Genoma humano

ADN (Ácido Desoxirribonucleico). Terapia. Discriminación genética. Genes. Nucleótidos. Mapa genético

  • Enviado por: Rebek
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INTRODUCCIÓN

El 1 de octubre de 1990 se puso en marcha un proyecto de investigación cuyo objetivo era descifrar la secuencia bioquímica del genoma humano completo. Esta empresa, conocida como Proyecto Genoma Humano, fue la más ambiciosa investigación que se ha emprendido nunca en el campo de la biología. Para comprender en qué consiste es necesario conocer cómo están constituidos los genes a nivel bioquímico.

Los genes son largos fragmentos de ADN (Ácido desoxirribonucleico) que junto con las proteinas, compuestos formados por moléculas pequeñas llamadas aminoácidos, forman los cromosomas. Éstos se encuentran alojados en el interior del núcleo de una célula y pueden ser visibles al microscopio durante la división celular. Un cromosoma, dependiendo de su tamaño, puede contener varios miles de genes.

Pero el elemento más importante del cromosoma es la molécula continua de ADN. Esta molécula está constituida por dos cadenas formadas por muchos compuestos químicos llamados nucleótidos, estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de los cuatro compuestos nitrogenados llamados bases: adenina (A), guanina (G), timina (T) y citosina (C), que debido a su afinidad química, los nucleótidos que contienen adenina se acoplan siempre con los que contienen timina , y los que contienen citosina con los que contienen guanina. La molécula de desoxirribosa ocupa el centro del nucleótido, y está rodeada por un grupo fosfato a un lado y una base al otro. El ADN incorpora las instrucciones de produccióm de proteinas. La ordenación de los nucleótidos a lo largo de una cadena de ADN se llama secuencia.

En casi todos los organismos celulares, la replicación de las moléculas de ADN tiene lugar en el núcleo, justo antes de la división celular. Empieza por la separación de las dos cadenas de polinucleótidos. A medida que la cadena original se abre, cada uno de los nucleótidos de las dos cadenas resultantes atrae a otro nucleótido complementario previamente formado por la célula. Los nucleótidos se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno para formar los travesaños de una nueva molécula de ADN. A medida que los nucleótidos complementarios van encajando en su lugar , una enzima llamada ADN polimerasa los une enlazando el grupo fosfato de uno con la molécula de azúcar del siguiente, para así construir la hebra lateral de la nueva molécula de ADN. Este proceso continúa hasta que se ha formado una nueva cadena de polinucleótidos a lo largo de la antigua; se reconstruye así una nueva molécula con estructura de doble hélice.

Genoma humano

El Proyecto Genoma Humano pretende determinar la secuencia completa del genoma humano, que está constituida por 3.000 millones de pares de nucleótiodos. Dado el enorme número de secuencias posibles, este proyecto sólo se podrá llevar a cabo por una empresa formidable que cuente con potentes máquinas y con programas informáticos capaces de interpretar la cantidad de datos procedentes de las partes ya secuenciadas.

EL PROYECTO GENOMA HUMANO

  • HISTORIA DEL PROYECTO.

En 1953, el bioquímico estodounidense James Watson y el biofísico británico Francis Crick publicaron la primera descripción de la estructura del ADN. Su modelo adquirió tal importancia para comprender la síntesis proteica, la replicación del ADN y las mutaciones , que los científicos obtuvieron en 1962 el Premio Nobel de Medicina por su trabajo. A partir de este momento se le empieza a dar una gran importancia a la biología molecular, que ha ido aumentando a lo largo del tiempo.

Como ya he mencionado el objetivo de este proyecto es la representación y secuenciación del genoma humano, pero el objetivo último es asociar rasgos humanos específicos y enfermedades heredadas con genes situados en lugares precisos de los cromosomas.

La idea de iniciar un estudio coordinado del genoma humano surgió de una serie de conferencias científicas celebradas entre 1985 y 1987. El proyecto tomó impulso en Estados Unidos en 1990 con la ampliación de la financiación de los Institutos Nacionales de Salud ( NIH ) y del Departamento de Energía ( DOE ). Uno de los primeros directores del programa en Estados Unidos fue el ya nombrado James Watson. El proyecto comienza oficialmente el 1 de octubre de 1990 con una investigación al plazo de 15 años y financiada con tres mil millones de dólares; se dividirán las tareas en dos etapas que no tienen por qué ser consecutivas: ordenar las piezas del genoma humano y descubrir cuáles de esas piezas son genes que determinan una función en el cuerpo humano.

Muchos países tienen en marcha programas oficiales de investigación que aportarán al proyecto, entre ellos Francia, Alemania, Japón, China, Reino Unido y otros mienbros de la Unión Europea.

El proyecto avanza lentamente, pero en 1998 dos empresas de capital privado, Human Genome Sciences y PE Celera Genomics, anuncian que comenzarán una investigación independiente con un método distinto y obteniendo beneficios mediante la venta de la información que se fuese obteniendo.

A partir de este momento comienza una carrera entre el proyecto financiado con fondos públicos y el proyecto financiado con fondos privados, este hecho influye directamente en las bolsas de todo el mundo, ya que cada avance en la investigación que anuncian las empresas hace que el valor de sus acciones aumente o disminuya.

En abril de 2000 la empresa Celera cuenta ya con todas las piezas del genoma humano pero sin organizar, para ello necesita datos que sólo le puede proporcionar el proyecto público. Esto, junto a las presiones políticas, hace que surja un acuerdo entre ambos proyectos para finalizar juntos la primera etapa.

Por último, el 26 de junio de 2000 en una coferencia en la que se encuentran presentes los más altos cargos del mundo y rodeada de las más altas tecnologías se hace público que se ha descifrado totalmente el genoma humano, rompiendo totalmente las espectativas del proyecto público y abriendo, para los científicos, impresionantes perpectivas en el nuevo campo y por supuesto beneficiosas para el ser humano. A partir de este momento comienza la segunda fase del proyecto, que aún se lleva a cabo en la actualidad.

  • CARTOGRAFÍA Y SECUENCIACIÓN.

El ADN analizado en el Proyecto Genoma Humano procede por lo general de pequeñas muestras de sangre o de tejido obtenidas de personas diferentes. Aunque los genes del genoma de cada individuo están formados por secuencias de ADN exclusivas, se estima que la variación media de los genomas de dos personas distintas es muy inferior al 1%. Por tanto, las muestras de ADN humano de distintas fuentes presentan muchas más similitudes que diferencias.

Existen dos formas, principalmente, de cartografía genética: ligamiento o cartografía genética, que identifica sólo el orden relativo de los genes a lo largo del cromosoma; y cartografía física, un conjunto de métodos más precisos que permite determinar la distancia entre genes dentro del cromosoma. Ambos tipos de cartografía utilizan marcadores genéticos, que son características físicas o moleculares detectables que se diferencian entre los individuos y se transmiten por herencia.

La cartografía mediante ligamiento se desarrolló a principio de la década de 1900 gracias al trabajo del biólogo y genetista estadounidense Thomas Hunt Morgan. Al observar la frecuencia con que determinadas características se heredaban unidas en numerosas generaciones de moscas de la fruta, llegó a la conclusión de que estos rasgos que con frecuencia se heredan juntos debían estar asociados con genes próximos en el cromosoma. Basándose en sus investigaciones, Morgan logró elaborar un mapa aproximado que recogía el orden relativo de estos genes asociados en los cromosomas, y en 1933 recibió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por su obra.

Los mapas de ligamiento humanos se han elaborado sobre todo siguiendo las pautas de herencia de familias numerosas a lo largo de muchas generaciones. Inicialmente, estos estudios se limitaban a los rasgos físicos heredados, facilmente observables en todos los miembros de la familia. Pero actualmente hay técnicas de laboratorio muy refinadas que permiten a los investigadores crear mapas de ligamiento más detallados comparando la posición de los genes diana en relación con el orden de los marcadores genéticos o de segmentos específicos y conocidos del ADN.

La cartografía física determina la distancia real entre puntos diferenciados de los cromosomas. Las técnicas más precisas combinan robótica, uso de láser e informática para medir la distancia entre marcadores genéticios. Para realizar estos mapas se extrae ADN de los cromosomas humanos y se rompe en diversos fragmentos. A continuación, éstos se duplican muchas veces en el laboratorio para analizar las copias idénticas obtenidas, llamadas clones, la presencia o ausencia de marcas genéticas específicas distintivas. Los clones que comparten varias marcas proceden por lo general de segmentos solapados del cromosoma. Las regiones de solapamiento de los clones pueden a continuación compararse para determinar el orden global de las marcas a lo largo del cromosoma y la secuencia exacta que ocupan inicialmente los segmentos de ADN clonados.

Para determinar la secuencia real de nucleótidos hacen falta mapas físicos muy detallados que recojan el orden exacto de las piezas clonadas del cromosoma. En el Proyecto Genoma Humano se utiliza primordialmente un método de secuenciación desarrollado por el bioquímico británico y dos veces Premio Nobel Frederick Sanger, que consiste en replicar piezas específicas de ADN y modificarlas de modo que terminen en una forma fluorescente de uno de los cuatro nucleótidos. En los modernos secuenciadores automáticos de ADN, el nucleótido modificado situado al extremo de una de estas cadenas se detecta con un haz de láser y se determina el número exacto de nucleótidos de la cadena. A continuación se combina esta información en un ordenador para reconstruir la secuencia de pares de bases de la molécula original de ADN.

Duplicar el ADN con precisión y rápidamente tiene una importancia crítica, tanto por la cartografía como por la secuenciación. Inicialmente los fragmentos de ADN humano se replican mediante clonación en organismos unicelulares que se dividen rápidamente, como bacterias o levaduras. Esta técnica exige mucho tiempo y mucho trabajo. A finales de la década de 1980 se generalizó el uso de un método revolucionario de replicación de ADN llamado reacción en cadena de la polimerasa ( RCP ). Esta técnica es fácil de automatizar y puede copiar una sola molécula de ADN varios millones de veces en unas pocas horas. En 1993 el bioquímico estadounidense Kary Mullis recibió el Premio Nobel de Química por esta técnica.

Genoma humano
Mapa genético

  • BIOINFORMÁTICA.

El proyecto Genoma Humano genera un catálogo con la descripción de 50.000 a 100.000 genes humanos con cierto grado de detalle, mapas de alta resolución de los cromosomas, incluidos cientos de miles de puntos significativos , y miles de millones de informaciones sobre secuencias de pares de bases. Para ayudar a los investigadores del genoma a determinar el sentido de todos estos datos hacen falta muchos instrumentos informáticos, como sistemas de información y gestión de laboratorios, robots, sistemas de gestión de bases de datos e interfaces de usuario gráficas.

Se ha desarrollado un nuevo campo de investigación llamado bioinformática para satisfacer las exigencias planteadas por el programa . los investigadores de bioinformática han creado bases de datos públicas conectadas a internet para poner los datos del genoma a disposición de los científicos de todo el mundo. Así, los resultados de la cartografía de los genes humanos se encuentran en la Genoma Database, y la información de secuenciación del ADN en varias bases de datos, entre ellas GenBank del NIH, Base de Datos de Secuencias de Nucleóticos del Laboratorio Europeo de Biología Molecular, DNA Databank de Japón y Genome Sequence del DOE.

  • CONSECUENCIAS DEL PROYECTO.

El Proyecto Genoma Humano tiene importantes repercusiones en distintos campos. Sus defensores afirman que supone un paso decisivo para la curación de todas las enfermedades genéticas. Es una afirmación muy ambiciosa pero excesivamente optimista, ya que las enfermedades genéticas constituyen sólo una pequeña parte de las enfermedades que aquejan a la humanidad, sólo tres de cada cien niños nacen con defectos en los genes, incluyendo en este porcentaje también las alteraciones de los cromosomas.

La primera cuestión que debemos considerar es que el conocimiento de una enfermedad no va unido a la terapia para su tratamiento. Conocer la causa de muchas enfermedades no garantiza que su curación sea próxima, por ejemplo, las causas del cáncer se conocen bastante bien, pero hasta el momento las terapias para su curación no son del todo efectivas. Otro tanto se podría decir acerca del sida.

Estas cuestiones se pueden considerar para las enfermedades producidas por un solo gen ( monogénicas ) pero no son pertinentes para aquellas cuasadas por varios genes diferentes cuyo tratamiento es mucho más problemático que el de las monogénicas.

Si se piensa en la terapia genética la situación noes muy distinta, el conocimiento de la secuencia de un gen hace que un gen defectuoso pueda ser sustituido por otro que realice bien una determinada función, pero ésto tampoco garantiza que la terapia génica se pueda realizar en cualquier tipo de células o de tejidos. Es por lo tanto prematuro hacer predicciones acerca de la curación a corto plazo de muchas enfermedades hereditarias.

Según los científicos que apoyan el proyecto, el conocimiento del genoma humano abre un nuevo campo que puede resultar beneficioso para la humanidad, por ejemplo, habrá nuevos medicamentos que puedan atacar las enfermedades desde la raíz ( esto es relativo como ya he argumentado ), la clonación sería otra posibilidad que podría interesar para conservar especies casi extingidas, mejorar la producción animal y crear animales de los que se podrán utilizar sus órganos para transplantes; los transgénicos servirán para crear plantas más fuertes y que aumentasen su producción, algo que incluso podría aliviar la hambruna en algunos países. La creación de microrganismos nos permitirá enfrentarnos a desastres medioambientales; la investigación policial se verá beneficiada por la incorporación de huellas genéticas únicas para cada individuo. En fín, toda una serie incorporaciones para el beneficio humano. Curiosamente los científicos no escuchan la opinión de la sociedad, principal beneficiada o afectada en este asunto.

Pero como ya nos vamos dando cuenta no todo son beneficios para el hombre, hay que ver la otra cara de la moneda. No está claro que los problemas medioambientales puedan solucionarse con los transgénicos y nuevos microorganismos, tanto uno como otro son especies nuevas cuyos efectos sobre el medio ambiente no están probados. Tampoco todas las personas están de acuerdo en la utilización de animales para trasplantar sus órganos a los seres humanos, sobre todo los más ecologistas y los más humanistas. El hecho de que nuestro código genético esté a disposicón de un estado supone perder la poca libertad que nos queda, además puede convertirse en causa de discriminación, por ejemplo en los Estados Unidos una encuesta reveló que en 1989 más de veinte compañías habían usado mecanismos de control o selección genética entre sus empleados para detectar la susceptibilidad genética a determinados agentes químicos; esto hace que recaiga sobre los trabajadores la responsabilidad de la contaminación ambiental y que empeoren sus condiciones de trabajo.

Casos parecidos de discriminación genética se han producido por parte de las compañías de seguros a la hora de contratar pólizas de seguros sanitarios o de vida, como el caso de una niña a la que se le identificó una enfermedad hereditaria, tras esta circunstancia su padre de 50 años de edad y que nunca había manifestado ningún síntoma fue examinado y se descubrió que era portador del gen. A él y otros miembros sanos de su familia se les fue negada la posibilad de contratar un seguro privado de enfermedad.

Pero no se trata de una cuestión puramente eugenésica, los comites de bioética suelen hacer recomendaciones acerca de que el conocimiento del genoma no debe ser un motivo de discriminación y que debe asegurarse el carácter privado del mismo. Pero esto es totalmente inseguro, ya que con el desarrollo de la tecnología genética puede resultar bastanta fácil obtener muestras del genoma de una persona sin su conocimiento ni consentimiento. Además estas muestras de ADN pueden conseguirse muy facilmente ya que pueden ser tan pequeñas como la mucosa bucal que quedó adherida a un sobre, o las huellas en la empuñadura de una puerta o en un guante después de un apretón de manos.

Peron algunos tienen un punto de vista aún más ético. Para los científicos todo parece reducirse a genes. La genética dice que nos dará una vida mejor y para ello se ha invertido una cantidad de dinero impresionante que se quiere recuperar, debe haber beneficios, por ello se crean necesidades y se lanzan productos al mercado. Además son los científicos son los que deciden qué es significativo o qué no, todo ello desde un punto de vista eugenésio.

Ver al ser humano como una colección de genes enfoca la existencia del ser humano ha cuestiones puramente biológicas. Decir que sufrir una determinada enfermedad es algo puramente biológico olvida circunstancias sociales y económicas que influyen en nuestro estado de salud. Descubriremos detrás de el Proyecto Genoma Humano cuestiones de carácter no sólo científico, sino también político, social, económico, ético y estético.

Voy a finalizar este trabajo monográfico con una frase de la obra "Not in Our Genes: Biology, Ideology, and Human Nature" de C. Lewontin, Steve Rose y Leon J. Kamin que creo que se ajusta perfectamente a este último punto de vista y que me ha gustado mucho:

" No podemos pensar en ningún comportamiento social humano significativo que esté determinado por los genes de tal manera que no pueda ser moldeado por las condiciones sociales. "

BIBLIOGRAFÍA

  • Daniel Soutullo, " La Eugenesia, desde Galton hasta hoy "

  • Ruth Hubbard y Elijah Wald, " El mito del gen "

  • P. Thuillier, "Las pasiones del conocimiento "

  • Enciclopedia Larousse.

  • Gran Diccionario Enciclapédico Lexicultural.

  • Enciclopedia Microsoft Encarta 2000

  • Libro de C.T.S.

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