En la última década, el uso de la genómica en India ha experimentado una transformación significativa, tanto que los diagnósticos, el manejo y el tratamiento de muchas enfermedades, incluidas la tuberculosis, los cánceres y aquellos causados por la resistencia a los antimicrobianos, están al borde de una revolución.
Más recientemente, en enero de 2024, el Departamento de Biotecnología informó que había completado la secuenciación de 10,000 genomas de 99 grupos étnicos en su proyecto ‘Genoma India’. Esta iniciativa nacional tiene como objetivo desarrollar un genoma de referencia para el pueblo indio, lo que ayudará a diseñar ‘chips genéticos’ para diagnósticos de bajo costo e investigación.
Anteriormente, en octubre de 2020, el Consejo de Investigación Científica e Industrial (CSIR) había secuenciado los genomas completos de 1,008 individuos en India representando diversos grupos étnicos en seis meses. Este esfuerzo fue parte de una misión llamada ‘IndiGen’ para crear un conjunto piloto de datos con el que los investigadores podrían analizar la epidemiología de las enfermedades genéticas y ayudar a desarrollar enfoques de detección asequibles, optimizar el tratamiento y minimizar los eventos adversos.
Otros consorcios más específicos de enfermedades también han surgido en todo el país y se están realizando esfuerzos para crear nuevos conjuntos de datos para abordar problemas de salud individuales, desde la antigua plaga de la tuberculosis hasta los cánceres, trastornos genéticos raros en niños e incluso la resistencia a los antimicrobianos. Los investigadores también han logrado extraer más valor de estos datos utilizando inteligencia artificial y aprendizaje automático, y combinando su contenido con otros extensos conjuntos de datos sobre proteínas (proteómica), expresión génica en células (transcriptómica) y cambios químicos que regulan la expresión génica (epigenómica) para desarrollar un enfoque ‘multi-ómico’ para abordar las enfermedades.
Tuberculosis
Un consorcio reciente se refiere a la tuberculosis, una enfermedad que sigue representando desafíos significativos para su erradicación, en India y en todo el mundo. El Consorcio Indio de Vigilancia Genómica de la Tuberculosis (InTGS) consta de 10 sitios en India que abarcan ocho estados para la tuberculosis, con el objetivo de secuenciar alrededor de 32,000 cepas clínicas de tuberculosis de pacientes activos y desarrollar un repositorio biológico centralizado de cepas clínicas de Mycobacterium tuberculosis en India.
Otros objetivos importantes en relación con la tuberculosis incluyen mapear la diversidad genética de aislamientos pulmonares y extrapulmonares de la bacteria de la tuberculosis de casos activos recién reportados en India, los resultados del tratamiento asociados y correlacionar mutaciones con patrones de resistencia a los medicamentos, según Vinay Nandicoori, director del Centro para la Biología Celular y Molecular del CSIR (CCMB), Hyderabad. El objetivo final del proyecto es validar las mutaciones identificadas para desarrollar un método basado en secuencias para determinar la resistencia a los medicamentos y combinar los datos epidemiológicos con resultados de secuenciación de genomas completos para desarrollar soluciones efectivas.
Científicos de una mezcla de institutos de investigación líderes han dividido las diferentes partes del proyecto de la siguiente manera. En la primera etapa, los científicos del Instituto de Estudios Médicos de Postgrado Jawaharlal, Puducherry; el Instituto Nacional de Investigación en Tuberculosis, Centro de Investigación Médica Bhagwan Mahavir, Hyderabad; el Colegio Médico del Gobierno Byramjee Jeejeebhoy, Pune; y el Hospital P.D. Hinduja, Mumbai, recopilarán las muestras clínicas, incluidos los metadatos de los pacientes. A continuación, los científicos del Centro Internacional de Ingeniería Genética y Biotecnología, Nueva Delhi, aislarán el material genético de las muestras y establecerán un repositorio de cepas. En la tercera etapa, los científicos del CCMB y el Instituto Nacional de Genómica Biomédica, Kalyani, llevarán a cabo la secuenciación del genoma completo. En la cuarta y última etapa, un equipo en el Instituto Nacional de Inmunología, Nueva Delhi, llevará a cabo el análisis de datos de secuenciación de ARN y desarrollará modelos de IA y ML para predecir la resistencia a los medicamentos y tener en cuenta los metadatos para detectar patrones de resistencia, según el Dr. Nandicoori.
“Este es un proyecto enorme, enorme, enorme”, añadió. El punto de partida es generar datos de referencia, una tarea relativamente ignorada en India en comparación con varios otros países.
Trastornos genéticos raros
India también ha lanzado una misión panindia para Trastornos Genéticos Raros Pediátricos (PRaGeD), que, a pesar de su rareza, se han convertido en una preocupación común de salud pública. La misión PRaGeD planea crear conciencia, realizar diagnósticos genéticos, descubrir y caracterizar nuevos genes o variantes, proporcionar asesoramiento y desarrollar nuevas terapias para enfermedades genéticas raras que afectan a los niños de India.
La misión incorporará datos de IndiGen en sus tuberías bioinformáticas internas que utilizará para analizar las partes de un genoma que codifican proteínas (exoma). El Centro de Huellas Digitales y Diagnósticos de ADN del CSIR (CDFD), Hyderabad, en colaboración con 15 centros en toda India, planea reclutar pacientes y sus familias con trastornos genéticos raros.
“El estudio tiene como objetivo identificar nuevos genes para varios fenotipos heredados conocidos y no explicados, pero también ayudar al paciente y la familia con el manejo de la enfermedad y el diagnóstico prenatal”, dijo Ashwin Dalal, líder de grupo para diagnósticos y científico en CDFD. El equipo también caracterizará nuevos genes o variantes para determinar su función o papel en el trastorno, utilizando líneas celulares y/o organismos modelo como ratones, moscas de la fruta y peces cebra.
También en la misión está el uso de secuenciación de próxima generación, una de las últimas herramientas para manejar enfermedades raras y evaluar la probabilidad de desarrollar varias enfermedades crónicas, especialmente cuando las pruebas convencionales arrojan resultados negativos. “Implementar pruebas genéticas de recién nacidos a nivel nacional puede contribuir al manejo de condiciones genéticas raras mediante diagnósticos más rápidos y precisos”, dijo el Dr. Dalal.
Cánceres
El Consorcio del Genoma del Cáncer de India (ICGC-India), parte del Consorcio Internacional del Genoma del Cáncer (ICGC) y respaldado por el Departamento de Biotecnología, planea caracterizar las anomalías genómicas en diferentes tipos de cáncer en pacientes indios e identificar variaciones genéticas específicas de la población que están vinculadas al riesgo de cáncer y a la respuesta al tratamiento. Dichos proyectos de secuenciación de genoma a nivel de población pueden facilitar el descubrimiento de nuevos biomarcadores, posibles nuevos objetivos de tratamiento y estrategias de tratamiento personalizadas, según Dinesh Gupta, líder de grupo de bioinformática translacional en el Centro Internacional de Ingeniería Genética y Biotecnología, Nueva Delhi.
Varias instituciones indias han establecido repositorios de datos genómicos similares al ICGC para facilitar la investigación del cáncer y las iniciativas de medicina de precisión que se adaptan a la composición genética de la población india, dijo el Dr. Gupta. Otro ejemplo es el proyecto Atlas del Genoma del Cáncer de India, una iniciativa sin fines de lucro público-privada-filántropa que intenta crear un catálogo completo de alteraciones genómicas en diversos tipos de cáncer prevalentes en India. Esto podría ayudar a los investigadores a identificar nuevos biomarcadores y objetivos de tratamiento. El Atlas recopila y genera genómica detallada con datos clínicos vinculados.
Los ensayos clínicos en cáncer también están comenzando a incorporar la genómica en el país, agregó el Dr. Gupta. Los centros oncológicos indios clasifican a los pacientes utilizando perfiles genómicos para ensayos clínicos basados en sus subtipos moleculares y emparejan posibles respondedores con terapias dirigidas.
Resistencia a los antimicrobianos
La genómica y la metagenómica son útiles para analizar la resistencia a los antimicrobianos y comprender la posibilidad de una rápida propagación de funciones de resistencia a los antibióticos entre especies bacterianas. Algunos microbios, como las bacterias que causan la tuberculosis, crecen muy lentamente, incluso en condiciones de laboratorio, explicó Bhabhatosh Das, profesor asociado en el Instituto de Ciencias y Tecnología de la Salud Translacional, Faridabad. “Entonces, los médicos recetan antibióticos sin conocer el perfil de resistencia real de los agentes infecciosos”.
En tales casos, la secuenciación del genoma es muy útil porque puede proporcionar información sobre el perfil de resistencia de los microbios sin que los investigadores tengan que cultivarlos en el laboratorio, dijo. “Dicha información ayuda a los médicos a hacer un uso juicioso de los antibióticos”. En la tuberculosis, las firmas de resistencia específicas de patógenos “deberían agregar un valor inmenso a los diagnósticos de resistencia a los antimicrobianos y a la selección de combinaciones de fármacos apropiadas para una terapia antimicrobiana exitosa”.
IA, ML y multi-ómica
Mientras tanto, los algoritmos de inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML) están ayudando a la genómica a analizar los extensos conjuntos de datos. Estas tecnologías pueden ayudar a predecir el riesgo de desarrollar cáncer de un individuo, desarrollar herramientas de diagnóstico para detectar algunos cánceres temprano, clasificarlos y desarrollar estrategias de tratamiento, dijo el Dr. Gupta.
Los investigadores también han comenzado a usar IA y ML para ayudar a analizar datos de secuenciación de genomas en casos de trastornos genéticos raros. Una sola instancia de secuenciación del exoma completo de un individuo puede generar 5 Gb de datos y la secuenciación de genoma completo puede generar 90 Gb, explicó el Dr. Dalal: “El análisis de tal secuenciación masiva es imposible sin el uso de herramientas computacionales”. Los técnicos están utilizando enfoques basados en IA y ML en las tuberías bioinformáticas internas y como parte de herramientas comerciales para el análisis de los datos de secuenciación para identificar variantes causantes de enfermedades.
Con la rápida expansión de la IA, hoy es fácil acceder a la multi-ómica y analizar rápidamente productos de Big Data, incluso con solo instalaciones computacionales estándar, según el Dr. Das, añadiendo que la multi-ómica es hoy una tecnología emergente en el campo de la ciencia clínica en India.
T.V. Padma es una periodista científica en Nueva Delhi.