Henry HQ Heng es profesor de medicina molecular y genética y de patología en la Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Wayne . Heng recibió su doctorado en el Hospital para Niños Enfermos de la Universidad de Toronto en 1994, bajo la tutela de Lap-Chee Tsui . Luego completó su posdoctorado con Peter Moens en la Universidad de York, antes de unirse a la facultad de la Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Wayne . [1]
El laboratorio de Heng se dedica a investigar una amplia variedad de temas que van desde la genómica, la evolución y el cáncer, utilizando su nuevo marco: la teoría de la arquitectura del genoma (GAT). La teoría de la arquitectura del genoma se centra más en un enfoque de la biología orientado al genoma o a los cromosomas, en contraste con el enfoque tradicional orientado a los genes. Los principales principios de este marco incluyen la topología del genoma, la idea de que existe un nivel emergente de información a partir del orden de los genes en un cromosoma, la evolución en dos fases, un modelo de evolución que propone una fase gradual y puntuada en la evolución utilizando la evolución del cáncer como modelo, y el caos genómico, un fenómeno general de inestabilidad genómica que resulta del estrés y puede reorganizar el genoma, caracterizado por aberraciones cromosómicas no clonales (NCCA). [2]
En 2015, escribió su primer libro, Debating Cancer: The Paradox in Cancer Research . Su segundo libro, Genome Chaos: Rethinking Genetics, Evolution, and Molecular Medicine , publicado en 2019, fue finalista de los premios PROSE en 2020. [3] Por su libro, recibió el premio de la Junta de Gobernadores del Estado de Wayne de 2020. [4]
Anteriormente se desempeñó como coeditor en jefe de la revista Molecular Cytogenetics . [5]
Heng propuso un modelo de dos fases para la evolución del cáncer, que alterna entre una fase macroevolutiva puntual y una fase microevolutiva gradual. [6] En la fase macroevolutiva, la rápida reorganización del genoma inducida por el estrés crea nueva información del sistema, esencial para la supervivencia del sistema. [7] En la fase microevolutiva, más adaptaciones menores a nivel genético promueven el crecimiento de la población. Es importante destacar que este modelo implica que la acumulación gradual de microevolución a lo largo del tiempo no equivale a macroevolución. Un modelo evolutivo de dos fases también se puede extender a la evolución de los organismos, ya que el cáncer ofrece una plataforma eficaz para estudiar los mecanismos de la evolución. [8] [9] [10]
Para comprender la creación y el mantenimiento de la información del sistema para la complejidad y diversidad en biología, Heng acuñó el término "código cariotipo". Esta idea presenta el cariotipo como un código definido por la topología genómica de todos los genes y otras secuencias de ADN. Por lo tanto, la relación física de los genes dentro de un núcleo tridimensional puede cambiar la expresión genética sin cambiar explícitamente ningún gen. La codificación del cariotipo diferencia la "herencia de partes", o la herencia del nivel genético, de la "herencia del sistema", que postula que hay propiedades emergentes en el genoma que surgen en un nivel superior al gen. Este marco destaca la importancia de un paquete de información basado en la organización del genoma y sus implicaciones para futuros estudios genómicos y evolutivos. [11]
El caos genómico es otro término propuesto por Heng para describir el proceso de rápida reorganización genómica durante una crisis celular que da como resultado varios genomas caóticos que muestran información del sistema recién creada. Este fenómeno se observó ocasionalmente en estudios citogenéticos y se ignoró en gran medida hasta que se estableció un vínculo entre el caos genómico y la fase puntuada de la evolución del cáncer. [12] Recientemente se confirmó mediante la secuenciación de diferentes tipos de cáncer y se ha descrito mediante una amplia gama de terminología nueva (incluidas “cromotripsis”, “cromoplexia”, “cromoanagénesis”, “cromoanasíntesis”, “catástrofes cromosómicas”, “mutaciones estructurales”, “cromosomas de Frankenstein” y más). A pesar de que varios mecanismos moleculares individuales pueden desencadenar el caos genómico, actuando como un mecanismo de supervivencia celular, la consecuencia común es la formación de nuevos genomas listos para la selección macroevolutiva. [13] [14] [15]
La herencia difusa es otro término acuñado por Heng para describir la heterogeneidad y la relación impredecible entre el genotipo y el fenotipo. Tradicionalmente, varias estructuras anormales no clonales eran un “ruido” insignificante y el resultado de errores biológicos. Para explicar el mecanismo de los diversos tipos de heterogeneidad, desde el gen hasta el genoma, incluidos los tipos no genómicos, Heng ha propuesto que la herencia en sí es heterogénea, incluso para un solo gen. Mientras que la teoría de los genes, que establece que un gen codifica un fenotipo específico y fijo, y el impacto ambiental en la penetración del genotipo, la herencia difusa sugiere que la mayoría de los genes codifican una gama de fenotipos potenciales según el contexto proporcionado por otros genes y el medio ambiente. De esta gama “difusa” de fenotipos potenciales, el entorno respectivo puede permitir que se “elija” el estado más adecuado. Este tipo de herencia que codifica una gama de fenotipos, no solo un fenotipo fijo, se denomina herencia difusa. La herencia difusa se puede observar a nivel genético, epigenético y genómico. Además, la inestabilidad del genoma puede aumentar la "falta de claridad" de la herencia, lo que resulta útil para la adaptación celular. [16] [17]
Al hablar de la función principal de la reproducción sexual, un punto de vista generalmente aceptado afirma que la reproducción asexual produce copias idénticas y que la función principal de la reproducción sexual es mezclar genes para lograr la diversidad necesaria para la progresión evolutiva. Al tratar a una especie como un sistema, Heng sugiere que la mezcla de genes no cambiará un sistema (especie) determinado, sino que la reproducción sexual promueve la continuidad de una especie al mantener el límite o marco definido por los cromosomas de una especie. Heng propone que la función principal de la reproducción sexual es la preservación de la identidad de un genoma determinado en lugar de la promoción de la diversidad genética, como se piensa comúnmente. [18] [19]
Para resolver las sorpresas cada vez mayores en la investigación genómica que desafían la teoría de los genes, Heng ha establecido la teoría de la arquitectura del genoma (TAG) con 12 principios clave que incluyen el concepto de cómo la reorganización del genoma, en lugar de la formación de nuevos genes, define nuevas especies. Según la TAG, las reorganizaciones a nivel del genoma crean nuevas especies o sistemas (que representan la macroevolución), mientras que los niveles de alteración de los genes o epigenéticos modifican una especie (que representa la microevolución). Heng afirma que el genoma o cariotipo no es simplemente un portador de ADN sino un organizador de genes. Más precisamente, al cambiar la red de genes que influyen en el fenotipo, sin cambiar específicamente los genes mismos, los cambios en la topología genómica pueden utilizar los cambios en el cariotipo para cambiar el fenotipo. La relación entre las mutaciones genéticas, los cambios epigenéticos y los cambios en el genoma se puede ilustrar mediante un modelo de paisaje de múltiples niveles donde el paisaje local representa el estado de los genes/epigenéticos y el paisaje global representa el estado de reemplazo del genoma. Fundamentalmente, diferentes bioprocesos requieren diferentes tipos de herencia, que deberían estudiarse en diferentes paisajes. [20] [21]
Heng fue pionero en la hibridación in situ de alta resolución con fibras de cromatina liberadas, lo que ha revolucionado el campo de la hibridación in situ. Este sistema, ahora conocido como Fiber-FISH, se ha utilizado ampliamente para la clonación de genes, el mapeo físico, la replicación del ADN, la variación del número de copias (CNV) y los estudios de la estructura del genoma. [22] [23]