Avances en la investigación de ADN antiguo gracias a nuevas técnicas de enriquecimiento

El ADN antiguo (ADNA) es el ADN que proviene de restos antiguos, como huesos. Los investigadores estudian este ADN para aprender sobre poblaciones humanas pasadas y sus movimientos. Sin embargo, un gran problema al trabajar con aDNA es que a menudo se mezcla con ADN de otras fuentes, lo que puede dificultar obtener resultados precisos. Esta contaminación puede venir de varias fuentes, como bacterias y procesos de manejo. Para abordar este problema, los científicos han comenzado a usar técnicas específicas que ayudan a concentrar el ADN de interés mientras filtran el ADN no deseado.

#Por qué es Importante la Enriquecimiento

Un método que ha ganado popularidad es usar químicos especiales llamados sondas o cebos. Estos están diseñados para agarrarse a los segmentos de ADN que los investigadores quieren estudiar. Al hacer esto, los científicos pueden aumentar la cantidad de ADN relevante en sus muestras, haciéndolo más barato y fácil de analizar.

Antes, los investigadores tenían que depender de métodos más caros llamados Secuenciación por shotgun. Esta técnica proporciona muchos datos pero puede ser costosa. La introducción de métodos de enriquecimiento dirigidos ha permitido a los investigadores ahorrar dinero mientras aún obtienen la información necesaria.

#El Reagente 1240k

En 2012, se sugirió una nueva forma de diseñar estas sondas, enfocándose en muestras de ADN humano. Resultó en una herramienta conocida como el “reagente 1240k”, diseñada para trabajar con un millón de áreas específicas de ADN. Esta herramienta ha ayudado a producir grandes cantidades de datos para estudios de ascendencia humana. Sin embargo, el acceso a este reactivo era limitado y requería colaboración con algunos grupos de investigación, lo que planteaba desafíos para muchos investigadores.

En 2021, dos empresas comenzaron a producir kits que apuntaban a las mismas áreas de ADN que el reagente 1240k. Estos nuevos kits estaban disponibles para todos los investigadores, facilitando a los científicos continuar con sus estudios. A pesar de este avance, algunos hallazgos recientes generaron preocupaciones. Se encontró que los kits de una empresa tenían un fuerte sesgo en los resultados, lo que dificultaba las comparaciones.

#Importancia de Comparaciones Precisas

Para los investigadores que trabajan en paleogenómica, es crucial comparar nuevos datos con datos existentes. Esto significa asegurar que diferentes métodos no introduzcan Sesgos no deseados. Por ejemplo, si los investigadores mezclan muestras de diferentes fuentes durante el enriquecimiento, podría afectar los resultados finales. Por eso es esencial seguir los protocolos de cerca y tener cuidado al hacer modificaciones que puedan introducir errores.

#Objetivos de Investigación

El propósito de este estudio es evaluar la efectividad de los nuevos kits de enriquecimiento de Twist Bioscience usando una variedad de muestras humanas antiguas. Los investigadores quieren comparar los datos obtenidos a través de una secuenciación profunda por shotgun con los datos recopilados a través de uno o dos ciclos de enriquecimiento con estos nuevos kits. También buscan evaluar si agrupar múltiples bibliotecas para el enriquecimiento ofrece resultados confiables o si introduce sesgos adicionales.

#Preparación de Muestras

Para esta investigación, se recolectaron muestras de 24 restos humanos antiguos de diferentes regiones, incluyendo Europa y el sudeste asiático. Antes de extraer el ADN, las muestras fueron esterilizadas para prevenir cualquier contaminación en las superficies. Luego, los investigadores utilizaron un método optimizado que funciona bien con ADN degradado. Después de la extracción, prepararon el ADN para la secuenciación, asegurándose de tener una muestra de alta calidad con la que trabajar.

#Proceso de Enriquecimiento

Para aumentar la cantidad de ADN relevante, los investigadores amplificaron las bibliotecas, alcanzando la cantidad objetivo necesaria para el enriquecimiento. Durante el proceso de enriquecimiento, crearon reacciones donde el ADN de las muestras se mezcló según diferentes estrategias: usando bibliotecas individuales o agrupando múltiples bibliotecas juntas.

Los investigadores tuvieron cuidado de rastrear cuántos ADN adecuados estaban presentes a lo largo de este proceso. Al analizar los resultados de ambos métodos, pudieron evaluar qué enfoque dio los mejores resultados.

#Secuenciación de las Bibliotecas

Después del enriquecimiento, todas las bibliotecas pasaron por secuenciación, que implica leer el ADN y recopilar información sobre su composición. Los investigadores usaron un sistema de secuenciación específico para asegurarse de obtener datos de alta calidad para la comparación.

#Procesamiento de los Datos

Una vez que se secuenció el ADN, el siguiente paso fue analizar los datos en bruto. Esto implicó emparejar las lecturas de ADN con un genoma de referencia para evaluar la calidad, niveles de contaminación y otros aspectos importantes de las muestras. También observaron la eficiencia del enriquecimiento, incluyendo cuánto ADN útil se obtuvo por cada muestra.

#Evaluación de Costos y Efectividad

Un aspecto clave de esta investigación fue determinar si los métodos de enriquecimiento eran rentables en comparación con los métodos de secuenciación tradicionales. Se observó que usar los kits de enriquecimiento de Twist era más barato por área de ADN analizada en comparación con la secuenciación por shotgun normal. Este hallazgo fue particularmente significativo para muestras con bajos niveles de ADN adecuado.

Los investigadores encontraron que, en general, dos rondas de enriquecimiento eran más rentables que una sola ronda, aunque a veces las muestras de alta calidad no se beneficiaban de un enriquecimiento adicional.

#Evaluación de Sesgos

Para asegurar la precisión de sus hallazgos, los investigadores examinaron el potencial de sesgo introducido durante el proceso de enriquecimiento. Al evaluar datos de diversos métodos, no encontraron discrepancias significativas, lo que sugiere que los kits de Twist ofrecieron resultados confiables, a diferencia de algunos métodos anteriores que mostraron sesgos claros.

#Agrupación de Muestras

Otra investigación importante fue si agrupar múltiples muestras durante el enriquecimiento afectaba los resultados. Los investigadores descubrieron que la agrupación no obstaculizaba significativamente la cantidad de marcadores genéticos obtenidos. Aunque la agrupación puede llevar a una potencial contaminación, sus pruebas no mostraron niveles detectables de contaminación cruzada entre muestras.

#Conclusión

Este estudio destaca los avances en el campo de la paleogenómica y la importancia de seleccionar cuidadosamente los métodos de enriquecimiento. Los hallazgos indican que las técnicas modernas de enriquecimiento, como las de Twist Biosciences, pueden proporcionar resultados confiables y rentables, permitiendo a los investigadores entender mejor las poblaciones humanas antiguas.

A medida que los investigadores continúan refinando sus métodos y herramientas, la capacidad de recuperar y analizar ADN antiguo jugará un papel crítico en descubrir los misterios de nuestro pasado humano. Al considerar cuidadosamente la metodología, los investigadores pueden asegurarse de obtener datos precisos y significativos para informar sus estudios.