De una única referencia a un atlas de ocho cepas: el pangenoma de la rata parda cubre puntos ciegos en los modelos de enfermedad

Las ratas de laboratorio sustentan gran parte de la investigación sobre enfermedades cardiovasculares, renales y metabólicas, pero la interpretación de sus diferencias genéticas ha dependido durante mucho tiempo de un genoma de referencia incapaz de abarcar todas las cepas. Ahora, un equipo de investigación ha creado un nuevo ensamblaje de alta integridad a partir de la rata espontáneamente hipertensa propensa al ictus (SHRSP) y ha integrado ocho cepas experimentales en un pangenoma gráfico, con el objetivo de que los investigadores puedan observar variantes genéticas que antes quedaban fuera de las coordenadas de referencia.

El equipo señala que el nuevo ensamblaje contiene aproximadamente un 7 % más de secuencia que la referencia existente y permitió identificar más de 60 genes que anteriormente no habían podido resolverse. El ensamblaje «de telómero a telómero» tiene como objetivo obtener de forma continua la secuencia entre ambos extremos de los cromosomas, completando en particular centrómeros, secuencias repetitivas y otras regiones difíciles de ensamblar con las tecnologías tradicionales de lecturas cortas; estas regiones también suelen albergar variantes estructurales, como grandes inserciones, deleciones y duplicaciones.

Este trabajo integra datos de PacBio HiFi, lecturas ultralargas de Oxford Nanopore y Hi-C. La tesis doctoral correspondiente informa de un valor de calidad global de Merqury de 65,0 y de ensamblajes sin huecos en 15 de los 22 cromosomas. Esto también recuerda a los lectores que la expresión «genoma de telómero a telómero» describe el objetivo general de construcción del recurso y sus principales resultados, y no significa que todos los cromosomas estén completamente libres de huecos.

El pangenoma, por su parte, ya no exige ajustar todos los datos a una única secuencia lineal. Los investigadores utilizaron el ensamblaje de SHRSP como armazón e incorporaron mediante Minigraph-Cactus las cepas SHR-B2, Dahl resistente a la sal, F344, Brown Norway, Lyon hipertensa, Lyon normotensa y Wistar Kyoto. Estas cepas presentan distintas predisposiciones a enfermedades y características fisiológicas; la representación gráfica permite conservar las rutas de secuencia específicas de cada cepa y reducir el sesgo de alineamiento causado por el uso de un único genoma de referencia.

El valor práctico podría manifestarse primero en el análisis de variantes estructurales. Si una variante que afecta a la presión arterial, la función renal o el riesgo de ictus se encuentra en una región anteriormente ausente o mal ubicada, el nuevo recurso puede ayudar a los investigadores a relocalizar genes candidatos y también a comparar con mayor precisión distintas cepas. Sin embargo, un mapa más completo no hará por sí solo que los modelos animales se aproximen más a las enfermedades humanas; las variantes candidatas todavía deberán validarse mediante experimentos de expresión, funcionales y fisiológicos, y las diferencias entre especies no desaparecerán gracias a una mejora del ensamblaje.

El ensamblaje, las anotaciones génicas de Liftoff y BRAKER3, los datos de Iso-Seq, el gráfico del pangenoma y los archivos de variantes estructurales se han depositado en bases de datos públicas, lo que permite a otros equipos repetir los análisis. En esta etapa, se trata de un avance de infraestructura: aumenta la resolución de la investigación genética con ratas de laboratorio y proporciona herramientas para reexaminar los modelos de enfermedad existentes; si realmente puede mejorar la reproducibilidad de la investigación preclínica y su capacidad de traslación a humanos es una cuestión que deberán responder estudios posteriores.