¿Qué es la secuenciación del ADN?

La secuenciación del ADN es el método que determina el orden de las cuatro bases nucleotídicas (adenina, timina, citosina y guanina) que componen la molécula de ADN y transmiten importante información genética. En la doble hélice del ADN, las cuatro bases se unen con su pareja específica para formar unidades llamadas pares de bases (pb). La adenina (A) se une a la timina (T) y la citosina (C) a la guanina (G). El genoma humano contiene unos 3.000 millones de pares de bases que proporcionan las instrucciones para la creación y el mantenimiento de un ser humano. La estructura de pares de bases hace que la secuencia de ADN sea muy adecuada para almacenar una gran cantidad de información genética. Este emparejamiento de bases complementarias es la base del mecanismo por el que las moléculas de ADN se copian, transcriben y traducen, y el emparejamiento también es la base de la mayoría de los métodos de secuenciación del ADN. Gracias a la enorme mejora de las tecnologías y métodos de secuenciación del ADN, la secuenciación de todo el genoma se ha hecho posible y asequible.

Métodos de secuenciación del ADN

La secuenciación Sanger fue descubierta por el bioquímico inglés Frederick Sanger en la década de 1970. El método Sanger es un método clásico de secuenciación de ADN que utiliza ddNTPs fluorescentes (dideoxinucleótidos, N = A, T, G o C) para evitar la adición de otro nucleótido. Puede consultar nuestro artículo «Secuenciación Sanger: Introducción, principio y protocolo’ para saber más sobre este método.

Las tecnologías de secuenciación de próxima generación (NGS, también conocida como secuenciación paralela masiva) han suplantado en gran medida a la secuenciación Sanger con ventajas como el alto rendimiento, la eficiencia de costes y la rapidez. La NGS puede determinar el orden de millones de fragmentos simultáneamente. La NGS es una secuenciación de lectura corta que requiere la construcción de una pequeña biblioteca de fragmentos, seguida de una secuenciación profunda, el preprocesamiento de los datos en bruto, la alineación de la secuencia de ADN, el ensamblaje, la anotación y el análisis posterior.

La emergente secuenciación de tercera generación, también conocida como secuenciación de lectura larga, que incluye la secuenciación PacBio SMRT y la secuenciación Oxford nanopore, puede examinar miles de millones de plantillas de ADN y ARN y detectar simultáneamente las metilaciones variables sin sesgo. Los métodos de lectura larga pueden detectar más variaciones, algunas de las cuales no pueden observarse sólo con la secuenciación de lectura corta.

Figura 1. La historia de las tecnologías de secuenciación del ADN.

Aplicaciones de las tecnologías de secuenciación del ADN

La secuenciación del ADN revela la información genética que lleva un segmento de ADN concreto, un genoma completo o un microbioma complejo. Los científicos pueden utilizar la información de la secuencia para determinar qué genes e instrucciones reguladoras contiene la molécula de ADN. La secuencia de ADN puede examinarse en busca de rasgos característicos de los genes, como los marcos de lectura abiertos (ORF) y las islas CpG. Las secuencias de ADN homólogas de diferentes organismos pueden compararse para el análisis evolutivo entre especies o poblaciones. En particular, la secuenciación del ADN puede revelar cambios en un gen que pueden causar una enfermedad.

La secuenciación del ADN se ha utilizado en medicina, incluyendo el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades y los estudios epidemiológicos. La secuenciación tiene el poder de revolucionar la seguridad alimentaria y la agricultura sostenible, incluyendo la salud animal, vegetal y pública, mejorando la agricultura a través de la cría eficaz de plantas y animales y reduciendo los riesgos de los brotes de enfermedades. Además, la secuenciación del ADN puede utilizarse para proteger y mejorar el entorno natural, tanto para los seres humanos como para la fauna salvaje.