Clonación

Ingeniería genética. Manipulación de los genes. Biorreactores

  • Enviado por: Jose Aguado
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 20 páginas
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Índice

Introducción.............................................….

Cronología.........................................................…

Introd. a las aplicaciones....................................…

Historia.....................................................….

Aplicaciones.............................................….

Obtención de Híbridos y otras manipulaciones…..

Clonación.........................................................….

Biorreactores.........................................................

Terapia génica……………………………………

Cultivo de tejidos..................................................

Utilidades beneficiosas.................................

Consecuencias.........................................….

Reflexión personal………………………….

Introducción

Rebaños de animales clonados pacerán en los pastos de todo el mundo. Arrozales superproductivos saciarán el hambre de los pueblos hasta ahora afectados por la escasez. Cerdos transgénicos servirán de bancos de órganos para los seres humanos. Un paisaje utópico hasta hace 30 años, cuando los conocimientos sobre el ADN eran casi nulos, dominará la Tierra.

La ingeniería genética es un método por el cual se modifica las características hereditarias de un organismo en un sentido predeterminado mediante la alteración de su material genético. Suele utilizarse para conseguir que determinados microorganismos como bacterias o virus, aumenten la síntesis de compuestos, formen compuestos nuevos, o se adapten a medios diferentes. Otras aplicaciones de esta técnica, también denominada técnica de ADN recombinante, incluye la terapia génica, la aportación de un gen funcionante a una persona que sufre una anomalía genética o que padece enfermedades como síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) o cáncer.

El primer paso importante hacia la manipulación genética de los elementos que constituyen el patrimonio hereditario se produjo a principios de los años 70. En esa época se descubrieron las enzimas de restricción, unas sustancias de origen bacteriano que puede localizar y cortar fragmentos de ADN, por lo que se las conoce como tijeras moleculares. Los fragmentos de ADN así obtenidos se pueden unir utilizando otras enzimas llamadas ligasas. Por lo tanto, las enzimas de restricción y las ligasas permiten romper y reunir de nuevo los fragmentos de ADN.

Desde entonces, el desarrollo de la biotecnología ha conseguido enormes progresos en diversos casos como la diagnosis, la producción de fármacos sintéticos, la agricultura y la zootecnia, hasta desembocar en la clonación de animales. En la actualidad es posible predecir si un feto está afectado por una enfermedad hereditaria, identificar las mutaciones del ADN de las células tumorales o localizar la posición de un gen concreto en un cromosoma. Se puede lograr que las bacterias produzcan fármacos más puros y a menor coste o que las plantas resistan los ataques de los insectos.

Cronología

1943: Se demuestra que el ADN puede transferir una característica hereditaria de una cepa a otra.

1949: Se establece la teoría de que el papel de los genes es la especificación de la información necesaria para la producción de proteínas.

1951: Con la técnica de difracción con rayos X, se obtienen y se interpretan las primeras imágenes de un cristal de ADN.

1953: Se establece la estructura de la doble hélice. Se descubre el virus Sendai, utilizado en los laboratorios para favorecer la fusión entre membranas de células distintas.

1954: Se consigue cultivar en una probeta el virus de la poliomielitis.

1958: A partir de las células aisladas de raíces de zanahoria se estimula un proceso de regeneración que lleva a la formación de raíces de zanahoria completas.

1960: Se descubre en ARN mensajero (ARNm)

1961: Se propone un modelo de regulación de los genes basado en la actividad inhibidora de determinadas proteínas.

1964: La Declaración de Helsinki define las directrices que regularán la investigación biomédica.

1965: Se consigue por primera vez cultivar en una probeta ovocitos humanos

1966: Se descifra el lenguaje del código genético.

1972: En Gran Bretaña se efectúan con éxito los primeros experimentos de implantación de óvulos. En Stanford se produce la primera molécula de ADN recombinado. Esta molécula era un plásmido.

1975: Se desarrolla la técnica para secuenciar el ADN.

1976: Se produce la primera proteína humana recombinada.

1977: Clonación del primer gen defectuoso.

1978: La Genentech americana utiliza bacterias para la producción de insulina humana recombinada.

1980: La Genentech produce con las técnicas de ingeniería genética la calcitonina recombinada.

1982: Se crea el primer animal transgénico introduciendo la hormona de crecimiento de una rata en un ratón.

1983: Se pone a punto la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) que permite multiplicar enormemente secuencias de ADN

1987: Se crea el Oncomouse, un ratón transgénico que contiene un gen que lo lleva a enfermar de cáncer.

1988: Se inicia la andadura del proyecto Genoma humano. La fecha prevista para la conclusión de los trabajos es el año 2005.

1990: En Estados Unidos se lleva a cabo el primer tratamiento oficial de terapia genética.

1993: Se identifica el gen responsable de otra enfermedad hereditaria.

1994: La FDA estadounidense concede a la industria Calgene el permiso para comercializar los tomates transgénicos de maduración retardada.

1996: En el instituto Roslin de Edimburgo nace Dolly, la primera oveja clonada. El núcleo de una célula adulta de la mama fue introducido en un óvulo.

1997: Se introducen en una célula los primeros microcromosomas artificiales, que resisten durante más de seis meses comportándose como verdaderos cromosomas naturales.

1998: Nacen tres terneros clonados a partir de células inmaduras. La famosa oveja Dolly da a la luz al cordero Bonnie. Nacen 50 ratones clonados de células ováricas. La técnica fue desarrollada por la Universidad estadounidense de Honolulu (Hawai).

Introducción a las aplicaciones

Historia

Desde hace mucho tiempo, los horticultores intentaron obtener flores y plantas ornamentales que presentasen colores nuevos, echando mano de la fecundación artificial. Constataron la regularidad de los descendientes obtenidos o híbridos siempre que partían de las mismas especies...

A mediados del S. XIX se multiplican los trabajos en este sentido, y entre un montón de investigadores, dos se han hecho sobre todo célebres: el francés Charles Naudin y Johann Mendel, fundador de la genética. En 1865 publica una memoria que contiene todos los elementos indispensables para el desarrollo de la genética moderna.

APLICACIONES

Obtención de híbridos y otras manipulaciones

- Mediante la unión de dos células procedentes de plantas distintas se engendra un nuevo individuo, un híbrido. Este nuevo individuo contiene en su material genético las características de sus progenitores. Con esta técnica se obtienen variedades de fresas capaces de sobrevivir a las heladas, o nuevas especies de arroz resistente a enfermedades y a condiciones climáticas extremas.

Un ejemplo de híbrido vegetal es la conocida “clementina”. Esta fruta fue obtenida en Japón como fruto de la unión de las células de una naranja y de la hoja de un mandarino.

De una semilla de naranja se extraen un grupo de células. A su vez se aíslan de la hoja de un mandarino otro número de células. A ambas se les elimina la pared de celulosa que poseen de tal forma que conserven la membrana celular, estos son los protoplastos.

A partir de ahí se selecciona uno de cada tipo y se les sumerge en un líquido que favorece su unión. Las células se unen y a los pocos meses se habrá obtenido un híbrido vegetal.

Para evitar el uso de grandes cantidades de pesticida, se ha empleado otra innovadora técnica de manipulación genética. Esta consiste en introducir en la célula de la clementina el ADN de una toxina nociva para las larvas de ciertos insectos. De esta manera se obtienen ejemplares que segregan la toxina directamente en sus células. Esta toxina es inocua tanto para la planta como para el ser humano pero al ser ingeridas por las larvas se convierten en un compuesto capaz de matarlas. El problema reside en que esta toxina es así mismo letal para los insectos beneficiosos, sobre todo a los polinizadores.

- El ADN humano se reúne en 23 parejas de cromosomas que, a su vez, contienen los genes. Entre ellos están los cromosomas X e Y, que definen el sexo: XX para las hembras, XY para los machos. Se puede determinar el sexo de un animal insertando en las células germinales (ovocitos o espermatozoos) un gen que regula el desarrollo sexual. Si en el embrión se introduce un gen de crecimiento, se generan individuos mayores de lo normal.

Clonación

Esta técnica es probablemente la más conocida por todos. Hace apenas dos años (Febrero de 1997) se dio a conocer la existencia de este tipo de experimentaciones. La noticia se difundió cuando se dio por exitoso el nacimiento de la renombrada “Dolly”, que fue obtenida por los laboratorios PPL Therapeutics e Instituto Roslin, en Escocia. Esta oveja se convirtió en el primer mamífero de gran tamaño que se clonaba con resultados satisfactorios. Esto precedió a un bombardeo de nuevas noticias de clonaciones exitosas (vacas, monos, etc.).

La clonación consiste en un proceso por el cual se obtiene un individuo idéntico - tanto física como genéticamente - a su progenitor, si a este se le puede llamar así.

Pongamos el ejemplo de Dolly. Se extrae el óvulo de la oveja que va a hacer de madre; a su vez se extrae una célula sana del cuerpo de otra oveja, en este caso de Molly. De esta última célula será extraido el núcleo, que es el portador del material genético, y lo se introducirá en el óvulo. Mediante la técnica del pulso eléctrico se consigue que ambos fragmentos de célula se fusionen. Así “engañamos” al ovocito haciéndole creer que ha sido fecundado, y conseguimos que el huevo se divida y se convierta en un embrión viable. Tras este proceso el embrión es introducido en la oveja madre, la cual ha sido preparada para el gestación. Esta experiencia es repetida alrededor de doscientas veces con el fin de que al menos una tenga éxito, como fue el caso de Dolly.

Tras este costoso proceso se obtuvo una oveja sana - Dolly - exactamente igual que otra - Molly -. La prueba que demuestra que Dolly es una oveja corriente dentro de lo que cabe, es que recientemente ha tenido un cordero, de nombre Bonnie.

Una de las principales dudas que han surgido es cuál es la verdadera edad de Dolly. Habiendo nacido hace tres años su edad relativa sería esa, pero sin embargo al provenir de una célula de una oveja mayor, su edad debería ser la de la célula madre más la suya.

Aunque es la técnica que más curiosidad ha suscitado es probablemente de la que menos partido podrá sacar la sociedad.

Biorreactores

Este campo de la manipulación genética es el que mayores provechos puede aportar a la humanidad. Millones de personas dependen de los avance que se consigan con esta técnica. Existen diversas aplicaciones basadas en este campo:

- El primero es la obtención de animales capaces de producir medicamentos. El modo de conseguir esto es, en primer término, conseguir un gen capaz de producir la sustancia farmacológica. Este gen es incluido en el ADN del animal y se consigue, mediante alteraciones genéticas, que produzca su proteína específica en órganos como el hígado o el estómago. De esta manera, vacas y cabras transgénicas pueden secretar sustancias farmacológicas directamente en la leche: basta con ordeñarlas para tener grandes cantidades del producto deseado.

En el año 1987 tuvo lugar el nacimiento del primer animal transgénico apto para producir fármacos útiles para el hombre. Este acontecimiento da lugar a un auténtico filón: la obtención de animales con genes modificados para producir medicamentos muy costosos o imposibles de conseguir con las técnicas de síntesis en el laboratorio. En 1992 nace un ternero que lleva incluidos en su ADN unos genes que servían para producir una proteína muy rara con la que se pueden curar desde los tumores hasta las afecciones del sistema inmunitario. A continuación llegaron dos cerdas que producían hemoglobina y unos ratones que segregan en su leche una proteína que previene la fibrosis quística.

- Otra modalidad de esta técnica con menor coste económico es la de hacer el cultivo en el interior de una célula.

El patrimonio genético del ser humano esta formado por entre 80.000 y 100.000 genes, la mayoría aun por identificar. Cada gen contiene información para la producción de una proteína específica, que es fabricada tras un complejo proceso de descodificación realizado por el ADN. Este gen, tras ser clonado, es introducido en un plásmido (Molécula que se multiplica a la misma velocidad que la propia bacteria). La bacteria se reproduce cada 20 minutos, de forma que se obtienen grandes cantidades de la sustancia deseada en muy poco tiempo.

- Otra técnica de m. genética denominada “biorreactor” es la de conseguir productos alimenticios con una producción mayor y más rentable.

Los casos más ejemplares son los de los tomates y del arroz. Existe una variedad de ADN capaz de bloquear la actividad de cualquier gen. Este ADN puede ser dirigido hacia la llamada “molécula de la vida” (adenina+timina+guanina+citosina). Así, por ejemplo, se han conseguido los tomates que no se pudren (los flav`r sav`r de la compañía estadounidense Calgene). En ellos el ADN bloquea el gen responsable del ablandamiento del tomate una vez ha sido recogido.

Por otro lado esta el arroz: la dieta de 1de cada 3 personas en el planeta depende casi exclusivamente del cereal blanco. Pero los 540 millones de toneladas de arroz no son suficientes para asegurar el futuro alimenticio de toda esta gente. La solución sería cultivar más arroz. Pero por desgracia, las ciudades y las carreteras han reducido considerablemente la superficie cultivable. Además, los pesticidas, la mano de obra, los abonos y el agua -producir un kilo de arroz requiere 5.000 litros- son unos recursos cada vez más escasos y costosos.

Desde hace unos años se intenta conseguir una nueva especie de arroz que más en menos terreno y que necesite menos agua y productos químicos. También se estudia la manera de reducir la altura de la planta y conseguir así que cada brote genere más granos sin partirse. Incluso en algunos laboratorios el reto consiste en acortar el periodo de crecimiento y maduración.

Los métodos tradicionales de hibridación se unen a las modernas técnicas de ingeniería genética, que permiten incluir en la semilla del arroz genes foráneos capaces de producir sustancias insecticidas que matan las larvas de los insectos.

A finales de los años 60 se desarrolló el primer arroz que producía 8 millones de toneladas, maduraba un mes antes de lo normal y era inmune a los insectos.

Terapia génica

La terapia génica consiste en la aportación de un gen funcionante a las células que carecen de esta función, con el fin de corregir una alteración genética o enfermedad adquirida. La terapia génica se divide en dos categorías. La primera es la alteración de las células germinales, es decir espermatozoides u óvulos, lo que origina un cambio permanente de todo el organismo y generaciones posteriores. Esta terapia génica no se considera en los seres humanos por razones éticas. El segundo tipo de terapia génica, terapia somática celular, es análoga a un trasplante de órgano. En vez de trasplantarse el órgano, este se altera de forma que adquiera las características que requiere. En este caso, uno o más tejidos específicos son objeto, mediante tratamiento directo o extirpación del tejido, de la adición de un gen o genes terapéuticos en el laboratorio, junto a la reposición de las células tratadas en el paciente. Se han iniciado diversos ensayos clínicos de terapia genética somática celular destinados al tratamiento de cánceres o enfermedades sanguíneas, hepáticas, o pulmonares.

Cultivo de tejidos

Junto con los biorreactores esta será la técnica que más esperanzas alberga. Se trata de una fábrica de tegidos y órganos preparados para ser trasplantados que han sido obtenidos de manera artificial.

La materia prima para llevar a cabo este tipo de ingeniería corporal son un tipo de células que los biólogos han bautizado como células madre. Presentes en los estados tempranos del embrión éstas no tienen ninguna función asignada, podría decirse que tienen la memoria en blanco. Ahora bien, bajo determinados estímulos bioquímicos y genéticos son capaces de transformarse en cualquiera de las más de 200 familias celulares que forman nuestro organismo. Además, poseen el don de multiplicarse.

¿De qué sirve todo esto? Por ejemplo: Imagine que un infarto le ha dañado el corazón. Para repararlo acude al ingeniero de órganos y tejidos del hospital, el cual extrae de una cámara frigorífica un cultivo de células especiales que mezcla con unas sustancias llamadas factores de crecimiento. En pocos días el experto obtiene los tejidos necesarios para reparar su músculo cardiaco. Ya no necesita someterse a un trasplante de corazón. ¿Ciencia-ficción?

Esta técnica es la menos desarrollada de todas pero es una de las más prometedoras y pronto estaremos capacitados para ponerla en práctica.

Posibles aplicaciones de la fabricación de tejidos:

Ejemplos de cultivo de tejidos:

Utilidades beneficiosas

Una aplicación importante de la ingeniería genética es la fabricación de factor VIII recombinante, el factor de la coagulación ausente en pacientes con hemofilia. Casi todos los hemofílicos que recibieron factor VIII antes de la mitad de la década de 1980 han contraído el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) o hepatitis por la contaminación viral de la sangre utilizada para fabricar el producto. Desde entonces se realiza la detección selectiva de la presencia de VIH (virus de la inmunodeficiencia humana) y virus de la hepatitis C en los donantes de sangre, y el proceso de fabricación incluye pasos que inactivan estos virus si estuviesen presentes. La posibilidad de la contaminación viral se elimina por completo con el uso de factor VIII recombinante.

El descubrimiento del gen causante del envejecimiento de las células, y la capacidad de poder eliminarlo, hace que se alberguen esperanzas de que en un futuro cercano se pueda curar el cancer.

Además, con la técnica del cultivo de tejidos los trasplantes de órganos serán más baratos y desaparecerá la posibilidad de que generen rechazo por parte del paciente. Ya se están empezando a cultivar corazones humanos en el interior de cerdos.

También la insulina, que solo podía ser producida por los animales superiores, es ahora fabricada en grandes cantidades por bacterias. Por tanto esta ciencia promete resolver grandes problemas que la medicina actual no es capaz de afrontar.

En los laboratorios de investigación genética se asegura que “más de 1400 estudios realizados durante los últimos años han garantizado que las nuevas variedades de semilla de soja son sustancialmente equivalentes a las tradicionales en cuanto a su seguridad, valor nutritivo, composición y características de elaboración”. Esto unido a la necesidad de conseguir alimentos en grandes cantidades hace que la técnica de los biorreactores prometa resolver grandes problemas de hambre en el Tercer Mundo.

Consecuencias

Resulta que ni la soja ni el maíz modificados genéticamente eran los primeros que pasaban del laboratorio al mercado europeo. La Comisión Nacional de Bioseguridad, formada por expertos de los ministerios de Medio Ambiente y Sanidad, había dado ya antes el voto favorable a una semilla de tabaco de Rhone Poulec resistente a un herbicida y a otra de colza de la empresa PGS. Es más, la Unión Europea ya las había aprobado en 1994.

Los científicos no se cansan de decir que tal debate no debe existir porque, también antes del tabaco y la colza, el mercado siempre ha estado repleto de alimentos modificados genéticamente. Pero sin embargo esto hace que la gente se sienta molesta al descubrir que sin nosotros saberlo, estábamos comprando y alimentándonos con alimentos que son alterados por medio de genes cancerígenos. Si encima nos dicen que esto no es nuevo no hacen más que alterarnos más. Los ciudadanos se decantan por la obligatoriedad de una etiqueta que especifique la procedencia transgénica. ¿Pero qué debe etiquetarse, la soja que se utiliza para elaborar pienso que se da a las vacas, el pienso, la leche que producen las vacas, el queso que pueda hacerse con esa leche, la pizza que tenga ese queso…?

Otra técnica que provoca alarma entre la gente es la clonación. Además del debate ético que motivado se ha presentado la posibilidad de que se puedan fabricar ejércitos de personas, todas ellas preparadas para ser unos soldados excepcionalmente fuertes y violentos. Para esto no se tendría más que clonar a una persona robusta e introducir en su ADN el gen que engendra la violencia.

Si continuamos buscando aplicaciones bélicas de la manipulación genética nos encontramos con una noticia periodística que afirma que se pueden estar fabricando nuevas armas bacteriológicas. Estas tendrían la capacidad de afectar a tan solo un sector de la sociedad. De esta forma se podría lanzar un misil en una ciudad y este mataría únicamente a los componentes de la raza, religión, etc. deseada. Para conseguir esto no tendrían mas que conseguir introducir en las bacterias el RH de la sangre propio de el grupo social deseado.

Reflexión personal

En España la ley 35/1998, de 22 de noviembre, sobre Técnicas de Reproducción Asistida, prohibe cualquier tipo de investigación con embriones humanos viables, por lo que se crea la discusión ética de si se debe o no investigar con este tipo de embriones. En nuestra opinión experimentar con ellos supone que ese niño al desarrollarse puede sufrir grandes daños que pueden ser evitables. Hasta el dia en que se tenga la certeza de que el embrión no va a sufrir ningún tipo de perjuicio nosotros no cambiaríamos la actual ley.

La clonación de seres humanos nos parece innecesaria. Si se desea hacer por que un miembro de la pareja no es fértil, creemos que hoy en dia existen gran diversidad de métodos de reproducción artificial que conllevan menos riesgos y son más baratos. Nos imaginamos que lo más corriente es que se haga por simple capricho, y en este caso el rechazo es mayor. Además en la actualidad no se sabe a ciencia cierta si el desarrollo de los clones es normal por lo que un niño clónico podría sufrir a lo largo de su vida las consecuencias de trastornos genético que son irreversibles.

El desarrollo de técnicas como el cultivo de tejidos o los biorreactores nos parece de gran utilidad. El primero supone un gran avance en la medicina. La capacidad de producir órganos para el trasplante o de regenerar tejidos sin necesidad de operar hace que muchas enfermedades como el cancer, el Parkinson, etc. puedan tener cura en un futuro cercano. Lo único en lo que no estamos de acuerdo es en que casi todas las experiencias llevadas a cabo han supuesto la tortura de un animal, generalmente ratones o monos.

Los biorreactores solucionarán los importantes problemas de hambre que se sufren en el mundo actual. No solo porque se conseguirán alimentos a gran escala sino porque estos tendrán en su interior todo el aporte vitamínico y proteínico necesario para vivir sano. La única pega que vemos a esta aplicación es que algunas multinacionales aprovecharían para poner a altos precios estos productos. La solución es simple, dotar a los países tercermundistas de la infraestructura necesaria para que ellos mismos pudiesen producir sus alimentos.

En cuanto a la obtención de medicamentos a bajo coste nos parece sin duda la mejor de todas las aplicaciones. Los países más beneficiados serán de nuevo los más pobres y los que más epidemias sufren. El problema sigue siendo el mismo: evitar que los grandes laboratorios monopolicen la fabricación de estas medicinas.

En cuanto a la obtención de híbridos nuestras opiniones están divididas. Por un lado, conseguir plantas que no requieran pesticidas nos parece muy beneficiosa; pero por otro lado sabemos que este tipo de manipulaciones puede dar como resultado genes que, ¿quién sabe si pueden llegar a ser dañinos para nuestro organismo?

Lo único que nos parece que se debería exigir en todos los países es que los alimentos transgénicos lleven una etiqueta que lo indique, porque hay mucha gente que preferirá tomar alimentos naturales, aunque estos sean probablemente más caros.

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A continuación hemos incluido dos recortes de periódico en los que se hace mención a casos relacionados con este tema: