Dondequiera que van, los humanos dejan ADN perdido. La policía ha utilizado secuencias genéticas recuperadas de colillas de cigarrillos y tazas de café para identificar a los sospechosos; Los arqueólogos han tamizado el ADN de la tierra de la cueva para identificar a los humanos antiguos. Pero para los científicos que buscan capturar información genética no sobre personas, sino sobre animales, plantas y microbios, la ubicuidad del ADN humano y la capacidad de incluso secuencias parciales para revelar información que la mayoría de la gente querría mantener privada es un problema creciente, investigadores de Dos campos dispares advierten esta semana. Ambos grupos piden salvaguardas para evitar el uso indebido de dicha «captura incidental» genómica humana.
Las secuencias genéticas recuperadas del agua, el suelo e incluso el aire pueden revelar la diversidad de plantas y animales, identificar patógenos y rastrear ambientes pasados, provocando un auge en los estudios de este ADN ambiental (eDNA). Pero las muestras también pueden contener cantidades significativas de genes humanoslos investigadores informan hoy en Naturaleza Ecología y Evolución. En algunos casos, los rastros de ADN fueron suficientes para determinar el sexo y la probable ascendencia de las personas que los arrojaron, lo que generó alarmas éticas.
De manera similar, los científicos han analizado durante décadas la información genética en la materia fecal para revelar los microbios en los intestinos de las personas: el microbioma intestinal, que desempeña un papel fundamental en la salud y el desarrollo humanos. Debido a que la cantidad de ADN microbiano en una muestra de heces es mucho mayor que la cantidad de ADN humano, que a menudo se degrada, la mayoría de los investigadores han asumido que las secuencias recuperadas no contienen información genética significativa sobre el proveedor de la muestra. Pero suficiente está presentesegún un análisis publicado hoy en Microbiología de la naturaleza, para identificar potencialmente el sexo del donante, la ascendencia probable, ciertos riesgos de enfermedades y, cuando se vincula a otras bases de datos, incluso su identidad completa. Los programas de computadora comúnmente utilizados para filtrar las secuencias genéticas humanas de los datos del microbioma no eliminaron el problema, encontraron los investigadores.
“Veo esto como un problema ético importante para todo el campo”, dice el pionero del microbioma Rob Knight de la Universidad de California en San Diego (UCSD), quien escribió un comentario adjunto. «Tendremos que repensar por completo cómo nos comunicamos con los sujetos de investigación sobre los riesgos de privacidad de participar en la investigación del microbioma».
El problema de la captura incidental genética humana podría tener consecuencias de largo alcance. Knight dice que es posible que su grupo deba eliminar todas las secuencias genéticas que ha publicado en las bases de datos públicas para eliminar más ADN humano. También complicará el intercambio de datos entre los investigadores de eDNA y podría significar que los ecólogos y científicos ambientales, que no están acostumbrados a obtener permisos para estudiar personas, necesitarán otro conjunto de aprobaciones éticas. Los datos de eDNA o microbioma de grupos, como los pueblos indígenas, que durante mucho tiempo han estado preocupados por las consecuencias no deseadas de los datos genéticos, podrían ser especialmente sensibles. “Nos estamos moviendo en una dirección y a un ritmo que realmente necesitamos recalibrar” las reglas éticas y legales que rodean dichos datos, dice Keolu Fox, científico genómico de UCSD. quién es Kānaka Maoli (nativo hawaiano) y quien ha defendido durante mucho tiempo los derechos indígenas en la investigación genética.
Jessica Farrell, David Duffy y sus colegas de la Universidad de Florida estaban usando eDNA para investigar las infecciones por el virus del herpes que causan tumores en las tortugas marinas cuando comenzaron a preocuparse por la captura incidental de humanos. Utilizaron un método de secuenciación particularmente poderoso para identificar el ADN en muestras de arena de los sitios de anidación y en el agua de los estuarios y tanques de marea en el Hospital de Tortugas Marinas de la universidad. Encontraron el virus de la tortuga y el ADN de la tortuga, pero también encontraron largos tramos de ADN humano, lo suficientemente intactos como para que los programas de secuenciación pudieran reconocer fácilmente los cromosomas X e Y.
Sorprendidos por la abundancia de ADN humano en sus muestras, recibieron permiso de la junta de ética para buscar ADN humano en una variedad de otros entornos. Encontraron ADN humano en muestras del río Avoca en Irlanda; agua de mar cerca de la costa de St. Augustine, Florida; arena de una huella; y aire en una habitación donde había gente trabajando. En muchas de las muestras, las huellas genéticas fueron suficientes para identificar el sexo y la probable ascendencia de la persona que las dejó, y algunas revelaron variantes genéticas asociadas con el riesgo de enfermedades.
Por el contrario, los genetistas humanos Yukinori Okada y Yoshihiko Tomofuji de la Universidad de Osaka y sus colegas se propusieron desde el principio ver si las secuencias humanas extraviadas en sus datos de microbioma planteaban un problema de privacidad. Habían secuenciado tanto los genomas como los microbiomas fecales de 343 personas para estudiar cómo los genes de una persona podrían correlacionarse y posiblemente influir en su flora intestinal, y querían estar seguros de que si compartían alguno de sus datos, los donantes no serían identificables. Lo que encontraron no fue tranquilizador. Para el 97% de las muestras, los datos del microbioma contenían suficiente información genética humana para predecir correctamente el sexo del donante.
Casi todos los donantes también podrían volver a identificarse a partir de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) en los fragmentos de ADN humano presentes en los datos del microbioma. Los SNP son puntos específicos en el genoma donde la secuencia de ADN generalmente varía entre las personas; son la base de la toma de huellas dactilares del ADN y ciertos SNP también pueden determinar la susceptibilidad a algunas enfermedades. Los datos del microbioma no incluían suficiente información para una coincidencia estándar de huellas dactilares de ADN, pero al aplicar métodos estadísticos avanzados a las combinaciones de SNP en cada muestra, los investigadores compararon 320 de las 343 muestras fecales con el donante correcto. Los programas informáticos diseñados para detectar y filtrar secuencias de ADN humano redujeron el problema, pero no lo eliminaron; después de filtrar, el grupo aún pudo identificar hasta el 11% de las muestras.
También podrían confirmar la ascendencia de Asia oriental de todos menos seis de sus 343 donantes. Cuando utilizaron las mismas técnicas en conjuntos de datos de microbiomas intestinales disponibles públicamente de Europa, el sur de Asia y el este de Asia y asumieron que la ascendencia del donante coincidía con la región de los datos, pudieron predecir correctamente la ascendencia entre el 80% y el 92% de las veces. Como paso final, los científicos realizaron una secuenciación adicional de «escopeta ultraprofunda» en cinco de las muestras fecales. Identificaron genotipos asociados con enfermedades inflamatorias del intestino, diabetes tipo 2 y otras condiciones aún más raras, información que generalmente se considera altamente confidencial y privada.
Knight dice que el análisis muestra que los métodos actuales que usan los investigadores de microbiomas para filtrar el ADN humano y anonimizar las muestras simplemente no funcionan lo suficientemente bien. Los investigadores también deben reevaluar qué tan ampliamente se pueden compartir las secuencias derivadas de microbiomas, agrega. “Actualmente estamos considerando retirar todos los conjuntos de datos metagenómicos humanos que hayamos depositado, para que podamos volver a depositar solo las secuencias que coincidan positivamente con un microbio”, dice.
El poder de extraer datos personales de muestras de eDNA y microbioma seguirá aumentando, advierten ambos grupos de autores. Eso genera preocupaciones sobre el uso indebido por parte de la policía u otras agencias gubernamentales, la recolección por parte de empresas comerciales o incluso la vigilancia genética masiva, dice Natalie Ram, académica de derecho y bioética de la Facultad de Derecho Francis King Carey de la Universidad de Maryland. En los Estados Unidos, dice, los investigadores y las agencias de financiamiento deberían hacer un mayor uso de los Certificados de Confidencialidad federales. Prohíben la divulgación de “información de investigación delicada e identificable” a cualquier persona que no esté relacionada con un estudio, como las fuerzas del orden público, sin el consentimiento del sujeto.
Los Institutos Nacionales de Salud emiten automáticamente dichos certificados para investigaciones relacionadas con la salud financiadas con fondos federales, pero podrían ampliar la gama de estudios cubiertos, dice Ram. En Europa, dice Ewan Birney, bioinformático y director general adjunto del Laboratorio Europeo de Biología Molecular, las leyes de protección de datos existentes deberían ayudar a proteger contra el uso indebido de la captura incidental genómica humana y, al mismo tiempo, permitir que continúe la investigación. “Sería algo malo para el mundo si no pudiéramos compartir muestras de eDNA”, dice.
Yves Moreau de KU Leuven, que estudia tanto la inteligencia artificial como la genética y ha advertido que China está utilizando colecciones masivas de ADN humano para ayudar a reprimir a las minorías, está de acuerdo en que cualquier límite a la investigación debe sopesarse cuidadosamente con los beneficios potenciales. Al mismo tiempo, dice, «es importante poner esto en el radar de todos para que los riesgos emergentes y los abusos potenciales puedan identificarse temprano».
Fox está de acuerdo. “¿Qué empresas y gobiernos van a pagar y licenciar para tener tecnología de vigilancia basada en heces?” él pide. «Imputar la identidad de las personas en función de su caca es convincente e interesante, por varias razones, y la mayoría de ellas son razones equivocadas».
