El Premio Princesa de Asturias 2026 reconoce a los pioneros de la secuenciación genómica moderna

En el año 2000, en la Casa Blanca, el presidente Bill Clinton anunció junto a Francis Collins, director del Proyecto Genoma Humano, y Craig Venter, líder de Celera Genomics, la publicación del primer borrador de la secuencia del genoma humano. Fue un momento cumbre para la biología moderna. Había costado años de trabajo coordinado entre laboratorios de todo el mundo y al menos 1.000 millones de dólares. La promesa para la ciencia era inmensa, pero la secuenciación genómica seguía siendo demasiado lenta, costosa y técnicamente ardua como para transformar la biología a gran escala.

Veinticinco años más tarde, esa misma tarea puede completarse en cuestión de días por menos de 1.000 dólares. Lo que antes era un proyecto internacional de décadas se ha convertido en un procedimiento rutinario en hospitales y laboratorios. Por ejemplo, el genoma completo del virus SARS-CoV-2 fue secuenciado por el equipo de Yon-Zhen Zhang en Shanghái en tan solo 40 horas, durante la primera semana de enero de 2020, cuando el mundo apenas comenzaba a enterarse de la pandemia de covid-19. Del mismo modo, bastaron unas pocas horas para identificar la variante Andes del hantavirus en el crucero proveniente de Patagonia, Argentina.

La pregunta inevitable es cómo ocurrió semejante transformación.

La respuesta no incluye un descubrimiento en particular, sino una serie de innovaciones sucesivas durante años que, sumadas, dieron lugar a un salto tecnológico. El Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2026 ha reconocido precisamente a algunos de los protagonistas de este progreso en secuenciación de nueva generación: Sir David Klenerman, biofísico y químico, y Sir Shankar Balasubramanian, bioquímico, de la Universidad de Cambridge, junto al biofísico y empresario francés Pascal Mayer.

Una tecnología que empujaba contra sus propios límites

Durante décadas, secuenciar ADN significó leer moléculas una a una, en procesos largos, laboriosos y difíciles de escalar. El método de Sanger, generado también en el Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica de Cambridge en los años setenta, extraordinariamente preciso, había hecho posible la biología molecular moderna, pero no estaba diseñado para la escala del genoma completo. Un genoma de una bacteria como Haemophilus influenzae tiene 1,8 millones de “letras” y el de un humano, alrededor de 3.200 millones.

Incluso los grandes consorcios internacionales y empresas privadas como Celera Genomics, protagonistas de la carrera por el primer borrador del genoma humano, seguían dependiendo de un mosaico de técnicas clásicas automatizadas. Las limitaciones de estos métodos en velocidad y volumen de secuenciación hacían que el análisis masivo de genomas –de organismos vivos y restos fósiles– fuera extremadamente lento y costoso.

El obstáculo fundamental era físico. La señal emitida por una sola molécula de ADN resultaba demasiado débil para ser detectada de forma fiable. Superarlo requirió un cambio de mentalidad: en lugar de recurrir a la “fuerza bruta” –por ejemplo, mediante microscopia electrónica para visualizar moléculas individuales–, la solución consistió en multiplicar localmente las copias de cada fragmento hasta generar señales lo bastante intensas para su detección por sistemas ópticos sensibles.

En efecto, hacia comienzos de los años 2000 empezó a tomar forma un paradigma distinto. En lugar de observar moléculas aisladas con instrumentos cada vez más sofisticados, la estrategia consistió en amplificar cada fragmento de ADN in situ, creando agrupaciones localizadas de miles de copias derivadas de una única molécula original. Así nacieron los “clústeres” o conglomerados de ADN: pequeñas colonias moleculares fijadas sobre una superficie de vidrio y amplificadas hasta emitir una señal luminosa claramente detectable. La diferencia entre distinguir una casa iluminada desde un avión nocturno y vislumbrar una ciudad entera.

La idea surgió de varias líneas de trabajo convergentes, entre ellas las desarrolladas por George Church, de la Universidad de Harvard, y fue posteriormente llevada a escala industrial mediante avances en el entorno de Manteia, con las contribuciones de Pascal Mayer y Laurent Farinelli, sus fundadores, en Ginebra, Suiza. Ellos propusieron fijar los fragmentos de ADN sobre una superficie de vidrio y amplificarlos in situ. Durante este proceso, el ADN se doblaba sobre sí mismo formando pequeños puentes químicos que daban origen a colonias moleculares de miles de copias. La intensidad de la señal luminosa emitida por estas colonias permitía finalmente su detección mediante cámaras ópticas sensibles.

Leer el ADN como una película, imagen por imagen

Klenerman y Balasubramanian, por su parte, desarrollaron una segunda pieza clave: una química capaz de leer el ADN paso a paso. Introdujeron nucleótidos marcados con fluorescencia –cuatro colores, uno para cada letra del ADN– que podían incorporarse de uno en uno y después ser reactivados químicamente para permitir el siguiente ciclo de síntesis. Así transformaron la secuenciación de ADN de un proceso analógico y lento en una química digital a escala masiva. Al inventar nucleótidos (A, T, C, G) terminadores reversibles de cuatro colores, crearon un sistema químico de “parada y avance” que permitió la lectura simultánea de millones de fragmentos genéticos en ciclos sucesivos.

El resultado fue una forma completamente nueva de leer la vida: no como una secuencia continua, sino como una sucesión de imágenes. En cada ciclo, una cámara óptica registraba millones de fragmentos al mismo tiempo. Luego, el sistema avanzaba un paso, repetía la imagen y así sucesivamente.

La lectura del genoma se parecía menos a descifrar un código y más a reconstruir una película a partir de miles de fotogramas sucesivos.

De experimentos académicos a una industria global

En 2006, Solexa –fundada por Klenerman y Balasubramanian en 1998 en torno a estas ideas– transformó esta arquitectura experimental en un producto comercial con el lanzamiento de su primer secuenciador, el Genome Analyzer. Para ello, la empresa adquirió en 2004 a Manteia por 1,5 millones de dólares para acceder a la tecnología de colonias de ADN. Un año más tarde se fusionó con Lynx Therapeutics, fundada por el premio Nobel Sydney Brenner, incorporando capacidades clave de automatización y robótica.

Poco después, la compañía estadounidense Illumina –entonces líder en tecnologías de chips de ADN– reconoció el potencial del sistema y adquirió Solexa en una operación completada en 2007 por aproximadamente 650 millones de dólares.

Hacia el año 2010, la secuenciación dejó de ser una tecnología especializada para convertirse en una infraestructura global. Los costes cayeron de forma abrupta y la velocidad de análisis creció a un ritmo difícil de asimilar incluso para quienes trabajaban en el campo.

Una revolución silenciosa

Hoy, el impacto de esa revolución se extiende por todas partes: en la medicina personalizada, la oncología, la epidemiología, la vigilancia de pandemias, la antropología genética y nuestra forma de entender la biología misma.

Por este conjunto de contribuciones, Klenerman y Balasubramanian han recibido algunos de los reconocimientos más importantes de la ciencia contemporánea, incluyendo el Premio de Tecnología del Milenio (2021), el Breakthrough Prize en Ciencias de la Vida (2022) y, más recientemente, el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica (2026).

La transformación de la genómica emergió de un conjunto de ideas que, al alinearse, cambiaron de forma irreversible la escala en la que la biología puede ser observada y practicada, abriendo el camino a una nueva era de medicina personalizada, oncología de precisión y terapia génica.

*Pedro Romero es profesor emérito de la Facultad de Biología y de Medicina de la Universidad de Lausana, Suiza, y actual director médico y científico de Novigenix AI, Lausana