El Premio de Tecnología del Milenio 2020 es para …

El Premio de Tecnología del Milenio 2020, anunciado en mayo, ha sido otorgado a Shankar Balasubramanian y David Klenerman, “por su desarrollo de técnicas revolucionarias de secuenciación de ADN”. Su trabajo es una combinación perfecta de ciencia e innovación, y muy adecuado, ya que todos hemos escuchado mucho sobre la secuenciación del genoma en el contexto de la pandemia en curso.

Énfasis en la innovación

Otorgado por la República de Finlandia, junto con las principales instituciones académicas e industrias finlandesas, el Millennium Prize tiene una perspectiva del siglo XXI, con un fuerte énfasis en la innovación. Los ganadores anteriores incluyen a Tim Berners-Lee (por implementar la red mundial) y Frances Arnold (por su trabajo sobre la evolución dirigida en un entorno de laboratorio). Tres de los once galardonados hasta ahora han ganado posteriormente premios Nobel. ¡Esperamos, conteniendo el aliento, a Balasubramanian y Klenerman!

Shankar Balasubramanian nació en Chennai y ha vivido en Inglaterra la mayor parte de su vida. Después de su doctorado, se incorporó al Departamento de Química de la Universidad de Cambridge. Se asoció con David Klenerman, reclutado por el Departamento aproximadamente al mismo tiempo. El objetivo inicial era construir un microscopio que pudiera seguir moléculas individuales. De especial interés para él fue la maquinaria molecular que usa el ADN para hacer copias de sí mismo. En algún lugar de sus discusiones surgió el germen de la idea de una nueva forma de leer el alfabeto que compone el ADN, y así acceder a la información almacenada en ellos.

El ADN (o ARN, en algunos virus), el material genético de las formas de vida, está formado por cuatro bases (A, T, G y C; U reemplazando a T en el caso del ARN). Un cromosoma es el dúplex de una larga cadena lineal de estos, y en la secuencia de ADN hay información, el modelo de la vida. Se sabe que la vida puede replicarse y el ADN se replica cuando una enzima, la ADN polimerasa, sintetiza una hebra complementaria utilizando una hebra de ADN existente como plantilla.

Idea revolucionaria

La idea revolucionaria de Balasubramanian y Klenerman fue secuenciar el ADN (o ARN) utilizando este proceso de síntesis de cadenas. Modificaron hábilmente sus bases ATGC para que cada una brillara con un color diferente. Cuando se copia, la copia “coloreada” del ADN se puede descifrar solo a partir de los colores, utilizando dispositivos ópticos y electrónicos en miniatura.

Un avance muy significativo en su método de “secuenciación de próxima generación” (NGS) radica en el tamaño del ADN que se puede secuenciar de una vez: se pueden secuenciar más de un millón de pares de bases, lo que se traduce en cientos de genes o incluso en todo el genoma. de un organismo. Esto es posible secuenciando simultáneamente cientos de piezas de ADN al mismo tiempo. Muchas copias de esta larga “oración” de ADN se dividen aleatoriamente en pequeños pedazos, cada uno de no más de unos pocos cientos de bases de largo, que están todos secuenciados juntos. A continuación, las “lecturas” se unen, en forma de rompecabezas, para dar la secuencia final.

Esta tecnología se escindió como entidad comercial, Solexa, con la iniciativa de Balasubramanian y Klenerman. Esta startup extraordinariamente exitosa fue adquirida más tarde por la empresa de biotecnología Illumina.

Costo descendente

¿Qué pasa con el costo de toda esta secuenciación? Cuando el Proyecto Genoma Humano entregó la primera secuencia casi completa de nuestro genoma, se estimó que el costo fue de 3 mil millones de dólares. Como todos nuestros cromosomas juntos tienen 3 mil millones de pares de bases, se convierte en un cálculo fácil: un dólar por base secuenciada. Para el año 2020, las tecnologías de secuenciación de próxima generación habían bajado el precio de la secuenciación de su genoma a mil dólares; cuando esta tecnología prevalezca en la India, ¡esta suma debería convertirse en unos pocos miles de rupias!

Pensar que un genoma de coronavirus no tiene 3 mil millones sino 30,000 bases de ARN, no es sorprendente que esto haya resultado en una explosión de datos sobre los genomas del nuevo coronavirus y sus variantes. Las autoridades sanitarias del Reino Unido han secuenciado el genoma viral de una de cada dieciséis personas que dieron positivo en la prueba de Covid. El popular sitio de intercambio de datos genómicos GSAID tiene más de dos millones de envíos de secuencias genómicas de Cov-2, de 172 países. NGS ha estado en el centro de la supervisión de la propagación de variantes virales en todo el mundo y del seguimiento de la fuente de los brotes.

Shankar Balasubramanian continúa dirigiendo un excelente laboratorio, enfocado en el diseño de moléculas terapéuticas que sintonizarían la expresión incontrolada de ciertos genes, y así controlarían el daño que causan en condiciones como el cáncer.

(Este artículo ha sido escrito por D. Balasubramanian en colaboración con Sushil Chandani, biólogo computacional profesional, [email protected])

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