l’Àfrica, Àsia o l’Amèrica del Sud poden modelar i deixar empremta en el genoma d’aquests paràsits, reflex de processos evolutius d’adaptació a l’ambient. En aquest enfocament rau la innovació del projecte de Gómez-Díaz, ja que des de la perspectiva evolutiva se centra a comprendre la maquinària d’adaptació que permet als paràsits de la malària sobreviure a les variacions de l’entorn.

La recerca actual tendeix a utilitzar genomes de referència de poques soques i amb això es pretén representar tots els paràsits del món. Tanmateix, cal evitar aquesta generalització, i produir nous genomes i millorar els de referència que s’utilitzen en cada cas. L’investigador de l’IPBLN i primer autor de la recerca, José Luis Ruiz, compara aquests genomes amb un mapa de carreteres: «Com més detallats i precisos siguin, més fàcil serà per a nosaltres conduir pel gran i divers paisatge de la genètica».

Genomes de referència gairebé perfectes del paràsit de la malària

El nou programa es va posar a prova comparant genomes obtinguts amb múltiples tècniques de seqüenciació i diferents organismes, com ara seqüències humanes i de diversos paràsits, com Plasmodium falciparum.

La seqüenciació d’aquest paràsit és inusualment complicada, cosa que en dificulta l’estudi i limita el coneixement bàsic de la seva biologia. Això és crític perquè Plasmodium és el causant de la malària, una malaltia infecciosa que mata centenars de milers de persones a l’any i per a la qual encara no hi ha ni un medicament ni una vacuna plenament efectius. La lluita contra aquesta malaltia s’ha vist afectada en gran part per la manca de bons genomes de referència que representin la diversitat canviant de les soques que hi ha a la natura i a les comunitats afectades. 

En aquest estudi es va dur a terme un esforç internacional amb diversos equips d’investigadors de Colòmbia, Kenya o Ghana per generar com a prova de concepte genomes de referència d’alta qualitat per als paràsits de la malària de regions menys representades, que fins ara no tenien genomes disponibles. Així es va demostrar que el programa permet obtenir genomes de referència gairebé perfectes que qualsevol grup pot fer servir en les seves investigacions, ja que representen adaptacions locals que no són presents en els genomes de referència tradicionals.

Per a Dan Otto, investigador del projecte, la rellevància d’aquesta investigació és clara: «ILRA és una eina que hauria d’ajudar els grups de recerca a millorar el seus assemblatges de genoma sense necessitat de tenir coneixements bioinformàtics profunds». A més, destaca la importància de les estades de recerca, forma mitjançant la qual va sorgir aquest projecte, i recalca que són essencials per afavorir la transferència de coneixement, aprendre de diferents cultures i donar lloc a recerca internacional del més alt nivell. 

L’estudi ha rebut finançament de la Fundació ”la Caixa”, del Ministeri de Ciència i Innovació i del Wellcome Trust, i s’ha dut a terme en el marc d’un conveni entre l’Instituto de Parasitología y Biomedicina López-Neyra, pertanyent al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IPBLN-CSIC), un equip de biologia computacional de la University of Glasgow (Escòcia) i l’equip de recerca clínica del Kenya Medical Research Institute.