La lectura del genoma humà, presentada oficialment l'any 2000 després de més d'una dècada d'esforços i una inversió multimilionària, va ser l'equivalent biològic a una arribada a la Lluna. Quinze anys de treball, centenars de científics i milers de milions de dòlars van fer falta per obtenir aquella primera seqüència completa de l'ADN humà.
Poc més de dues dècades després, aquest mateix procés es fa en qüestió d'hores i per menys de mil euros. La transformació radical de la genètica moderna és al centre del Premi Princesa d'Astúries de Recerca Científica i Tècnica 2026, que reconeix els químics britànics David Klenerman i Shankar Balasubramanian i el biofísic francès Pascal Mayer, artífexs de les tecnologies de seqüenciació ràpida d'ADN més utilitzades al món.
Qui són els premiats i per què es reconeix la seva feina
David Klenerman (Regne Unit, 1959) y Shankar Balasubramanian (Chennai, Índia, 1966) són professors del Departament de Química de la Universitat de Cambridge i fa dècades que treballen a la frontera entre la química física i la biologia molecular. Amb ells, el guardó distingeix el biofísic Pascal Mayer (Moselle, França, 1963), amb una àmplia trajectòria al sector privat i actualment professor associat a la Universitat d'Estrasburg.
Els tres científics van ser pioners, de forma independent però complementària, en el desenvolupament de les anomenades tecnologies de seqüenciació d'ADN de nova generació (Next-Generation Sequencing, NGS). El jurat del premi, reunit a Oviedo sota la presidència del físic Pedro Miguel Echenique, ha subratllat que els seus mètodes han impulsat el diagnòstic clínic i la investigació en biologia, biomedicina, medicina forense i ecologia, fins al punt d'esdevenir eines d'ús quotidià.
Abans d'aquests avenços obtenir la seqüència completa d'un genoma humà requeria mesos de feina i un pressupost de milions d'euros. Avui, gràcies a aquestes tècniques, la mateixa anàlisi es pot completar en un dia, amb una reducció de costos que el jurat xifra en milers de vegades respecte als procediments inicials. D'aquesta manera, s'ha obert el camí a una medicina cada cop més personalitzada i basada en la informació genètica de cada pacient.
La decisió, per a la qual es van estudiar 56 candidatures de 24 països, ressalta també la dimensió internacional de la contribució de Klenerman, Balasubramanian i Mayer, la tecnologia del qual està darrere de la majoria de plataformes comercials de seqüenciació utilitzades tant a Europa com a la resta del món.
Com funciona la seqüenciació ràpida d'ADN de nova generació
Al cor del premi hi ha la seqüenciació massiva en paral·lel, un enfocament que permet llegir simultàniament milions de fragments d'ADN. Enfront dels mètodes clàssics, que llegien llargues cadenes nucleòtid a nucleòtid de manera seqüencial, la nova tecnologia divideix el genoma complet en innombrables trossos curts que es processen de manera conjunta.
El procediment, en la versió desenvolupada per Solexa-Illumina, es basa en la trucada “seqüenciació per síntesi”. Primer, l'ADN es fragmenta en petits segments que s'immobilitzen sobre la superfície d'un xip o flow cell. Sobre aquesta superfície es generen milions de còpies de cada fragment mitjançant un mètode de amplificació superficial de l'ADN, ideat per Pascal Mayer, que forma diminutes agrupacions o “clústers” de còpies idèntiques.
Tot seguit, s'incorporen nucleòtids modificats amb fluoròfors reversibles. A cada cicle del procés, s'afegeix una nova base a les cadenes en creixement i es registra òpticament el color emès, cosa que permet saber quin nucleòtid s'ha incorporat. La lectura repetida i sincronitzada d‟aquests cicles reconstrueix, base a base, la seqüència de milions de fragments en paral·lel.
Posteriorment, potents programes informàtics ensamblen digitalment tots aquests fragments per recompondre la seqüència completa del genoma. El resultat és una lectura integral de l'ADN humà –o de qualsevol altre organisme– en un temps rècord i amb una precisió molt elevada, apta per a ús clínic i per a grans projectes de recerca.
Aquest salt conceptual, que va passar de llegir unes quantes regions del genoma a poder analitzar milers de milions de fragments alhora, és el que ha situat les tecnologies de Klenerman, Balasubramanian i Mayer com estàndard de referència a la genòmica moderna.
De Cambridge als hospitals: la plataforma Solexa-Illumina
Balasubramanian i Klenerman no es van limitar a la feina acadèmica. A finals del segle XX van cofundar Solexa, una empresa biotecnològica creada amb la idea de portar el mètode de seqüenciació al mercat i posar-lo a l'abast de laboratoris de tot el món. Amb el temps, la companyia va ser adquirida per Illumina, que avui és un dels principals actors globals en plataformes de seqüenciació genòmica.
En paral·lel, Pascal Mayer va desenvolupar de forma independent tècniques clau per a la amplificació superficial d'ADN en un suport sòlid, una de les peces que faltaven perquè la seqüenciació massiva fos robusta, escalable i econòmicament viable. Les seves investigacions en diferents empreses, com Manteia Predictive Medicine o BioFilm Control, i més tard a la biotecnològica Alphanosos, van contribuir a consolidar aquest enfocament.
El mètode comercial resultant, conegut popularment com tecnologia Solexa/Illumina, ha donat lloc a dispositius capaços de seqüenciar genomes complets a gran velocitat. Entre ells destaca MiSeq, considerat el primer seqüenciador de nova generació aprovat per l'Agència del Medicament dels Estats Units (FDA) per a diagnòstic clínic, una fita que n'ha facilitat la integració en hospitals i centres de salut.
A Europa, aquesta plataforma es fa servir de forma habitual en xarxes públiques i privades. Projectes com Genomics England, impulsat pel sistema sanitari britànic (NHS), o l'International Cancer Genome Project depenen en gran mesura d'aquests equips per desxifrar la base genètica de múltiples patologies i avançar cap a tractaments més precisos.
Del projecte genoma a la medicina personalitzada
La primera seqüenciació completa del genoma humà, presentada al voltant de l'any 2000, va suposar invertir més de deu anys de feina i superar la barrera dels mil milions de dòlars. Allò va ser una gesta científica, però econòmicament inassumible per a la pràctica clínica rutinària. Les tècniques desenvolupades pels premiats han canviat completament aquest panorama.
Avui és possible obtenir la seqüència d'un genoma humà en menys de dos dies i per un cost que, segons diverses estimacions esmentades per experts, ja se situa al voltant dels 300 euros en alguns contextos. El que abans era un projecte internacional gegantí ha esdevingut una anàlisi que molts hospitals poden sol·licitar com una prova més dins l'historial d'un pacient.
Especialistes com la genetista Gemma Marfany, de la Universitat de Barcelona, destaquen que la caiguda dels costos i l'automatització del procés han impulsat el desenvolupament de la medicina de precisió. Poder analitzar el genoma de cada persona, afirmen, permet identificar mutacions responsables de malalties, ajustar tractaments oncològics o anticipar-se al risc de patir determinades malalties.
Des del punt de vista de la investigació bàsica, els avenços en seqüenciació han obert la porta a estudiar amb detall la variabilitat genètica entre individus, la història evolutiva de les poblacions humanes o la presència de fragments d'ADN heretats d'altres espècies, com els neandertals, cosa que fa tot just uns anys era inimaginable amb aquesta profunditat.
El genetista Lluís Montoliu (CNB-CSIC, CIBERER-ISCIII) resumeix aquest canvi com el naixement autèntic de l'era de la genòmica: la seqüenciació massiva ha permès passar d'analitzar gens aïllats a contemplar el genoma complet com una eina rutinària per al diagnòstic i la investigació.
Impacte en càncer, malalties rares, infeccions i microbioma
Un dels camps on més es nota aquesta revolució és a la oncologia. Les tecnologies de nova generació permeten identificar mutacions que impulsen el creixement dels tumors, detectar resistències a fàrmacs o seleccionar teràpies adreçades a dianes moleculars molt concretes. Això ha donat lloc a tractaments més ajustats al perfil genètic de cada pacient.
En l'àmbit de les malalties rares, la capacitat d'analitzar tot el genoma o l'exoma (la part codificant) ha multiplicat les possibilitats de diagnòstic. Pacients que portaven anys sense resposta troben, gràcies a aquests estudis, variants genètiques responsables de la seva patologia, cosa que facilita un millor seguiment clínic i assessorament genètic a les famílies.
La seqüenciació ràpida també es fa servir en proves prenatals de nova generació, que analitzen ADN fetal lliure en sang materna. Aquestes tècniques permeten detectar alteracions cromosòmiques i certes patologies genètiques sense procediments invasius, una cosa cada cop més incorporada a la pràctica clínica a Europa.
Més enllà de la medicina, la NGS ha impulsat de manera notable la biologia de sistemes i l'ecologia, en permetre identificar milers d'espècies en mostres ambientals, analitzar comunitats microbianes en conjunt i estudiar ecosistemes sense necessitat d'aïllar cada organisme al laboratori. D'aquí la importància, per exemple, en estudis de biodiversitat o de qualitat d'aigües.
Un cas particular és l'anàlisi del microbioma humà, el conjunt de microorganismes que habiten el nostre cos. Les noves plataformes de seqüenciació han fet possible descriure amb detall aquestes comunitats i relacionar-les amb malalties digestives, metabòliques o fins i tot neurològiques. Es tracta d'un dels camps més actius de la investigació biomèdica actual i es recolza gairebé completament en la tecnologia que ara es reconeix amb el premi Princesa d'Astúries.
La seqüenciació ràpida davant la pandèmia de covid
Durant la pandèmia de còvid, la seqüenciació ràpida d'ADN i ARN va sortir dels laboratoris especialitzats per situar-se al centre de la salut pública mundial. El virus SARS-CoV-2 va ser identificat i seqüenciat amb una velocitat sense precedents, el que va permetre dissenyar vacunes en menys d'un any i seguir l'aparició de variants gairebé en temps real.
Les tècniques de nova generació van permetre als equips de vigilància genòmica d'Europa i d'altres continents detectar ràpidament nous ceps, monitoritzar-ne l'expansió i avaluar-ne el possible impacte en l'eficàcia de les vacunes. La capacitat de seqüenciar milers de genomes virals en paral·lel va resultar essencial per adaptar les estratègies sanitàries a levolució del virus.
El jurat del Premi Princesa d'Astúries subratlla a l'acta que aquestes tecnologies han estat decisives per identificar no només noves variants de coronavirus, sinó també altres patògens emergents. Aquest coneixement ha servit de base per al desenvolupament de múltiples vacunes i tractaments que avui s'administren a tot el món, incloent-hi països amb recursos limitats.
Des de la Fundació Princesa d'Astúries destaca que sense els mètodes creats per Klenerman, Balasubramanian i Mayer, la resposta global a la pandèmia hauria estat molt més lenta i menys eficaç. La combinació de rapidesa, precisió i abaratiment de costos va ser determinant perquè els sistemes sanitaris poguessin integrar la informació genòmica a les seves decisions.
Més enllà de la covid, l'experiència adquirida ha impulsat l'ús de la seqüenciació de nova generació en xarxes de vigilància de grip, virus respiratoris i altres malalties infeccioses i ha consolidat el seu paper com a eina essencial de salut pública.
Trajectòries científiques i reconeixement internacional
La carrera de David Klenerman s'ha desenvolupat gairebé íntegrament al Regne Unit. Després de doctorar-se a Cambridge i fer una estada postdoctoral a la Universitat de Stanford, va treballar en recerca industrial abans de tornar a l'àmbit acadèmic. Actualment ocupa la càtedra Royal Society de Medicina Molecular a Cambridge i acumula centenars de publicacions científiques, amb milers de cites internacionals.
Per la seva banda, Shankar Balasubramanian és catedràtic Herchel Smith de Química Mèdica i responsable de grup al Cancer Research Institute de la mateixa universitat. Ha estat reconegut amb nombrosos premis a Europa i als Estats Units i és autor del voltant de tres-cents articles i diverses patents, que abasten des de l'estructura dels àcids nucleics fins a l'epigenètica i noves aproximacions terapèutiques.
El tercer guardonat, Pascal Mayer, ha desenvolupat bona part de la seva trajectòria en companyies farmacèutiques i biotecnològiques. Després de la seva formació en biofísica i diverses estades al Canadà i França, ha ocupat càrrecs de responsabilitat en empreses com Glaxo-Wellcome, Manteia Predictive Medicine, Haploys o BioFilm Control. El 2014 va fundar Alphanosos, dedicada al desenvolupament de substàncies terapèutiques amb suport d'intel·ligència artificial, i el 2024 es va incorporar com a professor associat a la Universitat d'Estrasburg.
Tots tres premiats ja comptaven amb reconeixements de prestigi. Balasubramanian i Klenerman, per exemple, van ser distingits al costat de Mayer amb el Breakthrough Prize a Ciències de la Vida 2022, un dels guardons científics millor dotats econòmicament. La candidatura al Premi Princesa d'Astúries d'aquest any va ser proposada pel bioquímic nord-americà Philip Felgner, que va rebre el mateix reconeixement el 2021 per la seva contribució al desenvolupament de les vacunes davant de la covid.
Aquest nou guardó se suma a una trajectòria de premis que subratlla la rellevància global de les seves troballes. El seu treball no només ha impulsat la investigació bàsica en genòmica, sinó que té un impacte directe a l'assistència sanitària, des de grans hospitals europeus fins laboratoris clínics i biomèdics que incorporen la seqüenciació com a eina de rutina.
El paper de la Fundació Princesa d'Astúries i el context del premi
El Premi Princesa d'Astúries de Recerca Científica i Tècnica distingeix cada any investigacions, descobriments o innovacions a camps com la medicina, la biologia, la física, la química, l'astronomia o les ciències de la Terra i de l'espai. L'objectiu és reconèixer feines que contribueixin de manera rellevant al progrés de la humanitat.
A l'edició actual, el guardó està dotat amb 50.000 euros, una escultura dissenyada per Joan Miró que ha esdevingut símbol del premi, un diploma acreditatiu i una insígnia. La cerimònia de lliurament se celebra tradicionalment a l'octubre al Teatre Campoamor d'Oviedo, presidida pels Reis, la Princesa d'Astúries i la infanta Sofia.
El jurat que ha decidit el premi del 2026 ha estat compost per científics i divulgadors de diferents especialitats, entre ells Arturo Álvarez-Buylla, Juan Luis Arsuaga, Mar Capeans, Avelino Corma, Elena Garcia Armada o Ginés Morata, entre altres. El secretari del jurat ha estat el divulgador científic Manuel Toharia.
En els darrers anys, aquesta categoria ha reconegut avenços tan diversos com el control de la diabetis, el tractament davant bacteris resistents als antibiòtics, el desenvolupament de la intel·ligència artificial o els treballs de la genetista Mary-Claire King en prevenció del càncer. L'elecció de les tecnologies de seqüenciació ràpida d'ADN s'inscriu en aquesta línia de premiar descobriments amb impacte directe a la salut i al coneixement de la vida.
D'aquesta manera, la Fundació Princesa d'Astúries subratlla la voluntat de visibilitzar aquells avenços que, encara que de vegades passin desapercebuts fora dels cercles especialitzats, acaben transformant profundament la societat, la medicina i la investigació científica.
La història de la seqüenciació ràpida d'ADN il·lustra com una innovació nascuda a laboratoris de química i biofísica s'ha acabat integrant en hospitals, programes de salut pública i grans projectes genòmics internacionals. El reconeixement a Klenerman, Balasubramanian i Mayer posa el focus en una tecnologia que ha canviat per sempre la manera de llegir el llibre de la vida, ha impulsat la medicina personalitzada i ha enfortit la capacitat de resposta davant d'amenaces sanitàries globals, situant la genòmica al centre de la biomedicina contemporània.
