The sequencing of the genome of Plasmodium falciparum promises to revolutionize the way in which malaria research will be carried out. Beyond simple gene discovery, the genome sequence will facilitate the comprehensive determination of the parasite’s gene expression during its developmental phases, pathology, and in response to environmental variables, such as drug treatment and host genetic background. This article reviews the current status of the P. falciparum genome sequencing project and the unique insights it has generated. We also summarize the application of bioinformatics and analytical tools that have been developed for functional genomics. The aim of these activities is the rational, information-based identification of new therapeutic strategies and targets, based on a thorough insight into the biology of Plasmodium spp.
El desarrollo de las tecnologías de secuenciación del genoma a lo largo de los últimos cinco años ha generado una gran cantidad de información sobre secuencias, que ha culminado en el reciente anuncio de un borrador del genoma humano. Debido a su menor tamaño, los genomas de microorganismos patógenos se han prestado aún más a esas metodologías, y actualmente están bien representados en el mundo de la genómica. Aunque no siempre sirven como microorganismos «modelo», la trascendencia de esos patógenos para la medicina y la agricultura ha hecho que la explotación de las bases de datos de secuencias se convierta en una gran prioridad. ¿Pero cómo puede repercutir realmente la identificación de largas cadenas de A, C, G y T en el objetivo de reducir la carga de morbilidad, en particular en los países en desarrollo? Hasta el momento, la secuenciación de genomas se ha circunscrito en su gran mayoría al mundo desarrollado, donde los recursos y la infraestructura científica han permitido crear centros de secuenciación muy productivos. No obstante, el uso de la información sobre las secuencias no tiene por qué quedar limitado de ese modo, siempre y cuando haya recursos para formación. El aspecto más importante de la era posgenómica, es decir, la que comienza al completarse la secuenciación, es probablemente el análisis de las secuencias. Este campo, lo que se conoce como bioinformática, comprende una serie de análisis teóricos cuyo fin es convertir la secuencia de ADN en información biológica. Una parte importante de esta disciplina implica la identificación de genes mediante una serie de procedimientos, que van desde la determinación de las similitudes con otros genes descritos anteriormente hasta el uso de modelos informáticos basados en los datos existentes. Posteriormente se hacen predicciones sobre la función biológica y la forma molecular (genómica estructural), cosas ambas que abren amplias perspectivas de desarrollo. El conocimiento de la secuencia completa del genoma de un patógeno también permite a los científicos investigar el comportamiento de los microorganismos con una base más amplia. Ahora, en lugar de estudiar el efecto de un tratamiento farmacológico o de la diferenciación en uno o dos genes, es posible estudiar la variación simultánea de todos los genes utilizando el análisis transcripcional global. Se puede asimismo examinar la distribución de las proteínas o modificar genéticamente el microorganismo (transfección), y establecer así una relación directa entre esos efectores biológicos y el fenotipo general. La tecnología para llevar a cabo esos experimentos es consecuencia directa delinterés por explotar las secuencias genómicas. Cabe prever que la capacidad para identificar y caracterizar la huella genética de los agentes patógenos ayudará a reconocer elementos clave del desarrollo y los mecanismos patogénicos de los microorganismos causantes de enfermedades, y a centrar nuestras investigaciones en el desarrollo de nuevos tratamientos. En el caso de Plasmodium falciparum, es posible identificar los genes y las proteínas que actúan en determinadas etapas del ciclo de vida, verificar su función mediante técnicas de modificación genética, y utilizar candidatos prometedores en la producción de vacunas. Las vías metabólicas del parásito que no están presentes en el huésped son otra posible diana de inhibidores potentes no tóxicos para el ser humano; además, se podría interferir en los mecanismos de farmacorresistencia del parásito, y alargar así la vida eficaz de los medicamentos actuales. La secuencia del genoma de P. falciparum brindará muchas oportunidades para investigar el paludismo, pero esto es sólo el principio: el reto es convertir esas oportunidades en tratamientos eficaces sobre el terreno.
Le développement des techniques de séquençage du génome a permis de recueillir au cours de ces cinq dernières années une masse d’informations sur ces séquences, qui ont abouti à l’annonce faite récemment qu’on était parvenu à obtenir une première version de travail du génome humain. Les génomes des germes pathogènes, du fait de leur taille réduite, ont été encore plus faciles à analyser avec ces techniques et sont désormais bien représentés dans la génomique. Bien qu’ils ne puissent pas toujours servir de microorganismes « modèles », l’importance des germes pathogènes en médecine et en agriculture ont fait de l’exploitation des bases de données relatives aux séquences dont ils sont constitués une priorité de tout premier ordre. Mais que signifie réellement la production de ces longues séries d’A-C-G-T sur le plan de la réduction de la charge de morbidité, en particulier dans les pays en développement ? Jusqu’ici, le séquençage du génome a surtout été la spécialité du monde développé, où les ressources et les infrastructures scientifiques en place ont permis la création de centres de séquençage à haut rendement. Toutefois, l’utilisation des résultats de ce séquençage n’a aucune raison d’être ainsi limitée, pour autant qu’on puisse disposer de ressources pour la formation. L’analyse des données des séquences primaires est probablement l’aspect le plus important de l’ère postgénomique (c’est-à-dire de celle qui va succéder au séquençage proprement dit). C’est ce qu’on appelle la bio-informatique, qui englobe toute une série d’analyses théoriques visant à convertir les séquences d’ADN en informations biologiques. Une part importante de cette discipline a trait à l’identification des gènes par le biais d’un certain nombre de processus, depuis l’analyse des similitudes qu’ils présentent avec des gènes déjà connus d’autres organismes, jusqu’à l’emploi de modèles informatisés basés sur les données existantes. Viennent ensuite les prévisions que l’on peut faire en matière de fonction biologique et de forme moléculaire (génomique structurelle), qui toutes deux ont un potentiel de développement important. Le fait de connaître l’ensemble des séquences du génome d’un germe pathogène permet également aux chercheurs d’étendre beaucoup plus qu’auparavant leur champ d’investigation du comportement de ces germes. Désormais, au lieu d’étudier l’effet d’un traitement médicamenteux ou la différenciation sur un ou deux gènes, il est possible d’étudier simultanément les variations présentées par l’ensemble des gènes au moyen d’une analyse transcriptionnelle globale. On peut également examiner les protidogrammes, ou modifier génétiquement le micro-organisme (transfection), offrant ainsi un lien direct entre ces effecteurs biologiques et le phénotype macroscopique. La mise au point des techniques nécessaires à ces expériences est une conséquence directe du désir d’exploiter les données du séquençage génomique. Il n’est pas difficile de prévoir que la possibilité d’identifier et de caractériser le schéma d’organisation génétique des germes pathogènes nous permettra d’identifier les éléments essentiels à leur développement et à leur pathogenèse et de cibler nos efforts de recherche sur la production de nouveaux traitements. En ce qui concerne Plasmodium falciparum, on peut identifier les gènes et les protéines qui agissent lors de stades particuliers du cycle évolutif de l’hématozoaire, déterminer leur rôle au moyen de modifications génétiques et utiliser ceux qui sont prometteurs pour la production de vaccins. Les voies métaboliques parasitaires, absentes chez l’hôte, pourraient également servir de cible à des inhibiteurs puissants qui ne soient pas toxiques pour l’homme ; enfin, on pourrait cibler les mécanismes de la pharmacorésistance des plasmodies et allonger ainsi la durée d’efficacité des médicaments existants. Le séquençage du génome de P. falciparum offrira de nombreuses possibilités de recherche sur le paludisme, mais il ne s’agit là que d’un début, l’objectif étant de transformer ces possibilités en traitements efficaces sur le terrain.
