Profesores tadeístas desarrollan software que reconoce secuencias genéticas

¿Sabía usted que el genoma de un espermatozoide puede contener una secuencia cercana a los 3.500 millones de caracteres, equivalentes a mil libros de cien páginas? Las secuencias genéticas o la “huella” biológica del ADN de cada uno de los seres vivos es una gran biblioteca que busca ser descifrada, con el ánimo de descubrir nuevas enfermedades e información útil incluso para la medicina forense o la prevención de malformaciones genéticas en los seres humanos. Sin embargo, descifrar las secuencias genéticas, desde su principio hasta su fin, puede ser una tarea dispendiosa si se realiza de forma manual.

Conscientes de esta realidad, Javier Hernández, profesor de las asignaturas de genética y biología molecular de los programas de Biología Ambiental y Biología Marina, y Jorge Herrera, docente del programa de Ingeniería Industrial, desarrollaron GenFind, un software creado en Visual Basic bajo un entorno macro de Excel, que tiene como fin reconocer las secuencias de los genes que se identifican diariamente en el trabajo de campo del genetista. Desde junio de este año, el programa ya se encuentra registrado ante la Dirección Nacional de Derechos de Autor.

Al respecto, Hernández sostiene que “la genómica o estudio sobre el funcionamiento, la evolución y el origen de los genomas se empezó a hacer desde el año 1990 cuando se dio inicio al proyecto Genoma Humano, el cual básicamente era un proyecto de medicina para saber qué enfermedades y qué relación había entre estas y los genes humanos. Ahora, esta disciplina está muy unida a los programas de computación, lo que se ha denominado como bioinformática. Hay unos resultados de investigación que se arrojan después de secuenciar partes o genomas completos, pero para poder saber si hay genes en una secuenciación es necesario usar programas de computación que identifiquen los marcos de lectura abiertos, es decir el inicio y el final de los genes. Ese es el objetivo principal de GenFind”.

De acuerdo con Hernández, a través de este programa se podría hacer un banco de genes con secuencias que aún no han sido reportadas o estudiadas o que simplemente se encuentran en una base de datos: “los investigadores no tienen todo el tiempo para leer qué elementos tienen sus secuencias. Actualmente hay millones de secuencias en GenBank (banco de genes) que no han sido leídas y que nosotros podemos identificar , estudiar y mediante otros programas de computadores establecer su función, su estructura 3D, entre otros elementos, como lo es el caso de las proteínas”, comenta el genetista. Aunque se puede crear una base de datos para guardar las secuencias estudiadas, el programa está diseñado para que se trabaje con una secuencia a la vez.

Como lo acota Herrera, GendFind es un software que nace como un proceso de apropiación del conocimiento, entre tanto ya existen en la actualidad programas que determinan los pares bases de una secuencia genética. Sin embargo, una de las principales ventajas de este programa es su portabilidad y fácil instalación en cualquier computador que soporte Microsoft Office, así como el acceso a la información, puesto que el software no requiere conexión a internet. Ello permite que el usuario pueda trabajar las cadenas de genes en cualquier lugar: “este software puede ser muy útil no sólo para investigación sino para trabajo en el aula con los estudiantes, tanto para dar las clases como para que ellos trabajen con el programa y se aproximen aún más al estudio de los genes”, sostiene el docente tadeísta.

Un trabajo interdisciplinario con sello tadeísta

GenFind surge como una necesidad académica desde la asignatura de biología molecular, especialmente para optimizar los tiempos de descifrado de los genes en los trabajos en clase. Lo que inicialmente nació como una charla de amigos entre Hernández y Herrera, ahora se proyecta como un trabajo de largo aliento, donde el objetivo es desarrollar una serie de programas intuitivos y fáciles de manejar, los cuales den cuenta de las temáticas vistas en el curso. Una de las próximas metas de estos profesores tadeístas es diseñar un software que se denomine GenTranslate, programa que tendrá como propósito traducir las secuencias genéticas a proteínas, es decir, pasar del genotipo (información genética que posee un organismo en particular) al fenotipo (interacción entre el genotipo y el ambiente que lo rodea).  

El programa nace del conocimiento previo en genética de Hernández y la experiencia en el desarrollo de aplicaciones en entornos como Excel por parte de Herrera. El desarrollo del software tardó cerca de ocho meses y fue realizado en su totalidad por los profesores: “es un trabajo interdisciplinario donde se unen las áreas de la genética y la informática. Es una experiencia constructiva, donde una disciplina aprende de la otra”, añade Herrera. Ahora, como lo sostiene el profesor de Ingeniería Industrial, se desea involucrar a los estudiantes en el desarrollo de nuevos proyectos.

¿Cómo funciona GenFind?

GenFind se encarga de identificar los seis marcos de lectura abiertos utilizando los códigos genéticos estándar o codón de inicio (ATG) y de parada o final (TAA, TAC y TGA). De esta forma, la secuencia de un gen tiene una combinación específica de cuatro bases: Adenina (A), Tiamina (T),  Citosina (C) y Guanina (G), nucleotidos que permiten diferenciar las características genéticas de distintas especies, como por ejemplo el genoma humano y el del cerdo. Gracias a la información contenida en estas secuencias, las células que constituyen nuestro cuerpo generan una identidad biológica única, como lo es el caso del color de piel, la formación de uñas y músculos, así como procesos fisiológicos de vital importancia, entre ellos la producción de insulina.

De esta manera, un programa como GenFind permite que el trabajo de desciframiento de secuencias que usualmente puede tardar semanas en realizarse, ahora pueda efectuarse en cuestión de segundos gracias a las variables programadas en la macro. El software finalmente entrega los marcos de lectura, al tiempo que presenta los pares de bases de las secuencias del genoma, con el fin de ser analizados por los profesionales de la Genética.