Imagen de una célula
eucariota animal
El citoesqueleto, consiste en una serie de fibras que
mantiene la estructura y
la forma de la célula,
y conecta distintas partes celulares, como si se tratara de
vías de comunicación celulares. Actúa como
bastidor para la
organización de la célula y la fijación
de orgánulos y enzimas.
También es responsable de muchos de los movimientos
celulares. En muchas células,
el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se
desmantela y se reconstruye sin cesar.
- Núcleo
El núcleo es el centro de
control de la célula, pues
contiene toda la información sobre su funcionamiento y el de
todos los organismos a los que ésta pertenece.
Está rodeado por una membrana doble, por lo que la
interacción con el resto de la
célula (es decir, con el citoplasma) tiene lugar a
través de unos orificios llamados poros nucleares. El
nucleolo es una región especial ubicada en el
núcleo donde se sintetiza el ARN ribosómico (ARNr),
necesario para formar los ribosomas funcionales.
El núcleo generalmente está situado en la
parte central de la célula y presenta forma
esférica u oval y mide unas 5 µm de
diámetro.
El núcleo es un orgánulo
característico de las células eucariotas. Dentro
del núcleo, las moléculas de ADN y proteínas
están organizadas en cromosomas que
suelen aparecer dispuestos en pares idénticos.
El núcleo dirige las actividades de la
célula y en él tienen lugar procesos tan
importantes como la autoduplicación del ADN o
replicación, antes de comenzar la división celular,
y la transcripción o producción de los distintos tipos de ARN
que servirán para la síntesis
de proteínas.
Son moléculas muy complejas que producen las
células vivas y los virus. Los
ácidos
nucleicos tienen al menos dos funciones:
transmitir las características hereditarias de una
generación a la siguiente y dirigir la síntesis de
proteínas específicas. El modo en que los
ácidos nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de
algunas de las más prometedoras e intensas investigaciones
actuales.
Las dos clases de ácidos nucleicos son el
ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido
ribonucleico (ARN). La secuencia de estas moléculas a lo
largo de la cadena determina el código
de cada ácido nucleico particular. A su vez, este
código indica a la célula cómo reproducir un
duplicado de sí misma o las proteínas que necesita
para su supervivencia.
Ácido desoxirribonucleico (ADN)
Ácido desoxirribonucleico
(ADN), material genético de todos los
organismos celulares y casi todos los virus. El ADN lleva la
información necesaria para dirigir la síntesis de
proteínas (producción de las proteínas que
necesita la célula o el virus para realizar sus
actividades y desarrollarse) y la replicación (conjunto de
reacciones por medio de las cuales el ADN se copia a sí
mismo cada vez que una célula o un virus se reproduce y
transmite a la descendencia la información que
contiene). En casi todos los organismos celulares el ADN
está organizado en forma de cromosomas, situados en el
núcleo de la célula.
En la década de los cincuenta, el campo de la
biología
fue convulsionado por el desarrollo del
modelo de la
estructura del ADN. En 1953 James Watson
y Francis Crack, gracias a la ayuda de Rosalind
Franklin, demostraron que consiste en una doble hélice
formada por dos hebras arrolladas helicoidalmente, una alrededor
de la otra como escaleras que giran sobre un eje. Su modelo
adquirió tal importancia que los científicos
obtuvieron en 1962 el Premio Nobel de Medicina por
su trabajo.
Cómo está organizado el ADN:
Cromosomas
Podemos imaginar que nuestro genoma es como una gran
biblioteca
compuesta por 46 estanterías, organizadas en 23 pares,
cada una de las cuales contiene muchos libros con
información, como para –en sentido figurado –
fabricar un ladrillo o una herramienta.
Si imaginamos nuestro genoma como una gran biblioteca,
decimos entonces que las estanterías son los cromosomas.
Cada miembro de un par de cromosomas es similar, pero no
idéntico, a su compañero. Los libros son los
genes, en los cuales se guarda la
información para fabricar una
proteína (un ladrillo) o una
enzima (una herramienta).
EL núcleo de muchas células humanas
contiene dos tipos de cromosomas: 22 de tipo autosómico y uno que puede ser X o Y que es
el cromosoma sexual. Una mujer normal
tendrá un par de cromosomas X (XX), y un hombre normal
tendrá un cromosoma X y otro Y (XY). Los cromosomas
contienen aproximadamente igual cantidad de partes de
proteínas y ADN.
Estructura del ADN
La estructura del ADN es una pareja de largas cadenas de
nucleótidos. Cada nucleótido consta de tres
elementos:
- un azúcar: desoxirribosa en este caso (en el
caso de ARN o ácido ribonucleico, el
azúcar que lo forma es una ribosa), - un grupo
fosfato y - una base nitrogenada
Estas dos cadenas del ADN se alinean en forma paralela,
pero en direcciones inversas, por lo que se dice que las cadenas
son antiparalelas.
Las bases nitrogenadas que constituyen parte del ADN
son: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Estas
forman puentes de hidrógeno entre ellas, respetando una
estricta complementariedad: A sólo se aparea con T (y
viceversa) mediante dos puentes de hidrógeno, y G
sólo con C (y viceversa) mediante 3 puentes de
hidrógeno. Este orden particular de las mismas es llamado
secuencia de ADN.
Los enlaces de hidrógeno o puentes de
hidrógeno son uniones débiles. Esto significa que
las dos hebras de la hélice pueden separarse con relativa
facilidad, quedando intactas.
El modelo de doble hélice permite explicar las
propiedades que se esperan del ADN:
- Capacidad para contener información: lenguaje
codificado en la secuencia de pares de
nucleótidos. - Capacidad de replicación: dar origen a dos
copias iguales. - Capacidad de mutación: justificando los
cambios evolutivos.
Empaquetar el ADN
El ADN de una persona tiene una
longitud de aproximadamente 6 veces la distancia entre la Tierra y la
Luna. Para almacenar tal cantidad en el núcleo de las
células la solución que la naturaleza ha
encontrado es enrollar la doble hélice como si de un
carrete de hilo se tratase.
Ácido ribonucleico (ARN)
Es el material genético de ciertos
virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, molécula
que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica.
En los virus ARN, esta molécula dirige dos procesos: la
síntesis de proteínas y la replicación. En
los organismos celulares es el ADN, el que lleva la
información que determina la estructura de las
proteínas. Pero el ADN no puede actuar solo, y se vale del
ARN para transferir esta información vital durante la
síntesis de proteínas.
Estructura del ARN
Como el ADN, el ARN está
formado por una cadena de compuestos químicos llamados
nucleótidos. Cada uno está formado por una
molécula de un azúcar llamado ribosa, un grupo
fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados
bases: adenina (A), guanina (G), uracilo (U) y citosina (C).
Estos compuestos se unen igual que en el ácido
desoxirribonucleico (ADN). El ARN se diferencia
químicamente del ADN por dos cosas: la molécula de
azúcar del ARN contiene un átomo de
oxígeno
que falta en el ADN; y el ARN contiene la base uracilo en lugar
de la timina del ADN.
Distintos tipos de ARN
En la célula hay tres tipos de ARN. El ARN
mensajero (ARNm) es una molécula en forma de cinta,
producto de la
transcripción del ADN y portadora del código
necesario para sintetizar las proteínas mediante una
reacción llamada traducción. Los ARN de transferencia (ARNt)
llevan cada uno un aminoácido para integrarlo en una
proteína en fase de síntesis. Por último,
los ARN ribosómicos (ARNr) son los componentes principales
de los ribosomas.
Para que la información pase de una
molécula a otra, primero debe copiarse, en un proceso que se
llama replicación y que ocurre en el
núcleo. Pero como el ADN se encuentra en el núcleo
y las proteínas son sintetizadas en el citoplasma, debe
existir una molécula que funcione como intermediaria. Este
papel lo cumple el ácido ribonucleico mensajero
(ARNm). El ADN se copia en ARNm en el núcleo, en
un proceso denominado transcripción.
Luego la información contenida en el ARNm es empleada para
construir proteínas en el proceso de
traducción, que tiene lugar en el
citoplasma.
Estos tres procesos secuenciales constituyen el llamado
dogma central de la Biología, que
establece que la información fluye desde el ADN al ARN y
de este a las proteínas.
Durante un tiempo, el
dogma central de la Biología Molecular fue considerado
inmovible y cuando alguien propuso la existencia de un enzima
capaz de fabricar ADN usando ARN como molde, la idea fue bastante
resistida. Pero la enzima existía, por lo tanto el dogma
debió ser modificado:
Hoy se conocen varios virus que llevan la
información genética
en forma de ARN (el del SIDA es uno de
ellos). Cuando infectan una célula, una enzima llamada
transcripta reversa copia el ARN en ADN, que luego es usado para
fabricar proteínas virales. Adicionalmente, ahora se sabe
que existen secuencias de ADN que se transcriben a ARN y son
funcionales como tales, sin llegar a traducirse a proteína
nunca.
Síntesis de proteínas:
Transcripción y traducción
Las proteínas son uno de los principales
componentes de nuestros cuerpos. Forman parte de la estructura
celular, facilitan todo tipo de reacciones (por ejemplo, la
digestión y le respiración), regulan lo que entra y sale
de las células, reciben señales
provenientes de otras células y generan las respuesta
adecuadas a esas señales, llevan mensajes a distintas
partes del cuerpo, defienden al organismo de la invasión
de bacterias y
virus, transportan el oxígeno y el dióxido de
carbono.
Las proteínas son la traducción de cada
uno de los genes. Traducción porque están escritas
en un alfabeto distinto del de los genes (el alfabeto de las
proteínas tiene 20 letras, los aminoácidos). La
secuencia de aminoácidos está a su vez determinada
por la secuencia de bases de los nucleótidos del ADN. Cada
secuencia de tres bases, llamada triplete, constituye una palabra
del código genético o codón, que
especifica un aminoácido determinado.
De las dos cadenas que forman una molécula de
ADN, sólo una, llamada paralela, contiene la
información necesaria para la producción de una
secuencia de aminoácidos determinada. La otra, llamada
antiparalela, ayuda a la replicación.
La síntesis proteica comienza con
la separación de la molécula de ADN en sus dos
hebras. En un proceso llamado transcripción, una
parte de la hebra paralela actúa como plantilla para
formar una nueva cadena que se llama ARN mensajero o
ARNm.
El ARNm sale del núcleo celular y se acopla a los
ribosomas. Los aminoácidos son transportados hasta los
ribosomas por otro tipo de ARN llamado de transferencia (ARNt).
De esta forma se inicia un fenómeno en el ribosoma llamado
traducción, por el cual cada ARNt porta el
aminoácido correspondiente al codón de acuerdo con
el código genético, de modo que el ribosoma va
uniendo los aminoácidos para formar una nueva
proteína de acuerdo con las "instrucciones" de la
secuencia del ARNm.
El código genético viene
determinado por el orden que ocupan las bases adenina, timina,
guanina y citosina en la escalera de ADN. Por lo general, cada
sección de esta escalera tiene una secuencia única
de pares de bases. Como un gen no es más que una de estas
secciones, posee también una secuencia única, que
puede utilizarse para diferenciar unos genes de otros y fijar su
posición en el cromosoma.
Existen 64 codones posibles, por lo cual corresponde
más de uno para cada aminoácido, esta
característica se conoce como degeneración del
código genético. Otra propiedad del
código genético es su universalidad, es decir, es
el mismo para todos los organismos existentes, con unas
excepciones mínimas.
El ADN en el genoma de un organismo podría
dividirse conceptualmente en dos, el que codifica las
proteínas (regiones codificantes o exones) y el que no
codifica (regiones no codificantes o intrones). En muchas
especies de organismos, sólo una pequeña
fracción del total de la secuencia del genoma
codifica proteínas.
El ADN que no codifica proteínas o también
llamado ADN basura
representa secuencias que no parecen contener genes o tener
alguna función.
Corresponde a más del 90% de nuestro genoma, que cuenta
con 30.000 ó 40.000 genes. Inicialmente se pensaba que no
tenían utilidad alguna,
pero distintos estudios recientes apuntan a que eso puede no ser
cierto en absoluto. Entre otras funciones, se postula que el
llamado "ADN basura" regula la
expresión diferencial de los genes.
- 1868
Friedrich Miescher, biólogo
suizo, identifica el ADN nuclear. - Albrecht Kossel descubrió
los
ácidos nucleicos. A este
bioquímico alemán le fue otorgado elPremio Nobel de Medicina en
1910
por sus contribuciones en el desciframiento de la
química
de ácidos nucleicos y
proteínas. - 1944 se demuestra que el código
genético se encuentra codificado en el ADN. - 1950
Alfred Hershey y Marta Chase usan virus
para confirmar que el ADN es el material
genético. - 1951
Primera
proteína secuenciada: insulina. - 1953. Los doctores James D. Watson y Francis
Crick, animados por el trabajo
de los científicos Rosalind Franklin y el doctor Maurice
Wilkins, discernieron la estructura de una molécula de
ADN. - 1956
Se descubre el número total de cromosomas en el
ser humano, por los investigadores
Albert Levan y
Joe Hin Tjio. - 1958
Los franceses
Jerome Lajeune,
M. Gautier y
R. Turpin, descubren la
trisomía del par 21 como causante
del
síndrome de Down. - 1959 se descubre una enzima capaz de
sintetizar ARN a partir de ADN. - 1960 El doctor Sydney Brenner, con los
doctores Matthew Meselson y Francois Jacob, prueba la
existencia del Acido Ribonucleico (ARN) Mensajero; y demuestran
que contiene la información que determina el orden que
poseen los aminoácidos en las
proteínas. - 1961. El doctor Brenner y el doctor Crick
determinan cómo el ADN instruye a las células
para formar proteínas específicas. Descubren que
el código que utiliza es el mismo para organismos tan
diversos como una bacteria, una planta o un animal. El hecho de
que sea un código universal permitirá a los
científicos transferir ADN de un organismo a
otro. - 1966 se termina de descifrar el código
genético. - 1967 se logra aislar una enzima capaz de unir
diferentes fragmentos de ADN. - 1970
Nathans y
Smith descubren las
enzimas de restricción,
enzima
que puede cortar el ADN
en lugares específicos. - 1972 nace la ingeniería
genética. - 1973
Los investigadores
Stanley Cohen y
Herbert Boyer producen el primer
organismo recombinando partes de su ADN en lo que se considera
el comienzo de la
ingeniería
genética.
Se utiliza una enzima de restricción para cortar
un fragmento del ADN de un animal. Este fragmento es depositado
en una bacteria que transporta la función del gen. Una vez
se consigue transferir un gen a una bacteria, ésta se
reproduce, generando múltiples copias del gen, lo que
permite que éstas puedan ser estudiadas
detalladamente.
- 1976 se obtiene el primer gen
sintético. Un equipo de investigadores sintetizó
químicamente un gen bactriano formado por 207
nucleótidos, que resultó ser funcional al ser
incorporado en un organismo vivo. - 1977 Los doctores Frederick Sanger y Walter
Gilbert desarrollan (cada uno por su lado) una técnica
para descifrar las cuatro bases nucleótidas del ADN: la
adenina, la timina, citosina y la guanina. Esta técnica
permite que aumente por mil la velocidad a
la que puede ser secuenciado el genoma. - 1978
Publicación en la revista Science
la primera secuenciación de un genoma, el
del virus
del simio 40 con 5.226 nucleótidos. - 1978 se obtiene insulina humana insertando el
gen humano en bacterias. - 1975–1979
Primeros genes humanos aislados. - 1982
Fabricación del primer fármaco basado en
tecnología de
ADN-recombinante. - 1983. Kary Mullis desarrolla la
reacción en cadena de la polimerasa (PCR, de sus siglas
en inglés), que permitirá a los
científicos generar en pocas horas billones de copias de
una cadena de ADN. - 1985 Se desarrolla la tecnología
denominada huella genética o de ADN - 1984-1986. Representantes del Departamento de
Energía de EEUU proponen hacer un esfuerzo a gran
escala para
secuenciar el genoma humano. - 1988
Se crea la
Organización del Genoma Humano,
en inglés Human Genome Organisation
(HUGO). - 1988. El doctor Watson es nombrado director de
la Oficina de
Investigación del Genoma Humano,
organismo dependiente de los Institutos Nacionales de la
Salud (NIH) de
EEUU. Afirma que el genoma podrá estar descodificado
para el año 2005 y que le costará al Gobierno
alrededor de 3.000 millones de dólares. - 1990. El doctor Craig Venter, un investigador
de los NIH (National Institutes of Health o Institutos
Nacionales de Salud), desarrolla un método
más corto para encontrar fragmentos del genoma humano.
Demuestra que, a partir de estos fragmentos, se puede
identificar a los genes completos. - 1995 se logra secuenciar por primera vez el
genoma de una bacteria. - 1997-1998. El doctor Venter se reúne
con la empresa PE
Biosystems, que le propone formar un proyecto para
secuenciar el genoma siguiendo un método diferente al
que empleaba el consorcio público. - 1996 se secuencia por primera vez el genoma de
una célula eucariota (una levadura), con la
colaboración de 100 laboratorios de todo el
mundo. - MAYO 1998 Venter emprende una nueva
compañía que pretende secuenciar el genoma humano
en tres años, es decir, dos años antes de la
fecha prevista por el proyecto estatal. La
compañía se llamará Celera
Genomics. - MARZO 1999. El consorcio financiado con
dinero
público, o Proyecto Genoma Humano, dirigido por el Dr.
Francis Collins, anuncia que el primer borrador del genoma
humano estará listo para la primavera del año
2000. - 26 DE JUNIO DE 2000. Se publica el primer
borrador del genoma humano secuenciado, en el que figura el 90
% de la secuenciación y mapeo del genoma
humano.
14 DE ABRIL DE 2003.
Se completa la secuencia del genoma humano.
Herramientas y técnicas
que utilizaron para el estudio del ADN
En el Proyecto Genoma Humano se ha utilizado
primordialmente un método de secuenciación,
desarrollado por el bioquímico británico Frederick
Sanger, que consiste en replicar piezas específicas de ADN
y modificarlas de modo que terminen en una forma fluorescente de
uno de los cuatro nucleótidos, es decir:
- a través de la tecnología se manipula
el ADN, este se extrae del cromosoma con una especie de "pinza"
desde donde esta enrollado, se estira y se corta la
molécula en ciclos específicos donde se
encuentran los químicos Guanina, Citosina, Adenina y
Timina (G, C, A, T); - se replican los ciclos específicos de ADN que
se habían cortado y se ponen dentro de una bacteria para
amplificar la información y de esos pequeños
trozos se obtiene la secuencia genética. - a continuación, se desarrolla un proceso
químico que permite conocer el ordenamiento lineal de
las bases nitrogenadas, por ejemplo: si hay Adenina (A) se pone
cierto color y si
luego hay Timina (T) se pone otro color y así
sucesivamente hasta terminar la secuencia genética. Este
proceso es muy lento.
En los modernos secuenciadores automáticos de
ADN, diseñados por el biólogo molecular
estadounidense Leroy E. Hood, el nucleótido modificado
situado al extremo de una de estas cadenas se detecta con un haz
de láser y se
determina el número exacto de nucleótidos de la
cadena. A continuación se combina esta información
en un ordenador para reconstruir la secuencia de pares de bases
de la molécula original de ADN.
Como se vio anteriormente para llevar a cabo el proceso
necesario para la decodificación del genoma humano se
fueron descubriendo y utilizando diferentes técnicas y
herramientas.
A continuación explicaremos algunas de las más
importantes:
- Técnicas de cartografía genética:
ligamiento o cartografía genética, que identifica
sólo el orden relativo de los genes a lo largo del
cromosoma; y cartografía física, un conjunto
de métodos
más precisos que permite determinar las distancias entre
genes dentro del cromosoma. Ambos tipos de cartografía
utilizan marcadores genéticos, que son
características físicas o moleculares detectables
que se diferencian entre los individuos y se transmiten por
herencia. - Enzimas de restricción: grupo de
enzimas especializadas, que fueron encontradas en bacterias y
que se usan como tijeras moleculares para cortar los
enlaces fosfato de la molécula de ADN en secuencias
específicas. Las cadenas de ADN que han sido cortadas
con estas enzimas presentan extremos de cadena sencilla, que
pueden unirse a otros fragmentos de ADN que presentan extremos
del mismo tipo. - ADN recombinante: implica la
eliminación de genes específicos de un organismo
y su sustitución por genes de otro organismo. Para
llevar a cabo esta tecnología es necesaria la
utilización de las enzimas de
restricción.
A través de la tecnología del ADN
recombinante los científicos pueden modificar
microorganismos, llegando a convertirlos en auténticas
fábricas para producir grandes cantidades de sustancias
útiles.
- Reacción en cadena de la polimerasa (RCP) o
también conocida como PCR por su traducción
directa del inglés (polymerase chain reaction):
utiliza una enzima llamada polimerasa para multiplicar
rápidamente un pequeño fragmento de ADN. Es un
proceso que simula la forma en la que el ADN se replica de modo
natural en la célula. - Huella de ADN: permite comparar muestras de
ADN de diversos orígenes, de manera análoga a la
comparación de huellas dactilares. A partir de esta
técnica se puede obtener un patrón de bandas o
huella característica de cada organismo, es decir, un
patrón de bandas negras característico para cada
tipo de ADN. - Secuenciación de ADN: permite
determinar el orden preciso de bases nucleótidas
(secuencia) de un fragmento de ADN. Para llevar a cabo este
procedimiento
se pueden utilizar diferentes técnicas correspondientes
a distintos tipos de secuenciación.
Los biólogos moleculares
estadounidenses Craig Venter y Hamilton O. Smith desarrollaron
una metodología distinta, denominada
shotgun, para determinar el orden de los genes a lo largo
del cromosoma prescindiendo de la laboriosa fase de
cartografiado. Esta técnica consiste en cortar el ADN en
muchos fragmentos que se secuencian por separado. Posteriormente,
y con la ayuda de potentes computadoras,
se van ordenando los fragmentos que se superponen para,
así, completar la secuencia.
El Proyecto Genoma Humano es el programa
internacional de colaboración científica cuyo
objetivo es obtener un conocimiento
básico de la dotación genética humana
completa.
Historia del Proyecto Genoma Humano
La idea de iniciar un estudio coordinado del genoma
humano surgió de una serie de conferencias
científicas celebradas entre 1984 y 1987.
La carrera por lograr finalizar el Genoma Humano
comenzó cuando el Instituto Nacional de Salud de los
Estados Unidos junto al Departamento de Energía, se
propusieron descifrar, paso a paso, el código
genético del ser humano, desatando entonces una gran
polémica en los medios de
comunicación, en la comunidad
científica y en el gobierno; y no sólo por los
problemas
éticos que conlleva, sino también por sus
implicancias económicas. Así, finalmente en 1990 el
gobierno de Estados Unidos
echó a andar dicho proyecto, que estuvo dotado con 2.700
millones de dólares y tenía un plazo de 15
años.
El proyecto tuvo como primer director a uno de los
descubridores de la estructura del ADN, el Dr. James Watson,
quien planteó como ambicioso objetivo hasta el año
2005: "secuenciación y mapeo de los más de 3
millones de nucleótidos del genoma humano,
secuenciación y mapeo del ADN de organismos modelo,
almacenamiento,
manejo y análisis de la información obtenida
y estudio simultáneo a través del programa ELSI
(ver capítulo 3.3 Principios
Éticos) de las implicancias éticas, legales y
sociales del Proyecto Genoma Humano". En 1998, Watson
renunció a su cargo -entre otras razones, por no estar de
acuerdo con el patentamiento de los genes-, por lo cual asume
como director del proyecto el Dr. Francis Collins.
Para materializar el PGH, solventándolo
económicamente con fondos públicos y donaciones, se
constituyó en 1990 el Consorcio Internacional de
Secuenciación del Genoma Humano (CISGH), formado por 14 de
los más prestigiosos institutos y universidades de los
Estados Unidos, Inglaterra,
Francia,
Alemania,
Japón y
China (con
aporte mayoritario de EE.UU.), contando con la
participación de más de mil científicos de
todo el mundo.
De esta forma, quedó constituido el "Proyecto
Genoma Humano", cuyos descubrimientos se encuentran disponibles
gratuitamente para todos los científicos del
mundo.
Paralelamente al PGH, Craig Venter fundó en 1991
el Instituto para la Investigación Genómica (TIGR),
donde después de pocos años logró secuenciar
el primer genoma de un organismo vivo, siendo además
responsable de la mitad de las secuenciaciones que se han hecho
en el mundo. Siete años más tarde, Venter
creó la empresa Celera
Genetics, que investigaba lo mismo que el consorcio
público, pero les cobraba a quienes deseaban conocer los
resultados.
Tanto el consorcio público como Celera Genomics
completaron la primera fase del proyecto (94%) y, en febrero de
2001, publicaron, de manera simultánea aunque en revistas
distintas (Celera Genomics en la revista estadounidense Science,
y PGH en la revista inglesa Nature), los primeros borradores del
mapa genético de los seres humanos.
En abril de 2003, científicos del consorcio
público y privado completaron la secuenciación del
genoma humano, dos años antes de la fecha original de
finalización del proyecto que había sido fijada por
el consorcio público. Celera Genomics, que también
logró su objetivo, necesitó una menor suma de
dinero que la utilizada por el consorcio público y
contó con la colaboración de expertos de Australia,
Brasil, China,
Francia, Alemania, Israel,
Japón, México y
Rusia, entre
otros.
Objetivos
En el momento de su creación, el "Proyecto Genoma
Humano" pretendía identificar todos los genes del
núcleo de la célula humana, establecer el lugar que
los genes ocupan en los cromosomas del núcleo y lograr su
decodificación.
Sus objetivos
fueron:
- Identificar los aproximadamente 100.000 genes humanos
del ADN (luego se demostró que el ser humano solo posee
entre 30.000 y 40.000 genes). - Determinar la secuencia de 3 mil millones de pares de
bases químicas que conforman el ADN. - Acumular la información en bases de datos
de libre acceso. - Desarrollar de modo rápido y eficiente
tecnologías de secuenciación. - Desarrollar herramientas para análisis de
datos. - Dirigir los problemas éticos, legales,
sociales y humanos que puedan llegar a surgir más
allá de la investigación científica
propiamente dicha.
El proyecto era intrínsecamente imposible, porque
todo el que haya vivido alguna vez tiene un genoma diferente
(excepto en el caso de los gemelos idénticos). Sin
embargo, las diferencias de composición de los
exones
o regiones codificantes son relativamente constantes, y un
"genoma tipo" puede ser un concepto
relativamente razonable: sólo una de cada mil bases
difieren de un individuo a
otro, de modo que sólo difieren en unos tres millones de
letras, de las cuales muchas no tienen trascendencia.
La palabra "genoma" se acuñó en 1930
aproximadamente, aunque los científicos no sabían
de qué estaba hecho el genoma. Sólo sabían
que el genoma era lo suficientemente importante, fuera lo que
fuera, para tener un nombre.
El genoma es como un maravilloso libro de
instrucciones que almacena la información genética
de la especie y posee la capacidad de generar y mantener la vida;
es el número total de cromosomas, o sea todo el ADN
(ácido desoxirribonucleico) de un organismo, incluido sus
genes.
Un gen es la unidad física, funcional y
fundamental de la herencia, la cual lleva la información
para la elaboración de todas las proteínas
requeridas por el organismo, y las que determinan el aspecto, el
funcionamiento, el metabolismo,
la resistencia a
infecciones y otras enfermedades. Desde el punto
de vista molecular, un gen es una secuencia lineal de
nucleótidos en la molécula de ADN. También,
es considerado como la unidad de almacenamiento de
información y unidad de herencia al transmitir esa
información a la descendencia.
Los investigadores del consorcio público, es
decir del Proyecto Genoma Humano, estiman que nuestro ADN
contiene entre 30.000 y 40.000 genes; la compañía
privada, Celera Genomics, cree que son de 26.383 a 39.114. Los
científicos de Celera, que han secuenciado el 95% del
genoma con una precisión del 99,96%, han identificado
26.000 genes que codifican proteínas y otros 12.000
posibles. El Proyecto Genoma Humano, cuyos resultados se refieren
al 90% de la secuencia, ha detectado 31.780 genes, 15.000
constatados y otros 17.000 posibles.
Estos genes, están formados por 3.000 millones de
pares de bases aproximadamente, cuya secuencia hace la diferencia
entre los organismos. Los pares de bases del genoma humano
están organizados en 23 pares de cromosomas. Todos los
genes están dispuestos linealmente a lo largo de los
cromosomas. Cada gen ocupa en el cromosoma una posición
determinada llamada locus. La mayor parte del ADN humano se
encuentra distribuido en los cromosomas, dentro del núcleo
de la célula; solo una pequeña parte está
ubicada fuera del núcleo celular, en las
mitocondrias.
A pesar de que los mapas de Celera y
el PGH muestran discrepancias, éstas no afectan a nada
sustancial. Así, la empresa privada concluye que
más de un tercio -el 35,5%- del genoma contiene secuencias
repetidas, porcentaje que, según el consorcio
público, asciende hasta el 45%. Sin embargo, los dos
grupos
coinciden en que esa parte del genoma, conocida como 'ADN
basura', no debe ser despreciada sin más. Tiene que ser
objeto de más estudios porque posiblemente
desempeñe alguna función biológica.
Además, han constatado la existencia de enormes
extensiones del genoma donde hay muy pocos genes o no los hay:
cromosomas como el X, el Y, el 4, el 18 y el 23 son desiertos
genéticos si se los compara con el 17, el 19 y el 22, los
más ricos.
Ubicar los genes es un proceso dificultoso, ya que se
encuentran distribuidos en el genoma en forma no
homogénea, constituyendo aproximadamente el 2% del total
de los 3.164 millones de pares de bases que forman el ADN humano.
En algunos casos, se logra identificarlos comparando cromosomas
humanos con cromosomas de mamíferos (algunos de cuyos genes ya
están identificados) y para la ubicación de genes
de los que se carece de indicios se ha desarrollado una serie de
complejos algoritmos
computacionales, que según algunos científicos
pueden llegar a tener gran margen de error en su interpretación, por lo que es necesario
efectuar ajustes.
Los científicos han secuenciado también el
genoma de numerosos organismos como la bacteria Escherichia
coli, la levadura Saccharomyces cerevisiae, el
nematodo Caenorhabditis elegans o la mosca del vinagre.
Estos estudios son importantes para conocer las similitudes que
existen entre los genes humanos y los genes de otros organismos y
para entender mejor las funciones de los genes.
Por los resultados del Proyecto Genoma Humano
sabemos:
- Se desconoce la función de más del 40%
de los genes descubiertos. - Cerca del 2% de las secuencias genéticas
representan las instrucciones necesarias para que funcionen
todas las proteínas esenciales para la vida —como
la insulina o la hemoglobina—. Y el resto comprende las
áreas menos conocidas, en donde se determinan
características físicas y propensiones a padecer
ciertas enfermedades. - Las regiones del genoma que no corresponden a genes y
que constituyan el 98% restante se denominan
intrones. - Más del 50% de los intrones está
formado por largos segmentos de ADN repetidos, denominados
trasposones. Los trasposones parecen ser trozos del genoma
autocopiados e incorporados azarosamente dentro y entre
cromosomas al replicarse el ADN a lo largo de generaciones. La
función de los trasposones no es conocida. Los
científicos pensaban que no cumplían ninguna
función específica sino que constituían
partes del genoma no eliminadas pero, el hecho de haberse
determinado que por lo menos 50 de los genes tienen origen en
estas secuencias vagabundas sugiere que deben haber cumplido
algún rol importante durante la evolución del genoma. Según
algunos científicos, estas duplicaciones constituyen una
manera e permitir el desarrollo de nuevos genes humanos, sin
destruir su función original. - Se cree que las secuencias repetidas no tienen una
función directa, pero mantienen la estructura y el
dinamismo de los cromosomas.
Complejidad del Genoma Humano
Entonces, teniendo en cuenta que tenemos entre 30.000 y
40.000 genes: ¿cómo podemos creernos superiores a
las demás especies si sólo tenemos unos pocos genes
más que un gusano?
Las investigaciones llevadas a cabo hasta ahora sugieren
que la complejidad del genoma humano no radica ya en el
número de genes, sino en las proteínas. Mientras
que, en otros organismos cuyos genomas han sido secuenciados,
cada gen suele producir una proteína, el genoma del ser
humano puede contener las instrucciones para hasta cinco
versiones. Y son las proteínas -que en nuestra especie
también actúan de una manera más compleja-
las realmente implicadas en los procesos
biológicos.
Polimorfismo del Genoma Humano
El genoma no analiza la diversidad genética o
el polimorfismo
de los genes de una especie. Por ejemplo, en el genoma
humano la secuencia en principio podría ser determinada
con sólo la mitad del ADN de una célula
de un individuo. Para conocer una variación
particular se requiere la comparación entre
individuos.
Los seres humanos somos idénticos en un 99,9% de
nuestros genes. El genoma analizado en el Proyecto Genoma Humano
es un genoma compuesto, formado a partir del material
genético separado y fraccionado de la sangre y el
esperma de entre 10 y 20 muestras, de las numerosas donadas para
la realización del proyecto, por hombres y mujeres de
diferentes grupos étnicos, cuyo identidad es
reservada, y de las cuales solo una fracción fue
fraccionada, de manera tal que ni los donantes ni los
científicos saben cual de los trozos de ADN fue
secuenciado. Celera Genomics, por su parte, ha utilizado el ADN
de 6 individuos de distintos grupos étnicos. La diferencia
entre el genoma de dos individuos se ha estimado entre el 0,05% y
el 0,1%. Esto significa que aproximadamente 1 de cada 1.000 o de
cada 2.000 nucleótidos son distintos entre una persona y
otra.
Aunque ya se sabía que la diferencia
genética entre los humanos es mínima -que la
biología echa por tierra
cualquier argumentación racista-, Celera destaca en su
estudio que los humanos compartimos el 99, 9% del código
genético y que las personas de diferentes grupos
étnicos son genéticamente más parecidas
entre sí que los individuos de un mismo grupo.
Por lo tanto, a pesar de que las diferencias entre
muestras de ADN de distintos individuos son muy pequeñas
en comparación con sus similitudes, son esos genes
distintos los que más les interesan a los
científicos. Porque al aislarlos y estudiarlos, se
conocerá la clave de la existencia de cada ser humano como
individuo.
Variabilidad genética
Como dijimos antes solo el 0,1 % del genoma humano
presenta variabilidad, una gran parte de la cual corresponde a la
zona silenciosa del genoma. Se denominan snap’s a las
alteraciones de las bases o letras dentro del genoma.
Para la identificación y el mapeo de los
snap’s se ha constituido un consorcio internacional entre
empresas
públicas y privadas. Se han identificado ya cerca de 1,4
millones de los snap’s y se confeccionan mapas con su
exacta ubicación, a medida que se los
identifica.
El mapa del genoma humano, prácticamente listo,
significa un paso gigantesco para la historia de la ciencia y
la medicina. Pero es sólo el primero. Aún queda un
largo recorrido para empezar a vislumbrar los esperados
resultados: aniquilar enfermedades que hoy son invencibles o
alargar la vida varios años.
El código genético humano por ahora no
pasa de ser de un conjunto de jeroglíficos que no
será sencillo descifrar. Pero abre una puerta a la
posibilidad de prevenir o curar enfermedades cuyas terapias ahora
no dan resultados, desarrollar nuevos tratamientos y, más
adelante, medicamentos específicos para cada
paciente.
Ahora que se completó la secuencia en la que se
ordenan los genes, falta saber qué función cumple
cada uno. De aquí en adelante, el interés de
los investigadores lleva otro nombre: proteoma.
El genoma es la totalidad del ácido
desoxirribonucleico (ADN) que se encuentra dentro de las
células de un organismo. Para comprender bien el papel que
desempeñan los genes, y por ende sus diferentes
consecuencias, en las enfermedades por ejemplo, es necesario
estudiar las proteínas que producen. Son ellas las que
forman la estructura física de los organismos vivos y que
les permiten funcionar. Llevan a cabo una serie de actividades
dentro y fuera de las células; sirven así como
mensajeros cuando circulan como las hormonas y
participan incluso en la expresión de los genes. En suma,
están involucradas en el funcionamiento (normal o
patológico) de los seres vivos.
El proteoma es entonces el conjunto de todas las
proteínas que intervienen en los procesos
biológicos de una especie. La meta de los
científicos ahora es determinar la composición,
estructura y funciones de cada una de ellas, pues serían
la clave de numerosos tratamientos terapéuticos.
Enfermedades como el mal de Alzheimer o la
fibrosis quística, entre otras, son provocadas por una
proteína deficiente.
En síntesis, comienza la era Postgenómica,
y se inicia basada en la esperanza de los inmediatos e
importantes logros de la Proteómica. Aunque,
también ya se está pensando en el metaboloma, es
decir el conjunto de procesos que se dan en el metabolismo
humano.
El desciframiento del Proteoma Humano
A primera vista, para las proteínas del hombre,
su desciframiento parece ser de una magnitud fenomenal: si el
número de nuestros genes se ubica entre 30.000 y 40.000,
según los datos preliminares surgidos del Proyecto Genoma
Humano, el de nuestras proteínas es mucho más
elevado. Se sugiere una cifra de unas 100.000 proteínas
distintas (debido a que cada gen sintetiza más de una
proteína), algunas de ellas pequeñas, en tanto que
otras son gigantescas y doscientas veces más pesadas. Y su
número sería unas diez veces mayor si se tienen en
cuenta todas las modificaciones que pueden tener lugar a nivel de
una misma proteína. Por ejemplo: una misma forma de
proteína, en un ambiente
biológico determinado, puede tener una función que
sea muy diferente a la que ejerce en otro ambiente
distinto.
Si el descifrado del genoma llevó diez
años, el del proteoma todavía ni se vislumbra. Su
complejidad, aseguran los expertos, es mucho mayor. Mientras el
ADN está compuesto de cuatro sustancias, las
proteínas están construidas con aminoácidos,
que pueden ser de 20 tipos distintos.
Además, el ADN está ubicado en el
núcleo de cualquier célula, y esto facilita su
obtención y aislamiento. Muchas proteínas, en
cambio,
sólo están presentes en algunos tipos de
células y en ciertas fases del desarrollo
biológico.
Y no alcanza con enumerar la secuencia de
aminoácidos que forman una proteína. También
es fundamental determinar su forma, la estructura tridimensional
que tiene y que interviene decisivamente en el papel que
cumple.
Como las proteínas se fabrican a partir de la
información contenida en el ADN, una vez conocido un gen
es sencillo deducir la secuencia de aminoácidos: para esto
es necesario purificar la proteína y someterla a
cristalografía de rayos X o
resonancia magnética. La primera técnica exige que
la purificación sea muy buena y que la proteína
pueda cristalizar. Si esto se cumple, en pocos días se
puede determinar su estructura tridimensional.
La ventaja de la resonancia magnética nuclear es
que no exige la cristalización de la muestra. Es
eficaz con proteínas pequeñas, pero se complica con
las que tienen más de 200 aminoácidos.
En los centros de investigación más
avanzados se prevé que estas técnicas
empezarán a perfeccionarse cuando la conquista del
proteoma se convierta en un objetivo prioritario en todos los
laboratorios del mundo.
Conocer el proteoma de un organismo es tener una
imagen
dinámica de todas las proteínas
expresadas por ese organismo, en un momento dado y bajo
determinadas condiciones concretas de tiempo y ambiente. Las
células expresan varios miles de proteínas
diferentes y cada una de ellas puede experimentar numerosas
modificaciones en respuesta a microambientes
diferentes.
De estos estudios se espera encontrar en unas pocas
horas "perfiles proteicos" (número, calidad y
función de las proteínas expresadas)
característicos de la transformación cancerosa de
un tejido o la aparición de otra enfermedad. O
también dilucidar los mecanismos de toxicidad de ciertos
medicamentos.
Una vez conocida la secuencia y la estructura de una
proteína viene el paso más complejo: conocer su
función. A partir de este dato se podrá empezar a
pensar en las aplicaciones, como por ejemplo:
- el desarrollo de medicamentos que modifiquen el
comportamiento de las proteínas y frenen
el desarrollo de enfermedades se encuentra la verdadera
línea de llegada. - en lugar de reemplazar un gen deficiente, será
mejor deshacerse de una proteína que no funciona bien, o
bloquear o modificar su comportamiento.
Proyecto Proteoma Humano (PPH)
Después del Proyecto Genoma Humano, llegó
la hora de las grandes iniciativas de la proteómica: los
Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos (NIH) lanzaron
en abril de 2001 el HUPO (Human Proteome Organization, que en
español
quiere decir, Organización Humana del Proteoma) en
colaboración con nueve países. Esta es una
organización mundial, cuya financiación es de 20
millones de dólares, creada para coordinar y estimular
todos los estudios proteómicos que se pretenden integrar
dentro del PPH.
De esta forma quedó fijada la fecha de abril del
2001, como la del nacimiento del Proyecto Proteoma Humano (PPH),
coincidente con la primera reunión internacional que se
celebró para presentar a HUPO.
Entre los objetivos del PPH se destacan: crear un
Catálogo general de proteínas humanas, en el que se
incluyan todas las variantes posibles para cada proteína.
También se estimulará el
conocimiento de las interacciones entre proteínas y
proteínas o entre proteínas y ácidos
nucleicos, sin olvidar las investigaciones para descubrir los
mecanismos que gobiernan los niveles relativos de
expresión y las formas de esa expresión de las
proteínas de cada tejido u órgano en situaciones de
salud, enfermedad o terapia.
Por otro lado, Celera Genomics, la corporación
que anunció el desciframiento del genoma en concurrencia
con el consorcio público, ha anunciado su propio programa
para descifrar el proteoma humano.
¿Qué ocurre cuando hay una falla en el
ADN? Mutaciones
Cuando las células se dividen, duplican su
material genético. En general, este proceso está
muy controlado y no ocurren errores, pero el mecanismo no es 100%
efectivo. Por este motivo "cada tanto" se produce un error (en
promedio, uno cada 109 nucleótidos). Estos
errores son cambios permanentes en la secuencia del ADN y se
denominan mutaciones. Otros factores que
originan mutaciones son los rayos X, el humo del cigarrillo, y la
radiación
ultravioleta.
En general, las mutaciones son espontáneas pero
hay ciertos agentes que aumentan la probabilidad de
que estas ocurran. No todas provocan enfermedades, sólo
ocurrirá si el gen afectado origina una proteína
modificada. La mayoría de las mutaciones que afectan
secuencias no provocan cambios en aminoácidos de la
proteína. Se dice, entonces que son
silenciosas.
Las mutaciones pueden ser de diversos tipos,
según el tamaño de los cambios en el genoma.
Aquellas que implican sólo un par de nucleótidos
son denominadas mutaciones puntuales y pueden
originarse por el cambio de un nucleótido por otro, por
inserción (se intercalan uno o más
nucleótidos) o por deleción (se pierden uno o
más nucleótidos). Estas últimas provocan
efectos más drásticos porque afectan el marco de
lectura.
Asimismo, existen otros tipos de mutaciones no puntuales
en los que se pierden grandes segmentos de ADN o "saltan"
segmentos de genoma a otros lugares y se introducen en secuencias
codificantes de aminoácidos, en el peor de los casos.
También podemos encontrar: duplicaciones
(duplicación de una parte de ADN en un cromosoma) y
expansiones (aumentos patológicos de determinadas
secuencias normales en un gen).
Genotipo, Ambiente y fenotipo
Habitualmente, para que los genes específicos
ejerzan su acción
determinada se requiere, además de su integridad
anatómica y funcional, la presencia de un restante
genotipo (conjunto de los genes
existentes en cada individuo perteneciente a una
determinada especie) armónico y de un ambiente
adecuado.
GENOTIPO + AMBIENTE —>
FENOTIPO
Por eso decimos que el fenotipo es una
característica muy importante en el momento de la
manifestación de un gen defectuoso, ya que todo fenotipo
es el resultado de un genotipo que se expresa en un determinado
ambiente y de las interacciones entre ellos.
Mutaciones y enfermedades
Enfermedad genética o desorden
genético: Es aquella enfermedad producida por
alteraciones en el ADN, pero que no tienen por qué haberse
adquirido de los progenitores; así ocurre, por ejemplo,
con la mayoría de los cánceres.
Se calcula que existen más de 6.000 Enfermedades
Genéticas y Raras que afectan a millones en todo el mundo.
Pero muchas de estas afecciones afligen a relativamente pocos
individuos. Se trata de dolencias que aparecen con baja
frecuencia (menos de 5 casos por 10.000 habitantes). Presentan
dificultades para el diagnóstico: tienen un origen desconocido
la mayoría de las veces, existen pocos datos
epidemiológicos, plantean dificultades en la
investigación debido a los pocos casos y carecen en su
mayoría de tratamientos efectivos. Es por eso que se
vuelve difícil conseguir información acerca de
estos desórdenes.
Enfermedades hereditarias: son un conjunto
de
enfermedades genéticas
caracterizadas por transmitirse de generación en
generación, es decir de padres a hijos, en la descendencia
y que se puede o no manifestar en algún momento de sus
vidas.
Cuando las células germinales (óvulo o
espermatozoide) contienen algún error en su biblioteca,
las mutaciones estarán presentes en todas las
células del organismo formadas a partir de la unión
de esas células germinales; por lo tanto la
mutación es hereditaria. Los genes
heredados se clasifican en:
- Genes Dominantes: en el caso de estos genes, es
suficiente que se herede el gen mutante anómalo de uno
de los progenitores (aunque el gen equivalente heredado del
otro progenitor sea normal) para que la enfermedad se
manifieste. Por ejemplo: mal de Huntington. - Genes mutantes recesivos: en el caso de estos genes,
para que se manifieste la enfermedad, las personas deben ser
homocigotos respecto del gen mutante, o sea, las dos copias del
gen heredadas de sus progenitores deben ser anómalas.
Con una sola copia se es heterocigoto de gen mutante, es decir,
portador sano con un 50% de probabilidad de transmitir el gen
anómalo a la descendencia. Ejemplo de enfermedades
genéticas recesivas: fibrosis quística,
enfermedad de Tay-Sachs.
Enfermedad congénita: Es aquella
enfermedad que se adquiere con el nacimiento y se manifiesta
desde el mismo. Puede ser producida por un trastorno durante
el
desarrollo embrionario o durante el
parto.
Clasificación de las enfermedades
genéticas
- Enfermedades Monogénicas
Son enfermedades hereditarias producidas por la
mutación o alteración en la
secuencia de ADN
de un solo gen.
También se llaman enfermedades hereditarias mendelianas,
por transmitirse en la descendencia según las
leyes de Mendel. Se conocen más de
6000 enfermedades hereditarias monogénicas, con una
prevalencia
de un caso por cada 200 nacimientos. Ejemplos de
enfermedades monogénicas son:
anemia falciforme,
fibrosis quística,
enfermedad de Batten,
enfermedad de Huntington, etc.
Algunas afecciones monogénicas raras se
concentran en ciertos grupos raciales y en aquellos grupos donde
exista un alto grado de endogamia (consanguinidad), por lo que en
estos grupos la frecuencia es mayor que en la población general. Por ejemplo, la Fibrosis
Quística en la raza blanca, la Anemia de
Células Falciformes en la raza negra, la Beta-talasemia en
griegos e italianos, la alfa-talasemia en el Sud-Este
asiático y la enfermedad de Tay-Sachs en judíos,
son individualmente raras.
(La clasificación de las enfermedades
monogénicas se puede encontrar en el anexo)
- Enfermedades poligénicas
Son un conjunto de enfermedades hereditarias producidas
por la combinación de múltiples factores
ambientales y mutaciones en varios genes, generalmente de
diferentes cromosomas.
También se llaman enfermedades multifactoriales. Por
ejemplo, se sabe que múltiples genes influyen en la
susceptibilidad de padecer
cáncer de mama. Estos genes
están localizados en los cromosomas 6, 11, 13, 14, 15, 17
y 22. Debido a este conjunto de causas complejas, son mucho
más difíciles de analizar que las enfermedades
monogénicas o los trastornos cromosómicos. Algunas
de las enfermedades crónicas más frecuentes son
poligénicas, como por ejemplo:
hipertensión arterial,
enfermedad de Alzheimer, varios tipos
de cáncer,
incluso la obesidad.
La herencia poligénica también se asocia a
rasgos hereditarios tales como los patrones de la huella digital,
altura, color de los ojos y color de la piel.
Posiblemente la mayoría de las enfermedades
son enfermedades multifactoriales, producidas por la
combinación de trastornos genéticos que predisponen
a una determinada susceptibilidad ante los agentes
ambientales.
- Enfermedad cromosómica
Cualquier alteración en el número y/o en
la morfología
de los cromosomas constituye una alteración
cromosómica. Estas pueden ser:
- Alteraciones numéricas
- Alteraciones estructurales
(El desarrollo de estos dos tipos de alteraciones y
algunos ejemplos de enfermedades causadas por anomalías
cromosómicas se pueden encontrar en el anexo)
- Enfermedad mitocondrial
Este tipo de enfermedad hereditaria es relativamente
infrecuente. Está causada por mutaciones en el
ADN mitocondrial, no
cromosómico.
Los cromosomas humanos y su relación con las
enfermedades genéticas
La información genética de los 23
cromosomas humanos ha sido secuenciada, y por lo tanto se ha
podido asociar cada cromosoma a algunas de las miles enfermedades
genéticas. En el anexo se podrá encontrar
detalladamente cada cromosoma y algunas de las enfermedades con
las cuales fue asociado.
El descubrimiento de un gen no es más que el
descubrimiento de algo que se encuentra en la naturaleza y
por eso, de acuerdo con la declaración conjunta de los
científicos, no debe ser patentado.Pero lo mismo habrá lugar para los negocios.
Una vez conocido el gen, si un científico logra
relacionarlo con alguna enfermedad, ese descubrimiento se
podrá patentar para fabricar una droga o
una vacuna para prevenirla.Sin embargo, detrás de las buenas
intenciones, hay tantos millones y millones de dólares
en juego. Hay
tres cuestiones de gran importancia que están
generando gran preocupación en el mundo
científico: publicación, legislación y
patentamiento del Genoma Humano.-
PATENTAMIENTO DEL GENOMA
HUMANO
El negocio de los genes y las enormes ganancias que
pueden llegar a generar ha desencadenado una verdadera guerra
socioeconómica y ética. Hay
un grupo de científicos norteamericanos y
británicos que, apoyados financieramente por los gobiernos
de EE.UU. (el de Bill Clinton y, actualmente el de George Bush) y
de Inglaterra (el gobierno de Tony Blair), trabajan basados en el
principio altruista de que nadie debe apoderarse del genoma
humano.
En EE.UU. estos científicos están
trabajando en el Instituto Nacional de la Salud en el Proyecto
Público de Genoma Humano (PGH). Pero también, hay
un grupo muy pequeño de empresas de biotecnología que también
están investigando el genoma humano pero se niegan a hacer
público el resultado de sus investigaciones, porque la
intención es ir vendiendo la información que vayan
obteniendo. La empresa más conocida en este terreno es
Celera Genomics, la
empresa de Craig Venter; pero también está
Incyte Phamaceutical, el Human Genome Sciences, SmithKline
Beechman, y otras.
Durante los primeros años de la
investigación del Genoma Humano hubo discrepancias entre
los integrantes del consorcio público y los del privado,
porque (como se mencionó anteriormente) los
científicos del organismo estatal querían difundir
los resultados del proyecto por Internet, mientras que los
empresarios pretendían que sea de acceso más
restringido:
- Los primeros estaban en contra de patentar el
conocimiento y aseguraban que había que evitar el
monopolio de
los genes; según ellos, todo el mundo tiene que poder
acceder al mapa genético de la vida, porque es un bien
que le pertenece a la humanidad. En ese sentido, a medida que
avanzan en sus investigaciones sobre el genoma humano, van
publicando los resultados de sus investigaciones. - Los segundos creían, sin embargo, que
invirtieron muchos años y mucho dinero y que las reglas
del mercado son
otras.
Finalmente, los especialistas de las empresas privadas y
los institutos oficiales terminaron coincidiendo en dos
cuestiones fundamentales: una, que las secuencias van a estar a
disposición de la gente; la otra, que se termina el
patentamiento de esa información. Otra cuestión
sobre la que hubo acuerdo es acerca de la condena
explícita a todos los centros de investigación que
mantienen en secreto la información sobre el genoma con
fines puramente especulativos y comerciales.
Bioinformática
La secuenciación del genoma humano
ha generado un amplio catálogo de los aproximadamente
31.000 genes humanos; mapas de alta resolución de los
cromosomas, incluyendo cientos de miles de puntos significativos;
y miles de millones de informaciones sobre secuencias de pares de
bases. Para ayudar a los investigadores a determinar el sentido
de este aluvión de datos han hecho falta muchos
instrumentos informáticos, como sistemas de
información y gestión
de laboratorios, robots, sistemas de
gestión de bases de datos e interfaces gráficas de usuario.
Se ha desarrollado un nuevo campo de
investigación llamado bioinformática para
satisfacer las exigencias planteadas por el programa. Los
investigadores de bioinformática han creado bases de datos
públicas conectadas a Internet para poner los datos del
genoma a disposición de los científicos de todo el
mundo. La información de secuenciación del ADN se
encuentra en varias bases de datos, entre ellas GenBank del NIH,
Base de Datos
de Secuencias de Nucleóticos del Laboratorio
Europeo de Biología Molecular y DNA Databank.
Según bancos de
inversión, la bioinformática
podría convertirse en un negocio que reportaría
2.000 millones de dólares en cuatro
años.
La falta de legislación en el terreno de la
biotecnología es un buen indicador de la rapidez con que
se están produciendo los cambios. Estamos viviendo en un
momento donde todo está siendo redefinido, desde
cómo definir el principio y el final de la vida hasta si
la humanidad debería permitir que un ser humano sea
clonado.
La Declaración Universal sobre el Genoma Humano y
los Derechos Humanos,
aprobada el 11 de noviembre de 1997, establece con respecto a la
investigación del Genoma Humano lo siguiente:
Art. 12
- Toda persona debe tener acceso a los progresos de la
biología, la genética y la medicina en materia de
genoma humano, respetándose su dignidad y
derechos. - La libertad de
investigación, que es necesaria para el progreso del
saber, procede de la libertad de pensamiento.
Las aplicaciones de la investigación sobre el genoma
humano, sobre todo en el campo de la biología, la
genética y la medicina, deben orientarse a aliviar el
sufrimiento y mejorar la salud del individuo y de toda la
humanidad.
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