Manipulación genética y clonación animal

2. Técnicas de manipulación genómica en animales
3. ¿Qué significa "clonación"?
4. Clonación animal
5. Clonación artificial
6. Métodos de clonación
7. Aplicaciones de la clonación mediante la técnica de transferencia nuclear
8. Conclusiones y perspectivas
9. Bibliografía

INTRODUCCIÓN.

Durante la primera mitad del siglo XX se afirmaba que, en comparación con el intenso desarrollo experimentado por la física y la química, la biología era la cenicienta de las ciencias. Una de las disciplinas de la biología como la genética solo podía ofrecer a la industria y la sociedad las leyes de la herencia que Mendel había descubierto en torno a 1900(Piulats, 2003)11.

Pero este panorama cambia radicalmente en los años 50 con el descubrimiento de la estructura del ADN (ácido desoxirribonucleico) y de los cuatro nucleótidos que lo forman, simbolizados por las letras A (adenina), G (guanina), C (citosina), y T (timina). En 1961 el científico norteamericano Marschall W. Nirenberg descifra la primera parte del código genético: tres bases de los nucleótidos que componen la doble hélice del ADN -los llamados tripletes- forman una unidad de información. Partiendo del mencionado esquema de 4 letras aparecen 64 posibilidades de combinación, y se descubre que las proteínas, sustancias fundamentales para todos los organismos vivos, están compuestos por solo veinte aminoácidos diferentes. El ADN de la célula contiene la clave del desarrollo del ser vivo: los genes llevan en los tripletes los planes en clave para construir proteínas. (Piulats, 2003).11

En 1965 el biólogo norteamericano R. W. Holley «leyó» por primera vez la información total de un gen de la levadura compuesta por 77 bases, lo que le valió el Premio Nobel. En 1970 otro científico estadounidense, Har Gobind Khorana, consiguió reconstruir en el laboratorio -después de diez años de intenso trabajo– todo un gen; el mismo biólogo sintetizaba en 1976 una molécula de ácido nucleico compuesta por 206 bases. También Khorana recibió el premio Nobel.

Partiendo de que la escritura de las cuatro letras tiene validez universal en todos los seres vivos, sean bacterias, virus, levaduras, plantas, animales o seres humanos, a los biólogos de los años setenta se les presentaba la gigantesca tarea de ir descifrando las secuencias de ADN de los múltiples seres vivos.

La manipulación del genoma de algunos organismos para la expresión, in activación o intercambio de genes, es considerada hoy por hoy como una herramienta poderosa, para las ciencias medicas y biológicas a nivel básico e intermedio, incidiendo sobre el desarrollo de la investigación científica, así mismo su aplicabilidad contribuye a la resolución de problemas específicos.

En la actualidad el desarrollo biotecnológico que ha generado la biología molecular permite manejar y manipular a voluntad el genoma de algunos organismos de forma muy precisa, a través del uso de herramientas de origen biológico tales como Enzimas de restricción, plasmidos, virus, etc. De tal manera que hoy en día la biología molecular, permite manejar el genoma de distintos organismos (Animales, Plantas, Bacterias y Virus) para fines de investigación y aplicabilidad en las ciencias básicas, es pues que con estas metodologías es posible la manipulación y el mejoramiento de diversos organismos.

Pocos avances han revolucionado tanto la biología molecular como la clonación animal. Pues a partir del nacimiento de la oveja Dolly en 1996, primer clon derivado de un animal adulto, se inició una nueva era científica caracterizada por una creciente desmitificación de las células diferenciadas como entes inmutables en su organización nuclear y estructura cromatínica, y por una mejor comprensión de los mecanismos que regulan el desarrollo(Bren L. 2003) 6, 9.

Este trabajo revisará algunos de los logros y de las limitaciones de las técnicas utilizadas, tanto en la clonación como en la manipulación genética, así como las perspectivas que su aplicación permite vislumbrar hacia un futuro próximo.

Los seres humanos son producto de un proceso evolutivo que comenzó hace aproximadamente 3,900 millones de años 1, 4, cuando aparecieron sobre la faz de la tierra las primeras criaturas unicelulares capaces de vivir sin oxígeno y adaptadas a las altas temperaturas reinantes.

Según Domínguez et al. (1999) 5 "la evolución es el proceso por el cual los seres vivos se han originado los unos de los otros por descendencia y cambios más o menos graduales a lo largo del tiempo y originándose por transformación especies nuevas". El producto más perfecto de este proceso, siempre en marcha, es el hombre. Los antecesores del ser humano se deben buscar en las primeras formas de vida que aparecieron sobre la tierra, esto es, en microorganismos muy simples, que, con el transcurso de tiempo, adquirieron una mayor complejidad, en la medida en que experimentaron transformaciones que les permitieron interactuar más favorablemente con el entorno.

La célula es uno de los hallazgos más significativos que el hombre ha efectuado a lo largo de su constante búsqueda. Cada célula es un universo que contiene la información necesaria para que se manifiesten las características físicas de un individuo. La información reside en los genes, estructuras que son objeto de estudio de la disciplina científica conocida como Genética.

De la mano de la ciencia genética va la tecnología, por cuenta de la ingeniería genética, que se ocupa de la transferencia de genes de un organismo a otro y de crear nuevos genes para nuevos individuos potenciales creados a voluntad. También está la Genómica, que proporciona los datos necesarios para la ingeniería genética, como los genes que se han de transferir, dónde hallarlos y cómo actúan. Por otro lado aparece la clonación, tecnología que permite la aplicación de todo el poder de la ingeniería genética y de la genómica en animales y en plantas (Wilmut I 2000) 6.

Son estas las herramientas que la biología molecular ofrece hoy por hoy para las ciencias biológicas para generar soluciones a los problemas específicos de la producción, en la medicina, y en otros campos donde intervienen los procesos biológicos.

La manipulación genética de animales y microorganismos hasta ahora consistía en añadir genes para obtener los productos proteicos en cantidades elevadas con poco costo (insulina, hormona de crecimiento, factores de la coagulación, proteínas de interés médico etc.). En plantas y bacterias se han usado estas técnicas con los mismos fines y además se han conseguido cultivos más rentables porque crecen más, se hacen resistentes a aparte de otras múltiples ventajas (Piulats, 2003).11

TÉCNICAS DE MANIPULACIÓN GENÓMICA EN ANIMALES.

Hoy en día las técnicas de manipulación genómica en animales son muy variables y son adaptables según lo propuesto por los investigadores de acuerdo a los recursos de cada investigador y con la finalidad de implementar nuevas técnicas, pero aun así se siguen las establecidas por lo protocolos de investigación de los descubridores de dichas técnicas.

Las principales técnicas de manipulación genómica en animales hoy por hoy son: a) transgenésis y b) Mutagénesis dirigida (Gene Tergeting) con la finalidad de mejorar o modificar algunas características genéticas en animales de producción.

Transgénesis.

El significado de la palabra Transgénesis o trasferencia de genes mediante técnicas ratifícales o de laboratorio, contemplan la incorporación de un gen extraño, es decir proveniente de otra especie en el genoma de un individuo. En un animal transgénico ideal el gen añadido es funcional y puede heredarse de una generación a otra de manera norma (Borrelli, E. et al 1989).12El objetivo de la transferencia de genes es que el animal produzca una proteína o adquiera un fenotipo que normalmente no manifiesta. En tiempos más recientes se han desarrollado varias técnicas que permiten la transferencia de genes de una especie a otra. Una de las mas utilizadas es la llevada acabo mediante la microinyección directa de genes (Fig. 1. 1) (ADN) dentro del pronúcleo del embrión en el estadio temprano (una sola célula) (Palmiter, 1986, Jaenisch, R. 1976)13,14. Otra estrategia de estudio para la trasferencia de genes es contemplar la utilización del espermatozoide como vector de genes (Bracket, B. G. 1998)15, 16.

Con el empleo de estas técnicas se puede únicamente añadir material genético, pero en ciertas aplicaciones no se puede modificar in- situ. Para esto último se han desarrollado otras estrategias como Mutagénesis dirigida, la cual mencionaremos a continuación.

Fig. 1. 1 Microinyección del ADN en el pronúcleo del ovocito fecundado y en células embrionarias.

Fig. 1. 2 Microinyección del ADN.

Mutagénesis dirigida.

El termino de Mutagénesis dirigida se refiere al hecho de modificar la estructura molecular de un gen especifico en células embrionarias indiferenciadas (Células ES) o en células somáticas ya sea fetales o de individuos adultos cultivadas in vitro (Harrison, s. J. et .al 2002, Galli, C. et. al 1994) 17,18.

El núcleo de estas células modificadas (transgénicas) puede ser trasferido a ovocitos maduros enucleados y, como resultado del trasplante nuclear, se obtiene un animal con una mutación determinada. Esta es una herramienta muy poderosa ya que, además de brindar la oportunidad de conocer el funcionamiento de un gen en particular en el animal completo ( Durante el desarrollo o en el adulto ), También brinda la posibilidad de producir animales que pueden servir como modelos de enfermedades humanas y, por lo tanto, pueden ser utilizados para desarrollar estrategias terapéuticas para combatirlas (Wright, G. et. al. 1991, Rudolph, U. and Möhler, H. 1999)19,20.

Es pues que mediante la utilización de esas técnicas es posible la manipulación del genoma de algunos animales, cabe mencionar que los animales sujetos a manipulación son muchos pero entre los más comunes están los siguientes:

Fig.1. 2 Microinyección pronúclear y Mutagénesis dirigida.

Es pues que pasamos a otra manera de intervenir o manipular el genoma de los animales por medio de la clonación que si bien es una herramienta de la biotecnología y de la ingeniería Genética.

Debemos esbozar y comprender muy bien el significado de la palabra clonación.

¿QUÉ SIGNIFICA "CLONACIÓN"?

La palabra clonación (del griego klon: retoño) tiene diferentes significados. En su acepción más común, significa la obtención de uno o de varios individuos, bien sea a partir de una célula (diferenciada o indiferenciada), o simplemente, a partir de un núcleo. Los individuos así clonados son idénticos o casi idénticos al original.

En un sentido más estricto, dentro del contexto de la ingeniería genética, la clonación consiste en aislar y amplificar o multiplicar un gen determinado o de un segmento de ADN, procedimiento que se lleva a cabo dentro de un tubo de ensayo (Bren L.2003)22.