Una célula alberga un universo propio. Allí, el ADN humano se enrolla y se pliega, lo que crea una arquitectura sorprendente e invisible.
Recientemente, esa estructura se reveló con la presentación de un mapa tridimensional de los cromosomas humanos sin precedentes: un grupo de científicos detalló cómo se distribuyen y se enlazan en el núcleo.
El hallazgo, publicado por la revista Nature, abre la puerta a nuevas maneras de entender el origen y desarrollo de enfermedades genéticas, según los autores.
Localizar y seguir cada gen en este mapa abre el camino a futuros diagnósticos y terapias, ya que el modo en que el ADN se organiza afecta directamente todo el funcionamiento celular.
En esta investigación participaron Job Dekker, el equipo del Proyecto Nucleoma 4D y varias instituciones científicas de Estados Unidos.
Los resultados aportaron una base para una comprensión mejorada de cómo la organización física del ADN humano se asocia con la expresión biológica.
El rompecabezas de los genes humanos
Descifrar cómo se acomoda el genoma humano dentro de la célula es uno de los grandes retos de la ciencia. El ADN no es una hebra recta, se ordena enroscado sobre histonas, formando la cromatina y creando vínculos y lazos.
Durante mucho tiempo, los expertos quisieron entender cómo esa morfología física define si un gen se enciende o apaga. El gran objetivo fue construir la imagen más fiel de la disposición interna de los genes.
El núcleo celular es minúsculo y ordenado, con cada fragmento de ADN en lugar específico. Los científicos lo nombran nucleoma 4D al sumar la variable del tiempo, porque la configuración varía según la etapa de la vida celular.
El nuevo estudio buscó descubrir si la ubicación y el contacto entre genes influyen de verdad en las funciones y comportamientos celulares.
Diseñaron una base de datos robusta que muestra conexiones y ubicaciones exactas de cromosomas en el núcleo, al recurrir a técnicas específicas de captura cromosómica.
El escenario oculto de los cromosomas
La investigación se centró en células madre embrionarias y en fibroblastos, ambos tipos centrales para la biología humana.
Se identificaron más de 140.000 lazos de cromatina por tipo celular, lo que permitió reconstruir con precisión el patrón de plegado del ADN.
El trabajo combinó diferentes métodos y validó sus resultados. “La integración de conjuntos de datos de los diferentes métodos permitió a los autores comparar cada método y evaluar su utilidad”, señalaron los investigadores.
El plegado se explica por mecanismos como extrusión de lazo y separación de fases. Estos términos describen cómo el ADN forma zonas con actividad y zonas silenciosas dentro de las células.
El equipo pudo desarrollar mapas espaciales que muestran procesos genéticos como la transcripción y la replicación en un contexto 3D dentro de la cromatina.
La mezcla de técnicas dio sentido tanto a la estructura como a la dinámica de cada cromosoma. El estudio destacó la importancia de validar pruebas y cotejarlas con información previa. Los investigadores consideraron que los resultados facilitarán nuevas rutas para la investigación biológica y médica.
“Este recurso proporciona una base para una comprensión mejorada de cómo la organización física del ADN humano se asocia con la expresión biológica”, recalcaron.
Lo que queda pendiente del mapa tridimensional
El grupo científico advierte que “se necesitarán nuevas investigaciones” para comprender de manera directa cómo las formas espaciales observadas se traducen en funciones genéticas específicas.
El estudio puntualizó que habrá que decidir cuándo usar cada método de captura cromosómica en futuras investigaciones y cuáles son sus limitantes frente a otras técnicas.
Aunque el mapa es más preciso que cualquier anterior, todavía persisten incógnitas, como descifrar patrones repetitivos y alcanzar una personalización celular.
En el futuro, el objetivo será “ubicar genomas individuales a nivel de célula” y relacionar la localización cromosómica con la activación genética.
Por ahora, este mapa sienta las bases para que los biólogos estudien el papel de los cromosomas humanos en la salud y los trastornos del organismo.