- Objetivos
- Ingeniería
genética - Fermentación
industrial - Enfermedad
- Anticuerpos
monoclonales - Interferón: la alarma
natural antivírica - Biotecnología y su
incidencia en diversas enfermedades - ADN pegajoso y diagnóstico
médico - Otros métodos de
diagnóstico - Hormonas y
proteínas - Enfermedades
hereditarias - Cáncer
- Enfermedades
cardiovasculares - Trasplante de
órganos - Proyectos más
controvertidos y prometedores de la biotecnología
médica - Sondeos génicos en
ámbitos clínicos - Pruebas genéticas
predictivas - La salud y enfermedad en la era
de la Medicina Genómica - Células
Madre - Ejemplos de
aplicaciones - Conclusión
- Bibliografía
El planeta es una masa de materia
viviente, todo nuestro entorno esta tapizado de organismos de
diversos tamaños y complejidad, de constitución pluricelular como es el caso
de "organismos superiores" y también por una sola célula
como microorganismos ejemplo : bacterias,
hongos ,
protozoos,
virus, etc.
estos últimos pueden jugar un papel fundamental en
nuestras vidas desempeñando funciones
positivas para nosotros Ejemplo : en nuestro organismo
generación de vitaminas que
no encontramos en alimentos(
vitamina K generada en el colon por la flora bacteriana) o ser
altamente peligrosos incluso generando la
muerte.
Los microorganismo, son seres vivos que a simple vista
no podemos observar solo utilizando instrumentos
específicos como microscopios.
Son la herramienta fundamental para el desarrollo de
la ciencia de
la vida (Biotecnología), son tan simples pero a la
vez tan complejos en cuanto al metabolismo y
forma de adaptación.
Existen microorganismos que pueden sobrevivir en
ambientes extremos y temperaturas extremas desde agua hirviendo
hasta los que habitan hielos, pasando por los que existen en el
interior de la corteza terrestre. Algunos son capaces de
sintetizar y formar parte de su metabolismo metales pesados e
inclusive hidrocarburos
( estos microorganismos utilizados para la biorremediación
de suelos).,
madera,
plástico,
etc.
Biotecnología actualmente es la ciencia de la
vida, es una nueva revolución
industrial, mediante la utilización o manipulación
de organismos vivos, o de compuestos obtenidos de los mismos, con
productos de
valor para los
seres humanos, se pueden lograr desde combustibles a medicinas,
pasando por plásticos,
alimentos, vacunas,
recursos minerales,
etc.
Muchos años de evolución la capacitan. Los ejemplos
más antiguos que pueden considerarse como procesos
biotecnológicos son la obtención de la cerveza, el vino
y otras bebidas alcohólicas.
Muchas civilizaciones del pasado descubrieron que el
azúcar
y las materias primas azucaradas podían sufrir
transformaciones espontáneas que generaban alcohol. El
proceso fue
controlado gradualmente, hasta que en el siglo XIX el
químico francés Louis Pasteur demostró que
la fermentación estaba producida por
microbios. Pasteur demostró también que otros
microorganismos, diferentes en apariencia, eran responsables de
otros procesos, como la producción de vinagre.
El trabajo de
Pasteur no sólo revolucionó la tecnología de la
elaboración de la cerveza y el vino, excluyendo
microorganismos que pudieran contaminar el proceso de
fermentación y causar grandes pérdidas, sino que
demostró también que había otros productos
que podían ser obtenidos en la industria
gracias a la intervención de los microorganismos. Uno de
estos productos fue la acetona, un disolvente utilizado para la
fabricación de pólvora explosiva. Durante la I
Guerra
Mundial, el químico Chaim Weizmann, verificó
que la acetona era producida por la bacteria Clostridium
acetobutylicum.
No siempre es fácil encontrar el organismo o
célula adecuados para producir un determinado producto. Para
ello se crean mediante la herramienta más poderosa de la
biotecnología que es la ingeniería
genética. En muchas ocasiones se tienden a confundir
debido a que son dependientes una de la otra.
Productos biotecnológicos inundan nuestra vida.
Es verdad que los más célebres y comercializados
son los que refieren a la salud: insulina, linfocinas,
interferón, hormona del crecimiento, eritropoyetina,
factores de coagulación sanguínea, múltiples
vacunas como la de hepatitis B y la
de la malaria( ésta última aún en fase
de ensayo
clínico), antibióticos, vitaminas, etc.
También hay insecticidas, combustibles renovables,
cultivos y ganado resistente, plantas y
animales
mejorados en su producción, sistemas de
control de
la
contaminación, colorantes, alimentos para ganado, etc.
Y muchos más que pronto se comercializarán. La
prueba del brillante futuro que aguarda a la biotecnología
es el que empresas como
Shell, Exón, Glaxo, Standard Oil, Unilever, y muchas
otras, cuentan con su propia división
biotecnológica.
La biotecnología no está exenta de
interrogantes y debates moralistas debido a sus posibles
indebidos usos, los proyectos como
los de Células
madre o el proyecto genoma
humano que a sido de total oposición por sus futuras
consecuencias como las que podrían ser : la
clasificación de la especie humana por sexo ,
defectos genéticos, enfermedades de
transmisión genética o
que se puedan desarrollar, las posibles catástrofes
ecológicas por la liberación incontrolada de
algunos organismos , los efectos secundarios en productos
alimenticios y farmacológicos , las armas
biológicas usadas por grupos
terroristas , etc.
En el presente informe tratare
los siguientes puntos: Ingeniería genética,
fermentación industrial, enfermedad: tratamiento y
prevención, la biotecnología y su incidencia en
diversas enfermedades, los proyectos mas controvertidos: Proyecto
Genoma Humano y las células madres.
Los objetivos
básicos a los que se enfoca este informe son los
siguientes:
Distinguir la diferencia entre biotecnología e
ingeniería genética.
Comprender la forma básica en que actúa la
ingeniería genética para la obtención de
requerimientos específicos.
De que forma incide la biotecnología en las
enfermedades para su posterior tratamiento y
prevención.
Comprender por que son tan controvertidos algunos
proyectos y de que manera estos nos pueden ayudar.
De que se trata Las células
madre y su importancia en la medicina
reparadora.
Primero que nada hay que diferenciar dos términos
la biotecnología que es la utilización de
microorganismos para la producción de un respectivo
producto y la ingeniería genética no es otra
cosa que introducir información genética nueva en un
organismo para dotarlo de capacidades que antes no tenía
para su posterior reproducción obteniendo sustratos
modificados para un respectivo uso o función.
Para ello hay diversos procedimientos,
no sólo uno. Pero podemos afirmar que toda
aplicación biotecnológica de la ingeniería
genética consta de cuatro operaciones
principales: obtención del gen en cuestión;
introducción del mismo en el organismo
elegido; su inducción para que elabore su
proteína; y, al acabar, la recogida del
producto.
Una molécula de ADN contiene
miles de genes. No se posee técnica alguna que nos permita
distinguir entre uno y otro. Por tanto, el aislar al gen debe
partir de su producto. El más inmediato es el
ARNm. Se seleccionan aquellas células en las
que el gen se exprese en mayor cuantía, y de ellas se
aísla el correspondiente ARNm. Existen
diferentes métodos
que permiten efectuarlo. Se convierte la información
almacenada en el ARNm en un fragmento de ADN.
Utilizando las transcriptasas inversas de los virus. Una vez
efectuado, se emplean ADN polimerasas para convertir el filamento
sencillo de ADN en un segmento de doble hélice. A
éste se le denomina ADN copia o complementario
(ADNc) y es el objetivo final
de la primera etapa.
Una vez conseguido el ADNc correspondiente,
se introduce en un plásmido. Normalmente se usa uno que
confiera resistencia a un
determinado antibiótico. Las enzimas que
catalizan tal proceso son las enzimas de reducción, cada
una con capacidad para reconocer una secuencia específica
de bases en el ADN. Una de sus propiedades es de desfase de
cuatro bases los filamentos del plasmidio en un mismo punto.
Así quedan extremos "pegajosos", en los que se puede unir
el ADNc. La posterior acción
de una ligasa asegura dicha conexión y hace que la
molécula recombinante sea estable.
Se introduce el plásmido recombinante en la
bacteria. El hospedador más frecuente es Escherichia coli.
Si bien es cierto que no todas las bacterias resultan infectadas,
solo algunas. También es posible que no todos los
plásmidos insertados contengan una copia del
ADNc. Pero algunas células, tal vez muchas,
sí que portarán el recombinante adecuado. Una vez
en el interior de la célula
bacteriana, el plásmido (trozo de material extracromosomal
con la característica de transferir resistencia a un medio
o sustancia determinada) se reproduce (mediante
conjugación bacteriana), y con él el
ADNc. Cuando la bacteria se divide, lega copias a las
dos bacterias hijas, aunque también es posible que
sólo una se quede con todas. De entre todas las bacterias,
se identifica cuales portan plásmido recombinante. Se
adiciona un respectivo antibiótico o antibióticos
ante el que el plasmidio insertado confiere resistencia. Las
bacterias con plásmidos recombinantes, algunas
portarán un ADNc que no es el del gen buscado.
Mediante anticuerpos marcados radiactivamente se identifica que
las cepas producen la proteína deseada.
El gen se debe expresar en el microorganismo.
Aquí aparece una dificultad: el control génico en
procariotas es muy diferente del de eucariotas: un gen eucariota
incluye tanto intrones (secuencias no codificantes,
presumiblemente reguladoras) como exones (segmentos codificantes)
en su ARNm; así, las secuencias reguladoras no
serían entendidas como tales por la bacteria, que las
transcribiría tal y como, resultando una proteína
inadecuada. Por ello, el ARNm que se debe usar es
ARNm maduro. También se suelen insertar, con
él, secuencias de control bacteriano que indiquen que el
microorganismo ha de expresar la proteína que sigue a
dicha secuencia, de manera ininterrumpida.
Algunas bacterias tienen modos de exportar sustancias al
exterior a través de sus cubiertas, y así se puede
inducir a que lo hagan con los productos recombinantes. Pero a
veces hay que lisar (romper) la bacteria y extraer, de entre la
enorme mezcla química que es su
contenido plasmático, la proteína
adecuada.
La ingeniería genética resultó
profundamente modificada con el descubrimiento de la estructura de
los genes eucariotas, a base de intrones y exones. Así,
fragmentando el ADNc en varios trozos y reempalmándolo al
azar, es posible construir proteínas
completamente inéditas. El análisis de dichas proteínas es hoy
relativamente sencillo, una máquina secuencia una
proteína en pocos días puede hacer, hay otra
maquina que fabrica genes trabando eslabones de ADN en un orden
específico; y actúan a una velocidad de
20 nucleótidos a la hora. Se fabrico de modo artificial,
el gen de la hormona del crecimiento, el cual consta de 584 pares
de bases. Esto es especialmente útil si tenemos en cuenta
que lo que se obtiene de una ARNm, pese a que sea maduro, no son
versiones fisiológicas de las proteínas, sino
más bien precursores de las mismas, los cuales han de
perder aún algún fragmento; la utilidad del
mismo suele ser señal transportadora, zona protectora,
etc. Así, el secuenciador artificial de genes, a partir de
los datos obtenidos
por el secuenciador de proteínas, es la máquina que
permite fabricar genes artificiales; al insertarlos en los
microorganismos, producen, sin más, la
proteína.
Otra alternativa, es emplear microorganismos eucariotas,
como Saccharomyces cereviseae (una levadura). Así, la
principal utilidad de las máquinas
secuenciadoras de genes, mientras se superan inconvenientes de
velocidad, es la fabricación de pequeñas porciones
de ADN complementario del de ciertos virus, que luego puede ser
empleado como sonda para la detección del agente
infeccioso en muestras diagnósticas de tejidos, etc.
Esos mismos fragmentos pueden bloquear, uniéndose al ADN
vírico, su expresión, por lo que
constituirían medicamentos.
Una utilidad de la ingeniería genética es
el empleo de
enzimas en lugares, y para propósitos, muy diferentes.
Así, un producto biológico puede aparecer en un
detergente, en un proceso industrial metalúrgico, etc.
Pero muchos de los enzimas tienen el inconveniente de
desnaturalizarse en condiciones relativamente duras. La
ingeniería genética permitirá modificarlos
para lograr versiones más resistentes, más
adecuadas a las condiciones químicas, térmicas, de
pH, etc, en
las que va a actuar en la industria. Para conseguirlo, una de las
técnicas más útiles es la
mutagénesis puntual dirigida. Si bien es cierto que con
ella todavía no se ha conseguido mejorar
significativamente ninguna enzima industrial, sí que se
han logrado claros éxitos de laboratorio
como mutar un gen en un punto específico, de modo que la
proteína difiera ligeramente de su versión
natural.
La mutagénesis puntual dirigida consiste
en lo siguiente. Se separan los dos filamentos de la doble
hélice de ADN. Con ayuda de un secuenciador de ADN se
prepara un cebador (un corto fragmento de ADN, complementario de
un trozo de la cadena que codifica la proteína a alterar,
salvo que contienen una sustitución específica).
Como son casi complementarias, ambas cadenas encajan sin que la
variación les moleste en lo más mínimo. El
resto de la secuencia del gen natural se elaborará
mediante acción enzimática natural a partir del
cebador. La doble hélice resultante contiene un filamento
natural y otro mutado. Se inserta en una bacteria. Cuando la
bacteria se divide, produce una hija normal y otra portadora de
la mutación dirigida. Luego, sólo separa, mediante
técnicas de purificación, la variante artificial de
la proteína de su versión natural.
Otra utilidad de la ingeniería genética es
la identificación inequívoca de un individuo a
partir de su patrón genético. Cuando se toma el
ADN de una célula y se somete a la acción de
enzimas de restricción, se obtiene una colección de
fragmentos de todos los tamaños posibles. Una sonda (una
secuencia de ADN marcada radiactivamente) específica se
unirá a determinados fragmentos en determinadas
posiciones. Si el procedimiento se
lleva a cabo en zonas del ADN que sean polimórficas, esto
constituye una especie de "huella" identificativa, que es
distinta de la de otro individuo, pues otro ADN, sometido a la
acción del mismo conjunto de enzimas de
restricción, rendirá una serie de fragmentos
diferente de la anterior, uniéndose la sonda entonces a
otros, en otras posiciones. Esta huella genética es de
amplio uso en criminología, pruebas de
paternidad, etc., y su fiabilidad es altísima; se denomina
análisis del polimorfismo de los fragmentos de
restricción, o PLFR.
Pero al PLFR tiene también aplicación
médica, ya que determinadas huellas genéticas
está asociadas a probabilidad de
contraer enfermedades como diabetes,
alzheimer,
cáncer, etc. De ahí su utilidad para el diagnóstico genético. Actualmente
hay una verdadera carrera entre laboratorios para elaborar sondas
con valor clínico.
Y, finalmente, la PLFR puede contribuir a elaborar el
mapa genético de una especie dada. De hecho, es la
técnica que más está haciendo avanzar al
Proyecto Genoma Humano. Otra técnica, muy prometedora, es
la YAC (de yeast artificial chromosome, o cromosoma artificial de
levaduras). Consiste en que, gracias al descubrimiento de las
proteínas que estabilizan e identifican este tipo de
corpúsculos en esta clase de
organismos, es posible fabricar cromosomas
artificiales con el ADN deseado e introducirlos en las levaduras.
Su comportamiento
se similar al de los otros cromosomas y tienen la ventaja de
admitir grandes cantidades de ADN. En unos pocos miles de
YAC’s será posible incluir todo el ADN de la especie
humana. Luego sólo habrá que analizar sus
productos, clasificarlos, identificar similitudes y diferencias
en las proteínas que se elaboren a partir de ellos, y
superponer los resultados.
La fermentación es la gran cantidad de
microorganismos que producen algún tipo de sustancia. La
especie y cepa elegida será aquella que se adapte mejor a
las condiciones de cultivo a gran escala y, a la
vez, produzca la mayor cantidad de sustancia requerida.
También se ha de poder
recolectar con facilidad. En realidad, la mayor parte de los
microorganismos que son capaces de fabricar un determinado
producto no lo hacen en cantidades significativas para la escala
industrial, así que hay que emprender una labor de
"mejora" (aquí, mejora es un término claramente
antropocéntrico, pues el que el organismo no esté
adaptado a las condiciones industriales no significa que tampoco
lo esté a su entorno; más bien al contrario). Es un
procedimiento análogo a la
domesticación.
Ha habido dos grandes líneas en la mejora: la
ingeniería genética que busca introducir las
características deseadas en el ADN del organismo y las
técnicas tradicionales, mediante tanteo y error en la
selección, consisten en elegir, de entre el
ingente número de cepas naturales que hay de un
microorganismo dado, aquellas que sean más rentables para
el propósito específico (una de las mejores
muestras industriales de Penicillium, el microorganismo que
produce penicilina. También hay un camino intermedio, que
consiste en aumentar el número de variantes o cepas,
mediante la inducción de mutaciones (rayos UV, rayos X, gas mostaza, lo
que sea, ya que la supervivencia de los mohos trae sin cuidado);
evidentemente, el proceso es aleatorio pero aumenta la
probabilidad de lograr un resultado favorable.
El paso del laboratorio a la producción
industrial, una vez obtenida la cepa deseada, es delicado. En los
ensayos el
cultivo estuvo en frascos de un litro, y ahora pasa a tanques de
100.000 l. Surgen nuevos problemas,
como el aporte de los mejores nutrientes, la prevención de
la contaminación y el control de las
condiciones óptimas de fermentación (especialmente
aerobiosis o anaerobiosis, temperatura,
contaminación biológica y enfermedades, pH, etc.).
Y las soluciones no
pueden ser sólo ajustar todo ello a las mejores
condiciones de crecimiento del organismo, sino que se han de
tener en cuenta factores de rentabilidad
económica, con un análisis de coste-beneficio. Por
ejemplo: evitar el envejecimiento del cultivo, se procede a
vaciar el tanque por completo y desechar los microorganismos cada
cierto tiempo,
sustituyéndolos por otros nuevos. Evidentemente,
acompañado de la esterilización de los recipientes
industriales.
Completado el proceso de fermentación, el tanque
está lleno de un espeso caldo de células,
nutrientes no consumidos, productos y desechos. Hay que proceder,
por tanto a la purificación. De poco habrán valido
los esfuerzos anteriores, y obtener una cepa de muy alto
rendimiento, si alguna sustancia interfiere con el producto y lo
degrada antes de recolectarlo, o si hace muy cara su
purificación. Etc. En muchos casos hay que romper las
células para liberar el producto, lo que complica
enormemente la tarea. Sin embargo, al nivel de investigación es posible obtener la
sustancia deseada unida a un fragmento proteínico, que
puede servir para que la bacteria o el moho la excreten al
exterior; falta trasladarlo al ámbito industrial. Este es
un campo en plena efervescencia, donde es frecuente que a diario
lleguen nuevos métodos a los despachos científicos
y a las industrias de la
mano de agentes de venta
comerciales.
Diagnóstico, Tratamiento Y
Prevención
Antibióticos
A finales del siglo pasado, Pasteur y Koch establecieron
firmemente la teoría
microbiana de la enfermedad, y con ella el diagnóstico y
el tratamiento científico (algo que hoy nos puede parecer
obvio, pero que en su momento fue revolucionario; antes de ella,
las causas atribuidas eran de lo más peregrino, incluyendo
influencias sobrenaturales, defectos del carácter de los enfermos, castigo divino
por pecados propios o de los antepasados, etc.).
El principal medio para tratar las enfermedades
infecciosas durante el último medio siglo han sido los
antibióticos. Contamos con unos cien de utilidad
terapéutica. Antes de los antibióticos se
recurría principalmente a hierbas. Pero nuestro arsenal ha
aumentado. Hace unos pocos años, técnicas que hoy
son rutinarias (por ejemplo. vacunación) resultaban de
ciencia ficción. Muchas de las que hoy parecen lejanas
pueden estar a la vuelta de la esquina. Y con ellas, puede venir
de la mano el diagnóstico, la curación y la
prevención de enfermedades, especialmente aquellas
producidas por infecciones, o las derivadas de
trastornos metabólicos o, incluso, el propio
cáncer.
La biotecnología del antibiótico es un
importante capítulo dentro de la biotecnología
médica. Las cuatro principales clases de
antibióticos con que contamos penicilinas,
tetraciclinas, cefalosporinas y eritromicinas.
Tras la identificación de la penicilina, se
abrió la investigación del microbio en profundidad
por dos razones. La primera, búsqueda de más
agentes antibióticos para tratar mejor las
enfermedades. La segunda, a causa de las resistencias
que comenzaban a detectarse. De hecho, la resistencia a los
antibióticos sigue siendo una preocupación. Debido
a que en enfermedades comunes, el organismo de un individuo
respondía bien al tratamiento antibiótico, dejado
de hacerlo a los pocos años. De hecho, el propio uso de un
antibiótico estimula la existencia de cepas resistentes.
En 1945 se descubrió un hongo del género
Cephalosporium que producía la amplia gama de sustancias
que mataban a las bacterias. De entre ellas, se obtuvo la
cefalosporina. Su utilidad, podía matar a las bacterias
que comenzaban a mostrar resistencia a la penicilina. Se
podía lograr lo mismo con penicilinas
semisintéticas (modificadas químicamente). Ambas,
penicilina y cefalosporina, son -lactamas, sustancias que
interfieren con la construcción de las paredes bacterianas. El
alarmante aumento de resistencias hace que no cese la
búsqueda de nuevos antibióticos.
Un antibiótico diferente es la estreptomicina. Se
trata de un amino glucósido, que actúan impidiendo
a ciertas bacterias la síntesis
de proteínas mediante la destrucción de sus
ribosomas. Descubierto en 1944 por Selman Waksman a partir del
Streptomyces griseuscon esto se revolucionó el tratamiento
de la tuberculosis.
La mayoría de los antibióticos no son
proteínas, por lo que no constituyen productos
genéticos directos. En realidad, se forman a partir de un
precursor y una ruta metabólica que lo procesa.
Así, se puede recurrir a la ingeniería
genética para producir antibióticos modificados,
alterando las enzimas que los fabrican, aunque supone una tarea
más ardua que hacerlo con una proteína
concreta.
Un ejemplo clásico de esta modificación
biotecnológica ha sido la realizada sobre el grupo de la
penicilina. Inicialmente, las primeras cepas de Penicillium eran
muy poco productivas (una milésima parte de la que
sintetizan las cepas industriales actuales). Se mejoró su
rendimiento selección tras inducir mutaciones. Este es un
proceso totalmente azaroso. La ingeniería genética
es mucho más eficaz, en el sentido de que produce
directamente aquello que queremos. En un término medio se
sitúa la técnica de fusión
celular, que incluye azar y selección dirigida.
Precisamente mediante esta técnica se han logrado algunas
de las actuales cepas industriales. Consiste la fusión
celular en unir los genomas de dos células microbianas que
habitualmente se dividan por simple bipartición. Esto
significa que los individuos resultantes, aunque tengan los
mismos genes que los genomas parentales, pueden presentar
combinaciones de ellos totalmente nuevas o que raramente existen
en la naturaleza.
Así, seleccionando cepas prometedoras, eliminando sus
envueltas y uniéndolas en una sola, podemos activar genes
que habitualmente permanecen silenciosos. Año tras
año se descubren que en los actinomicetales (el grupo
bacteriano del cual se obtiene la mayor parte de los
antibióticos), sustancias nuevas con propiedades
terapéuticas.
Se trata de anticuerpos idénticos entre
sí, por lo que reconocen todos los de una clase al mismo
antígeno. En los años 70, G.
Köhler y C. Milstein encontraron el modo de obtenerlos. La
principal dificultad técnica radica en lograr un
número suficiente de anticuerpos monoclonales. Cada
linfocito B produce un único tipo de anticuerpos, por lo
que todos los sintetizados por él son iguales entre
sí, monoclonales. Pero ese tipo de células muere
pronto en cultivos, no bastando su breve período de
actividad para lograr las cantidades requeridas. El truco
consiste en fusionar linfocitos B con células tumorales.
El hibridoma (célula resultado de la fusión de dos)
tiene las propiedades buscadas: vive largo tiempo y sintetiza
anticuerpos, todos iguales entre sí, monoclonales. Existen
diferentes métodos para "convencer" a las células
para que se fusiones
(mezclándolas con virus con lo que las membranas se
modifican y unirse.
Una de las primeras aplicaciones de los anticuerpos
monoclonales fue la obtención de interferón.
Así, se inyecta interferón humano en ratones, lo
que despierta reacción inmune. Luego se obtienen
linfocitos B reactivos contra el interferón del bazo del
ratón. Se mezclan con células de mieloma en
presencia de polietilenglicol, eliminando los linfocitos B y las
células de mieloma no fusionadas. Luego se seleccionan los
hibridomas reactivos y se obtienen grandes cantidades de
anticuerpos monoclonales que reconocen al interferón, y
que pueden emplearse en su obtención y
purificación.
La mayor parte de las aplicaciones actuales de los
anticuerpos monoclonales proceden del campo del
diagnóstico.
Las posibilidades a concretar son la estimulación
de las defensas naturales del enfermo, la mejora en el éxito
de trasplantes de órganos, mayor precisión en la
aplicación de los medicamentos (disminuyendo las dosis
generales y, por tanto, los efectos secundarios, a la par que la
dosis efectiva, la que llega a su destino, aumenta
espectacularmente), purificación de fármacos,
etc.
Interferón: la alarma natural
antivírica
En 1957, a. Isaac y a J. Lindeman les llamó la
atención que los pacientes aquejados con
algún tipo de infección vírica, raramente
contraían otra enfermedad también vírica.
Esto es especialmente llamativo si se tiene en cuenta que las
infecciones bacterianas preparan el camino para más
infecciones bacterianas. Concluyeron que el organismo sintetiza
una sustancia que interfiere con los virus, llamándola
interferón. Hoy se conoce más de una docena de
interferones humanos. En 1980, C. Weissmann et al. Clonaron el
gen de un interferón humano, logrando una drástica
disminución de costes de producción y su
obtención muy pura, lo que abrió las puertas a su
investigación y empleo.
Las fabulosas expectativas iniciales no se han visto
colmadas, aunque no se puede negar su actual eficacia en
tratamientos contra la hepatitis B, varicela, infecciones
víricas de vías respiratorias, ciertas leucemias,
condilomas y el sarcoma de Kaposi.
Biotecnología y su incidencia en diversas
enfermedades
Muchas enfermedades víricas no cuentan aún
con vacuna eficaz, y la biotecnología es la principal
esperanza contra ellas. Entre las más notables
están, hepatitis (en sus diferentes variantes), gripe,
herpes simple,
parotiditis, sarampión, resfriado común y varicela.
Las técnicas habituales, de inocular el virus en animales
de laboratorio, purificarlos y dañarlos antes de
inyectarlos a humanos no funcionan bien con éstas y con
muchas otras. La alternativa es clonar alguna proteína
vírica adecuada; con éste método se
han obtenido buenas vacunas contra las hepatitis A y
B.
Con tales metodologías, también es de
esperar una sustancial mejora en la seguridad de las
vacunas existentes que emplean virus completos atenuado, lo que
siempre comporta un riesgo.
Pero hay una enfermedad vírica muy especial,
el sida. Del
VIH se sabe ya su estructura genética, y se investigan
diversas proteínas como diana para vacunas.
Los virus no son los patógenos que más
muertes causan, sino los protozoos. Además, éstos,
inducen una pésima calidad de vida
en los enfermos, que habitualmente viven en países
tropicales, del Tercer Mundo. Así, el mayor beneficio
que la biotecnología aportaría a la humanidad
sería mitigar esa plaga. Entre tales males destaca la
malaria. Aunque había retrocedido gracias al empleo de
sustancias terapéuticas contra Plasmodium e insecticidas
contra los vectores, hoy
en dia a la enfermedad esta resurgiendo debido a las resistencias
que van apareciendo. El problema que presenta la vacuna es la
enorme capacidad que tiene Plasmodium de mutar sus
antígenos, lo que inutiliza tanto las defensas naturales
como las artificiales. La línea que suscita más
entusiasmo (y controversia) es la vacuna de M. Patarroyo, que
parece ser eficaz en algunos de los casos. Además de la
malaria, también están los tripanosomas, con la
enfermedad del sueño (T. gambianun y T. senegalense) y el
mal de Chagas (T. cruzi), ambas mortales a menos que sean
tratadas. Otros tripanosomas causan graves pérdidas
ganaderas. Pese a su capacidad de mutar, se cuenta con sustancias
biotecnológicas eficaces, aunque todavía en
cantidad insuficiente. La lehismaniosis, causada por Lehismania
donovani. La enfermedad puede revestir muchas formas, usualmente
leves, aunque el kala-azar es mortal. No existe vacuna eficaz; el
tratamiento, con compuestos a base de antimonio, tiene efectos
secundarios indeseables, pero el uso de liposomas dirigidos con
anticuerpos monoclonales da un gran resultado: por un lado hace
más eficaz al fármaco, y por otro permite reducir
las dosis y, por consiguiente, los efectos
secundarios.
El tratamiento de enfermedades bacterianas
también puede quedar sometido a avances
biotecnológicos, como en el caso de la lepra, una
enfermedad en auge actualmente, y que ya comienza a dar
síntomas de resistencia a la dapsona, el fármaco
que constituye la base del cualquier tratamiento
eficaz.
ADN pegajoso y
diagnóstico médico
Es evidente la importancia de un diagnóstico
rápido para un correcto tratamiento de unA enfermedad. Los
anticuerpos monoclonales son el instrumento actualmente
más desarrollado. Pero hay un método que puede ser
más eficaz. Se trata de sondas de ADN que puedan adherirse
por complementariedad a determinadas regiones de otro ADN. De
este modo, además de diagnosticar, se podrían
identificar estructuras
genéticas de cualquier tipo, detectar defectos
genéticos, elegir órganos adecuados para
donación, mejorar semillas o ganado, etc. Se
trataría de un método miles de veces más
sensible que los actuales, pero también más
rápido y barato.
La técnica fundamental para la rápida
elaboración de tantas sondas de ADN como se necesiten, a
un precio
asequible, es la PCR. Consiste en la amplificación
selectiva de un fragmento de ADN a partir de un molde
bicatenario, unos fragmentos cebadores, nucleótidos y una
ADN-polimerasa especial, resistente a altas temperaturas.
Consiste la técnica en calentar la disolución que
contiene el molde bicatenario, de modo que se desnaturalice;
posteriormente se rebaja la temperatura para que los cebadores se
unan a los extremos de las cadenas simples; posteriormente se
sube la temperatura para que la polimerasa se active y cada
cadena simple constituya una cadena doble; finalizado lo cual se
vuelve a subir la temperatura para que las cadenas dobles
recién constituidas se desnaturalicen y se conviertan en
cadenas simples para reiniciar el ciclo. Gracias a la PCR se ha
logrado clonar un fragmento de ADN de un insecto atrapado en
ámbar con una antigüedad de 150.000.000
años.
Uno de los que más ha avanzado gracias a la
tecnología, es la bioluminiscencia. Se basa en la mezcla
de la sangre con la
sustancia a analizar, un enzima que intervenga sobre ella con
gasto de NADH, el propio NADH y luciferasa (dependiente de NADH).
Tras mezclar los tres primeros componentes, la cantidad de NADH
habrá variado desde una concentración inicial
conocida. La concentración final se puede valorar en
función de la luz emitida al
añadir luciferasa.
Se ha puesto a punto este método para
triglicéridos, alcohol, diversas hormonas y
ácidos
biliares (indicador de daño
hepático).
La ingeniería centra su atención en tres
tipos de sustancias: las que ya contamos con una fuente de
producción, pero que se busca abaratar o mejorar la
producción; las de reconocido valor médico pero
cuya producción es aún insuficiente para la
demanda; las
que quizá puedan ser útiles pero se ha de contar
con cantidades mayores previamente, para poder ensayarlas. Entre
las hormonas polipeptídicas encontramos ejemplos
paradigmáticos de los tres casos insulina, hormona del
crecimiento y factor de crecimiento nervioso,
respectivamente. Y las deficiencias a la hora de sintetizar
hormonas polipeptídicas están entre las
enfermedades hereditarias más comunes que afectan a la
población.
Las endorfinas, como agentes analgésicos,
podrían ser más seguras y útiles que
las drogas de
origen vegetal que se emplean contra el dolor.
Entre las hormonas esteroides, se emplean
microorganismos como parte del proceso de obtención,
logrando que el producto final cortisona, estradiol,
testosterona, etc. sea más barato y seguro.
De la misma manera la albúmina (usada en
operaciones quirúrgicas y en el tratamiento de golpes y
quemaduras) y varios factores de coagulación
sanguínea son objetivos biotecnológicos
declarados.
Cada persona porta,
como promedio, casi una docena de genes defectuosos,
habitualmente silenciosos. Pero pueden manifestarse como
enfermedad genética (siempre si son dominantes como la
Corea de Huntington, en homocigosis si son recesivos como la
fibrosis quística y en los machos si están ligadas
al sexo como la distrofia muscular de Duchenne). Se conocen dos
centenares de problemas hereditarios más o menos comunes.
A veces la biotecnología puede aportar los enzimas que
faltan, bien directamente el producto, bien el gen para que sea
el cuerpo quien fabrique lo necesario (terapia de
sustitución génica). En este último caso, el
obstáculo mayor es, no la inserción del gen, sino
que se someta a un mecanismo de control de su expresión
que sea adecuado. El primer intento con cierto éxito se
llevó a cabo en 1990.
Se agrupan porque afectan a los adultos y ancianos de
sociedades
industriales. Ambas tienen una serie de causas muy
diversificadas, aunque sus manifestaciones son comunes. En el
caso del cáncer, el problema radica en el descontrol de la
proliferación en algún grupo celular. En el caso de
enfermedades cardiovasculares, un fracaso en los
parámetros hemodinámicos, que conduce a falta de
nutrientes en algún tejido. Es una tarea descorazonadora
seguir todas las advertencias respecto al estilo de vida
para no sufrir cáncer o enfermedades
cardiovasculares. La evitación de un tipo de riesgo
parece conllevar necesariamente otro.
Para la curación del cáncer hay abiertas
diferentes líneas biotecnológicas, que, si bien se
incrementa a velocidad de vértigo la cantidad de dichas
líneas, la celeridad con la que se incorporan a la
terapéutica normal no es tanta. Uno de los primeros
objetivos fueron los interferones nadie ha demostrado que puedan
curar forma alguna de cáncer. Sí que alivian
algunos como linfomas, melanoma y de mama. Uno de los mayores
problemas a la hora de su síntesis es que muchos de ellos
cuentan con azúcares en su estructura; para que las
bacterias los incluyan en el interferón
necesitarían un amplio equipo enzimático al efecto.
Por fortuna, los interferones que carecen de glúcidos
pueden ser sintetizados sin mayor obstáculo.
Otras sustancias a la que se ha concedido mucha
atención son interleucina-2, factor de necrosis tumoral,
linfotoxina y factor activador de macrófagos. Y la lista
es inmensa si tenemos en cuenta que el grupo de las linfocinas,
al que pertenecen, incluye a más de un centenar de
miembros.
Otra línea de investigación es la que
trata de averiguar en qué se diferencian exteriormente las
células tumorales de las normales, lo que
permitiría poner a punto anticuerpos monoclonales
dirigidos específicamente contra ellas. Pero no es
fácil: no se debe olvidar que las células tumorales
también son células humanas. Aun así se han
podido elaborar algunos anticuerpos monoclonales contra tipos
tumorales concretos (entre los que están los tres
más mortíferos, mama, digestivo y pulmón),
si bien ninguno de ellos es completamente específico. Los
anticuerpos monoclonales pueden poner en marcha el sistema inmune
del paciente contra el tumor, pero su utilidad mayor sería
la de dirigir fármacos contra las células
cancerosas (método del "reciario"). Mientras tanto,
sólo se podrán emplear drogas
relativamente no tóxicas. Un ejemplo de este método
es el empleo de ricina. Bajo su forma natural es un veneno tan
potente que una única molécula basta para matar una
célula; así, se ha tenido que recurrir a
biotecnología para modificarla (eliminando una de las
cadenas, la de permeabilidad de la membrana, y dejando
sólo la tóxica unida a un anticuerpo. Otro ejemplo
en esta línea es el de la doxorubicina.
Finalmente, un camino prometedor es el de la
selección de linfocitos del propio paciente, su
modificación y devolución al cuerpo, donde
atacarían a las células tumorales. En concreto, se
ha descubierto un tipo de linfocitos, los LIT, específicos
contra ellas. Tal tratamiento se ha probado en un cierto
número de pacientes, con un 10% de curaciones, lo cual es
prometedor para una terapia tan novedosa, aunque impide que sea
la única.
Se produce una enfermedad de este tipo cuando aparece
coagulación anormal en venas o arterias, al
desequilibrarse el sistema natural que regula tal proceso. Un
enzima producido por las bacterias del género
Stretococcus, la estreptocinasa, se emplea para disolver
coágulos en extremidades y pulmón. Pero plantea dos
problemas: como toda sustancia bacteriana despierta respuesta
inmune, lo cual rebaja su actividad; y es inespecífico,
por lo que conlleva el riesgo de provocar hemorragias. Por ello,
como fármaco de elección, se prefiere la urocinasa,
un enzima humano con similar actividad. El inconveniente es que
se obtiene de la orina o de cultivos de células renales,
ambos procesos muy costosos, lo que ha motivado muchas investigaciones
con su clonación como objetivo; se logró,
finalmente, en 1990, pero envuelta en un halo de secreto
comercial.
Más específicos son los
plasminógenos activadores hísticos, sustancias que
se unen al coágulo y estimulan con ello la acción
de otros constituyentes sanguíneos para disolverlo, sin
reducir la facultad de coagulación general, es decir, sin
el riesgo que plantean los enzimas anteriores.
Se ha de convencer a los organismos de que acepte un
cuerpo extraño, de que no ponga en marcha el sistema
inmune contra él. Para ello se cuenta con un arsenal
químico, en el que sobresale la ciclosporina A, compuesto
que afecta a los linfocitos T, elaborado por el hongo
Tolypocladium inflatum, el cual fue descubierto en una muestra de
suelo en
Noruega. Sin ciclosporina, al año de ser trasplantados de
hígado o corazón,
sobreviven el 35% y el 50% respectivamente. Con ella, las cifras
son 70% y 80%.
La ciclosporina también puede colaborar en el
tratamiento de varias enfermedades auto inmunes, entre las que se
puede incluir a la propia diabetes.
Pero los fármacos que, como la ciclosporina,
inducen tolerancia
inmunológica artificial, tienen el inconveniente de
debilitar la resistencia contra diversas infecciones,
especialmente víricas. El interferón, administrado
simultáneamente, pude contribuir a reducir el
riesgo.
Además, la selección previa del
órgano a trasplantar mediante sondas de ADN o anticuerpos
monoclonales que elijan aquel con un MHC lo más compatible
posible con el del receptor, permitiría reducir la
cantidad de fármaco administrado, y con ello sus
indeseables efectos secundarios.
Proyectos
más controvertidos y prometedores de la
biotecnología médica
Proyecto Genoma Humano (PGH)
Origen del PGH fue Antes de los años 80, ya se
había realizado la secuenciación de genes sueltos
de muchos organismos, así como de "genomas" de entidades
subcelulares como algunos virus y plásmidos, y aunque
"flotaba" en el entorno de algunos grupos de investigación
la idea de comprender los genomas de algunos microorganismos, la
concreción del PGH comenzó en los EEUU en 1986
cuando el Ministerio de Energía (DOE), planteó
dedicar una buena partida presupuestaria a secuenciar el genoma
humano, como medio para afrontar sistemáticamente la
evaluación del efecto de las radiaciones
sobre el material hereditario. Posteriormente se unió a
idea de formar el Instituto Nacional de la Salud (NIH), organismo
público con más experiencia en biología
Luego se establece la
Organización del Genoma Humano (HUGO), como entidad
destinada a la coordinación internacional, a evitar
duplicaciones de esfuerzos, y a diseminar el
conocimiento. El comienzo oficioso del PGH corresponde a
1990, y se calcula que terminará el 2005. Sus objetivos
eran elaborar en una primera etapa mapas
genéticos y físicos con suficiente
resolución, mientras se ponían a punto
técnicas más eficientes de secuenciación, de
modo que en la fase final se pudiera abordar la
secuenciación de todo el genoma humano.
El PGH es el primer gran esfuerzo coordinado
internacionalmente en la historia de la
Biología. Se propone determinar la secuencia completa
(más de 3000 •106 pares de bases) del genoma humano,
localizando con exactitud los 100.000 genes aproximadamente y el
resto del material hereditario de nuestra especie, responsables
de las instrucciones genéticas de lo que somos desde el
punto de vista biológico. Proyecto Genoma abarca diversas
iniciativas para conocer al máximo detalle los genomas no
sólo de humanos, sino de una serie de organismos modelo de
todos los dominios de la vida, todo lo cual se espera que
dé un impulso formidable en el conocimiento
de los procesos biológicos (desde la escala molecular
hasta la evolutiva) y de la fisiología y patología de los seres
humanos, y que se traduce en la multitud de aplicaciones
técnicas y comerciales como en : Diagnóstico y
terapia de enfermedades, biotecnologías, instrumental,
computación, robótica, etc.
Hacia mediados de la década de los años 80
la metodología del ADN recombinante y sus
técnicas asociadas como vectores de clonación,
enzimas de restricción, transformación artificial
de células procariotas y eucariotas, bibliotecas de
genes, sondas moleculares, secuenciación, genética
inversa, PCR, etc. habían alcanzado una madurez suficiente
como para que se planteara la pertinencia y viabilidad de un
proyecto coordinado de caracterización detallada (hasta
nivel de secuencia de nucleótidos) del genoma humano y de
genomas de una serie de organismos modelo.
La principal justificación del PGH en la
sociedad es la
promesa de avances importantes en Medicina. Aunque el estudio
de las enfermedades en humanos se ha venido haciendo
mayoritariamente en ausencia de su comprensión
genética, la disponibilidad de técnicas poderosas
fomenta el estudio de la secuenciación sistemática,
lo que suministra un formidable impulso sobre todo para las
enfermedades poligénicas y multifactoriales. Una de las
consecuencias más inmediatas del PGH ya experimentada es
la de disponer de sondas y marcadores
moleculares para el diagnóstico de enfermedades
genéticas, como el cáncer
y enfermedades infecciosas. Se espera que a su vez la
investigación genómica permita diseñar
nuevas generaciones de fármacos, que sean más
específicos y que tiendan a tratar las causas y no
sólo los síntomas. La terapia genética,
aunque aún en sus balbucientes inicios, puede aportar
soluciones a enfermedades, no sólo hereditarias, sino
cáncer y enfermedades infecciosas.
Uno de los principales objetivos es desarrollar a
corto plazo tecnologías de vanguardia. Es decir, la
necesidad de impulsar poderosas infraestructuras
tecnológicas que deben de proporcionar a las instituciones,
empresas y países implicados un lugar de privilegio en la
investigación biomédica y en multitud de
aplicaciones industriales (diagnósticos, terapias,
instrumental de laboratorio, robótica, hardware, software, etc.).
Gran parte de la investigación genética de
la actualidad y por ende PGH, ha sufrido una serie de retos
sociales y éticos, en buena medida similar a problemas ya
habituales en la discusión filosófica, social o
política.
Pero debido a la magnitud y tipo de información que se va
a derivar, y sobre todo, atendiendo a determinados contextos
donde esa información se podría usar, y recordando
pasadas experiencias traumáticas de discriminación y barbarie con el pretexto
de datos genéticos, no es extraño que junto al
interés
que puede acompañar a todo gran programa
científico, haya surgido la necesidad de abordar una
reflexión interdisciplinar sobre los previsibles impactos
de esta Nueva Genética y el modo en que la sociedad
debería gestionar y controlar sus resultados.
Uno de los principales preocupaciones sobre este
proyecto es la difusión de datos genéticos
personales a terceras personas o a entidades (empresas,
compañías de seguros, etc.)
podría suponer un grave atentado a la intimidad y poner en
peligro expectativas de la persona afectada, condicionando
delicadas decisiones en diversos ámbitos familiar,
educativo, de salud, laboral, de
seguros, etc.
Sondeos
génicos en ámbitos clínicos
El PGH nos acerca a un nuevo tipo de práctica
clínica, la que se ha dado en llamar Medicina
Genómica y Predictiva: Es importante para la
determinación de anomalías genéticas,
incluso antes de que se manifieste el fenotipo de la enfermedad.
Esto revoluciona el diagnóstico y el pronóstico
justamente aquí aparece una problemática y es la de
alguien llamado el "enfermo-sano", "enfermo saludable" o
"aún-no-paciente", con la potencialidad nada
desdeñable de originar ansiedad en los afectados. Otro
tema de preocupación deriva del valor predictivo
probabilístico de las pruebas (por más que se haya
implantado cierta idea de su supuesta precisión y
certeza). ¿Cómo se manejarán predicciones
sustentadas en probabilidades mayores o menores de que algo
ocurra o no en un cierto período de tiempo?
Por estas y otras razones se ha dicho que este es un
"conocimiento tóxico o peligroso". Las principales
posibilidades de diagnóstico genético
son:
Sondeo prenatal: Desirne si un feto tiene
riesgo de desarrollar enfermedades genéticas. Se introdujo
a finales de los años 60, cuando se puso a punto la
técnica de cultivo de células de fluido
amniótico, aunque hasta la llegada de la era del ADN
recombinante, el número de afecciones detectadas era bajo.
Técnicas más usadas son:
Amniocentésis: a menudo guiada por
ecografía (se practica entre las semanas 16 y 18 de
gestación). Se extraen unos 10 ml de fluido
amniótico, y tras cultivo, se realizan análisis de
cariotipo, enzimáticos y genéticos. Debido a la
necesidad de cultivo, los resultados no aparecen antes de la
vigésima semana. Su riesgo de inducción de aborto es de
1/200 a 1/300.
Extracción de vellosidades coriónicas
(transcervical o transabdominal): Se puede realizar a la
10ª-12ª semana de embarazo. Se
han mostrado efectos secundarios como un 2-4% de inducción
de abortos. El procedimiento requiere bastante pericia
técnica, es caro.
Extracción y purificación de sangre
periférica materna muestras de células fetales:
Se basa en usar anticuerpos para identificar y purificar
células fetales (eritroblastos) de la sangre de la madre,
con posterior extracción de su material nuclear, que de
esta forma es susceptible a los análisis genéticos,
es un método prometedor.
Estudios en el laboratorio.
1. Tradicionalmente, las pruebas se reducían al
cariotipo el que sólo revela grandes anomalías
cromosómicas y a la medición de algunas enzimas
2. Las actuales técnicas amplían el rango,
ya que la detección no depende del fenotipo (ni siquiera
molecular), sino del genotipo, que se puede sondear con las
poderosas herramientas
de la Ingeniería Genética y con la
información del PGH (sondas FISH para detectar
anomalías cromosómicas, sondas y PCR para alelos
mutantes de genes, sondas para genes de predisposición,
etc.).
El objetivo del diagnóstico prenatal es
suministrar información a las parejas sobre la
situación del feto, actual o futura. Obviamente, el
horizonte es el del recurso al aborto en el caso de
"malformación" o posibilidad de enfermedad grave futura.
En un futuro se plantea rastreo de toda la población de
embrazadas permitiendo la "clasificación de los bebes"
generando los siguientes dilemas:
• Mala auto imagen de los
niños
que se "hayan saltado" el control de calidad. Posibilidad de que
esos individuos queden "marcados" (estigmatización
social).
• Posibles reclamaciones judiciales de los padres
al sistema sanitario por un falso negativo que se haya traducido
en un "nacimiento incorrecto o injusto".
• Pleitos entre miembros de la familia por
nacimientos defectuosos, etc.
Uno de los casos extremos de uso del diagnóstico
prenatal es el aborto selectivo por mera cuestión
de sexo.
Sondeo neonatal: El sondeo neonatal de
enfermedades curables (como el que se realiza rutinariamente
desde hace años por medios no
genéticos para la fenilcetonuria) su finalidad es preparar
adecuadamente las medidas terapéuticas
oportunas.
Ejemplos de sondeos neonatales:
• Fenilcetonuria.
• Hipotiroidismo congénito.
• Galactosemia.
• Anemia
falciforme.
• Tay-Sachs.
Los dilemas proceden del sondeo de enfermedades
incurables o de difícil terapia, el problema estriba en el
desasosiego que se le puede crear al individuo. Por otro lado
¿tienen los padres derecho a conocer en un hijo menor de
edad una propensión genética incurable que
sólo se desarrolla en la edad adulta? Muchos moralistas y
juristas responden negativamente. De todas formas, al llegar a la
edad reproductora, el individuo debería acceder a esa
información, con objeto de tomar opciones pro creativa en
las que no transmita el gen mutante a la descendencia.
Otra problemática es la fiabilidad de las
pruebas, y la tasa de falsos positivos y falsos negativos. Los
falsos positivos inducen intranquilidad en el paciente, que luego
a menudo es difícil eliminar con el resultado negativo de
una segunda prueba.
La implantación de pruebas predictivas para
individuos sanos es aún tema muy controvertido. La mayor
parte de las paradojas éticas proceden precisamente de la
novedad que supone predecirle a un individuo, con años de
conocimiento, una probabilidad mayor o menor a sufrir una
enfermedad. Si la enfermedad en cuestión es incurable e
inhabilitante, esa información puede ser más
peligrosa que el mismo factor genético de riesgo, pudiendo
ser psicológicamente devastadora para el
individuo.
Actualmente existen tests predicativos para enfermedades
monogénicas de manifestación tardía como la
corea de Huntington, Alzheimer hereditario, poliquistosis renal,
hemocromatosis y cáncer hereditario de ovario.
Pronto se podrán realizar pruebas de
susceptibilidad a enfermedades multifactoriales. Si esto es
así, será un poderoso factor de cambio en la
práctica clínica, ya que pasaríamos de
tratar simplemente los síntomas del enfermo a intentar
prevenir la enfermedad en las personas con susceptibilidad
genética. Un primer problema es cómo va a entender
la persona que ha hecho la consulta un resultado
probabilístico para una situación en la que
intervienen otros factores genéticos y
ambientales.
Es difícil prever qué efectos
tendría la introducción de pruebas predictivas para
enfermedades más o menos comunes, pero necesitamos un
período de reflexión y debate, ya que
estamos ante una tecnología con una gran potencialidad de
cambiar el modo en que pensamos la salud y la enfermedad, nuestra
manera de hacer planes para el futuro, de hacer elecciones
reproductoras, etc. Otro tema esencial será garantizar la
no discriminación y la intimidad
genética.
La salud y enfermedad
en la era de la Medicina Genómica
La manera que tenemos los humanos de enfrentarnos a la
enfermedad, a la vejez y a la
muerte,
está sometida a una serie de influencias sociales y
culturales, cambiantes a lo largo del tiempo. A pesar de que las
mejoras en salud y esperanza de vida han dependido en buena parte
de las mejoras en medidas preventivas y sociales (más
higiene,
cambios en la dieta, urbanización con redes independientes de
aguas potables y residuales, etc.), tendemos a darle más
importancia a la idea de que cada enfermedad tiene una causa
determinada y que puede ser remediada a partir de medicamentos
específicos, según el tratamiento
antibiótico de muchas enfermedades bacterianas. Las
promesas de la Medicina genómica acentúan esa
visión de las enfermedades, incluidas las crónicas,
como susceptibles de tratamientos basados en medicamentos y
terapias dirigidas a dianas moleculares
específicas.
Las células madre, o células troncales, es
un tipo especial de células que tienen la capacidad de
dividirse indefinidamente y llegar a producir células
especializadas.
Las células normales de un individuo adulto
(hombre y los
mamíferos superiores) no tienen capacidad
de multiplicarse, salvo las células de médula
ósea y las de la piel. Si
engordamos, no es que tengamos más células, en
realidad tenemos la misma cantidad de células, pero
éstas han aumentado de tamaño.
Por ejemplo si una lagartija pierde la cola, le vuelve a
crecer. En los mamíferos no ocurre así. Si un
individuo pierde un miembro, no lo vuelve a desarrollar. Las
células normales adultas no tienen, pues, capacidad de
reproducirse. Las que tienen capacidad de reproducirse y generar
nuevos tejidos reciben el nombre de células
madre.
Ejemplo el desarrollo de un embrión sirve para
entender mejor qué son las células
madre.
Desarrollo embrionario
Un óvulo fecundado por un espermatozoide es una
célula capaz de generar un nuevo individuo completo. Se
trata, pues, de una célula totipotente: capaz de
producir un espécimen completo con todos sus
tejidos.
Entre los días primero al cuarto
del desarrollo
embrionario, la célula original va dividiéndose
en varias células más. Cada una de estas
células, si es separada del resto, es capaz de producir un
individuo completo. Son también células
totipotentes.
A partir del cuarto día del
desarrollo embrionario humano se forma el blastocito. El
blastocito está formado por dos capas:
Capa externa: forma la placenta y los tejidos necesarios
para el desarrollo fetal.
Capa interna: formará todos los tejidos del
cuerpo
humano.
Las células de un blastocito ya no son
totipotentes, puesto que una sola de estas células ya no
es capaz de generar un individuo completo. Sí que son
capaces de generar todos los tejidos de un individuo adulto, pero
no pueden generar la placenta ni otros tejidos necesarios para el
desarrollo del embrión. Estas células internas del
blastocito se denominan células
pluripotentes.
Estas células pluripotentes del interior del
blastocito generarán, a su vez, células madre
especializadas con una función concreta, como por
ejemplo:
Células madre de médula ósea que
producen células sanguíneas: glóbulos rojos,
glóbulos blancos, plaquetas.
Células madre de la piel.
Clonación
Recientemente el gobierno inglés
ha permitido la investigación con embriones humanos para
obtener células madre. Se suele utilizar un proceso
semejante al usado en la
clonación animal:
Se coge un óvulo femenino al que se le extrae el
núcleo Se extrae el núcleo de una célula
adulta del individuo a clonar.
Se implanta el núcleo extraído de la
célula adulta en el óvulo
A partir de aquí tenemos un óvulo que
podrá crecer hasta convertirse en un individuo
clónico, enteramente igual, en lo físico, al
individuo del que se extrajo la célula adulta.
Si en las primeras fases del desarrollo del
embrión se extraen células totipotentes o
pluripotentes y logramos especializarlas, podríamos
obtener cualquier tejido para trasplantes.
Células madre adultas
En un individuo adulto encontramos células madre
en la médula ósea y en la piel. Estas
células se reproducen y generan células
especializadas de sangre y de piel respectivamente. En otros
tejidos se han encontrado también células madre
especializada, capaz de reproducirse y de generar tejidos
especializados y sólo esos tejidos. Estas células
madre especializadas son muy escasas y difíciles de
aislar.
En un principio se pensó que las células
madre especializadas sólo podían general
células especializadas del mismo tipo. Sin embargo se ha
observado que estas células pueden llegar a generar
células con una especialización diferente de la
original. Así células madre neuronales de la
médula espinal han producido diferentes tipos de
células sanguíneas. Estudios en ratas han obtenido
células hepáticas partiendo de células madre
de médula espinal. Cada día salen a la luz nuevos
ejemplos de células madre especializadas que producen
células especializadas diferentes de las esperadas. Esto
demuestra que las células madre son mucho más
flexibles de lo que se pensaba.
De aquí se derivan grandes expectativas de
terapias innovadoras. Parece que las células madre adultas
tienen un gran potencial y quizá más facilidades
que las células madre embrionarias puesto que se puede
partir de células del propio individuo y, por tanto, con
la misma carga genética. Esto solventa, además, los
serios problemas morales de manipular células
embrionarias.
Investigar con células madre adultas
Por otro lado, se podrían obtener células
madre del propio individuo adulto y especializarlas igualmente
para obtener otros tejidos o reconstruir los órganos
necesarios. Un buen suministro de células madre propias
podría ser el cordón umbilical obtenido en el
momento del parto y
conservado congelado.
Se recogen células madre de un individuo adulto.
Otra posibilidad es guardar congelado el cordón umbilical
del bebé al nacer que puede servir como suministro muy
válido de células madre.
Se cultivan las células madre en el medio
adecuado hasta obtener el tejido que se necesite.
Se trasplanta al individuo enfermo el tejido cultivado o
las células necesarias para regenerar el órgano
enfermo.
Aplicaciones
El estudio de las células madre nos
permitirá conocer los mecanismos de especialización
celulares. Qué mecanismos hacen que un gen sea activo y
haga su trabajo y qué mecanismos inhiben la
expresión de ese gen. El cáncer, por ejemplo, es un
caso de especialización celular anormal.
Las células madre pueden servir para probar
nuevos medicamentos en todo tipo de tejidos antes de hacer las
pruebas reales en animales o en humanos.
Las células madre tendrán aplicaciones en
terapias celulares, medicina regenerativa o ingeniería
tisular. Muchas enfermedades son consecuencia de malas funciones
celulares o destrucción de tejidos. Uno de los remedios,
en casos muy graves, es el transplante. Las células madre
pluripotentes estimuladas a desarrollarse como células
especializadas ofrecen frecuentemente la posibilidad de
reemplazar células y tejidos dañados. Así se
podrán emplear para casos de Parkinson y
Alzheimer, lesiones medulares, quemaduras, lesiones de
corazón o cerebrales, diabetes, osteoporosis y
artritis reumatoide.
Dos bebés que nacieron con un defecto
genético que les ocasionaba una severa inmunodeficiencia,
se les extrajeron células madre de médula
ósea. Se cultivaron las células, se
reemplazó el gen defectuoso y se transfirieron de nuevo a
los niños. Este experimento, en el que se emplearon
células madre de los propios bebés,
constituyó el primer éxito de curación
mediante terapia genética.
La inyección de células madre en el
líquido cefalorraquídeo de los animales pede lograr
devolver el movimiento a
unos roedores con parálisis. Se introducen células
madre neuronales en los roedores paralizados por un virus que
ataca específicamente a las neuronas motoras y se
comprobó que la mayoría recuperaba la habilidad de
apoyar las plantas de una o de dos de sus patas
traseras.
Las investigaciones son muy prometedoras y avanzan muy
rápidamente, pero queda mucho por hacer para llegar a
aplicaciones clínicas reales. Todavía falta por
conocer los mecanismos que permiten la especialización de
las células madre humanas para obtener tejidos
especializados válidos para el transplante.
Como conclusión las aplicaciones de la
biotecnología son muy amplias, cual es su limite es muy
incierto, ya que cada dia se van descubriendo nuevas
técnicas para diversas áreas que como ya mencione
van desde la medicina hasta la industrias de todo
tipo.
La biotecnología es la nueva revolución
industrial, que ha demostrado su gran importancia en nuestra
vida apartir de por ejemplo la curación de enfermedades,
fabricación de fármacos, industria de todo rubro,
etc.
Gracias a ella y a su rama mas poderosa la
ingeniería genética podemos hoy en dia identificar
a un individuo apartir de su patrón genético, este
es un uso exclusivo en la criminología, pruebas de
paternidad mediante un examen sanguíneo,
identificación de enfermedades a contraer a futuro como
diabetes, cáncer, etc. esta es la llamada prueba de
análisis polimorfico de fragmentos de restricción
PLFR, tiene una gran incidencia en la elaboración del mapa
genomico humano. Otra técnica prometedora es YAC que se
basa en la fabricación de genes artificiales.
La utilización de sondas que son secuencias de
ADN marcada radiactivamente, función que cumplen es la de
identificar defectos genéticos, elegir órganos
adecuados en caso de transplantes, etc.
Los proyectos mas conocidos y debatidos son los :
Proyecto genoma humano y la utilización de células
madre como terapia genética , sus frutos son muchos y sus
expectativas muy amplias, no tienen un final , estamos ante la
futura medicina genómica que reenlazará a la
medicina convencional surgiendo la terminología "enfermos
aun no pacientes" ya que no será necesario por ejemplo una
operación o esperar a que una enfermedad se manifieste, si
mediante exámenes y técnicas , inyección,
fármacos se puede erradicar la enfermedad, incluso en el
caso de muerte celular de tejidos importantes para nuestro
organismo o defectos en ellos que como en la actualidad se usa
los transplantes, en un futuro no serán necesario solo la
implantación de células madres generadoras de
tejido especializado lo curaran.
Una interrogante que queda en el aire, ¿ No
le estaremos dando la razón a Hitler?, fue
él el primero en implantar la idea de la raza perfecta,
(no hay que olvidar que tuvo un proyecto denominado" Los hijos de
Hitler") Su pensamiento no
fue tan siniestro como en un principio se suscito, ya que esta es
justamente una de las razones de debate ético y moral con
respecto a los alcances de la biotecnología que es la
selección de futuros individuos por características
fenotipicas especiales y genéticas, en lo que se refiere a
realizar abortos "terapéuticos" con el fin de no dar
oportunidad de nacer a bebes defectuoso que en un futuro
podrían generar una enfermedad.
Pero aun así la biotecnología es nuestra
esperanza futura de vida en la erradicación de
enfermedades.
Lemkow, Luis. "Actitudes de la población ante
la ingeniería genética": perspectivas europeas.
Oficina de
publicaciones oficiales de las comunidades europeas,
1993.
J. M. Walker. "Biología molecular y
biotecnología". Editorial Acribia, 1997
Prentis, Steve. "Biotecnología, una nueva
revolución industrial". Editorial Salvat,
1993
Porras del Corral, Manuel. "Biotecnología,
derecho y derechos
humanos". Publicaciones Obra Social y Cultural Cajasur,
1996
E.D.P. De Robertis. "Biología celular.
Editorial Atenea", 1968
Grace, Eric S. "La biotecnología al desnudo:
promesas y realidades". Editorial Anagrama,
1998
Ninette Montecinos Gómez