Las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina han publicado un informe que establece un ambicioso plan para secuenciar las moléculas que desempeñan un papel crucial en el intercambio de información genética entre células.

El informe describe los pasos para crear la tecnología y reunir los recursos científicos colectivos necesarios para tener éxito en los próximos 15 años.

El proyecto ha sido comparado con el Proyecto Genoma Humano, el enorme esfuerzo de 13 años completado en 2003 por científicos de todo el mundo para secuenciar el ADN humano. Pero Patrick Limbach, vicepresidente de investigación de la UC, dijo que hay una diferencia importante:secuenciar el ARN es mucho, mucho más difícil.

"Es una tarea desafiante", afirmó Limbach.

Limbach forma parte del comité de estudio de la Academia Nacional de Ciencias que describió el alcance del proyecto.

"El Proyecto Genoma Humano capturó la imaginación de muchas personas para comprender quiénes somos como seres humanos", dijo Limbach. "Pero el ADN no cambia mucho. En comparación, el ARN es dinámico. Se produce y degrada constantemente. Y las células pueden modificar el mismo ARN de manera diferente, lo que aumenta la complejidad de los sistemas biológicos".

Limbach dijo que estudiar el ADN es como examinar de cerca cada detalle de una fotografía. Pero estudiar el ARN es como "tratar de examinar cada fotograma de una película mientras se reproduce. Requiere un conjunto diferente de tecnologías".

Limbach es un académico eminente de Ohio y profesor de química en la Facultad de Artes y Ciencias de la UC. En su laboratorio, ha estado utilizando herramientas como la espectrometría de masas para estudiar el ARN. Posee dos patentes relacionadas con su trabajo en análisis de ARN. El trabajo de su laboratorio fue citado 30 veces en el reciente informe de las Academias Nacionales.

"Actualmente, mi laboratorio forma parte de un proyecto colaborativo multinacional que intenta encontrar algunos de los mejores principios operativos para estudiar las modificaciones del ARN", afirmó.

La secuenciación del ARN en todas sus formas podría beneficiar profundamente la salud pública.

El informe titulado "Trazando un futuro para la secuenciación del ARN y sus modificaciones" explica cómo se "edita" y revisa el ARN, dando lugar a veces a miles de moléculas de ARN distintas para cada gen. Este complejo sistema es esencial en el crecimiento y mantenimiento de las células. Pero las alteraciones del ARN también pueden provocar una amplia gama de enfermedades humanas, desde cáncer y enfermedades cardíacas hasta trastornos neurológicos y autoinmunes.

"El principio básico de la biología molecular es que el ADN crea el ARN y el ARN crea las proteínas que nuestras células necesitan", dijo Limbach. "Entonces, si el ARN tiene errores, se lee mal o no se modifica adecuadamente, puede producir la proteína equivocada, lo que provoca todo tipo de enfermedades en la salud humana".

El informe describe cómo el proyecto podría ayudar a mejorar el diagnóstico y tratamiento de enfermedades e identificar medios más eficaces para controlar patógenos dañinos.

Casi todo el mundo ya está familiarizado con un ejemplo de cómo los científicos están aprovechando el poder del ARN en medicina. Tanto la vacuna de Pfizer como la de Moderna utilizan un tipo de ARN llamado ARNm para crear anticuerpos contra el COVID-19. La UC lideró los ensayos clínicos de la vacuna Moderna en 2020.

Los investigadores de la Universidad de Pensilvania Katalin Karikó y Drew Weissman recibieron el Premio Nobel por su innovador trabajo en la modificación del ARN que condujo a la vacuna.

"Si no hubieran hecho ya el trabajo que hicieron sobre la modificación del ARN, podríamos habernos quedado atrapados con vacunas contra la COVID que no eran tan efectivas", dijo Limbach. "Las vacunas hacen que nuestro proyecto sea mucho más accesible para que el público entienda por qué los científicos están interesados ​​en él."

En el Centro de Cáncer de la UC, los científicos están utilizando tecnología similar para desarrollar una vacuna para tratar el cáncer de páncreas, una enfermedad mortal que afecta a más de 66.000 personas cada año en los Estados Unidos. La tecnología está dando nuevas esperanzas a los pacientes que luchan contra una enfermedad que es mortal en el 95 % de los casos.

Pero los misterios del ARN encierran innumerables otras posibilidades, desde mejorar el rendimiento de los cultivos hasta crear energía renovable más eficiente. Y eso tiene importantes implicaciones para la seguridad nacional, afirmó Limbach.

El informe estima que mejorar nuestra comprensión de las modificaciones del ARN podría impulsar la economía en 4 billones de dólares al año.

"Lo que aún no tenemos es la tecnología que el informe promueve:la capacidad de tomar una sola molécula de ARN y secuenciarla y todas las modificaciones de un extremo al otro", afirmó Limbach.

Eso requerirá una gran inversión inicial tanto en infraestructura como en experiencia. El informe recomienda formas de cerrar la brecha en herramientas, tecnología e inversión pública y privada para acelerar la innovación.

"Hay que contar con la reserva de talentos. Las generaciones futuras serán las que resolverán estos problemas", afirmó.

Este campo de la ciencia relativamente nuevo también requiere un conjunto de estándares más rigurosos para preparar muestras, secuenciar, mapear y analizar para garantizar resultados reproducibles y acceso a los datos.

"Si seguimos la hoja de ruta, creemos que será factible en 15 años", afirmó Limbach.