- Genoma
humano - Estructuras relacionadas al
genoma - Estructura básica del
genoma - Posibles aplicaciones a la
secuencia del genoma - Problemática del
genoma humano - Bioética del genoma
humano - Referencias
El Proyecto Genoma
Humano es el primer gran esfuerzo coordinado internacionalmente
en la historia de la
biología.
Se propone determinar la secuencia completa (más de 3000 x
106 pares de bases) del genoma humano, localizando con
exactitud (por cartografía) los 100 mil genes aprox. Y el
resto del material hereditario de nuestra especie, responsable de
las instrucciones genéticas de lo que somos desde el punto
de vista biológico. Pero realmente lo que llamamos
Proyecto Genoma es el término genérico con el que
se designa a una serie de iniciativas para conocer al
máximo detalle los genomas no solo de humanos, sino de una
serie de organismos modelo de
todos los dominios de la vida, todo lo cual se espera que de un
impulso formidable en el
conocimiento de los procesos
biológicos.
Es este gran proyecto y los avances
tecnológicos que implicaría su desarrollo, lo
que nos conlleva a desarrollar la siguiente monografía en la tratamos de reflejar de
manera sucinta pero precisa el marco
teórico, práctico, problemático y
bioético que conllevaría el desarrollo de dicho
proyecto. Con este propósito, y para tratar de abarcar la
mayor parte de los temas de este vasto tema, el trabajo ha
sido dividido en siete capítulos.
En el primero tratamos sobre el genoma en general, el
origen del proyecto, el concepto de
genoma, sus características y los objetivos del
descubrimiento (o codificación) del genoma humano. En el
segundo capítulo se abarcará las estructuras
relacionadas al genoma ya sea cromosomas,
ADN, ARN y sus
subdivisiones, asimismo en el tercer capitulo también se
hablara sobre estructura del
genoma, pero esta vez de la estructura básica.
Luego abarcaremos el tema sobre las posibles
aplicaciones que tendría el uso del genoma humano de ser
codificado y entendido en su totalidad. Luego concluiremos con la
problemática que esta acarreando en la actualidad el
desarrollo del proyecto genoma (cap. VI) y lo referente a la
bioética aplicable al uso y desarrollo de
este proyecto, lo que conllevaría al buen o mal uso de
este avance tecnológico.
- ORIGEN DEL PROYECTO GENOMA
Aunque antes de los 80’ ya se había
realizado la secuencia de genes sueltos de muchos organismos,
así como de "genomas" en entidades subcelulares (algunos
virus y
plásmidos), y aunque "flotaba" en el entorno de algunos
grupos de
investigación la idea de comprender los
genomas de algunos organismos, "la constitución del PGH (proyecto genoma
humano) comenzó en los EE.UU.
En 1986 cuando el Ministerio de Energía (DOE), en
un congreso en Santa Fe (NM) 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"(1).
Al año sgte., tras un congreso de biólogos
realizado en el Laboratorio de
Cold Spring Harbor, se unió a la idea el Instituto
Nacional de la Salud, otro organismo
público con más experiencia en biología
(pero no tanta como el DOE en la coordinación de grandes proyectos de
investigación). El posterior debate
público tuvo la habilidad de captar la imaginación
de los responsables políticos, y ofrecer el atractivo de
que no solo el PGH era el gran emblema tecnocientífico de
finales del siglo (como lo había sido el Proyecto Apolo en
los años 60’), sino que "uno de los de sus fines
explícitos era desarrollar tecnologías de vanguardia y
conocimiento
directamente aplicable (no solo en el campo de la biotecnología) que asegurarían la
primicia tecnológica y comercial del país en el S.
XXI"(2).
Luego en 1988 se publicaron informes de la
Oficina de
Evaluación Tecnológica del Congreso (OTA) y del
Consejo Nacional de Investigación (NRC), que supusieron
espaldarazos esenciales para dar luz verde en la
iniciativa. Ese mismo año se establece la
Organización del Genoma Humano (HUGO), como entidad
destinada a la coordinación internacional, a evitar
duplicaciones de esfuerzos, y a diseminar los
conocimientos.
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 eficaces de secuenciación, de modo que en la
fase final se pudiera abordar la secuenciación de todo el
genoma humano.
Entre los objetivos se cuentan igualmente la
caracterización y secuenciación de organismos
modelo y la creación de infraestructura
tecnológica, entre las que destacan nuevas herramientas
de hardware y
software
destinadas a automatizar tareas, a procesar la enorme cantidad de
datos que se
esperan, y a extraer la máxima información biológica y
médicamente significativa.
Aunque en un principio se calculó que el PGH
americano costaría unos 3 mil millones de dólares y
duraría 15 años, tanto el costo como los
plazos han tenido que ser estimados a la baja, debido a
innovaciones tecnológicas que abaratan y acortan la
investigación. Los fondos federales estadounidenses
dedicados hasta 1998 al PGH ascienden a 1.9 millones de
dólares (casi 300 mil millones de pesetas).
En 1993 los fondos públicos para el PGH fueron
170 millones de dólares, mientras que la industria
gastó 80 millones. Conforme pasa el tiempo, la
inversión privada se esta haciendo
más importante, e incluso amenaza con adelantarse a los
proyectos
financiados con fondos públicos. En mayo de 1998, la empresa TIGR
anunció la creación de un proyecto conjunto con
Perkin-Elmer (fabricante de secuenciadores automáticos)
que podría conducir a terminar por su cuenta la secuencia
humana a un costo equivalente a la décima parte del
proyecto público y con unos plazos más
breves.
- Campion, Dominge. "Las Familias en los
genes". En Rev. Recherche N- 303 p. 72 - Smallwood, William-Green, Edna. Biologia. P.
229
Se denomina genoma de una especie al conjunto de
la información genética codificada en una o varias
moléculas de ADN (o en muy pocas especies ARN),
donde están almacenadas las claves para la
diferenciación celular que forman los tejidos
y órganos de un individuo. Por medio de la reproducción sexual de los individuos
esa información es permanentemente reordenada y
transmitida a los descendientes, constituyendo una población dinámica.El conjunto de esta información codificada
es el Genoma, y el de las características
morfológicas y funcionales resultantes de la
"expresión" de dicha información caracteriza
a cada especie de los seres vivos.El diccionario define Genoma como el conjunto
de genes que especifican todos los caracteres que pueden
ser expresados en un organismos."Un genoma es todo el material genético, es
el juego
completo de instrucciones hereditarias, para la construcción y mantenimiento del organismo, y pasar la vida
a la sgte. Generación"(3).En la mayoría de los seres vivos, el genoma
esta hecho por un químico llamado ADN el genoma
contiene genes empaquetados en cromosomas y afectan
características especificas del
organismo.Se puede imaginar esto como un juego de cajas
chicas, dispuestas una dentro de otra. La más grande
representa el genoma en su interior, una más
pequeña contiene los cromosomas, y en el interior de
esta caja que representa a los genes. Dentro de esta
finalmente esta la más pequeña, el ADN, en
resumen, el genoma se divide en cromosomas que contienen
genes y los genes están hechos de ADN.(3) Sinder J., Adison. "El Tiempo en el
Genoma Humano". En Rev. Tecnología del Genoma n-27. p.
25- DEFINICIÓN DE GENOMA
- CARACTERÍSTICAS DEL
GENOMA
El genoma humano es el número total de cromosomas
del cuerpo. Los cromosomas contienen aprox. 30 mil genes, los
responsables de la herencia. La
información contenida en los genes ha sido decodificada y
permite a la ciencia
conocer mediante tests genéticos, que enfermedades podrá
sufrir una persona en su
vida. También con ese conocimiento se podrán tratar
enfermedades hasta ahora incurables.
Pero el conocimiento del código
de un genoma abre las puertas para nuevos conflictos
ético-morales, p.ej. seleccionar que bebes van a nacer, o
clonar seres por su perfección. Esto atentaría
contra la diversidad biológica y reinstalaría entre
otras la cultura de una
raza superior, dejando marginados a los demás. Quienes
tengan desventaja genética quedarían excluidos de
los trabajos, compañías de seguro, seguro social,
etc. Similar a la discriminación que existe en los trabajos
con las mujeres respecto al embarazo y los
hijos.
- OBJETIVOS QUE DA EL DESCUBRIMIENTO DEL
GENOMA
- Identificar los aprox. 30 mil-40 mil genes humanos en
el ADN. - Determinar la secuencia de 3 billones de bases
químicas que conforman el ADN. - Acumular la información en bases de
datos. - Desarrollar de modo rápido y eficiente
tecnología de secuenciación. - Desarrollar herramientas para análisis de datos.
- Dirigir las cuestiones éticas, legales y
sociales que se derivan del proyecto.
Este proyecto a suscitado análisis éticos
, legales, sociales y humanos que han ido más allá
de la investigación científica propiamente
dicha (declaración sobre dignidad y
genoma humano, UNESCO).
"El propósito inicial fue el de dotar al mundo de
herramientas trascendentales e innovadoras para el tratamiento y
prevención de enfermedades"(4).
Como se expresó, el genoma es el conjunto de
instrucciones completas para construir un organismo humano
cualquiera.
El genoma contiene el diseño
de las estructuras celulares y las actividades de las células
del organismo. El núcleo de cada célula
contiene el genoma que esta conformado por 23 pares de cromosomas
lo que a su vez contiene alrededor de 30 mil a 40 mil genes, los
que están formados por 3 billones de pares de bases, cuya
secuencia hace la diferencia entre los organismos.
Se localiza en el núcleo de las células.
"Consiste en hebras de ADN estrechamente enrolladas y
moléculas de proteína asociadas, organizadas en
estructuras llamadas cromosomas. Si desenrollamos las hebras y
las adosamos medirían más de 5 pies, sin embargo su
ancho seria ínfimo, cerca de 50 trillonésimas de
pulgada"(5).
El ADN que conforma el genoma, contiene toda la
información necesaria para construir y mantener la vida
desde una simple bacteria hasta el organismo humano. Comprender
como el ADN realiza la función
requiere de conocimientos de su estructura y organización.
- Sulisburg, Meredth. "Genoma". En Rev.
Tecnología del Genoma. N-29. p. 44 - Bernstein, Ruth-Stephen, Bernstein.
"Biología". P. 593
2.1. CROMOSOMAS
Se denomina Cromosoma a cada uno de los
corpúsculos, generalmente en forma de filamentos, que
existen en el núcleo de las células y controlan
el desarrollo genético de los seres vivos. Los
cromosomas eucarióticos son filamentos de cromatina
que aparecen contraídos durante la mitosis;
sin embargo cuando la
célula está en reposo, aparecen contenidos
en un núcleo y se pueden distinguir mediante tinciones
con determinados colorantes, debido a un proceso de
hidratación e imbibición que sufren, de manera
que se muestran un poco condensados.Nombre que recibe una diminuta estructura filiforme
formada por ácidos
nucleicos y proteínas presentes en todas las
células vegetales y animales.El cromosoma contiene el ácido nucleico, ADN,
que se divide en pequeñas unidades llamadas genes,
estos determinan las características hereditarias de
la célula u organismo. Las células de los
individuos de una especie determinada suelen tener un numero
fijo de cromosomas, que en las plantas y
animales superiores se presentan por pares. "El ser humano
tiene 23 pares de cromosomas.En esos organismos, las células reproductoras
tienen por lo general solo la mitad de los cromosomas
presentes en las corporales o
somáticas"(6). "Durante la fecundación , el espermatozoide y el
óvulo se unen y reconstruyen en el nuevo organismo la
disposición por pares de los cromosomas; la mitad de
esos cromosomas proceden de un parental, y la otra mitad de
otro"(7). "Es posible alterar el número de
cromosomas y de forma artificial, sobre todo en las plantas,
donde se forman múltiplos del número de
cromosomas normal mediante el tratamiento con
colchicina"(8).Varios miles de genes (unidades de la herencia) se
disponen en una sencilla línea sobre un cromosoma, una
estructura filiforme de ácidos nucleicos y
proteínas. Las bandas teñidas de oscuro son
visibles en los cromosomas tomados de las glándulas
salivales de Drosophila sp. , la mosca de fruta, su
significado se conoce pero el hecho de que los diseños
específicos de las bandas sean característicos
de varios cromosomas, constituyen una valiosa herramienta de
identificación. Cromosoma es cada uno de los
pequeños cuerpos en forma de bastoncillo que se divide
de la cromatina del núcleo celular en la mitosis, los
cuales contienen el código genético de la
herencia.Los cromosomas están presentes en todas las
células del organismo (excepto en algunos tipos muy
particulares de vida corta como los glóbulos rojos que
carecen de núcleo). De ordinario miden entre 5 y 15
micrómetros y para identificarlos hay que observar la
célula en fase de división celular,
especialmente durante la metafase o profase tardía. El
número de cromosomas es distinto para cada especie,
aunque es constante para todas las células de la misma
(ley de
constancia numérica de los cromosomas), excepto para
las células reproductoras que tienen una
constitución cromosómica mitad (haploide) con
respecto a las células somáticas
(diploide).En la especie humana este número es de 46 de
los cuales 44 son autosomáticos y 2 son sexuales (un
par XY en el caso del hombre y
un par XX en la mujer).
Los cromosomas están constituidos por cadenas lineales
de ADN y por proteínas que empaquetan el ADN en
unidades de repetición denominadas nucleosomas. Las
cadenas de ADN están estructuradas en cadenas
denominadas genes, sintetizadores de proteínas
específicas, cada una de los cuales por término
medio del orden de mil a dos mil pares de nucleótidos.
Las técnicas de estudio de lo cromosomas han permitido
obtener con gran precisión el cariotipo humano y
detectar las alteraciones genéticas responsables de
síndromes cromosómicos que se traducen en
malformaciones y retraso psicomotor.Algunas de la anomalías del desarrollo sexual
(síndrome de Klinefelter, síndrome de Turner).
Actualmente se conocen más de 70 síndromes
genéticos , perfectamente definidos y atribuibles a
aberraciones cromosómicas. En todo cromosoma es
posible distinguir dos mitades longitudinales o
cromátidas (que se escinden durante la división
celular), y un centrómero o constricción
principal del cromosoma, las que se fijan las fibras del huso
acromático en el curso de la mitosis y de la meiosis,
que delimita dos porciones laterales, los brazos del
cromosoma.Según la posición del
centrómero estos brazos son iguales o muy desiguales
en longitud lo que determina tipos morfológicos de
cromosomas, conocidos respectivamente como
metacéntricos y telocéntricos, de gran
importancia para la caracterización del
cariotipo.Algunos tipos particulares de cromosomas son los
siguientes: Cromosoma en anillo (delección de la
porción final de un cromosoma y reunión de las
dos porciones distales nuevas que forman un
anillo).Cromosoma gigante (cromosoma atípicamente
grande formado por la no disyunción de las
cromátidas en sucesivas mitosis, son típicos de
las glándulas salivales de los dípteros y
especial valor para
la confección de mapas cromosómicos.Cromosoma sexual o heterocromosoma (cromosoma de
tipo X o Y, determinante en el sexo).Cromosoma bacteriano (ADN de la célula
procariota que forma un gran molécula única y
circular (de algunos millones de pares de bases), no tienen
histonas y por tanto tampoco la estructura tridimensional
típica de los cromosomas eucariotas.(6) Ville. Claude. "Biología". P.
709(7) Nasson, Alvin. "Biología". P.
743(8) Goodman, Nat. "El Genoma Humano". En
Rev. Recherche. P. 542.1.1. Cromatina
Es una sustancia albuminoidea fosforada que en forma
de gránulos, filamentos, etc., se encuentran en el
núcleo de las células y se tiñen
intensamente color
carmín y los colores
básicos de anilina.2.1.2. Alelo
Se denomina alelo a cada una de las formas
alternativas de un gen que ocupa el mismo locus en un
cromosoma homólogo y que controlan el mismo rasgo o
carácter.También conocido como alemorfo. Se denominan
con una o más letras y algún símbolo.
Son alelos dominantes solo los que necesitan una dosis para
expresarse y se nombran con letras
mayúsculas.Se lama alelo recesivo al que necesita doble dosis
para expresarse, se simbolizan con letras mayúsculas.
El alelo más frecuente en una especie se llama de tipo
salvaje y se designa con el símbolo más (+).
Los alelos mutantes se originan a partir del alelo de tipo
salvaje por sustitución, adición,
pérdida o reordenamiento de uno o más residuos
de nucleótidos. Un individuo diploide puede presentar
para un mismo gen alelos iguales o distintos. Según
las mutaciones, se dice que dos alelos son homoalelos o
isoalelos, cuando presentan mutaciones en el mismo sitio o
heteroalelos, cuando las tiene en lugares
distintos.Según su función los alelos pueden ser
amorfos, cuando carecen de actividad o hipomorfos, cuando
tienen niveles bajos de actividad. La función de un
alelo se puede medir por su efecto en el fenotipo de un
organismo. Dos alelos son codominantes o isomorfos cuando
tienen la misma actividad.En microorganismos los genes funcionales se
encuentran en los cromosomas agrupados en operones en los
cuales funciona en forma coordinada, de manera que ciertas
mutaciones de un gen pueden bloquear la expresión de
otros genes en el operón.2.1.3. Cariotipo
Se denomina cariotipo al complemento
cromosómico del individuo, típico respecto a
forma, tamaño y número de cromosomas, que se
perpetúa normalmente en la descendencia. Cada especie
presenta un determinado cariotipo por el que se diferencia de
los demás y que al mismo tipo condiciona
frecuentemente su aislamiento reproductor entre los
individuos de una y otra especie.Tenemos que mencionar que "el cariotipo del hombre
ha sido definido mediante nomenclaturas diversas que se han
completado y perfeccionado con la aparición de nuevas
técnicas denominadas de marcado"(9). "En
1978 una comisión internacional permanente, designada
al efecto publico la obra An International System for Human
Cytogenetic Nomenclature (ISCN), código universal que
permite describir el cariotipo normal y sobre todo sus
anomalías"(10). El cariotipo es la
representación o imagen
cromosómica completa de un individuo que se obtiene a
partir de la macrofotografía de una célula
somática en fase de mitosis.Las técnicas de marcado que aparecieron en
1971 pusieron de manifiesto una auténtica topografía de bandas alternamente
claras y oscuras a lo largo de los brazos
cromosómicos, características para cada
cromosoma, lo que permite su
identificación.2.2. ADN
Siglas del ácido desoxirribonucleico, formado
por un azúcar (2-desoxi-D-ribosa),
ácido fosfórico y bases nitrogenadas (adenina,
guanina, citosina y timina). Su estructura es la de una doble
hélice en la que las bases se encuentran situadas en
el interior de la molécula y los grupos fosfatos se
disponen en el exterior. Las bases nitrogenadas se unen
siempre del mismo modo (adenina con timina y guanina con
citosina) a través de puentes de hidrógeno.La estructura se mantiene estable gracias al
apilamiento de las bases en el centro de la molécula.
Las dos hebras que forman la cadena presentan orientaciones
opuestas o pueden separarse mediante la acción del calor o de
determinadas sustancias químicas (p.ej. la urea),
dando lugar al proceso llamado desnaturalización, que
es reversible, es decir permite recuperar la estructura
helicoidal (renaturalización). "La temperatura a la que la molécula de ADN
se desnaturaliza es distinta en cada especie de
organismo"(11).El orden en el que se presentan las cuatro bases es
el que determina el código genético. El ADN se
presenta físicamente en el núcleo de la
célula empaquetado a distintos niveles, formando los
cromosomas.Existen dos tipos de ácido nucleico: el
ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido
ribonucleico (ARN). Son componentes principales de la
célula que constituyen en conjunto entre el 5 y el 15%
de su peso seco. Los ácidos nucleicos también
están presentes en los virus formando complejos con
proteínas que pueden infectar a una célula
huésped y replicarse en su interior, tal es el caso
del virus del VIH (SIDA), que es
un retrovirus que destruye el sistema
inmunológico en el ser humano. Reciben la
denominación de ácidos nucleicos porque el ADN
fue aislado por primera vez del núcleo celular, pero
tanto el ADN como el ARN se encuentran también en
otras partes de la célula. Son cadenas constituidas
por unidades monoméricas llamadas nucleótidos,
siendo desoxirribonucleotidos los monómeros
constituyentes del ADN y ribonucleótidos en el
ARN.Los distintos ácidos nucleicos difieren en la
secuencia de bases heterocíclicas, que es una
característica de sus nucleótidos. Cabe
mencionar que los nucleótidos se unen entre sí
mediante enlaces covalentes formando la estructura covalente
de las cadenas de ácidos nucleicos. El ácido
nucleico está constituido por unidades repetidas de
desoxirribonucleótidos.El ADN fue aislado por primera vez de las
células del pus y del esperma del salmón, y
estudiado intensamente por el suizo Friedrich Miesher en una
serie de investigaciones comenzadas en 1869, como los
detectó en los núcleos celulares los
denominó nucleínas. Se necesitaron casi 70
años de investigación para poder
identificar por completo los sillares principales y la
estructura del esqueleto de los ácidos
nucleicos.Las moléculas de ADN de diferentes
células y virus varían en la proporción
de los cuatro tipos de monómeros nucleotídicos,
en las secuencias nucleotídicas y en los pesos
moleculares. Además de las 4 bases principales
(adenina, guanina, timina y citosina), halladas en todos los
ADNs pequeñas cantidades de derivados metilados de
estas bases, están presentes en algunas
moléculas de ADN particularmente en la de los
virus.Los ADNs aislados de diferentes organismos tiene
normalmente dos hebras que aparecen en una estructura
doblemente heliciodal (helicoidal dextrógira),
mantenida por enlaces de hidrógeno, entre una purina
de una cadena con una pirimidina de la otra. El ADN es el
portador de la información genética, que esta
codificada en la secuencia de bases.Está presente en los cromosomas y en el
material cromosómico de orgánulos celulares
como mitocondrias y cloroplastos y también está
presente en algunos virus.(9) Curtis, Helena-Barnes, Suen.
"Biología" . p. 637.(10) Allegre, Claude."Formación
Completa del ADN". En Rev. Recherche . p. 20(11) Sulisburg, Meredith. "Genoma". En Rev.
Tecnología del Genoma. N-29 . p. 452.2.1. Replicación
Proceso mediante el cual se sintetizan dos
moléculas hijas de ADN de doble hélice, a
partir de un ADN progenitor, que actúa como molde.
También se denomina duplicación del ADN. Ocurre
una vez en cada generación celular durante la fase S
de la reproducción celular (de síntesis). En la mayoría de las
células eucariotas la replicación del ADN lleva
finalmente a la mitosis, pero en las células
reproductoras (espermatocitos y oocitos primarios) lleva a la
meiosis. Existen varios tipos de replicación:
conservadora, semiconservadora, y dispersora."En la replicación conservadora del ADN cada
una de las hebras del ADN progenitor se duplica, produciendo
dos moléculas de ADN hijas una de las cuales es la
molécula de ADN progenitora intacta y la otra
molécula cuyas dos hebras son nuevas.En la replicación dispersora las cadenas de
ADN progenitora se rompen a intervalos y las dos
moléculas de ADN de doble cadena resultantes
(moléculas hijas) presentan fragmentos del ADN
progenitor combinados con nuevos fragmentos.En la replicación semiconservadora el ADN de
doble hélice progenitor separa sus cadenas
complementarias y cada una de ellas se replica sirviendo como
molde para la síntesis de una cadena nueva
complementaria, obteniéndose así dos
moléculas de ADN hijas de doble cadena, y cada
molécula hija tiene una de las cadenas que es la del
ADN progenitor y la otra nueva que ha sido sintetizada
utilizando como molde la del progenitor"(12). Este
tipo de replicación es la propuesta por el modelo de
Watson y Crick.2.3. ARN
Es un ácido nucleico formado por ácido
fosfórico, ribosa, adenina, guanina, citosina y
uracilo. Esta formada por una sola cadena, es sintetizado
dentro del núcleo y existen tres tipos de ARN como el
ARN mensajero (ARNm), ARN transferencia (ARNt) y el
ribosómico (ARNr).El ARNm, es una cadena simple, muy similar a la del
ADN, pero difiere en que el azúcar que la constituye
es ligeramente diferente (se llama Ribosa, mientras que la
que integra el ADN es desoxirribosa). Una de las bases
nitrogenadas difiere en el ARN y se llama Uracilo,
sustituyendo a la Timina.Los nucleótidos estructurales del ARN. De
modo semejante a los desorribonucleótidos constan de
una molécula de ácido fosfórico, una
molécula de pentosa, en este caso la D-ribosa y una
base nitrogenada que puede ser de cuatro tipos: adenina,
guanina, citosina y uracilo. Así como las tres
primeras son comunes también para el ADN, el uracilo
se halla presente en el ARN y muy raras veces en el ADN,
mientras que la timina es una base habitual del ADN. Por
tanto, desorribonucleótidos y ribonucleótidos
difieren en la pentosa que posean que puede ser desoxirribosa
o ribosa, y, además, los desorribonucleótidos
no suelen llevar uracilo así como los
ribonucleótidos no suelen llevar timina. Los
nucleótidos se unen entre sí por enlaces
covalentes, entre el ácido fosfórico de un
nucleótido y el carbono en
posición 3’ de la molécula de pentosa de
otro nucleótido, formando así la estructura
covalente de las cadenas de los ácidos
nucleicos.(12) Campell, Neil A. Biologia. P.
2832.3.1. Trascripción
La formación de una cadena de ARNm por una
secuencia particular de ADN se denomina trascripción.
Antes de que termine la trascripción, al ARNm comienza
a desprenderse del ADN. Finalmente un extremo de la
molécula nueva de ARNm, que ahora es una cadena larga
y delgada, se inserta en una pequeña estructura
llamada ribosa, de un modo parecido a la introducción del hilo en una
cuenta.Al tiempo en que el ribosoma se desplaza a lo largo
del filamento de ARNm, su extremo se puede insertar en un
segundo ribosoma, y así sucesivamente. Utilizando un
microscopio
de alta definición y técnicas especiales de
tinción, los científicos pueden tomar
fotografías de las moléculas de ARNm con sus
unidades de ribosomas asociados."Los ribosomas están formados por un ARNm
reciben el nombre de polirribosoma o polisoma. Como cada
ribosoma pasa a lo largo de toda la molécula de ARNm,
"lee" el código, es decir, la secuencia de bases de
nucleótidos del ARNm. La
lectura, que se denomina traducción, tiene lugar gracias a un
tercer tipo de molécula de ARN de transferencia
(ARNt), que se origina sobre otro segmento del
ADN.Sobre un lado de la molécula de ARNt hay un
triplete de nucleótidos del ARNm y al otro lado una
región a la que puede unirse un aa. específico
(con la ayuda de una enzima
específica)"(13). El triplete de cada ARNt
es complementario de una secuencia determinada de tres
nucleótidos –el codón- en la cadena de
ARNm.Debido a esta complementaridad, el triplete es capaz
de "conocer" y adherirse al codón. P.ej., la secuencia
uracilo-citosina-uracilo (UCU) sobre la cadena de ARNm atrae
al triplete adenina-guanina-adenina (AGA) del ARNt. El
triplete del ARNt recibe el nombre de
anticodón.Como las moléculas de ARNt se desplazan a lo
largo de la cadena de ARNm en los ribosomas, cada uno soporta
un aa. La secuencia de codones en el ARNm determina, por lo
tanto, el orden en que los aa. son transportados pro el ARNt
al ribosoma. En asociación con el ribosoma, se
establecen enlaces
químicos entre los aa. en una cadena formando un
polipéptido.Una nueva cadena de polipéptidos se desprende
del ribosoma y se repliega con una forma
característica determinada por la secuencia de aa. la
forma de un polipéptido y sus propiedades
eléctricas, que están también
determinadas por la secuencia de aa., dictaran si el
polipéptido permanece aislado o se une a otros
polipéptidos, así como a que tipo de
función química desempeñará
después en el organismo. "En las bacterias,
los virus y la algas verde azuladas, el cromosoma se
encuentra libre en el citoplasma, y el proceso de la
traducción puede empezar incluso antes de que el
proceso de la trascripción (formación de ARNm)
haya concluido"(14). Sin embargo en los organismos
mas complejos los están aislados en el núcleo y
los ribosomas solo se observan en el citoplasma.Por esta razón, la traducción del ARNm
en una proteína solo puede producirse después
de que el ARNm se ha desprendido del ADN y se ha desplazado
fuera del núcleo.2.3.2. Código
GenéticoInformación genética cifrada en las
secuencias nucleotídica del ácido
desoxirribonucleico (ADN), que integra el mensaje para la
síntesis de proteínas. Las proteínas de
un individuo son específicas, por lo que
lógicamente, la información para su
síntesis que se encuentra cifrada en el código
genético es específico.Una molécula de ADN es una sucesión de
nucleótidos, cada uno de los cuales esta formado por
ácido fosfórico, desoxirribosa y una base
nitrogenada (púrica o pirimídica), siendo tales
compuestos universales en el ADN de todos los seres vivos.
Por lo tanto las diferencias entre el ADN de los distintos
individuos residen en la proporción y orden de
cómo suceden los pares de bases púricas y
pirimídicas, en el ADN, siendo estas bases
nitrogenadas, las que establecen la especificidad y
diferencia para cada individuo.De acuerdo con ello se considera , que "el ADN puede
mandar sus órdenes utilizando un alfabeto de cuatro
letras, representadas por cada una de las cuatro bases
púricas y pirimídicas, es decir, adenina (A),
timina (T), citosina (C) y guanina (G). Estas bases
nitrogenadas se agrupan de tres en tres formando tripletes,
también llamados codógenos, como p.ej. ATC,
AGG, TAA, etc. Y cada triplete es una palabra cifrada, o
señal para un determinado aa. ; dos o más
tripletes pueden conducir al mismo
aa."(15)"Con las cuatro bases nitrogenadas (A,T,G,C) se
puede construir un número suficiente de tripletes o
codógenos para sintetizar los veinte aa. que forman
las proteínas"(16). Si la agrupación
de estas bases fuera de dos en dos en lugar de tres en tres
el total posible de grupos diferentes fuese 4×4 = 16, de modo
que si existen 20 aa. Proteicos distintos faltarían
grupos para designarlos. Pero siendo los grupos de tres
(tripletes) las probabilidades de combinación permiten
un total de 64 tripletes o codógenos (4x4x4 = 64),
así aparecen más tripletes que aa. existentes,
pero se ha llegado a demostrar que cada aa. puede responder a
la señal de un triplete, por cuya razón se dice
que el código genético o lenguaje
genético esta degenerado.(13) Smallwood, Willian-Green, Edna.
"Biologia" . p. 217(14) Alexander, Petersen y otros.
Biología. P. 133(15) Freíd, Georga H.
"Biología" . P. 330(16) Cambell, Neil A. "Biología". P.
2672.3.3. Secuencias Repetidas
Los estudios directos del ADN han demostrado
también que en los organismos superiores ciertas
secuencias de nucleótidos se repiten muchas veces en
todo el material genético.Algunas de estas secuencias repetidas representan
copias múltiples de genes que codifican
polipéptidos, o de genes que codifican ARNr especiales
(casi siempre existen muchas copias de genes que producen al
ARN de los ribosomas). "Parece que otras secuencias que se
repiten no codifican polipéptidos o ARNr, y su
función se desconoce. Entre ellas existen secuencias
que, al parecer, son capaces de saltar de una zona a otra de
un cromosoma, o de un cromosoma a otro"(17). Estos
"transposones", o elementos que se transponen, pueden
originar mutaciones en los genes adyacentes a sus puntos de
partida o llegada.(17) Wallace, Robert A. "Biologia" . p.
931- ESTRUCTURAS
RELACIONADAS AL GENOMA3.1. GEN O CISTRON
Unidad de herencia, partícula de material
genético que determinan la herencia de una
característica determinada, o de un grupo de
ellas. Los genes están localizados en los cromosomas,
en el núcleo celular y se disponen en línea a
lo largo de cada uno de ellos. Cada gen ocupa en el cromosoma
una posición o locus. Por esta razón, el
término locus se intercambia en muchas ocasiones con
el de gen. El material genético es el ácido
desoxirribonucleico o ADN, una molécula que representa
la "columna vertebral" del cromosoma. "Debido a que en cada
cromosoma el ADN es una molécula continua, alargada,
simple y delgada, los genes deben ser parte de ella; y como
es una cadena de subunidades muy pequeñas que se
conocen por nucleótidos, cada gen incluye muchos
nucleótidos"(18). Cada nucleótido
esta formado por un azúcar de cinco carbonos,
ácido fosfórico y una base nitrogenada. En cada
cadena existen cuatro tipos diferentes de bases
–adenina, timina, citosina, guanina- y su secuencia
determina las propiedades del gen.Los genes ejercen sus efectos a través de
moléculas a las que dan origen. Los productos
inmediatos de un gen son las moléculas de ácido
ribonucleico (ARN); estas son copias de ADN, excepto porque
en lugar de la base uracilo tiene timina. Las
moléculas de ARN de algunos genes participan de forma
directa en el metabolismo del organismo, aunque su finalidad
es, en su mayoría, la producción de proteínas. Las
proteínas están formadas por cadenas de
unidades que se denominan aa., y la secuencia de bases
presente en el ARN determina la secuencia de aa. En la
proteína por medio del código
genético."La secuencia de aa. de una proteína
específica será la responsable de determinar si
esta formará parte de una estructura del organismo, o
si se convertirá en una enzima para favorecer una
reacción química particular. Por lo tanto, las
variaciones en el ADN pueden producir cambios que afecten a
la estructura o a la química de un
organismo"(19). Las bases de nucleótidos
del ADN que codifican la estructura de los ARN y
proteínas, no son los únicos componentes de los
genes; otros grupos de bases adyacentes a las secuencias
codificadoras afectan a la cantidad y la disposición
de los productos de los genes. En los organismos superiores
(los animales y las plantas más que en las bacterias y
los virus), las secuencias no codificadoras superan en
número de diez o más a las codificadoras, y las
funciones de
estas regiones son muy poco conocidas. Esto significa que los
genéticos no pueden establecer aun límites precisos respecto al
tamaño de los genes de animales y plantas.3.1.1. Función de los Genes
Después de que la ciencia de
la genética se estableciera y de que se clarificaran
los patrones de la herencia a través de los genes, las
preguntas más importantes permanecieron sin respuesta
durante más de 50 años: ¿cómo se
copian los cromosomas y sus genes de una célula a
otra, y como determinan estos la estructura y conducta
de los seres vivos?. "A principios de
la década de 1940, dos genetistas estadounidenses ,
George Wells Beadle y Edwar Lawrie Tatum, proporcionaron las
primeras pistas importantes. Trabajaron con el hongo
Neurospora y Penicillium y descubrieron que los genes dirigen
la formación de enzimas a
traves de las unidades que los constituyen. Cada unidad (un
polipéptido) esta producida por un gen
especifico"(20).Este trabajo
oriento los estudios hacia la naturaleza
química de los genes y ayudó a establecer el
campo de la genética molecular. Desde hace tiempo se
sabe que los cromosomas están compuestos casi en su
totalidad por dos tipos de sustancias químicas,
proteínas y ácidos nucleicos. Debido en parte a
la estrecha relación establecida entre los genes y las
enzimas, que son proteínas, al principio estas
últimas parecían las sustancia fundamental que
determinaba la herencia.Sin embargo "en 1944 el bacteriólogo
canadiense Oswald Theodore Avery demostró que el ADN
era el que desempeñaba esa función. Extrajo el
ADN de una cepa de bacterias y lo introdujo en otra cepa. La
segunda no solo adquirió las características de
la primera sino que también las transmitió a
generaciones posteriores. Por aquel entonces, se sabía
que el ADN estaba formada por una sustancia denominadas
nucleótidos"(21).La adenina siempre se vincula con la timina y la
guanina con la citosina. Para hacer una copia nueva e
idéntica de la molécula de ADN solo se necesita
que las dos cadenas se extiendan y se separen por sus bases
(que están unidas de forma débil) gracias a la
presencia en la de más nucleótidos, se pueden
unir a cada cadena separada bases complementarias nuevas,
formando dos dobles hélices. Si la secuencia de bases
que existía en una cadena era AGATC, la nueva
contendría la secuencia complementaria, o "imagen
especular", TCTAG ya que la base de cada cromosoma es una
molécula larga de ADN formada pro dos cadenas, la
producción de dos dobles hélices
idénticas dará lugar a dos cromosomas
idénticos.La estructura del ADN es en realidad mucha mas larga
que la del cromosoma, pero se halla muy condensada. Ahora se
sabe que este empaquetamiento se basa en diminutas
partículas llamadas nucleosomas, solo visibles con el
microscopio electrónico más potente. El ADN
esta enrollado secuencialmente alrededor de cada nucleosoma
formando una estructura en forma de rosario. Entonces la
estructura se repliega aun más, de manera que las
cuentas se
asocian en espirales regulares. Por esta razón el ADN
tiene una configuración en espiral enrollada, parecida
al filamento de una bombilla.3.1.2. Regulación de los
GenesEn conocimiento de cómo se forman las
proteínas a permitido a los científicos como
los genes producen efectos específicos sobre las
estructuras y funciones de los organismos. Sin embargo, esto
no explica las variaciones que sufren los organismos en
respuesta a circunstancias cambiantes del medio, o la manera
en que un cigoto simple da lugar a todos los tejidos y
órganos diferentes que constituyen un ser
humano.En estos órganos y tejidos, la mayoría
de las células contienen conjuntos
de genes idénticos, sin embargo forman
proteínas distintas. Es evidente que en las
células de cualquier tejido u órgano algunos
genes están activos y
otros no. Los distintos tejidos tienen series de genes
diferentes en estado
activo. Por esta razón, parte de la explicación
del desarrollo de un organismo complejo debe basarse en como
se activa los genes de forma especifica. El proceso de la
activación de los genes en los organismos superiores
aun no está claro, aunque gracias al trabajo del
genetista francés Francois Jacob y de Jacques Lucien
Monod, se sabe mucho acerca de este proceso en las
bacterias.Junto a cada gen bacteriano existe un segmento de
ADN conocido como promotor. Este es el lugar sobre el cual la
ARN polimerasa, enzima responsable de la producción
del ARNm , se adhiere al ADN e inicia la trascripción.
Entre el promotor y el gen existe con frecuencia otro
segmento de ADN que recibe el nombre de operador, donde otra
proteína –el represor- puede adherirse. Cuando
el represor se une al operador, detiene el desplazamiento del
ARN polimerasa a lo largo del cromosoma y la
producción del ARN mensajero; por lo tanto el gen se
inactiva.Sin embargo la presencia en la célula de una
sustancia química de terminada puede provocar que le
represor se separe y el gen sea activo. Otras sustancias
pueden afectar el grado de actividad del gen al alterar de la
ARN polimerasa de unirse al promotor.Un gen que recibe el nombre de regulador produce la
proteína represora. En las bacterias, varios genes
pueden estar controlados de forma simultánea por un
promotor y uno o más operadores. El sistema completo
se denomina entonces operón. Parece que los
operón no existen en los organismos complejos, aunque
es muy posible que cada gen tenga su propio sistema
individual de promotores y operadores, y en los intrones y
las secuencias repetidas desempeñen también
algún papel en este proceso.3.1.3. Transmisión de los
GenesLa unión de los gametos combina dos conjuntos
de genes, uno de cada progenitor. Por lo tanto, cada gen es
decir, cada posición específica sobre un
cromosoma que afecta a un carácter particular esta
representado por dos copias, una procedente de la madre y la
otra del padre. Cada copia se localiza en la misma
posición sobre cada uno de los cromosomas pares del
cigoto.Cuando las dos copias son idénticas se dice
que el individuo es homocigótico para aquel gen
individual. Cuando son diferentes, es decir, cuando cada
progenitor a aportado una forma distinta o alelo del mismo
gen, se dice que el individuo es heterocigótico para
dicho gen. Ambos alelos están contenidos en el
material genético del individuo, pero si uno es
dominante, solo se manifiesta este. Sin embargo, como
demostró Mendel, el
carácter recesivo puede volver a manifestarse en
generaciones posteriores (en individuos homocigóticos
para sus alelos). P.ej. la capacidad de una persona para
pigmentar la piel, el
cabello y los ojos, depende de la presencia de un alelo
particular (A), mientras que la ausencia de esta capacidad,
denominada albinismo, es consecuencia de otro alelo (a) del
mismo gen (por consenso, los alelos se designan siempre por
una única letra; el alelo dominante se representa con
una letra mayúscula y el recesivo con una
minúscula) ."Los efectos de A son dominantes; los de a, son
recesivos. Por lo tanto los individuos heterocigotos (Aa),
así como los homocigotos (AA), para el alelo
responsable del pigmento, tiene una pigmentación
normal. Las personas homocigóticas para el alelo que
da lugar a una ausencia de pigmentación (aa) son
albinas. Cada hijo de una pareja en la que ambos son
heterocigóticos (Aa) tienen un 25% de las
probabilidades de ser homocigóticos (AA), un 50% de
ser heterocigótico (Aa), y un 25% de ser
homocigóticos (aa). Solo los individuos (aa)
serán albinos.Observamos que cada hijo tiene la posibilidad entre
cuatro de ser albino, pero no es exacto decir que en una
familia, una
cuarta parte de los niños estarán afectados. Ambos
alelos estarán presentes en el material
genético del descendiente heterocigótico, quien
originará gametos que contendrán uno u otro
alelo. Se distingue entre la apariencia o
característica manifestada de un organismo, y los
genes y alelos que poseen"(22).Los caracteres observables representa lo que se
denomina fenotipo del organismo y su composición
genética se conoce como genotipo. Este no es el caso
en el que un alelo es dominante y el otro es recesivo. P.ej.,
el dondiego de noche puede tener flores de color rojo, blanco
o rosa. Las plantas con flores rojas pueden tener dos copias
del alelo R para el color rojo de las flores y por lo tanto
son homocigóticas RR. Las plantas con flores blancas
tienen dos copias del alelo r para el color blanco de las
flores y son homocigóticas rr.Las plantas con copia de cada alelo
heterocigótica Rr, son rosas, es
decir una mezcla de colores producida por los dos alelos.
Rara vez la acción de los genes es cuestión de
un gen aislado que controla un solo carácter. Con
frecuencia un gen puede controlar más de un
carácter y un carácter puede depender de muchos
genes. P.ej., es necesaria la presencia de al menos dos genes
dominantes para producir el pigmento violeta en las flores de
la planta del guisante de olor. Estas plantas que son
homocigóticas para alguno o ambos de los alelos
recesivos implicados en el carácter del color producen
flores blancas. Por lo tanto los efectos de un gen pueden
depender de las cuales sean los otros genes
presentes.3.2. GENES EN POBLACIONES.
La genética de poblaciones , que investiga
como se expanden los genes a traves de las poblaciones de
organismos, encontró una base sólida en los
trabajos del matemático ingles Godfrey H. Ardí
y el obstetra alemán Wilhhelm Weinberg, quienes en
1908 formularon por separado lo que ahora se conoce como la
ley de Ardí-Weinberg. Esta afirma que si dos alelos de
un gen autosomático (A y a) existen en una
población , si las secuencias con las que se presentan
(expresadas en decimales) son p y q, (p+q = 1)
respectivamente y si el apareamiento se produce de forma
aleatoria con respecto al gen, entonces después de una
generación la frecuencia de los tres genotipos AA, Aa
y aa. será p2, 2pq y q2, respectivamente. Por
consiguiente , en ausencia de alteraciones, estas secuencias
permanecerán constantes de generación en
generación."Cualquier variación de la frecuencia, que
indica un cambio
evolutivo, debe estar por tanto, relacionada con
alteraciones. Estas pueden ser mutaciones, selección natural, migración y reproducción en
pequeñas poblaciones que pueden perder alelos
determinados por causalidad o desviación
genética al azar. La evidencia indica que las
poblaciones son más variables
genéticamente de lo que se
supone"(23).Se han realizado diversos estudios y los productos
de los genes han señalado que por termino medio, cerca
de un tercio de ellos tienen variantes genéticas con
frecuencias superiores a las que cabria esperar a partir del
equilibrio
entre su generación por mutación, y la
desventaja selectiva de los mutantes.Esto ha conducido a un interés creciente por las formas en que
los alelos alternados se pueden mantener de forma activa en
un estado de equilibrio de modo que ninguno reemplace al
otro. Uno de estos mecanismos de equilibrio es la desventaja
heterocigótica, cuando el heterocigótico
sobrevive mejor que cualquiera de los homocigóticos.
Otro mecanismo denominado selección dependiente de la
frecuencia, se basa en la ventaja relativa de las variedades
poco frecuentes, p.ej. en poblaciones expuestas a
depredadores. Porque los depredadores tienden a centrarse en
variedad mas común y a no hacer de las variedades
raras.Por esta razón, cuando una variedad es poco
frecuente puede estar en ventaja aunque perderá dicha
ventaja conforme la selección natural para el rasgo de
adaptación la haga más abundante. Entonces los
depredadores empiezan a sacrificar la variedad favorecida,
hasta alcanzar equilibrio entre los alelos de la
población. Los parásitos pueden actuar de un
modo similar, especializándose en atacar cualquier
variedad de huéspedes que sea la más
común y manteniendo por ello la variabilidad
genética en las poblaciones de
huéspedes.3.3. INTRONES
Según los recientes descubrimientos en los
organismos superiores , los genes se presentan interrumpidos.
A lo largo de una secuencia de nucleótidos que
codifican un polipéptido en particular, puede haber
una o más interrupciones formadas por secuencias sin
codificar.En algunos genes pueden encontrarse 50 o más
de estas secuencias, o intrones. Durante la
trascripción, los intrones son copiados en el ARN
junto con las secuencias codificas, originando una
molécula de ARN extralarga. En el núcleo, las
secuencias que corresponden a los intrones son eliminadas del
ARN por unas enzimas especiales para formar el ARNm, que se
exporta al citoplasma. Las funciones de los intrones (si
existen) son desconocidas, aunque se ha sugerido que el
procesamiento del ARN mediante la eliminación de las
secuencias interrumpidas talvez este implicado en la
regulación de la cantidad de polipéptidos
producidos por los genes.También los intrones en genes que codifican
ARNs especiales, como los que forman parte de los ribosomas.
El descubrimiento de los intrones ha sido posible gracias a
nuevos métodos que determinan la secuencia
exacta de nucleótidos en las moléculas de ADN y
ARN, métodos desarrollados por el biólogo
molecular británico Frederick Sanger, quien
recibió en 1980 por este trabajo el segundo premio
Nóbel de química.(19) Mayta Hoyos, Luis y otros.
"Biología". P. 295(20) Chavarri F. , Ricardo.
"Biología". P. 179(21) Ville, Claude. "Biología" . p.
944(22) Kimball, J.W. Biologia". P.
880 - ESTRUCTURA
BASICA DEL GENOMAEn la actualidad la investigación
biomédica se esta enfrentando a partir de la
publicación del genoma humano a una gran revolución, con importantes cambios en
su metodología y estrategias (genes y enfermedades).Un artículo de dos especialistas de
genética humana de la Universidad de California en los Ángeles publicado en Science aborda
alguna de estas importantes modificaciones.Una vez deletreado el genoma humano, la
investigación biomédica se enfrenta ahora a una
época de grandes cambios en su metodología y en
sus estrategias. Victor McKusick y Leena Peltonen, del
Departamento de genética humana de la Universidad de
California en los Ángeles abordan hoy en Science
algunos de los principales cambios y oportunidades a los que
se enfrentan los científicos.Uno de los retos es la monitorización de las
variaciones en el genoma, sustentada en la idea de que las
variaciones en la regulación de los genes y empalme de
la trascripción genética explican como una
proteína puede desempeñar funciones distintas
en diferentes tipos de tejidos.Como tan solo una pequeña proporción
de los millones de variantes secuenciales en nuestros genomas
tendrán semejantes impactos funcionales, la
identificación de este subconjunto de variantes
secuenciales será uno de los grandes cambios en la
próxima década. El éxito de los esfuerzos globales para
identificar y anotar las variantes secuenciales en el genoma
humano –llamados polimorfismos nucleótidos
simples- (SNP) se refleja en la abundancia de bases de datos
del SNP.No obstante el seguimiento del trabajo que lleve al
entendimiento de cómo estas y otras variantes
genéticas regulan el fenotipo de células,
tejidos y órganos en humanos ocupara gran parte de la
investigación biomédica del siglo XXI , aunque
para ello harán falta innovadoras
estrategias.Algunas de estas estrategias ya empiezan a
utilizarse. Los oligonucleótidos, p.ej, suponen la
posibilidad de desarrollar microarrays con los se
podrán monitorizar virtualmente la trascripción
de cada gen a partir de cantidades ínfimas de tejidos.
Técnicas similares de microarrays se están
empleando para analizar proteínas y sus variantes. Uno
de los problemas
que se plantea es la necesidad todas las redes en las que se
mueven e interactúan las distintas
proteínas.Hasta el momento solo ha sido identificada una
pequeña fracción de ellas gracias a la bioquímica clásica, a los
análisis estructurales. Pero ya se han introducido
varias estrategias basadas en biocomputadores para
estructurar redes genéticas y
proteínicas.De hecho, muchas redes proteínicas ya se han
ido identificando gracias a ellas. Así, destaca la de
los perfiles filogenéticos que busca genes, presentes
o ausentes, con el mismo patrón a través de
múltiples especies; por su parte el método de la piedra Rosetta (o campo de
fusión) identifica proteínas que
son moléculas separadas en un organismo pero
fusionadas en otro; y en cuanto al método del gen
vecino, identifica genes que se agrupan en el mismo cromosoma
en varias especies.4.1. OCHO MIL ENFERMEDADES
HEREDITARIASSe calcula que existen unas 8 mil enfermedades
hereditarias, pero hoy solo se pueden detectar unas 200 antes
del nacimiento del bebe, siempre y cuando se le apliquen los
test
genéticos. Los científicos que hoy conocen la
función de unos 7 mil de lo 30 mil genes humanos,
deberán ir hallando las complicadas relaciones entre
genética y enfermedad.Para algunos autores, el conocimiento
genético obliga a los profesionales sanitarios a
reciclarse para aprender a interpretar correctamente los
resultados de las diferentes pruebas
genéticas. "El gran fruto del proyecto genoma
será el alivio del sufrimiento de los pacientes si la
información genética disponible se combina con
la habilidad del profesional y unas sólidas bases
éticas".4.2. DIAGNÓSTICO DE
ENFERMEDADESEn futuro, la secuenciación del genoma humano
permitirá realizar diagnósticos más
concretos a largo plazo. No se trata de predecir sentencias
de muerte,
asegurando con una prueba de ADN que se va a sufrir un
infarto,
sino de contar con datos para ponderar el porcentaje de
riesgos
que se tiene que desarrollar una enfermedad
determinada.En este porcentaje, basado en la información
genética particular de cada individuo, también
juegan un papel importante los factores medioambientales y
aquí es donde se podrá incidir para prevenir
las enfermedades y preservar la salud.Hay que tener en cuenta que todos los seres humanos
compartimos un 99% del total del genoma; el 1% restante es el
que nos hace diferentes: distinto color de piel, de pelo y
susceptibilidad para desarrollar cáncer o diabetes,
en un futuro. Cuando que genes están implicados en las
distintas enfermedades, la medicina
ganara tiempo. En realidad las pruebas genéticas
podrían asemejarse a la información que nos
aporta la información del colesterol. Si el nivel es
alto, hay más riesgo de
aterosclerosis, pero esta posibilidad depende de factores
exógenos como le sedentarismo o la dieta.Actualmente, la técnica más
próxima a este futuro de diagnóstico a partir de pruebas de ADN
es el biochip, un dispositivo en el que se introduce material
genético de un paciente y con que se analizan
determinados genes o mutaciones genéticas.Por el momento los biochips estudian todas las
posibilidades de mutación de una docena de genes, por
lo que todavía no se puede abarcar enfermedades como
el
cáncer, donde llegan a intervenir, directa o
indirectamente 200 o 300 genes.4.3. TERAPIA GÉNICA
Con el genoma humano descifrado cabe suponer que la
terapia génica esta ahora más cerca ce
convertirse en una realidad científica. Por terapia
génica se entiende la sustitución o la
modificación de los genes que al estar alterados,
producen algún tipo de enfermedad.La introducción de los genes se realiza por
medio de un "vector", un medio de inocular el gen en el
organismo. Un vector puede ser un virus al que se le ha
eliminado su patogenicidad, su capacidad para producir
enfermedades. Con este abordaje se erradica la causa de la
enfermedad en lugar de eliminar los
síntomas.En un principio la patologías que pueden
beneficiarse del tratamiento genético son las
monogénicas, es decir, las producidas por la
alteración de un único gen.El primer tratamiento de terapia génica se
realizó en el año de 1990 en una niña
estadounidense que presentaba el síndrome de ADA en su
última fase. El tratamiento funcionó y la
niña pudo recuperar su vida normal. Tres años
después de esta experiencia se iniciaron las pruebas
para introducir el gen en la médula
ósea.Este procedimiento
fue el mismo que el empleado siete años después
en un lactante con síndrome X, una inmunodeficiencia
hereditaria. El investigador principal de este trabajo el
francés Alain Fischer del hospital de Necker de
París introdujo una copia normal del gen alterado del
niño que era la causa de la enfermedad con lo que
corrigió la patología de su sistema
inmunológico.Esta fue una de las primeras aplicaciones de la
terapia génica, a la que seguirían otras como
la fibrosis quística en la que se trabaja desde
1989.4.4. OTRAS ENFERMEDADES
Estas enfermedades son las que mejores resultados se
han obtenido, aunque sea el cáncer la que la genera
las mayores expectativas. Aludir a la terapia génica
en cáncer es referirse, obligadamente, al gen tumor
supresor p53. en la mayoría de los tumores malignos,
el gen p53 aparece suprimido o alterado, pero de momento, los
ensayos
clínicos se han centrado en el cáncer de
pulmón, de colón y de recto, y de cabeza y
cuello.La hemofilia es otro de los grandes candidatos a
terapia génica. El año pasado,
científicos de la universidad de Pittsburg, en
Pensilvania, dieron a conocer los resultados de un ensayo
a un hemofílico tipo A, al que se le había
inyectado el gen del factor VIII. Más recientemente,
también en Estados
Unidos, se ha tratado a tres pacientes hemofílicos
tipo B, con factor IX.Los investigadores ya habían insertado el gen
de este factor en perros
hemofílicos con buenos resultados. Un campo de
investigación menos frecuente es la cirugía
vascular, donde los científicos también han
hecho sus intentos de terapia genética. "Circulation"
publicó en 1998 los resultados satisfactorios de
la
administración de factor de crecimiento endotelial
vascular en ocho pacientes con isquemia crítica del miembro.Al margen de todos estos éxitos, la terapia
génica también ha cosechado sonados fracasos.
Quizás el más difundido sea del fallecimiento
de Jesse Gelsinger, un joven de 18 años que
padecía de una rara enfermedad metabólica.
Gelsinger entro a formar parte voluntariamente en un programa de
terapia génica de la Universidad de
Pensilvania.El trabajo usaba como vector el adenovirus, el
agente causante del resfriado común. Pese a la
aparente inocuidad del estudio, el joven falleció a
los pocos días y la universidad suspendió todos
los ensayos y dio paso a una actitud
más conservadora y recelosa y a una mayor vigilancia
administrativa.En la actualidad, la producción de ensayos
clínicos ha sufrido una ralentización y, tal
vez, una mayor minuciosidad a la hora de diseñar y
aprobar los protocolos.4.5. FARMACOGENETICA Y
FARMACOGENOMICALos fármacos que empleamos se producen en
"talla" única. Sin embargo no todos reaccionamos de
forma similar a los mismos medicamentos. Por Ej. en la
enfermedad de Alzheimer,
los pacientes que presentan una variante genética
llamada ApoE-4 tienen menos posibilidades de beneficiarse de
determinados fármacos, que los enfermos que no
presentan esta variante.Para muchos expertos, de todas las posibles
aplicaciones de la secuenciación del genoma, la
más cercana es la farmacogenética, ciencia por
la que se administran medicamentos según el perfil
genético de cada paciente concreto.
Algunos especialistas han aventurado que en 5 años,
será habitual que los pacientes se sometan a test
genéticos antes de que su medico decida que
tratamiento farmacológico o que dosis debe
prescribir.La otra cara de la moneda es la posibilidad de que
los laboratorios utilicen la farmacogenómica para
dirigir el desarrollo de fármacos hacia grupos
genéticos predominantes en poblaciones que puedan
pagarlos, marginando a los mas desfavorecidos.La farmacogenómica es un concepto algo
más amplio, tiene como objetivo
descubrir las bases genéticas y mecanismos moleculares
de la enfermedad, para definir las mejores dianas
terapéuticas y desarrollar fármacos que
actúen en ellas. Todos estos avances van a redefinir
el concepto clásico de medicina, para dar lugar a lo
que algunos han dado en llamar la
"genomédica".4.6. COMPARACIONES CON OTROS
GENOMASLas comparaciones entre los genomas de otras
especies es otra de las aplicaciones de facilitarán en
trabajo científico. Hay organismos, como la mosca de
la fruta o el ratón, que se emplean con mucha
frecuencia en la experimentación, por eso
resultaría muy útil determinar las similitudes
genéticas entre estos seres y el
hombre.Los datos derivados de esa comparación
repercutirán en la elucidación de los procesos
biológicos que compartimos todos los seres vivos, los
genes que son esenciales para la vida, así como las
proteínas comunes a todos. Esto también
dará nuevas pistas para entender el proceso de la
evolución y la esencia
humana. - POSIBLES
APLICACIONES A LA SECUENCIA DEL GENOMA - PROBLEMÁTICA DEL GENOMA
HUMANO
5.1. LA GUERRA POR
PATENTAR GENES
La batalla por patentar o privatizar el genoma humano
–el mapa de la vida- y la cura de las enfermedades
genéticas son una cuestión moral y
cultural y el negocio del S. XXI, de miles de millones de
dólares, tan incalculable como si se cobrara el aire.
Ana Baron, la corresponsal de Clarín en
Washington, escribió: "en el terreno de la genética
no podemos perder el tiempo. Un solo gen puede salvar la vida de
miles de personas. Cada minutos que perdemos es de vida o muerte"
a las palabras dichas por el doctor Craig Venter, un
biólogo que se ha propuesto derrotar a los
científicos apoyados por el gobierno de los
Estados Unidos y de Gran Bretaña en la carrera que existe
actualmente por anunciar primero el genoma humano, el mapa de la
vida o genético de la especie humana.
A primera vista el apuro de Venter parece muy altruista.
De acuerdo a las estadísticas uno de cada mil chicos nace
con algún defecto genético.
Es verdad que algunas enfermedades fatales son de origen
genético y que el descubrimiento del gen que las provoca
no solo permitirá producir drogas para
tratarlas, sino que también vacunas para
prevenirlas, sin embargo detrás las buenas intenciones,
hay tantos millones y millones de dólares en juego que en
Wall Street llaman a Venter el "Bill Gates" de
la genética y a su empresa Celera,
la Microsoft de
la industria de la biotecnología. Tantos, que es
incalculable su montón hacia el S. XXI. Según los
corredores de la Bolsa en la llamada "nueva tecnología"
las empresas
biotecnológicas que logren apropiarse legalmente de
nuestros genes patentándolos atraerán
inversionistas muy superiores a las que están obteniendo
actualmente las empresas de la informática y de la internet.
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 sus
gobiernos, están trabajando basados en el principio
altruista que nadie debe apoderarse del genoma humano.
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 avanza en sus
investigaciones sobre el genoma humano, van publicando los
resultados de sus investigaciones. En EE.UU. estos
científicos están trabajando en el Instituto
Nacional de la Salud bajo la dirección de Francis Collins en el Proyecto
Publico de Genoma Humano (HGP).
En la vereda de enfrente hay un grupo muy pequeño
de empresas de biotecnología que también
están investigando el genoma humano pero se niegan a hacer
publico en 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 Venter, que tiene su sede
principal en Rockville, muy cerca de Washington.
Pero Celera no es la única. También
está Incyte Phamaceutical, el Human Genome Sciences,
SmithKline Beechman, y otras. Claig Venter no tiene ningún
problema en decir que su empresa "no es una empresa sin
fines de lucro". De hecho, Celera cotiza en Wall Street bajo el
logo CLR. Sus acciones se
cotizan a un promedio de 104 dólares la acción,
lideradas por Venter, la ofensiva de estas empresas ha sido tan
feroz en los últimos años que los presidentes de
los EE.UU. y Gran Bretaña decidieron establecer las reglas
del juego de lo que hoy se conoce como "la guerra de los
genes".en la declaración adjunta que hicieron en un 15 de
marzo, estos presidentes pidieron a los científicos de
todo el mundo que publiquen toda la información que tengan
relativa al genoma humano. "Los datos fundamentales sobre el
genoma humano, incluyendo al secuencia de todo el genoma humano
del ADN humano y sus variaciones, tendrían que ser de
libre acceso para los científicos del mundo entero",
dijeron. La identidad
genética humana tendría que permitir "reducir la
incidencia de las enfermedades, mejorar la salud en el mundo y la
calidad de
vida de toda la humanidad", agregaron.
5.2. CAMPAÑA SOBRE PATENTES
Los genes humanos están siendo privatizados. A
medida que los proyectos sobre el genoma humano avanzan en la
localización y determinación de las funciones de un
número creciente de segmentos de material genético
(ADN), aumenta la carrera para poder obtener la propiedad
comercial de este material y sus aplicaciones. La
apropiación de las personas (esclavitud) se ha
trasladado a la de sus genes.
El Proyecto Genoma Humano es un Programa de
investigación consistente en determinar la secuencia
completa de nucleótidos de los cromosomas de la especie
humana –al tiempo de que organismos modelo utilizados en
experimentación de laboratorio- para conocer todos y cada
uno de los genes humanos, su localización y
función. Dependiente del Departamento de Energía y
de los Institutos Nacionales de Salud (NHI) de EE.UU., cuenta con
un presupuesto anual
sostenido de 200 millones de dólares durante 15
años, hasta 2005. james Watson, renombrado premio
Nóbel por su enunciado de la estructura del ADN, se opuso,
hasta dimitir en 1992 de su cargo como director del programa,
cuando los dirigentes del NIH patentaron los tramos de genoma
enunciados; también han solicitado patentes sobre material
del cerebro humano
alegando su posible utilidad
futura.
La empresa biotecnológica californiana INCYT
pretende patentar 40 mil sinapsis y material genético del
cerebro humano. Entre 1981 y 1995 se han concedido en todo el
mundo 1175 patentes sobre secuencias genéticas humanas,
aunque en la mayoría de los casos se desconoce su
función.
VI. BIOÉTICA DEL GENOMA
HUMANO
Jhon Fleming, en su libro "La
Ética Y El Proyecto De Genoma Humano Sobre La Diversidad"
se plantea que es posible que la genética de poblaciones
ponga en peligro los derechos humanos
y las libertades fundamentales de las personas , y de los grupos
que participan en el Proyecto Genoma Humano sobre Diversidad
(PGHD).
La genética de poblaciones es una disciplina que
estudian la variación genética en poblaciones
definidas, incluidos los aspectos pertinentes de la estructura
poblacional y la variabilidad geográfica de las secuencias
del ADN y sus frecuencias. El PGHD, en cambio ha sido calificado
de proyecto antropológico internacional que trata de
estudiar la riqueza genética de toda la especie
humana.
Los principales objetivos científicos del PGHD
serian, según sus defensores:
- Profundizar en el conocimiento de la historia e
identidad del ser humano. - Adquirir conocimientos sobre los factores
medioambientales y genéticos presentes en la
predisposición y la resistencia a
la enfermedad, la denominada epidemiología
genética. - Alentar la creación de laboratorios locales en
donde se recojan y analicen las muestras
genéticas.
Se estima que la ciencia contemporánea
todavía lleva consigo el bagaje filosófico del S.
XVII; que , lejos de ser "neutral" desde un punto de vista
filosófico, esta cargada de valores.
Reconocer las actitudes
filosóficas profundamente arraigadas en la mente de la
mayoría de los científicos y en la cultura
occidental arroja una considerable luz sobre las cuestiones
éticas afectadas por el desarrollo del proyecto y la
acumulación de información resultante.
El conocimiento
científico y las opciones que parece imponer a la
sociedad
pudieran ser incontrolables y es posible que la lucha por
alcanzar este tipo de ciencia ponga en peligro los derechos fundamentales de
las personas y de las comunidades que participan en el PGHD. En
estos momentos es imposible indicar cuales serán las
consecuencias para el derecho a la intimidad de las personas y de
las sociedades que
deseen proteger el conocimiento de su pasado, presente y futuro,
especialmente cuando dicho conocimiento pueda constituir una
amenaza para la coherencia social, religiosa y cultural del
propio grupo.
Por otra parte cuando se va afectando "el interés
nacional" los viejos prejuicios contra las personas enfermas o
discapacitadas, junto con un apremiante deseo de liberarse de la
carga económica y social que supone cuidar a las personas
con discapacidades, pueden servir muy bien para superar
escrúpulos cuando se trata de eliminar a personas con
discapacidades heredadas (aborto o infanticidio)
y soslayar o anular las disposiciones legales concebidas para
proteger los derechos a la confidencialidad , la intimidad y el
igual acceso a niveles razonables de atención sanitaria.
Es posible que la información sobre poblaciones y
grupos concretos resulte demasiado tentadora como para no ser
utilizada en pro de la eficiencia
social. Disponer de más información simplemente
puede ofrecer más posibilidades de que se cometan
violaciones de derechos humanos en todo el mundo, junto con el
utópico deseo de tener una población libre de
personas con graves minusvalías heredadas.
Quizás el PGH y el PGHD se conviertan en el
proyecto Maniatan del próximo siglo trayendo indudables
beneficios para la sociedad humana, pero, asimismo, inimaginables
y espantosas amenazas, especialmente, desde el punto de vista de
los derechos humanos.
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Rómulo Aycachi Inga
Bach. En Biología
Agosto 2004