Tecnologías de secuenciación: pasado, presente y futuro

1970-2000

• Hace más de cuatro décadas, Frederick Sanger y sus colegas desarrollaron un método para decodificar la información genética almacenada en el ADN.
• El método de secuenciación capilar permitió la secuenciación del 1er genoma humano y, aunque requiere mucha mano de obra, sigue siendo el estándar de oro actual en términos de precisión.

Máquinas de secuenciación capilar utilizadas en el Proyecto Genoma Humano.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited

2000-2010

• Desde el 1er genoma humano, el costo y el tiempo de respuesta para secuenciar un genoma humano, o incluso varios genomas en paralelo, ha disminuido extraordinariamente, mucho más de lo que nadie predijo.
• Este rápido desarrollo fue posible a principios de la década de 2000 por dos factores principales: una nueva generación de tecnologías de secuenciación de alto rendimiento denominadas secuenciación de segunda generación y el rápido desarrollo de la potencia informática.
• La secuenciación de segunda generación tuvo un proceso sencillo de preparación de muestras y una alta paralelización del proceso de secuenciación, en otras palabras, secuenció muchas cadenas cortas de ADN al mismo tiempo.
• Las máquinas producidas por la compañía de biotecnología Illumina se convirtieron en las más conocidas en el mercado de secuenciación con su «genoma de $ 1000 dólares».

Máquinas de secuenciación Illumina en el centro de secuenciación del Instituto Sanger en 2009.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited

2010-hoy

• A partir de 2010, surgió una tercera generación de secuenciadores liderados por PacBio y Oxford Nanopore Technology (ONT). Ambas tecnologías utilizan la secuenciación de una sola molécula y nos permiten decodificar tramos mucho más largos de fragmentos de ADN, también llamados lecturas largas.
• Aunque estas nuevas máquinas son más caras e inicialmente eran menos precisas que las tecnologías de secuenciación anteriores, los beneficios de las lecturas largas radican en su nombre. Así como un rompecabezas con unas pocas piezas grandes es mucho más fácil de resolver que uno con muchas pequeñas, ensamblar un genoma es mucho más fácil con datos de lectura larga.
• Durante la última década, los secuenciadores de 3ª generación han mejorado mucho y ahora compiten con los secuenciadores de la generación anterior en términos de precisión (calidad de datos).
• Su costo sigue siendo alto, pero las lecturas (extra) largas que producen son extremadamente útiles cuando queremos secuenciar especies nunca antes secuenciadas.
• Algunos de los secuenciadores de 3ª generación no son más grandes que un teléfono inteligente, e incluso se utilizaron a bordo de la Estación Espacial Internacional.
• Gracias a este rápido impulso en el mundo de la secuenciación, las tecnologías de secuenciación ahora pueden introducirse en los hospitales o utilizarse para proyectos a gran escala, como la vigilancia de la pandemia de Covid-19.

Máquina de secuenciación MinION (conectada a una computadora) utilizada por la astronauta y bióloga Kate Rubins en la Estación Espacial Internacional.
Crédito de la imagen: NASA

Artículo escrito por Louise Aigrain, científica sénior del equipo de investigación y desarrollo de tuberías de ADN» en el Instituto Wellcome Sanger.