La secuenciación de nueva generación (Next Generation Sequencing, NGS) revolucionó por completo el campo de la genética y la biología molecular. Con la capacidad de secuenciar millones de fragmentos de ADN o ARN en paralelo, estas tecnologías han permitido avances que hace apenas dos décadas eran impensables: desde el diagnóstico genético clínico hasta la investigación de microbiomas, epidemiología molecular y medicina personalizada.
En este artículo encontrarás una explicación clara, completa y técnica, pero redactada de manera accesible para estudiantes, profesionales y entusiastas del laboratorio. También se incluyen aplicaciones, ventajas, ejemplos reales, FAQs y palabras clave para posicionamiento SEO.
¿Qué es la secuenciación de nueva generación (NGS)?
La NGS incluye un conjunto de plataformas que permiten la lectura masiva y simultánea de secuencias genéticas, reduciendo drásticamente los costos y aumentando la velocidad de procesamiento en comparación con la secuenciación tradicional de Sanger.
Mientras Sanger secuenciaba un fragmento a la vez, la NGS puede analizar millones de fragmentos en una sola corrida, lo que la convierte en una herramienta crítica para laboratorios modernos.
Cómo funciona la secuenciación NGS: pasos del proceso
Aunque los protocolos varían ligeramente entre fabricantes como Illumina, Ion Torrent, PacBio o Oxford Nanopore, el flujo de trabajo estándar incluye:
1. Preparación de la muestra
Todo inicia con la extracción del material genético:
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ADN genómico
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ARN total (convertido a cDNA)
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Amplicones específicos
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ADN ambiental o metagenómico
Posteriormente, se realiza la fragmentación, ya sea:
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Enzimática
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Mecánica (ultrasonido)
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Tagmentación (enzimas transposasas, como en Nextera)
El objetivo es obtener fragmentos de longitud adecuada para la plataforma.
2. Preparación de la librería (Library Prep)
Este paso es esencial para el éxito del análisis. Incluye:
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Adición de adaptadores
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Indexación (barcodes que permiten mezclar muestras)
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Purificación
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Cuantificación mediante fluorometría o qPCR
Una librería mal preparada puede ocasionar fallos en la corrida o lecturas de baja calidad.
3. Amplificación y captura
Dependiendo de la plataforma, puede incluir:
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PCR en puentes (Bridge Amplification) → Illumina
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PCR en emulsión (emPCR) → Ion Torrent
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Amplificación circular → PacBio
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Sin amplificación → Nanopore
El objetivo es generar múltiples copias de los fragmentos para aumentar la señal de lectura.
4. Secuenciación
Cada tecnología utiliza un principio físico distinto:
Illumina
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Secuenciación por síntesis (SBS).
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Detección fluorescente nucleótido por nucleótido.
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Alta precisión (Q30+).
Ion Torrent
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Detección de protones liberados en cada incorporación.
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No usa fluorescencia.
PacBio SMRT
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Lecturas extremadamente largas (long reads).
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Ideal para genomas completos y análisis estructurales.
Oxford Nanopore
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Lectura en tiempo real a través de poros nanométricos.
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Fácil de transportar (ej. MinION).
5. Análisis bioinformático
Aquí ocurre la “magia” de la NGS. El proceso incluye:
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Control de calidad
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Alineamiento al genoma de referencia
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Detección de variantes (SNPs, indels)
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Análisis de expresión (RNA-Seq)
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Metagenómica
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Montaje de novo
El análisis se realiza mediante pipelines como:
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Galaxy
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GATK
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QIIME 2
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BWA
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Bowtie
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R + Bioconductor
Tipos de tecnologías NGS y sus diferencias
1. Lecturas cortas (short-read)
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Illumina
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Ion Torrent
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Alta precisión
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Fragmentos pequeños (50–300 bp)
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Perfecto para análisis clínicos
2. Lecturas largas (long-read)
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PacBio
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Oxford Nanopore
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Lecturas de 10.000 a 1.000.000 bp
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Mejor para detectar:
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Variantes estructurales
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Repeticiones
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Ensamblaje de genomas completos
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3. Tecnologías emergentes
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Secuenciación de molécula única
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Secuenciación sin amplificación
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Nuevos chips de nanoporo de alta sensibilidad
Aplicaciones modernas de la NGS en laboratorios
Las posibilidades son enormes, y crecen año tras año:
1. Diagnóstico clínico
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Enfermedades genéticas
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Paneles oncológicos
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Estudios farmacogenómicos
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Detección de mutaciones hereditarias
2. Metagenómica
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Microbiomas humanos
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Control de calidad de alimentos
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Análisis de aguas y ambientes
3. Investigación de enfermedades infecciosas
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Vigilancia epidemiológica
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Genotipificación de virus (COVID-19, influenza, dengue)
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Diseño de vacunas
4. Transcriptómica (RNA-Seq)
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Expresión génica
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Análisis de splicing
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Biomarcadores moleculares
5. Edición genética y CRISPR
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Detección de off-target
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Validación de cambios genéticos
6. Agricultura y biotecnología
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Mejoramiento de cultivos
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Identificación de variedades
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Análisis de suelos
Ventajas de la NGS
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Costos cada vez más bajos
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Análisis masivos y paralelos
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Mayor sensibilidad y profundidad
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Capacidad de detectar variantes raras
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Resultados altamente reproducibles
Limitaciones actuales
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Requiere infraestructura bioinformática
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Alto volumen de datos
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Riesgo de errores en librerías mal preparadas
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No todas las plataformas son aptas para diagnóstico clínico
La secuenciación de nueva generación (NGS) se ha convertido en el motor de la biología moderna. Su capacidad para generar grandes volúmenes de datos genómicos con alta precisión la posiciona como una herramienta indispensable en investigación, salud, industria alimentaria, microbiología, biotecnología y más.
Los laboratorios que integran tecnologías NGS están mejor preparados para enfrentar los desafíos científicos del presente y del futuro.
FAQs sobre NGS
1. ¿La NGS reemplazó completamente a la secuenciación Sanger?
No. Sanger sigue utilizándose para validación final de variantes y pequeños fragmentos.
2. ¿Qué plataforma de NGS es la mejor?
Depende del objetivo:
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Diagnóstico → Illumina
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Lecturas largas → Nanopore o PacBio
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Secuenciación portátil → Nanopore MinION
3. ¿La NGS sirve para detectar virus o bacterias?
Sí. Es esencial en metagenómica, epidemiología y vigilancia molecular.
4. ¿Requiere un laboratorio especializado?
La secuenciación sí; pero el análisis bioinformático puede externalizarse.