La fábrica de genes

En un día de tonos vívidos el otoño pasado, un grupo ansioso de arquitectos, contratistas, ingenieros y científicos se reunieron en el sótano de un edificio en Rockville, Maryland. Se suponía que la estructura se convertiría para fin de año en la mayor fábrica de secuenciación de ADN en el mundo, pero la reunión de planificación confirmó que los problemas se estaban acumulando. La entrega de un generador de vapor crucial se había retrasado. Y ni siquiera estaba claro que las paredes del edificio de oficinas de 113,000 pies cuadrados, que había sido ocupado por un contratista de defensa pero ahora estaba destrozado, acomodarían todas las tuberías y cables necesarios para operar los nuevos laboratorios.



Los contratistas estaban inquietos, pero si los científicos presentes en la sala no estaban desbordados de simpatía, era porque se habían propuesto una tarea aún mayor con una línea de tiempo aún más dramática. Los investigadores trabajan para Celera Genomics Corp., una empresa formada en mayo pasado con planes de decodificar para 2001 todas las 3.500 millones de letras químicas del ADN que componen la herencia humana. Celera tiene la intención no solo de superar en cuatro años la fecha objetivo establecida originalmente por el Proyecto Genoma Humano financiado con fondos públicos (que comenzó en 1990), sino también de terminar el trabajo por una décima parte del precio de $ 3 mil millones del proyecto del gobierno.

Los ojos de Dios a la venta

Esta historia fue parte de nuestro número de marzo de 1999





opa gangnam style video
  • Ver el resto del número
  • Suscribir

Si estas afirmaciones provinieran de otra empresa, podrían descartarse como escandalosas. Pero Celera es hija de Perkin-Elmer, la empresa de instrumentos que monopoliza el mercado de las máquinas secuenciadoras de ADN automatizadas, y de J. Craig Venter, el investigador del genoma más controvertido y productivo del mundo. Los socios acordaron darle a TR una vista previa de la sustancia detrás de su ambicioso plan, y permitieron que un reportero siguiera el proceso a medida que se creaban las instalaciones de Celera.

Gran parte de la experiencia científica que impulsa a Celera proviene del Instituto de Investigación Genómica (TIGR), un laboratorio independiente que Venter fundó en 1992. En TIGR, también en Rockville, el personal de Venter ha empleado un método de disparo rápido conocido como enfoque de escopeta aleatoria para decodificar los genomas de casi una docena de bacterias. Ningún otro laboratorio ha producido más lecturas de secuencias de ADN de las largas cadenas de letras químicas designadas A, C, G y T que componen la molécula de ADN. Por otra parte, el enfoque de Venter nunca se ha probado en nada tan grande como el genoma humano, que contiene aproximadamente 1000 veces más ADN que un microbio promedio. Es difícil ... comprender toda la escala de esto, dice Venter, ahora presidente de Celera. Puedo lidiar con millones, al menos, porque ahora los gasto todo el tiempo.

El dinero detrás de Celera proviene de Perkin-Elmer, un gigante de los instrumentos para el cual el proyecto es un cambio dramático hacia el control de datos en lugar de simplemente fabricar y vender equipos. La decisión de los funcionarios de la sede de Perkin-Elmer en Norwalk, Connecticut, de poner en funcionamiento un nuevo y poderoso secuenciador de ADN ha sorprendido a la industria de la biotecnología y ha generado comparaciones con el paso de Microsoft hacia la publicación en línea. Los socios se adelantaron a los temores de que pudieran secuestrar el genoma prometiendo entregar los datos de forma gratuita (pero con algunas salvedades) al sector público. Entre el método de la escopeta de Venter y los bolsillos profundos y las nuevas máquinas de Perkin-Elmer, Celera parece estar a la altura de su nombre: un juego de palabras celeridad, para la rapidez de acción.



Tour por la fábrica

Hoy, cuatro meses y muchas noches después de la reunión de planificación desgarrada por la ansiedad, la fábrica de genes está completa. La única señal de que el edificio de vidrio contiene lo que podría decirse que es el laboratorio de biología molecular más prolífico del mundo son dos enormes unidades de aire acondicionado agachadas en la hierba. Los enfriadores, demasiado pesados ​​para colocarse en la parte superior del edificio, enfrían 1.600 metros cúbicos de aire por minuto y lo conducen al corazón de la instalación, donde 257 nuevas máquinas secuenciadoras zumban en filas ordenadas.

Las máquinas grises, modelo 3700 hasta la cintura, fueron desarrolladas durante dos años casi en secreto por la subsidiaria de Perkin-Elmer en la costa oeste, Applied Biosystems. Solo una de esas máquinas, dice Venter, tiene más capacidad de secuenciación que muchos grandes laboratorios académicos, la mayoría de los cuales se basan en un modelo anterior llamado 377. En total, calcula Venter, Celera puede decodificar casi tanto ADN en un día como todos los principales laboratorios financiados por el Proyecto Genoma Humano producidos el año pasado.

Es lo que hay dentro de estas nuevas máquinas lo que las hace tan rápidas. Cada uno contiene 104 capilares de vidrio: tubos huecos delgados como un cabello que la máquina puede llenar automáticamente con un polímero almibarado y luego limpiar con una solución diluida de ácido nítrico. El trabajo del secuenciador es clasificar los fragmentos de ADN por tamaño. Tirados por un campo eléctrico, los fragmentos pequeños se mueven a través de los tubos más rápido que los grandes. Los capilares reemplazan las engorrosas placas de gel tóxico del tamaño de una bandeja de cafetería que se usaban en modelos anteriores, que un técnico calificado tenía que cambiar cada pocas horas. Provisto de productos químicos y más de 1.000 muestras de ADN, el 3700 automatizado puede funcionar durante casi dos días sin intervención humana, dice Mark Adams, el joven científico que supervisa la operación de secuenciación de Celera. A plena capacidad, Celera espera leer 100 millones de letras de secuencia de ADN cada día.



Más de la mitad del personal de Celera, respaldado por ocho servidores informáticos de 6 pies y 64 bits ubicados en un edificio adyacente, se dedicará a descifrar la avalancha de datos que fluyen desde las instalaciones de secuenciación. El líder del análisis es Gene Myers, un experto en análisis de patrones con licencia del departamento de ciencias de la computación de la Universidad de Arizona.

ian j. buen compañero

El desafío al que se enfrentará el personal de Myers es algo así como volver a ensamblar una Biblia completa a partir de 10 copias que se han roto en pedazos pequeños. Dado que las máquinas de secuenciación solo pueden leer tramos cortos de ADN, el genoma primero debe romperse en pedazos más pequeños. Los científicos de Celera empezaron por tomar ADN de varias células humanas y triturarlo químicamente en millones de fragmentos superpuestos aleatorios de unos pocos miles de letras. Para mantener una biblioteca de estos fragmentos, los científicos los injertaron en colonias de bacterias E. coli. Siguiendo la estrategia de la escopeta, Celera secuenciará 500 letras de cada extremo de un fragmento; repitiendo el proceso en toda la biblioteca se obtienen 70 millones de secuencias separadas.

La tarea de Myers es desarrollar algoritmos que puedan ensamblar estos elementos una vez que se haya leído su código. Aunque suena como un trabajo sencillo, simplemente alinee las letras superpuestas y comience a pegar, es todo lo contrario. Coge la Biblia destrozada. Frases comunes como No harás ... o Benditos sean ... harían mucho más difícil volver a ensamblar el buen libro porque algunos fragmentos parecen superponerse cuando, de hecho, no es así. El genoma está igualmente repleto de secuencias repetidas, algunas cortas, otras largas, algunas presentes en un millón de copias, otras repetidas solo dos veces.

¿Cuánto ganan los rastreadores de contactos?

Por esa razón, los científicos que trabajan en el Proyecto Genoma Humano financiado con fondos públicos han trazado laboriosamente el genoma antes de comenzar a secuenciar. Más o menos como averiguar a dónde van los capítulos de la Biblia antes de romper las páginas, significa que luego tendrán que volver a juntar muchas pilas pequeñas, en lugar de una enorme. Elbert Branscomb, director del Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía, cree que el rompecabezas de 70 millones de piezas de Celera puede ser irresoluble. Hasta qué punto será un problema, nadie tiene ni siquiera una conjetura moderadamente buena, dice Branscomb.

Myers sostiene que la clave de la solución es que las piezas del rompecabezas de Celera vienen en pares levantadas de los extremos de un solo fragmento, cuya longitud total conocen. Cree que los pares limitarán el problema lo suficiente como para llegar a una solución única. Los científicos externos dicen que la estrategia de Celera sería imposible sin las secuencias ya desarrolladas en laboratorios financiados con fondos públicos, pero Myers sostiene que el rompecabezas podría resolverse de todos modos. La información externa es solo un recurso, dice. Si fuéramos a hacer un genoma del que no tenemos datos, digamos pasto Bermuda, podríamos hacer una operación autónoma.

Si la operación de Celera representa o no ciencia de primer nivel es todavía un tema de debate en la comunidad del genoma. Sin lugar a dudas, la versión del genoma de Celera tendrá muchos, muchos pequeños huecos. Una fotocopia, por así decirlo, que ofrezca el panorama general y la mayor parte de los detalles, pero puede que no alcance el estándar de alta fidelidad previsto por el Proyecto Genoma Humano.

Después del genoma

Sin embargo, los datos serán lo suficientemente buenos para llevarlos al mercado. Venter ha dicho que regalará la secuencia sin procesar descargándola en el repositorio público en línea conocido como GenBank. Entonces, ¿qué queda por vender? Bastante. Los beneficios de Celera pueden provenir en gran parte de la concesión de licencias a las empresas farmacéuticas de una base de datos que empaqueta la secuencia en una forma más accesible. Las compañías farmacéuticas extraerán los datos en busca de genes con aplicaciones médicas, aunque Venter dice que Celera primero encontrará y patentará varios cientos de genes por sí misma. Celera también retendrá información sobre letras de ADN individuales que varían entre personas llamadas polimorfismos de un solo nucleótido. Estas diferencias pueden predecir la susceptibilidad de una persona a enfermedades o reacciones a medicamentos tóxicos. Y más allá del genoma humano se encuentran otros. Monsanto, la gran empresa agrícola, ya ha sugerido que Celera adopte el genoma del arroz.

Como le gusta señalar a Venter, terminar la secuencia humana es simplemente el comienzo de una nueva era en la que los datos se pueden utilizar para mejorar la salud humana. Si los planes de Celera funcionan, esta época posgenómica llegará antes de lo previsto. De hecho, Celera adelantó la línea de tiempo para leer el genoma antes de que se derribara una sola pared para la renovación de la fábrica. En reacción a la competencia inesperada, los directores del Proyecto Genoma Humano, financiado con fondos públicos, han anunciado que ahora planean poner fin a todo el proyecto para 2003, dos años antes de lo que pedía el cronograma original. Y para 2001, cuando Celera se comprometió a revelar sus datos, los científicos del sector público se comprometieron a presentar un borrador de trabajo para igualarlo. Genoma público o privado, la celeridad está definitivamente a la orden del día.

esconder

Tecnologías Reales

Categoría

Sin Categorizar

Tecnología

Biotecnología

Política De Tecnología

Cambio Climático

Humanos Y Tecnología

Silicon Valley

Informática

Revista Mit News

Inteligencia Artificial

Espacio

Ciudades Inteligentes

Blockchain

Artículo De Fondo

Perfil De Exalumnos

Conexión De Exalumnos

Característica De Noticias Del Mit

1865

Mi Vista

77 Mass Ave

Conoce Al Autor

Perfiles De Generosidad

Visto En El Campus

Cartas De Exalumnos

Función De Noticias Del Mit

Cadena De Bloques

Perfil De Ex Alumnos

77 Avenida De Masas

Política Tecnológica

Perfiles En Generosidad

Noticias

Revista De Noticias Del Mit

Elecciones 2020

Con Índice

Bajo La Cúpula

Manguera

Historias Infinitas

Proyecto De Tecnología Pandémica

Del Presidente

Artículo De Portada

Galería De Fotos

Recomendado