Thread by @jorgemo1999

Llevamos ya varias semanas escuchando sobre la aparición de nuevas variantes del coronavirus 🦠 ¿Cómo sabemos qué tenemos diferentes variantes? ¿Cómo podemos diferenciar seres que ni siquiera podemos ver bajo un microscopio? La respuesta está en la secuenciación 🧬

Sabemos que todos los seres vivos y los virus tienen material genético: ADN o ARN. Básicamente sirven para almacenar información. Más concretamente, contienen la información necesaria para expresar las proteínas que necesita cada individuo.

Tanto el ADN como el ARN almacenan la información mediante el orden de unas determinadas moléculas: los nucleótidos. Estos nucleótidos son los elementos que forman el material genético. El orden de estos elementos es el que da sentido a la información contenida.

Por ejemplo, en el lenguaje, con unas letras limitadas, podemos formar infinitud de palabras dependiendo del orden en el que pongamos las letras. Los nucleótidos serían las letras y la información que puede contener un organismo, las palabras.

Volvamos de nuevo al material genético. El ADN se compone de 4 nucleótidos que se representan con las letras A (adenina), C (citosina), G (guanina) y T (timina). El ARN se forma también con 4 nucleótidos, los mismos que el ADN pero cambiando T por U (uracilo).

T y U tienen unas características similares por lo que de ahora en adelante solo me referiré a T, aunque debemos tener en cuenta que si se habla de ARN, en realidad, es una U y no una T.

Otra cosa que debéis saber es que todos los seres vivos tienen ADN como material genético, pero como los virus son un poco especiales pueden tener tanto ADN como ARN. Sin embargo, eso no importa para lo que vamos a explicar a continuación.

Todos los nucleótidos se organizan en parejas: A se une a T (o U) y C se une a G.

Sabiendo ya todo esto, comencemos a descifrar el orden en el que se encuentran estos nucleótidos. Hay muchos protocolos para secuenciar el material genético 🧬. Yo explicaré como funciona uno que, a mi juicio, es fácil de entender. Se trata del método de Sanger.

Primero, necesitamos el material genético a secuenciar, ADN. Como el coronavirus se trata de un virus de ARN, primero debemos convertir su ARN a ADN mediante una retrotranscripción.

Luego, se realiza una PCR modificada. En vez de añadir nucleótidos normales, añadimos una mezcla de nucleótidos normales y nucleótidos marcados (mediante radiactividad o fluorescencia) que no pueden seguir elongándose.

Una PCR básicamente copia material genético nucleótido a nucleótido. Si el molde (secuencia a copiar) es ACTG, se copia la hebra complementaria TGAC. Pues bien, si en vez de incorporar un nucleótido normal, incorpora un nucleótido marcado, se para la amplificación para esa hebra.

Ejemplo: si el molde es el mismo, pero incorporamos en la mezcla de reacción A marcado que no pueda seguir la elongación. Puede ser que este nucleótido modificado se incorpore y quede así la hebra complementaria: TGA*. ¿Y esto para que sirve? Pongamos un ejemplo más complejo.

Si tenemos la siguiente secuencia ACTGGGTACATC, y realizamos la misma operación anterior, tenemos varias opciones: se copia al completo si incorporar bases marcadas, TGA*, TGACCCA*, TGACCCATGTA*.

Podemos ver que cada molécula formada tiene una longitud diferente. Si realizamos esta operación modificando cada nucleótido en experimentos diferentes tendríamos diferentes moléculas con diferentes longitudes y, además, sabemos en qué nucleótido acaba esa molécula.

Ahora, podemos separar estas moléculas de ADN mediante un procedimiento llamado electroforesis en que se separan moléculas en función de su tamaño.

Como la secuencia es única, cada molécula tiene una longitud determinada y podemos diferenciar los 4 nucleótidos distintos ya que hemos realizado 4 veces el mismo procedimiento pero por separado para cada nucleótido, podemos recomponer la secuencia original.

Esto en la realidad se vería así. Podemos ir reconstruyendo la secuencia yendo desde el fragmento más corto hacia el más largo, como se muestra en la imagen anterior.

Esa fue una de las primeras maneras de secuenciar el ADN, pero no es la más eficiente ni la más usada actualmente, pero sirve para comprender los métodos empleados actualmente.

Ahora, gracias a las nuevas tecnologías, podemos secuenciar genomas muy grandes (como el humano) en cuestión de horas gracias, entre otras, a la NGS. Aquí podemos ver una secuenciación de Sanger en comparación a una de NGS.

La secuenciación tiene otras muchas utilidades, aparte de ayudarnos a conocer mejor a los virus. Se puede emplear para detectar mutaciones en humanos y así diagnosticar enfermedades genéticas

Podría emplearse para tener una medicina personalizada a cada individuo. Si supiéramos nuestra secuencia de ADN, los médicos podrían recetarnos el mejor tratamiento para la enfermedad que estemos padeciendo.

Los nuevos métodos de secuenciación son tan potentes que podemos determinar las diferentes especies bacterianas que hay en un determinado lugar o secuenciar una única célula de nuestro organismo 🤯

En definitiva, es un procedimiento con un potencial ( y utilidad) bestial que aún sigue en desarrollo y se espera que siga mejorando. Yo solo he mencionado un método pero hay muchísimos más, cada uno más útil para dependiendo de la situación.

Si queréis saber los métodos empleados para secuenciar el coronavirus, aquí los tenéis: ecdc.europa.eu/sites/default/…

Por si aún no sabéis demasiado bien cómo funciona una PCR:

https://twitter.com/jorgemo1999/status/1289155635620253696?s=20