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Con el uso del secuenciador masivo NextSeq 550, investigadores del Programa de Genética Humana del ICBM, van tras el desafío de crear paneles genómicos especialmente dirigidos a la población chilena, con el fin de apuntar al desarrollo de la medicina de precisión; es decir, terapias prescritas para su adecuado funcionamiento en nuestras variantes.
Así lo explica el doctor Ricardo Verdugo, académico de la unidad mencionada, quien cuenta que desde el inicio del uso de este nuevo equipo, a comienzos de año, “cumplimos la secuenciación de cinco genomas humanos completos, que nos permitirá conocer la variabilidad genética existente en individuos de ancestría indígena de nuestro país”, para luego investigar su representación en el genoma de os chilenos y su rol en explicar características propias de nuestra población.

Para ello, añade que “el genoma es el conjunto de todo el ADN de una persona, presente en los 23 pares de cromosomas del ser humano. Secuenciar un genoma significa conocer la secuencia de los nucleótidos, que se diferencian según las bases nitrogenadas que tienen y que se identifican con las letras A, C, G y T. La secuencia de esas cuatro letras en el genoma es única para cada individuo, aunque es altamente similar entre las personas, en un porcentaje que llega al 99,99%. Sin embargo, ese 0,01% restante es el que determina las diferencias genéticas y, por lo tanto, es la que contiene la información relevante respecto de predisposición a enfermedades o las relaciones de parentesco que pueden tener las personas de un grupo familiar, dentro de una población o entre poblaciones”.

Para realizar este trabajo, es necesario poder inspeccionar miles de millones de puntos del genoma para encontrar patrones de variabilidad genética que pueden ser comunes con otras poblaciones, particulares de los chilenos o locales de una región del país, por ejemplo. Y en ese sentido, el uso del nuevo equipamiento ha demostrado ser fundamental: “Tenemos una muy buena calidad de datos, lo que es ya un gran logro porque las técnicas de secuenciación masivas como las que ofrece el NextSeq 550 son relativamente nuevas; su ventaja es la capacidad de generar muchos datos en un tiempo acotado, pero el desafío es que esa gran cantidad de datos sea informativa y contenga el mínimo de errores de secuenciación. Cada genoma humano tiene tres gigabases -tres mil millones- de bases de ADN, y con este equipo podemos secuenciar 120 gigabases, por lo tanto tenemos capacidad para secuenciar, en promedio, 30 veces un genoma humano en cada corrida de secuenciación, luego de eliminar secuencias redundantes y de baja calidad”, explica.

Lo mejor, agrega, es que la calidad de este proceso es muy alta: “Tenemos un promedio de valor de calidad que se mide en unidades Q, de entre 33 y 34 Q en promedio, lo que quiere decir que tenemos menos de un error por cada mil bases secuenciadas. Cuando uno genera muchos resultados de secuenciación, considerando que el ser humano tiene 3.000 millones de pares de bases de ADN, uno cada mil representa muchos errores; sin embargo, dado que secuenciamos muchas veces cada genoma, cada posición va a tener muchas lecturas de secuenciación, por lo tanto si se comete un error en una de esas lecturas, se puede corregir bioinformáticamente. Esa es la ventaja de la secuenciación masiva o de última generación”.

Conocimiento en la base de la medicina de precisión

La relevancia de esta etapa de la investigación, informa el académico, es que “los genomas que estamos secuenciando son bastante únicos, con un muy elevado componente nativo americano, y que nos permite conocer nuevas variaciones que estén presentes en estas poblaciones y que no están bien representadas en los paneles que nosotros mismos hemos generado o que están disponibles internacionalmente. Hasta el momento, en el proyecto ChileGenómico hemos estudiado la ancestría de la población actual chilena, que es una mezcla de algunas poblaciones indígenas que estuvieron presentes en el territorio nacional al momento del contacto con los europeos. Pero falta conocer en mayor profundidad nuestra diversidad genética, como resultado de la que existía antes de la llegada de los colonos europeos. Ese nivel de variedad está sub estudiado, no está siendo investigado por instancias internacionales y es tremendamente importante para anclar la variación que podamos detectar en los chilenos; la única forma en que podemos conocer el origen de esa variación es analizando las poblaciones originarias y las inmigrantes”.

Y agrega que la importancia de esta fase no es sólo en términos de resultados específicos; el doctor Verdugo sentencia que “quizás la contribución más importante de este logro es que demostramos que tenemos la capacidad local, en nuestro laboratorio ChileGenómico, para generar este tipo de conocimiento de forma eficiente y rápida. Una secuenciación toma dos días y su análisis toma, hasta el momento, un par de semanas”. De esta forma, alcanzan el propósito que señalaron en enero de 2016, en la inauguración de este equipo: “Todos los productos o kits para la detección de enfermedades o condiciones con base en la genómica fueron desarrollados por investigadores en las universidades, y posteriormente comercializados a través del sector privado. Pero alguien tiene que hacer esa investigación previa y, en este momento, no la estamos haciendo en nuestro país. Por eso es importante desarrollar estas capacidades; lo que queremos implementar son las capacidades locales que nos permitan avanzar en investigación, primero en Medicina y luego en toda la Universidad de Chile; este es un proyecto institucional”.

En esta etapa, informa, buscarán las diferencias que puedan existir dentro de la ancestría mapuche debido a las contribuciones que pudieron hacer subpoblaciones originarias que habitaban las diferentes regiones a lo largo del país.

¿Y en ese proceso, quizás, encontrar vestigios de etnias ya desaparecidas?

Esa es una pregunta de interés antropológico e histórico y es otro de los aspectos que puede ayudar a responder la genómica; es posible que existan evidencias de ancestrías que actualmente estén desaparecidas como etnia, por el proceso de colonización, pero que estén presentes en el material genético en los chilenos. Para responder esas preguntas, dado que no existen paneles de referencia de sujetos vivos con los que comparar nuestra ancestría, es necesario estudiar el ADN antiguo que esté localizado en sitios arqueológicos, y eso también lo estamos realizando, específicamente en el proyecto PatagoniaDNA, que se complementa con ChileGenómico, donde estamos estudiando ADN moderno y ADN antiguo, el cual vamos a secuenciar pronto. Estamos en el proceso de generar las librerías de ADN extraído de material óseo, particularmente piezas dentales, recuperado de sitios arqueológicos y que se encuentra en colecciones de la Universidad de Chile, en especial la Facultad de Ciencias Sociales. Eso nos va a permitir comparar regiones genómicas de los chilenos con el ADN recuperado de sitios antes del contacto con los europeos; son restos que pueden tener entre 500 y 4.000 años.

De hecho, agrega el doctor Verdugo, ya hay disponibles secuencias de ADN antiguo de la etnia Ona; “las incorporamos en nuestros estudios mediante colaboraciones y las comparamos con secuencias que produjimos de poblaciones Yamana y Kaweskar; por lo tanto, ya hemos establecido que hay relación entre ellas, pero además diferencias identificables entre estos grupos, así como cercanías con grupos actuales que se identifican como Yamanas o Kaweskar. Ya estamos respondiendo algunas preguntas respecto de esa ancestría, y se ve gran diferencia entre ellas y las que forman parte del pool genético actual de la mayoría de la población chilena. Por lo tanto quizás sean otras las poblaciones que se vean representadas en el ADN moderno, pero que también se perdieron en el tiempo, como es el caso de la etnia Picunche, que estaba presente en la zona central del país pero que actualmente no existe y no sabemos cuál era su identidad, cuán relacionados estaban con otros grupos que actualmente sí están presentes. Es decir, también buscamos responder si existen grupos dentro de las ancestrías amerindias de los chilenos que pudieran ser diferenciales entre ellos y que quizás tengan relación con las distintas localidades geográficas del país”.

Fuente: www.med.uchile.cl

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La acabada investigación que Chilegenómico realiza sobre el genoma humano chileno cimentará plataformas futuras que les permitirán a diversos investigadores realizar estudios dirigidos a determinar cuáles son los puntos de nuestro genoma que nos hacen diferentes a otras poblaciones. Esta información será vital para que el mundo clínico genere conocimientos personalizados en cuanto a prevención y tratamiento de diferentes patologías.

Se denomina “Single Nucleotide Polymorphism” (Polimorfismo de un nucleótido), a la variación genética de un nucleótido entre individuos de una población.

El estudio de estos polimorfismos en las poblaciones genera un conocimiento avanzado en temas de diversidad genética.

herreraLa Doctora Luisa Herrera -Bioquímica de la Universidad de Concepción, Doctora en Bioquímica de la Universidad de Chile, y Post-Doctorada en Genética Humana del National Institutes of Health, NIH- es miembro del equipo de investigadores de Chilegenómico. Su acucioso trabajo dentro del área de análisis genético le permitió a ella y al equipo generar un avance gigantesco en el conocimiento de la diversidad genética de la población chilena. Elaborando un panel acotado de SNPs que  permitirá hacer estudios genéticos,  que serán aplicados a investigaciones de problemas de salud que afectan a la población.

Para el análisis genético: ¿qué se estudió en las muestras de sangre o saliva?

Desde las muestras de sangre o saliva de los aproximadamente 3200 participantes nosotros extrajimos el DNA en que se realizó el análisis genético. Esto se analizó usando varias estrategias. Una de ellas fue la secuenciación genómica de un grupo de 18 individuos, lo que permitió detectar variantes genéticas conocidas y también descubrir variantes que no estaban descritas previamente en otras poblaciones.

Mientras más individuos se secuencien en una población, mayor es el espectro de probabilidades de identificar toda la variabilidad que existe en ella.

Posteriormente se  genotipificó nuestra la población usando dos plataformas distintas: Axiom y LGC. En Axiom, mediante microarreglos de DNA, en una plataforma que contenía cerca de 800.000 SNPs conocidos, se genotipificó una muestra de 480 individuos. Con los resultados de ambas estrategias (secuenciación y Axiom) se seleccionó un panel de 150 SNPs, incluyendo SNPs conocidos y nuevos, los que fueron analizados en la empresa LGC. Este análisis se realizó en la muestra de 3200 individuos mediante PCR en tiempo real. La idea fue partir del total del genoma e ir seleccionando plataformas que nos permitieran analizar los posibles sitios que fueran más variables dentro de la población.

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¿Se puede contaminar el DNA de las muestras utilizadas?

Efectivamente, siempre existe ese riesgo, pero todo depende de la manipulación de las muestras, desde su toma hasta el análisis genético final, pasando por la extracción y manipulación del DNA.

En este proyecto todas las etapas se ciñeron a un control riguroso. Adicionalmente, en cada etapa se incluyeron controles internos, como doble análisis de algunas muestras y genotipificación de las mismas muestras en distintas plataformas.

¿Qué se estudia en el ADN extraído de cada muestra? 

Nosotros analizamos los SNPs, aunque para realizar una caracterización preliminar de nuestra muestra poblacional evaluamos ancestría amerindia o europea mediante análisis molecular de grupos sanguíneos, DNA mitocondrial, y algunos marcadores del cromosoma Y.

¿Qué son los marcadores genéticos? ¿Los SNPs lo son? 

Un marcador genético es un fenotipo que solo depende del genotipo que tiene un patrón de herencia mendeliana, dependen de una secuencia de DNA de localización cromosómica conocida y que es  polimórfico en la población.

Los SNPs son marcadores genéticos excelentes -aunque como máximo solo tengan 4 posibles alternativas alélicas (las 4 bases nucleotídicas)- ya que se presentan de manera muy frecuente en el genoma. De hecho, existe un SNP cada 300 bases, es decir existen cerca de 10 millones de SNPs en el genoma.

El hecho que se encuentren tan ampliamente distribuidos en el genoma los convierte en excelentes marcadores genéticos. Es así como pueden ser usados para caracterizar con alta resolución la variabilidad genética en poblaciones y ayudar a localizar genes asociados con enfermedades.

Los SNPs pueden ser muy útiles en ayudar a caracterizar la susceptibilidad para desarrollar algunas enfermedades, la susceptibilidad para enfermar frente a la acción de toxinas y la capacidad de responder a determinados tratamientos farmacológicos.

¿Se estudian todos los SNP de un individuo?

Depende de la estrategia, si se secuencia el genoma completo se verán todos los SNPs, sin embargo esto tiene un costo elevado. Es por ello que la generación de un panel acotado de SNPs, nos permitió conocer la diversidad genética de nuestra población con costos mucho más reducidos.

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Fuente: Patricio Grünert Alarcón;
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Dra. Luisa Herrera, todos los derechos reservados ®

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Conocer las bases de la cultura de un país es un proceso trascendental en el desarrollo histórico del mismo. Realizar este procedimiento mediante bases genéticas, demuestra cómo la ciencia se puede aplicar a diferentes aspectos del saber.

El correcto análisis de estos aspectos genéticos permite obtener resultados que serán de gran ayuda para comprender diferentes aristas de la sociedad.

La investigadora Mónica Acuña fue la responsable de coordinar la obtención de las 3000 muestras de chilenos en el proyecto Chilegenómico, el cual busca viajar hacia la ancestría del pueblo chileno. En ese camino, a través de distintos marcadores genéticos, se busca conocer la etnicidad de poblaciones ubicadas en diferentes regiones del país.

Este es un proceso arduo y minucioso, en donde se conjugan conocimientos de variadas índoles y corrientes, como por ejemplo: genética, matemática, biología, antropología y  sociología.

monica-acunaLa profesora del ICBM (Facultad de Medicina Universidad de Chile), Mónica Acuña, ha implementado dentro de su vasta trayectoria  la tecnología suficiente para determinar las variantes de distintas enzimas que metabolizan de manera anómala fármacos y químicos.

En sus estudios ha profundizado sobre enzimas como: butirilcolinesterasa sérica, la paraoxonasas y, CYP2D6.

Su área -la farmacología genética- busca entender y estudiar la naturaleza de respuestas irregulares frente a un fármaco determinado.

La experta en genética contó detalles del proceso de muestreo del proyecto Chilegenómico, desde su laboratorio ubicado en el Programa de Genética Humana del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de Chile.

En este proyecto se toman muestras de muchas personas. ¿En qué consiste este muestreo?

El proyecto básicamente buscaba tomar una muestra representativa de la población chilena.

Para que sea una muestra representativa debe ser a lo largo de todo Chile y abarcar los distintos estratos socioeconómicos. Esta es una variable a considerar en términos de porcentaje de mezcla, ya que se sabe que los estratos más bajos tienen un menor porcentaje de mezcla caucásica (principalmente española).

Entonces, además de tomar la muestra de sangre se le realiza a cada dador voluntario una encuesta para determinar su estrato socioeconómico, esta encuesta fue elaborada por la socióloga Emmanuelle Barozet, integrante también de este proyecto.

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¿Qué características deben tener los donantes?

Los donantes deben ser chilenos (nacidos en Chile) y no pueden estar emparentados entre sí.

¿Donde se reclutan los participantes?

En los hospitales, bancos de sangre y campañas recolectoras a lo largo de país.

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¿Qué ciudades del país están consideradas? ¿Por qué?

Se tomaron muestras en Arica, Iquique, La Serena, Santiago, Coquimbo, Chillán y Temuco, las que representan al norte grande, norte chico, centro y sur del país.

Hubiésemos querido abarcar más territorio, pero hubo un límite de recursos que nos lo impidió. Pero de igual forma logramos bastante y gracias a los proyectos paralelos de uno de los investigadores principales de Chilegenomico pudimos incluir Puerto Montt.

¿Cuál ha sido la mayor dificultad en la obtención de muestras?

No ha habido mayor dificultad en general; ahora bien, el hecho de que el proyecto pasó por muchos comités de ética, tanto de hospitales como los de investigación, aumento el tiempo estimado para la obtención del total muestras.

 ¿Los participantes son siempre voluntarios?

Siempre voluntarios, cada uno de ellos leyó y firmó un consentimiento donde se explicaba claramente los objetivos del proyecto.

Quienes han colaborado, ¿han recibido alguna retribución? 

No, es un acto voluntario y en contribución directa a la ciencia.

¿Cuáles son sus expectativas en el marco de este proyecto?

Conocer mejor la estructura genética de la población chilena,  Por otro lado, vamos a conocer nuevas variantes de genes que no han sido descritas en ninguna población, y eso permite tener marcadores étnicos más claros.

Al haberse secuenciado individuos de origen mapuche y aymara, los genomas obtenidos aportan un gran conocimiento en cuanto a la estructura de los pueblos originarios.

Fuente: Patricio Grünert Alarcón;
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Para ser reproducida rogamos contactar a: patricio@4id.clsupport@4id.cl o citar como fuente a: www.4id.cl
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El viaje hacia el Genoma Chileno:

Bajo una acuciosa investigación se está desarrollando el proyecto Chilegenómico, el cual tiene como principal propósito viajar hacia la ancestralidad del pueblo chileno.

img1Con millones de posiciones estudiadas en el Genoma, este grupo de investigadores del Programa de Genética Humana del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de Chile, espera elaborar una radiografía de la composición genética de la población chilena.

 El Dr. Ricardo VerdugoMédico Veterinario de la Universidad de Chile y Doctorado en Genética de la Universidad de California Davis, EE.UU- es uno de los investigadores responsables del Proyecto Chilegenómico y está a cargo de los análisis de datos genéticos.  

¿Por qué este estudio requiere análisis informático y utilizar computadores de gran capacidad? 

El estudio moderno de la genética utiliza nuevas herramientas que generan mucha información para cada individuo. El genoma es el conjunto de todo el ADN de una persona, compuesto por tres mil millones de posiciones que pueden ser identificadas con una de cuatro posibles letras: A, C, T y G. La secuencia de letras en el genoma contiene la información genética que hace única a la persona y a la vez la conecta con su pasado.  Hoy en día tenemos tecnologías que nos permiten conocer la información contenida en el genoma a distintos niveles de resolución.

Bajo ese contexto, en las dos primeras etapas del proyecto Chilegenómico se realizó una secuenciación del genoma completo en 18 individuos, luego una caracterización en unas setecientas mil posiciones del genoma de 500 personas mediante la técnica de micro arreglos, y por últimos inspeccionamos 150 posiciones en los 3000 participantes del proyecto. Estas últimas fueron seleccionadas minuciosamente por ser altamente informativas de la ancestría de las personas. Para realizar este trabajo, es necesario poder inspeccionar miles de millones de puntos de datos para encontrar patrones de variabilidad genética que pueden ser comunes con otras poblaciones, particulares de los chilenos, o locales a una región del país, por ejemplo. En esa tarea es necesario contar con potentes servidores computacionales, pero por sobre todo con profesionales capacitados en el uso de esta información. Es por eso que contamos con el apoyo de Ingenieros Bioinformáticos que se especializan en el análisis de información de gran volumen en proyectos genómicos.

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¿Existen estudios similares en otras poblaciones humanas? 

Variadas poblaciones humanas a nivel mundial están siendo estudiadas y cada población tiene su particularidad, por cierto.

Los países desarrollados son los líderes en el estudio de la diversidad a nivel mundial, sin embargo, no han incluido en sus proyectos la diversidad presente en la población Latinoamericana. Por eso este esfuerzo que realizamos se vuelve tan importante, ya que esta información potenciará estudios posteriores en áreas como la biomedicina, la antropología, y la medicina forense a nivel local.

Las bases de datos genéticos ¿están disponibles? 

Existen algunos repositorios de datos públicos, que son administrados por entidades de Gobierno. En Estados Unidos, por ejemplo, existe el NCBI (National Center for Biotechnology Information), organización que almacena la información generada por estudios genéticos. Por otro lado, las revistas científicas de prestigio exigen que los investigadores que publiquen en ellas, envíen los resultados de sus estudios a estos repositorios,  para que así queden a disposición de cualquier persona.

Ese espíritu está dentro del proyecto Chilegenómico, en donde también pondremos a disposición nuestros resultados, para que la comunidad pueda acceder a ellos libremente mediante una plataforma web Nacional.

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¿Es posible comparar los datos genéticos de los chilenos con los de otros grupos humanos? 

En la misma base de datos que nosotros creamos hemos incluido no solo información de Chilegenómico sino también de proyectos internacionales, específicamente de: “1000 Genomas”, que captura información de poblaciones a lo largo del mundo.

En nuestra base de datos, además de los datos chilenos incluimos otras poblaciones (europeas, africanas, chinas, mexicanas, colombianas, entre otras), para que los usuarios puedan hacer una comparación mucho más fácil con los resultados del proyecto. Allí se visualizan las frecuencias de las millones de variantes genéticas de Chile versus otras poblaciones.

¿Cuáles marcadores utilizan para comparar los chilenos con otras poblaciones? 

El proyecto se inició con una secuenciación del genoma completo y a partir de ese estudio encontramos alrededor de 5 millones de polimorfismos o posiciones polimórficas, es decir, posiciones que tienen que tienen una letra distinta cuando nos comparamos con un genoma de referencia que fue secuenciado en el año 2001, en Estados Unidos. Por lo tanto, en una primera etapa del estudio, nosotros caracterizamos las frecuencias de cada letra en esas cinco millones de posiciones en el genoma en nuestra población y en otras partes del mundo utilizando información de repositorios públicos.

A medida que se realicen más estudios genéticos en la población chilena, esperamos que la base de datos siga creciendo y  que se siga apoyando la investigación chilena en distintas aplicaciones.

Los datos de este análisis ¿quedarán disponibles para otros investigadores? ¿Dónde?  

Algunos datos quedarán disponibles de forma pública directamente en nuestro sitio web (chilegenomico.cl) o en el repositorio internacional de NCBI. Otros se entregarán  mediante un proceso en el cual el investigador interesado debe contactar al equipo de Chilegenómico, para  llenar un formulario con información básica,como el objetivo del uso de estos datos, y firmar un compromiso de confidencialidad con los participantes del proyecto.

También estamos trabajando en nuevas herramientas que le permitan a los usuario interaccionar con los resultados del proyecto de una forma intuitiva. Siempre trataremos de que los datos estén asequibles, ya que desde su génesis, el proyecto busca generar herramientas nuevas y útiles para la comunidad, con el  objetivo de estudiar mejor la genética de la población chilena.

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¿Cuáles son sus principales expectativas en torno al proyecto?

En relación a otros países estamos tremendamente atrasados con el uso de herramientas genéticas y genómicas para biomedicina, biología, ecología y producción animal, por ejemplo. Lo más importante en ese sentido es  el desarrollo de capacidades y este tipo de proyecto nos permite capacitar gente y mejorar el equipamiento del que disponemos en Chile.

No queremos depender tanto de fondos ni servicios desde el extranjero para realizar estudios genético-poblacionales. Esto es algo que caracteriza a los investigadores del proyecto Chilegenómico. Para poder independizarnos, tenemos que ser capaces de desarrollar los proyectos de manera completa a nivel Nacional.

¿Cuál es su invitación a la sociedad para que conozcan Chilegenómico?

Mi invitación es a no tener miedo de la genética y la genómica, ya que dado a que estamos atrasados en estos aspectos, hay mucho desconocimiento y cierta reticencia por parte de la población a participar, pero sobre todo de las autoridades y de algunos comités de ética a aprobar grandes estudios genéticos.

El conocimiento de la información del genoma de una persona puede abrir la puerta a información privada y sensible que eventualmente pudiese ser usada de mala forma si cae en manos equivocadas, como todo tipo de información privada. Por eso es importante que estas investigaciones se realicen bajo fuertes compromisos éticos, donde se utilicen los más altos estándares internacionales de privacidad y resguardo de la información.

Una vez que esto se cumple, existen beneficios personales y sociales de participar de estudios genéticos. Las personas pueden saber algo más de sí mismos a través de su ancestría, o conocer por ejemplo, su predisposición a enfermedades. Esto puede aportar al desarrollo de terapias que irán especialmente en beneficio de la población a la que pertenecen los voluntarios participantes, es decir, los hallazgo de estos estudios irán en directo beneficio de la salud de la población Chilena.

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Fuente: Patricio Grünert Alarcón;
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“Y es bueno que así sea”, dice la doctora Lucía Cifuentes, académica del Programa de Genética Humana del Instituto de Ciencias Biomédicas de nuestro plantel, quien lideró el proyecto Fondef para el estudio de la ancestría denominado Chilegenómico, cuyo objetivo fue “tomar una foto” que retrate la identidad genética actual de los chilenos.

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CON EQUIPAMIENTO BÁSICO DE BIOLOGÍA MOLECULAR Y KIT DE PCR EN TIEMPO REAL
UN NUEVO LABORATORIO PARA LA ERA POSGENÓMICA

El 19 de noviembre se inauguró este espacio en el marco del proyecto Fondef Chilegenómico y que está vinculado al desarrollo del estudio titulado “Genómica de la población chilena: obtención de perfiles genéticos necesarios en investigación clínica, salud pública y medicina forense.

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