Proyecto Genoma Humano – Genética

INTRODUCCIÓN

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.

GENOMA HUMANO

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. 54
2.1.1. 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. 45
2.2.1. 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. 283
2.3.1. 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 Genético
Información 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. 267
2.3.3. 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 GENOMA
3.1. 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 Genes
En 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 Genes
La 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 GENOMA
En 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 HEREDITARIAS
Se 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 ENFERMEDADES
En 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 FARMACOGENOMICA
Los 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 GENOMAS
Las 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.

Referencias

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Rómulo Aycachi Inga

Bach. En Biología

Agosto 2004