El Área de Genómica del ITER ha puesto a punto un nuevo protocolo para la obtención de metilomas humanos completos mediante el ensayo Illumina 5-Base DNA Prep y su plataforma de secuenciación masiva NovaSeq 6000.
La metodología ha sido evaluada utilizando principalmente muestras humanas de referencia empleadas frecuentemente en los ejercicios de intercomparación organizados por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de los EE. UU. y el consorcio internacional Genome in a Bottle (GIAB), junto con otras muestras internas empleadas habitualmente en otros ejercicios de intercomparación y validación de las capacidades analíticas del Laboratorio de Genómica. Las muestras del GIAB han sido ampliamente caracterizadas y se utilizan internacionalmente como referencia para evaluar tecnologías y procedimientos de secuenciación del genoma humano.
Los primeros resultados obtenidos en el ITER durante 2026 muestran que el protocolo permite generar metilomas humanos completos con una calidad adecuada, incluso con una cobertura global de secuenciación de aproximadamente 10×. El análisis proporciona información sobre el estado de metilación de hasta 27 millones de posiciones CpG distribuidas por el genoma humano, ofreciendo una resolución muy superior a la de los microarrays de metilación, que examinan únicamente una selección predeterminada de posiciones, o de los experimentos de captura que solo permiten abordar miles de posiciones simultáneamente.
Genoma y metiloma en un único experimento
La metilación del ADN consiste principalmente en la incorporación de un grupo metilo a determinadas citosinas, dando lugar a la 5-metilcitosina o 5mC. Esta modificación epigenética no altera la secuencia del ADN, pero participa en la regulación de la expresión génica, el desarrollo celular y numerosos procesos fisiológicos y patológicos.
El ensayo Illumina 5-Base DNA Prep utiliza una reacción enzimática que convierte selectivamente las citosinas metiladas —5mC— en timinas, manteniendo sin modificar las citosinas no metiladas. A diferencia del tratamiento tradicional con bisulfito, esta conversión enzimática preserva mejor la integridad del ADN y la complejidad de las librerías de ácidos nucleicos (las moléculas que son realmente secuenciadas), lo que facilita el alineamiento de las lecturas y reduce la pérdida de información. El análisis bioinformático posterior permite reconstruir las cinco bases consideradas por esta tecnología: adenina, timina, guanina, citosina y 5-metilcitosina.
Una de sus principales ventajas es que permite obtener, a partir de una misma preparación de librería de ácido nucleico y de un único experimento de secuenciación, tanto la secuencia del genoma completo como el perfil del metiloma completo. De este modo, pueden estudiarse conjuntamente las variantes genéticas y los cambios epigenéticos presentes en una muestra, integrando dos niveles complementarios de información biológica en un solo experimento.
Aplicaciones en investigación biomédica
El análisis conjunto del genoma y el metiloma abre nuevas posibilidades para la identificación de biomarcadores relacionados con el desarrollo, la progresión y el pronóstico de enfermedades. Entre sus posibles aplicaciones se encuentran el estudio de enfermedades complejas y poco frecuentes, la caracterización molecular de tumores, la identificación de firmas epigenéticas, el análisis de la respuesta a tratamientos y el seguimiento longitudinal de pacientes o grupos de población.
Esta tecnología resulta especialmente relevante para los estudios sobre envejecimiento biológico. Los denominados epigenetic clocks o relojes epigenéticos utilizan patrones de metilación en posiciones 5mC concretas para estimar la edad epigenética de una persona o de un tejido. La diferencia entre esta estimación y la edad cronológica permite investigar fenómenos de aceleración o desaceleración del envejecimiento, así como su posible relación con enfermedades, exposiciones ambientales, estilos de vida o intervenciones dirigidas a promover un envejecimiento saludable.
La disponibilidad de información sobre casi todas las 5mC del genoma permitirá no solo aplicar y comparar relojes epigenéticos ya existentes, sino también desarrollar nuevos modelos, identificar regiones todavía no representadas en los sistemas basados en microarrays y estudiar con mayor profundidad los mecanismos moleculares asociados al envejecimiento y a las enfermedades relacionadas con la edad.
Este nuevo logro ha sido posible gracias a la cofinanciación recibida de la Consejería Insular de Investigación, Innovación y Desarrollo del Cabildo de Tenerife, a través del Plan Director de Innovación de la isla de Tenerife, durante el periodo comprendido entre 2025 y el primer semestre de 2026.
Para saber más: https://www.iter.es/samdg/
