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La Secuenciación De Adn De Nueva Generación (Ngs) 5

La Secuenciación de ADN de Nueva Generación (NGS): Una Transformación en la Identificación Humana y la Genómica Forense

Resumen Ejecutivo

Este informe presenta un análisis exhaustivo de la Secuenciación de Nueva Generación (NGS) como una tecnología disruptiva en el ámbito de la genómica forense. Detalla los principios que la distinguen de los métodos tradicionales, su capacidad para superar las limitaciones en el análisis de ADN dañado o de baja abundancia, y su papel crucial en la aceleración de las investigaciones criminales y la identificación de personas. El documento explora sus aplicaciones más innovadoras, desde la identificación de víctimas de desastres hasta el fenotipado forense y la genealogía genética. Finalmente, aborda las complejas consideraciones éticas y los desafíos metodológicos que su adopción conlleva, ofreciendo una perspectiva equilibrada sobre su potencial y las responsabilidades asociadas.

1. Introducción: El Advenimiento de una Nueva Era en la Genética Forense

1.1 Contexto Histórico: De Sanger a la Era de la Secuenciación Masiva

El análisis de ADN en el campo forense se popularizó a mediados de la década de 1990, cuando se comenzó a analizar pequeñas regiones de la secuencia del ADN que se encuentran repetidas y dispersas por todo el genoma.¹ Estas regiones, conocidas como repeticiones cortas en tándem (STRs), se han utilizado para crear perfiles de ADN que permiten la comparación de muestras de evidencia con muestras de referencia de sospechosos o víctimas, un método que ha sido crucial en la resolución de casos criminales.¹ La técnica estándar para este análisis ha sido la electroforesis capilar (CE), que ha demostrado ser efectiva y resolver un porcentaje considerable de casos rutinarios, a pesar de sus limitaciones con muestras degradadas o de baja cantidad.²

1.2 La Irrupción de la NGS

En contraste con los métodos tradicionales, la Secuenciación de Nueva Generación (NGS), también conocida como secuenciación de última generación o secuenciación masiva en paralelo, ha surgido como una herramienta revolucionaria.⁴ Mientras que la secuenciación Sanger, el primer método para descifrar el código genético, se limitaba a analizar una o pocas regiones a la vez, la NGS ha expandido significativamente esta capacidad.⁷ Esta tecnología permite la secuenciación simultánea de millones de fragmentos de ADN, logrando un perfilado genético a una velocidad y con una eficiencia sin precedentes, en una fracción del tiempo y a un costo significativamente menor por base en comparación con los métodos históricos.⁵

1.3 Objetivos del Informe

El propósito de este informe es proporcionar una comprensión exhaustiva de la Secuenciación de Nueva Generación en su aplicación forense. Para ello, se abordarán las preguntas clave sobre cómo esta tecnología logra:

Analizar ADN dañado o antiguo con alta precisión.
Procesar múltiples muestras simultáneamente.
Acelerar la identificación de sospechosos y víctimas.

Adicionalmente, se explorarán sus aplicaciones más avanzadas, como el fenotipado forense y la genealogía genética, se discutirán los desafíos éticos y se presentarán estudios de caso emblemáticos para ilustrar su impacto en la práctica.

2. Principios Fundamentales de la Secuenciación de Nueva Generación (NGS)

2.1 ¿Qué es la NGS?: Del Concepto a la Práctica

La NGS no es una técnica única, sino un grupo de tecnologías diseñadas para secuenciar de forma masiva y en paralelo grandes cantidades de segmentos de ADN.⁶ Su versatilidad la ha convertido en una herramienta invaluable en una amplia gama de campos, desde el diagnóstico de enfermedades genéticas hereditarias y la investigación del cáncer, hasta el estudio de la biodiversidad microbiana y la genómica forense.⁸

El proceso de secuenciación en las plataformas de NGS se basa en la lectura de las secuencias de millones de fragmentos de ADN simultáneamente.⁵ Esto se logra mediante diversas metodologías, como la detección de la incorporación de nucleótidos en una cadena de ADN en crecimiento o la detección de señales químicas emitidas durante la síntesis en tiempo real.¹¹

La fiabilidad de los resultados de NGS en el análisis genómico se evalúa a través de dos conceptos interconectados y fundamentales: la cobertura y la profundidad.⁶ La

cobertura se refiere al porcentaje de las bases del genoma de referencia que han sido secuenciadas una cantidad determinada de veces.⁶ Por su parte, la

profundidad (o depth of coverage) representa el número promedio de veces que cada base de ADN es leída por los fragmentos secuenciados.⁶ Una profundidad elevada es un factor crítico, ya que permite la detección de variantes de baja frecuencia, un aspecto esencial para el análisis de mezclas de ADN o mutaciones somáticas, lo que incrementa la sensibilidad de la técnica.⁵

2.2 Comparación de Métodos: NGS vs. Técnicas Tradicionales

Tradicionalmente, la genética forense ha dependido en gran medida de los perfiles de STRs analizados mediante electroforesis capilar (CE). Este método se basa en la separación de fragmentos de ADN por tamaño, lo que permite la clasificación de los alelos.² Si bien la CE es un método establecido y eficaz, presenta serias limitaciones con muestras degradadas o de baja cantidad, ya que los fragmentos de ADN largos pueden no amplificarse completamente.²

En contraste, la NGS ofrece ventajas significativas que abordan estas limitaciones y amplían el alcance de la investigación forense.

Mayor Capacidad de Multiplexación: A diferencia de la CE que requiere múltiples kits y ensayos para marcadores específicos, la NGS permite el análisis de cientos de marcadores de ADN, tanto STRs como SNPs, en un solo test.¹⁴ Esta capacidad de multiplexación masiva aumenta la cantidad de información obtenida de una única muestra, mejorando la precisión y la eficiencia de las investigaciones forenses.¹
Mejor Resolución de Mezclas Complejas: Una de las principales ventajas de la NGS es su capacidad para analizar la secuencia real del ADN, no solo el tamaño de los fragmentos.² Esta información detallada permite a los laboratorios forenses «deconvolucionar» (separar) mezclas complejas de ADN de múltiples individuos, un desafío considerable para los métodos tradicionales que a menudo no logran una resolución satisfactoria.²
Análisis de Muestras Degradadas: Las técnicas tradicionales basadas en PCR pueden tener dificultades con el ADN de mala calidad, produciendo perfiles incompletos.¹⁵ La NGS, al trabajar con fragmentos más cortos, es mucho más efectiva en la reconstrucción de perfiles genéticos completos, incluso a partir de muestras históricas o muy degradadas.³ Un estudio demostró cómo la NGS reveló el ADN de un colaborador menor en una mancha de sangre de décadas de antigüedad, lo que llevó a la identificación de un sospechoso desconocido en un caso no resuelto.³
Información Adicional y Mayor Poder de Discriminación: La NGS va más allá del número de repeticiones de un STR. Proporciona la secuencia de los motivos de repetición y cualquier variación en las regiones adyacentes a estos. Esta información adicional aumenta el poder de discriminación y la fiabilidad de las coincidencias, ya que permite identificar diferencias que los métodos basados en el tamaño de los fragmentos podrían pasar por alto.²

El cambio de la CE a la NGS representa un cambio de paradigma fundamental, pasando de un método que clasifica alelos por su tamaño a uno que los define por su secuencia completa. Este cambio cualitativo es lo que ha hecho posibles aplicaciones como el fenotipado forense y la genealogía genética. No obstante, la adopción de la NGS no es trivial y requiere una inversión inicial significativa en equipos y, de manera crucial, la capacitación de personal en bioinformática para gestionar y analizar el vasto volumen de datos que la tecnología produce.² A pesar de que el costo por base ha disminuido drásticamente, la comunidad forense debe establecer nuevos estándares para el análisis, almacenamiento y reporte de estos datos complejos en el sistema legal.²

A continuación, se presenta una tabla que resume las principales diferencias entre las tecnologías:

Parámetro	Secuenciación Sanger	Electroforesis Capilar (CE)	Secuenciación de Nueva Generación (NGS)
Base de la Tecnología	Secuenciación de un fragmento a la vez	Detección del tamaño de los fragmentos de ADN	Secuenciación de millones de fragmentos en paralelo
Capacidad de Multiplexación	Baja (1-10 regiones)	Media (hasta 24 marcadores)	Alta (cientos de marcadores, STR y SNP) ¹⁴
Manejo de Muestras Degradadas/Mezclas	Pobre	Pobre a media, depende de la longitud del fragmento	Excelente ³
Tipo de Datos Producidos	Secuencia de ADN	Tamaño de los fragmentos de ADN	Secuencia de ADN y sus variaciones
Costo y Velocidad por Base	Alto y lento	Medio y rápido	Bajo y muy rápido ⁶
Nivel de Resolución	Resolución de base única	Resolución basada en el tamaño	Resolución de base única ⁷

3. Aplicaciones de la NGS en la Genómica Forense

3.1 Análisis de ADN Dañado, Degradado y Antiguo

Una de las contribuciones más significativas de la NGS a la ciencia forense es su capacidad para extraer información útil de muestras que antes se consideraban inutilizables. Las técnicas forenses tradicionales tienen una sensibilidad limitada y pueden fallar en la detección de variaciones en muestras de baja abundancia o degradadas.³ La NGS supera estas limitaciones al centrarse en fragmentos de ADN más pequeños, lo que permite la reconstrucción de perfiles genéticos completos incluso a partir de restos humanos de décadas de antigüedad.³ Esta tecnología es particularmente eficaz en muestras de ADN de baja cantidad, ADN circulante libre, y en la detección de variantes de baja frecuencia que serían imposibles de identificar con otros métodos.³

Un caso particular en el análisis de muestras comprometidas es el del ADN mitocondrial (mtDNA). El mtDNA tiene un número de copias por célula mucho mayor que el ADN nuclear, lo que lo hace más resistente a la degradación.¹⁴ La NGS proporciona una cobertura profunda del mtDNA, permitiendo la extracción de datos genéticos de muestras forenses pequeñas y en malas condiciones, lo cual es fundamental para la identificación humana en casos de personas desaparecidas o desastres naturales.¹⁴

3.2 Identificación de Sospechosos y Víctimas: De la Evidencia a la Identidad

La capacidad de la NGS para trabajar con muestras difíciles ha revolucionado la forma en que se abordan los casos criminales. Permite a las agencias de aplicación de la ley reabrir e investigar casos que han permanecido sin resolver durante mucho tiempo, lo que puede proporcionar un cierre a las víctimas y sus familias.¹³ La NGS permite a los laboratorios forenses generar perfiles detallados a partir de evidencia limitada y degradada de la escena del crimen, lo que puede llevar a la identificación de sospechosos o, de manera igualmente crucial, a la exoneración de personas que han sido condenadas erróneamente.¹

Además, la identificación genética es una herramienta fundamental para la Identificación de Víctimas de Catástrofes (IVC) en desastres masivos o crímenes violentos.¹ Mediante el análisis de perfiles de ADN obtenidos de restos humanos, es posible establecer la identidad de individuos desconocidos y proporcionar respuestas a las familias y comunidades afectadas, lo cual es un paso crítico en la gestión de crisis y la provisión de un cierre emocional.¹

3.3 Genómica Forense Avanzada

Más allá de la identificación básica, la NGS ha dado lugar a nuevas y poderosas aplicaciones en la genómica forense que amplían el alcance de la investigación criminal.

Fenotipado Forense del ADN (FDP): Esta técnica permite predecir características físicas externas de un individuo, como el color de ojos, el color del cabello y los rasgos faciales, a partir de una muestra de ADN de un sospechoso o víctima desconocida.³ El FDP utiliza polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) para inferir estos rasgos.¹ A diferencia de los perfiles de STR, que solo proporcionan información de identidad, el fenotipado permite a los investigadores generar una «pista de inteligencia» visual para orientar la búsqueda y priorizar sospechosos.¹⁵
Análisis de Parentesco y Genealogía Genética Forense (FGG): Esta aplicación permite establecer vínculos familiares con parientes lejanos a partir de un perfil genético complejo.¹ Al comparar el perfil de ADN de la evidencia con bases de datos genéticas públicas y bases de datos de perfiles de ADN forense ²¹, la FGG puede identificar a familiares y construir árboles genealógicos que, en última instancia, pueden conducir a la identidad de un sospechoso o de restos no identificados.¹³ Esta técnica ha demostrado ser particularmente efectiva en la resolución de casos fríos y la identificación de personas desaparecidas.

La NGS ha propiciado una transición fundamental en la investigación forense. Mientras que las técnicas tradicionales se basaban en una «coincidencia directa» con perfiles de ADN ya existentes en bases de datos criminales, la NGS, a través del fenotipado y la genealogía genética, permite crear «pistas de inteligencia» que guían la investigación cuando no hay una coincidencia inicial. El éxito de la FGG depende en gran medida de la colaboración con bases de datos genéticas voluntarias de acceso público, una convergencia que plantea preguntas sobre el consentimiento y la regulación.

A continuación, se presenta una tabla que ilustra la versatilidad de las aplicaciones de la NGS:

Aplicación de NGS	Descripción Detallada	Beneficios Clave
Análisis de Muestras Dañadas	Reconstrucción de perfiles genéticos a partir de ADN antiguo, degradado o en muy baja cantidad.	Permite reabrir casos fríos y utilizar evidencia que antes era inutilizable. Supera las limitaciones de las técnicas tradicionales.
Identificación de Víctimas/Sospechosos	Perfilado de ADN de alta resolución para cotejar con bases de datos criminales, identificar restos humanos en desastres o crímenes.	Proporciona un perfil más completo y detallado, acelerando la identificación y la justicia. Aumenta la capacidad de resolver casos complejos y exonerar inocentes.
Fenotipado Forense	Predicción de rasgos físicos (color de ojos, cabello, etc.) a partir de marcadores genéticos (SNPs).	Genera nuevas pistas de inteligencia cuando no hay un sospechoso conocido, guiando la investigación.
Genealogía Genética	Identificación de parientes lejanos a partir de un perfil de ADN, construyendo un árbol genealógico para llegar a una identidad.	Resuelve casos de larga duración e identifica restos humanos no identificados. Proporciona una vía de investigación cuando los cotejos directos fallan.

4. Estudios de Casos Emblemáticos

El impacto transformador de la NGS en la genómica forense se evidencia a través de numerosos casos de éxito que ilustran su poder para resolver misterios de larga data.

4.1 Identificación de Víctimas y Resolución de Crímenes

El Caso de David Clary: Durante 39 años, los restos de una víctima de homicidio en Georgia permanecieron sin identificar. En 2024, el caso se reactivó con la colaboración de Othram, una empresa especializada en NGS forense.¹⁶ A pesar de que los restos habían estado conservados durante décadas, la tecnología de NGS permitió reconstruir un perfil genético completo de la víctima. Mediante el análisis de genealogía genética, los investigadores compararon el perfil con bases de datos genealógicas, identificando a parientes lejanos y, finalmente, a la víctima como David Clary, proporcionando un cierre a su familia después de casi cuatro décadas.¹⁶
El Caso de Stephanie Isaacson: El asesinato de esta joven en 1989 se resolvió décadas después gracias a las técnicas de secuenciación del genoma y genealogía genética.²² El caso estableció un nuevo hito en la ciencia forense al lograr construir un perfil genealógico de un sospechoso a partir de una cantidad extremadamente pequeña de ADN: solo 120 picogramos.²²

4.2 La Confirmación de Linaje Histórico: El Caso de Toro Sentado

La NGS ha demostrado que su utilidad se extiende más allá de la criminalística para resolver preguntas históricas. El profesor Eske Willerslev y su equipo pasaron 14 años desarrollando un método para analizar ADN antiguo.²³ La muestra de su investigación era un mechón de pelo del legendario jefe sioux Toro Sentado, el cual estaba en un estado «extremadamente degradado» tras haber sido almacenado por más de un siglo a temperatura ambiente.²³

El equipo utilizó un nuevo método de NGS para comparar el ADN autosómico (no específico de género) del mechón con el de Ernie Lapointe, un hombre que afirmaba ser su bisnieto, y otros 13 miembros de la tribu.²³ A diferencia de los estudios genéticos antiguos que se basaban en el cromosoma Y o el mtDNA, que son específicos de género, la relación de Lapointe era por línea materna.²⁴ El estudio, publicado en

Science Advances, confirmó por primera vez una relación familiar entre un individuo vivo y una figura histórica utilizando ADN autosómico antiguo, un logro que demuestra la flexibilidad y superioridad de la NGS en la resolución de dilemas complejos de linaje.²²

5. Consideraciones Éticas, Desafíos y Perspectivas Futuras

5.1 Desafíos Metodológicos y de Estandarización

El enorme volumen de datos que produce la NGS plantea desafíos significativos para el análisis, el almacenamiento y la interpretación.² La comunidad forense se enfrenta a la tarea de establecer estándares claros para el análisis, la interpretación y el reporte de estos perfiles complejos en los sistemas legales.² La automatización de los flujos de trabajo de NGS puede mejorar la uniformidad y reducir errores, pero la validación rigurosa de estas tecnologías sigue siendo un paso crítico para garantizar un rendimiento fiable y reproducible en el contexto forense.¹² La complejidad de los datos generados por la NGS requiere nuevas regulaciones y estándares forenses para asegurar que la evidencia se presente de manera precisa y justa en los tribunales.

5.2 El Marco Ético y Legal: La Privacidad y el Consenso Público

La capacidad de la NGS para secuenciar una porción considerable o incluso la totalidad del genoma de un individuo plantea profundas consideraciones éticas y de derechos humanos. A diferencia de los perfiles de STR tradicionales, los perfiles de NGS pueden revelar información sensible sobre la salud (enfermedades hereditarias, infertilidad), la ascendencia o relaciones familiares no deseadas.¹⁵

El debate ético central se enfoca en la tensión entre la seguridad pública y la privacidad individual. Si bien la NGS puede ayudar a resolver crímenes y exonerar a inocentes, lo cual es un bien público, su uso también conlleva riesgos para la privacidad y la presunción de inocencia, especialmente si la información probabilística del fenotipado es malinterpretada por el público o en la corte.¹⁵

El uso de perfiles genéticos para predecir el fenotipo o el origen también puede reforzar estereotipos raciales y étnicos, y perpetuar las disparidades existentes en el sistema de justicia.¹⁵ El uso de bases de datos de acceso público para la genealogía genética también plantea interrogantes sobre el consentimiento y la cadena de custodia, ya que el éxito de las investigaciones depende de la participación voluntaria de individuos que no tienen un vínculo directo con un caso criminal.¹⁵

La adopción generalizada de la NGS forense requiere un diálogo público para responder a la pregunta fundamental: «¿Debería nuestra sociedad estar haciendo esto, y si es así, por qué?».¹⁵ Se necesita un marco legal robusto que equilibre los derechos individuales con el interés colectivo de la seguridad, garantizando que esta tecnología sea utilizada de manera justa y transparente.

A continuación, se presenta un resumen de los principales desafíos éticos:

Área de Preocupación	Descripción del Desafío	Implicaciones Legales y Sociales
Privacidad	La NGS puede revelar información genómica sensible (salud, ascendencia, etc.) que va más allá de la identidad.	Riesgo de discriminación y de violación del derecho a la intimidad; la información puede no ser deseada por el individuo o sus familiares.
Confusión Pública y Legal	La naturaleza probabilística de la información (fenotipado, metagenómica) puede ser malinterpretada por jurados y jueces, implicando a inocentes.	Afecta la presunción de inocencia y la confianza del público en la ciencia forense.
Discriminación y Sesgos	El uso de datos fenotípicos o de ascendencia puede reforzar estereotipos raciales y perpetuar las disparidades existentes en el sistema de justicia criminal.	Refuerza las desigualdades sociales y el escrutinio desproporcionado sobre ciertos grupos étnicos.
Bases de Datos Públicas	El éxito de la genealogía genética depende de bases de datos genéticas públicas y voluntarias, lo que difumina las líneas entre lo privado y lo forense.	Requiere un marco legal claro sobre el consentimiento, la cadena de custodia y el uso de datos genéticos con fines de investigación criminal.

6. Conclusión

La Secuenciación de Nueva Generación ha demostrado ser una fuerza transformadora en la genómica forense, superando las limitaciones de los métodos tradicionales y abriendo nuevas vías para la resolución de casos complejos. Su capacidad para analizar ADN dañado, procesar múltiples muestras simultáneamente y generar información genómica rica es fundamental para la aceleración y la mejora de la justicia. Su impacto se extiende desde la resolución de crímenes hasta la identificación de víctimas de desastres y la confirmación de linajes históricos.

No obstante, la adopción generalizada de la NGS debe gestionarse con un enfoque equilibrado. Es imperativo que se maximicen sus beneficios en la identificación humana y la resolución de crímenes, al tiempo que se abordan de manera proactiva y transparente las profundas implicaciones éticas y legales que conlleva. La estandarización de los flujos de trabajo, la creación de una regulación clara y un diálogo público robusto son esenciales para construir la confianza necesaria en esta nueva y poderosa era de la ciencia forense. El futuro de la investigación forense se dirige hacia la integración de datos multi-ómicos, lo que promete una visión aún más completa de los sistemas biológicos para la resolución de casos, haciendo de la NGS una piedra angular en este camino.¹⁰