Universidad Privada Antonio Guillermo Urrelo Facultad: Ciencias de la Salud FRAMACIA Y BIOQUIMICA Curso: BIOESTADISTICA Y DEMOGRAFÍA BIOTECNOLOGÍA BIOESTADISTICA Y DEMOGRAFÍA Docente: Mg. Jessica Bardales Valdivia Alumnos: Aguirre Rosales Arturo. Saldaña Camacho Cristian. Torres RequejoJuly. MONOGRÁFIA SOBRE ¨PROYECTO GENOMA HUMANO¨ Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: - Dar a conocer qué es el genoma humano y la importancia, con aspectos positivos y negativos, que tiene en nuestro mundo actual. OBJETIVOS ESPECIFICOS: - Dar a conocer los beneficios esperados - Dar a conocer las consideraciones sociales, éticas, jurídicas y comerciales. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 2 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo INTRODUCCIÒN El Proyecto Genoma Humano (P.G.H) es un proyecto internacional, que partió el año 1988, cuyo objetivo principal es conocer la secuencia completa del genomahumano. Se llama genoma a la totalidad del material genético de un organismo. El genoma humano posee entre 50.000 y 100.000 genes distribuidos entre los 23 pares de cromosomas de la célula somática humana. Cada cromosoma puede contener más de 250 millones de pares de bases de DNA, y se estima que la totalidad del genoma humano tiene 3000 millones de pares de bases. La idea de iniciar un estudio coordinado del genoma humano surgió de una serie de conferencias científicas celebradas entre 1985 y 1987; idea que ganó impulso en Estados Unidos en 1990 con la ampliación de la financiación del Departamento de Energía (D.O.E), y la posterior unión al proyecto de los Institutos Nacionales de Salud (N.I.H). Uno de los primeros directores del programa en Estados Unidos fue el bioquímico James Watson, que en 1962 junto con el biofísico Francis Crick, recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina por el descubrimiento de la estructura del DNA. Comenzando los años 50, J. Watson y F. Crick se unieron en el trabajo de dilucidar la estructura del DNA. La estructura tenia que permitir: Quela molécula de DNA portara información. Que la molécula de DNA pudiera autoduplicarse. Según el modelo propuesto por Watson y Crick, la molécula de DNA consta de dos columnas hechas de grupos fosfato, alternados con moléculas de BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 3 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo desoxirribosa, las cuales forman dos hebras paralelas que están enrolladas como una hélice, dejando las bases nitrogenadas hacia adentro. Las bases nitrogenadas son adenina la que se aparea con timina y citosina con guanina o viceversa. Este tipo de asociación entre las dos cadenas del DNA le confiere dos características importantes: Las dos cadenas son complementarias y también antiparalelas. El código genético, entonces, viene determinado por el orden que ocupan las bases en la escalera de DNA. Por lo general cada sección de esta escalera tiene una secuencia única que puede utilizarse para diferenciar unos genes de otros y fijar su posición en el cromosoma. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 4 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo GENOMA HUMANO 1. DEFENICION DEL GENOMA HUMANO: Conjunto de genes contenidos en cada persona, su desciframiento equivale a conocer el mapa de nuestro cuerpo pues guarda toda nuestra información desde nuestras características físicas hasta las enfermedades que podríamos sufrir en algún momento de nuestra vida. Se llama genoma a la totalidad del material genético de un organismo. El genoma humano tiene entre 50.000 y 100.000 genes distribuidos entre los 23 pares de cromosomas de la célula. Cada cromosoma puede contener más de 250 millones de pares de bases de ADN y se estima que la totalidad del genoma tiene aproximadamente 3.000 millones de pares de bases. El ADN analizado en el Proyecto genoma humano procede por lo general de pequeñas muestras de sangre o de tejidos 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. E1 Genoma debe ser entendido como la totalidad de la información genética almacenada en el ADN de las células. Cada persona tiene su propio genoma, el cual guarda una gran similitud (99,8%) con todos los de su propia especie y tan solo se diferencia de la del chimpancé en algo más del 1%. Esa información, que se encuentra almacenada en todas y cada una de sus células y que le define e identifica como ser único e independiente, es lo que conocemos como su patrimonio genético o genoma. El genoma humano, ese gran libro de la vida que contiene las instrucciones que determinan las características físicas y en parte psicológicas e intelectuales del individuo, ha sido recientemente descifrado en más del 99% de su totalidad, gracias al esfuerzo de un consorcio público internacional (Proyecto Genoma Humano) y una empresa privada (Celera). Pero, habrá que esperar algunos años más, hasta disponer de la información completa del genoma. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 5 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo Una vez conocida la secuencia de letras contenidas en el ADN que simbólicamente podemos considerar que forman las palabras y frases de este gran libro de la vida, queda todavía un importante camino que recorrer, y es conseguir interpretar y comprender dicha información, saber la localización y relevancia de cada uno de los genes así como sus implicaciones en el diagnóstico de las enfermedades y en la terapéutica personalizada de cada individuo. En este sentido, la secuenciación del genoma abre una nuevaavenida en el conocimiento y fundadas expectativas de interés en el área socio-sanitaria. Pero quedan todavía importantes cuestiones por resolver antes de que estas expectativas sean una realidad. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 6 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo 2. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA: Las personas estamos formadas por un ingente número de células y, aunque las que constituyen la piel, el hígado, el músculo, la sangre, el sistema nervioso, etc., muestran características morfológicas y funcionales diferentes, todas ellas encierran, en compartimentos específicos, una información genética idéntica, la cual no se expresa de forma simultánea en una misma célula sino que a lo largo del desarrollo se seleccionan grupos de genes que determinan su futuro estructural y funcional. En este sentido, todas las células de nuestro organismo proceden, por divisiones sucesivas, de una célula precursora común que comparte una información materna y paterna para constituir su propio genoma, y las características morfofuncionales propias de cada tipo celular dependen básicamente del particular grupo de genes que han sido seleccionados para manifestarse. El ADN es la molécula responsable del soporte de la información genética, la cual está basada en una secuencia específica de otras moléculas muchísimo menores denominadas nucleótidos. El orden de estos nucleótidos en el ADN es de cruciaI importancia porque define la secuencia específica de aminoácidos que tendrá la futura proteína. Sólo participan 4 nucleótidos diferentes que, combinados en grupos de tres, establecen un código específico que define el significado de esta información. Cada nucleótido dispone de tres elementos: una base nitrogenada, un azúcar (la desoxirribosa) y un grupo fosfato. La base es la verdaderamente responsable de la especificidad de la información y existen cuatro diferentes, que se identifican con las letras A (Adenina), G (Guanina), C (Citosina) y T (Timina) y representan las cuatro letras con las que se escribirá el libro de la vida; los otros componentes del nucleótido (el azúcar y el grupo fosfato) desempeñan una función estructural y facilitadora de la polimerización mediante el engarce consecutivo de los diferentes nucleótidos. Estructuralmente, el ADN es una molécula de doble cadena, cada una de las cuales está dirigida en sentido antiparalelo (considerando la dirección de su polimerización o crecimiento) y ambas cadenas forman una estructura en espiral (a modo de escalera de caracol) en donde los grupos azúcar-fosfato constituyen el esqueleto o armazón que representan los laterales paralelos de la escalera de caracol, mientras que las bases nitrogenadas están orientadas hacia el eje central de la espiral y representan los peldaños de la escalera. El apareamiento de las bases entre ambas cadenas se realiza con una extraordinaria selectividad, de acuerdo con la siguiente regla: Adenina con Timina BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 7 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo (A-T) y Citosina con Guanina (C-G) y cada 10 pares de bases (peldaños) da lugar a una vuelta completa de la hélice. La información contenida en el ADN es decodificada en dos etapas consecutivas denominadas transcripción y traducción. La transcripción supone la síntesis de ARN (ácido ribonucleico) constituido por una secuencia de cuatro nucleótidos (ribonucleótidos) conteniendo las mismas bases que los nucleótidos que forman parte del ADN (desoxirribonucleótidos) con la salvedad que la Timina es sustituida por Uracilo. El orden de los nucleótidos en el ARN viene definido por la secuencia de los mismos en una de las cadenas del ADN que sirve de molde. Por último, la traducción supone el cambio del código basado en una secuencia de nucleótidos en otro basado en una secuencia de aminoácidos (proteína), merced a unas moléculas de ARN especiales denominadas ARNt (ARN de transferencia). BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 8 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo 3. ESTABILIDAD DEL GENOMA: Dada la importante función que tiene asignada la molécula de ADN, tanto en el propio individuo como en la preservación de la información genética a través de la evolución, el ADN debe garantizar la estabilidad de esta información, que será transmitida a sus propias células y a la descendencia. Para garantizar la estabilidad del genoma, éste no sólo se encuentra protegido y localizado en compartimentos específicos dentro de la célula, sino que además se establecen mecanismos de control que garantizan la ausencia de errores al realizar las copias del mismo. En la actualidad se asume que durante la duplicación del material genético se comete sólo un error cada mil millones de pares de bases, lo cual permite apreciar la gran fidelidad de las copias y el elevado grado de estabilidad de la información en el proceso de la herencia. Pero, el genoma humano no es una entidad absolutamente estable, sino que puede ser objeto de diferentes tipos de cambios denominados mutaciones, las cuales pueden llegar a ser transmisibles a la descendencia si estos cambios afectan a las células germinales. Las mutaciones surgen como resultado de la actividad normal de la célula (mutaciones espontáneas) o de su interacción con agentes químicos o físicos del entorno (mutaciones inducidas) y pueden ser de diferentes tipos, oscilando entre la alteración de un simple par de bases (mutaciones puntuales) hasta las anomalías cromosómicas a gran escala. Las mutaciones de genes y cromosomas han contribuido tanto a la biodiversidad genética de los individuos como a la aparición de patologías de origen genético. El ADN no se encuentra en la célula como molécula desplegada y desnuda sino que habitualmente se repliega sobre sí mismo y se asocia con otras moléculas, fundamentalmente proteínas, para generar una estructura más estable y compleja denominada cromosoma. Cualquier cromosoma esta constituido básicamente por un centrómero (región central), dos telómeros (uno en cada extremo) y un número variable de orígenes de replicación, distribuidos a lo largo del mismo, que son los puntos en donde se inicia, de forma asincrónica, la duplicación del material genético. Para que el cromosoma sea realmente operativo, éste ha de ser capaz de replicarse (realizar una copia exacta de sí mismo), segregarse en dos copias durante el proceso de la mitosis y autoconservarse en la célula durante generaciones, ya que el número de copias necesarias desde la primera célula BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 9 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo hasta el individuo adulto, rebasa la cifra de la unidad seguida de catorce ceros (1014). Durante la división celular, las células hijas reciben una dotación genética idéntica a la célula progenitora mediante un proceso de replicación o duplicación del ADN durante el cual, las dos hebras de la doble hélice de ADN se separan y cada una de ellas sirve de molde para generar una nueva hebra complementaria, de acuerdo con la regla de apareamiento de bases anteriormente mencionada (A-T y C-G). La transmisión o herencia de esta información en el ADN es de tipo semiconservativa de forma que cada una de las células hija recibe una hebra de nueva síntesis y su complementaria antigua, que ha servido de molde para generar la nueva. 4. LOCALIZACIÓN DEL GENOMA: El genoma humano está constituido por un genoma nuclear y otro mitocondrial. La parte más importante del genoma se localiza en el núcleo de la célula (genoma nuclear) el cual está separado del resto por una envoltura nuclear que limita y regula el intercambio que se establece entre el interior del núcleo (en donde se encuentra el ADN) y el exterior del mismo (citoplasma celular) donde se encuentra la maquinaria relacionada con la decodificación de la información genética, responsable en última instancia de la síntesis de proteínas. El genoma nuclear, que está dispuesto en forma lineal y representa el genoma al que habitualmente nos referimos al hablar del genoma humano, está constituido por algo más de tres mil millones de pares de bases (o nucleótidos) conteniendo aproximadamente unos mil genes. Cada cromosoma nuclear está constituido por una sola hebra de doble cadena de ADN (lógicamente asociada a proteínas) con una longitud de 1,7 a 8,5 cm, conteniendo entre 50 y 250 millones de pares de bases de nucleótidos. Sin embargo, esta molécula habitualmente se encuentra en grados de mayor o menor empaquetamiento y esta especial forma de replegamiento de los cromosomas permite que todo el genoma pueda ser almacenado en el espacio nuclear de la célula, que viene a representar una esfera con un diámetro de unas cinco milésimas de milímetro, en donde se almacena una información equivalente al contenido de 800 Biblias. El otro genoma es el genoma mitocondrial, ubicado en la matriz de un orgánulo celular (mitocondria). BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 10 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo La organización del genoma mitocondrial humano es radicalmente diferente del genoma nuclear, pero tiene grandes similitudes con la mayoría de los genomas de las bacterias (células procariotas): es más simple, está constituido por unos dieciséis mil seiscientos pares de bases, conteniendo 37 genes y con una disposición circular. Se cree que la célula eucariótica actual, conteniendo ambos genomas nuclear y mitocondrial, procede de la simbiosis entre dos células diferentes, una nucleada (eucariota) y otra sin núcleo diferenciado (procariota). Esta simbiosis debe ser entendida en los orígenes de la vida. Ésta surgió en un ambiente con una atmósfera reductora y las células liberaban oxígeno al medio como residuo de su metabolismo. En esta época, el oxígeno resultaba ser altamente tóxico para la inmensa mayoría de células eucariotas, aunque surgieron algunas células procariotas con capacidad para utilizar el oxígeno con fines metabólicos. La masiva liberación de oxígeno al medio (hace unos 1500 millones de años), provocó un enriquecimiento de oxígeno en la atmósfera de la tierra, incompatible con la vida. Sin embargo, gracias a la simbiosis de algunas células eucariotas primitivas con las células procariotas (con capacidad para consumir el oxígeno), las primeras pudieron adaptarse y sobrevivir en las nuevas condiciones oxidantes de la atmósfera. 5. HERENCIA DEL GENOMA: En nuestro organismo podemos diferenciar dos grandes grupos celulares, en función de la carga genómica disponible. Unas son las células somáticas las cuales participan estructural y funcionalmente en la actividad de nuestro organismo y son la mayoría de las que forman parte de nuestro ser. Se caracterizan por disponer de una información genética nuclear duplicada (numero diploide de cromosomas) dispuesta en 22 pares de cromosomas homólogos (autosomas) y dos tipos de cromosomas sexuales X e Y, de cuya combinación depende el sexo femenino (XX) o masculino (XY) de la persona. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 11 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo Las otras células, presentes en menor proporción, son aquellas cuya función está relacionada con la fecundación y son las células germinales o gametos, denominadas óvulo (en el caso de la mujer) o espermatozoide (en el hombre). Todas ellas disponen de una dotación simple de cromosomas (número haploide) constituido por 22 autosomas más un cromosoma sexual. Durante la fecundación, cada una de las células germinales, aportará una dotación haploide de cromosomas, de cuya combinación dependerá el sexo masculino o femenino del nuevo ser, con una dotación final diploide de cromosomas. De ahí que el genoma nuclear del nuevo ser esté constituido al 50% por la información genética derivada del padre y el otro 50% derivado de la madre. Esta información paterna y materna permanecerá almacenada en las células somáticas siempre de forma físicamente independiente (son cromosomas homólogos pero diferentes) mientras que en las células germinales se produce una recombinación entre cromosomas homólogos, generando cromosomas singulares basados en la recombinación del ADN materno y paterno. Además, cada célula germinal esta constituida por una de las 223 posibles combinaciones haploides de cromosomas matemos y paternos. En este sentido, el mecanismo de reproducción sexual garantiza la diversidad evolutiva de la especie, ya que asegura que el genoma nuclear del nuevo individuo es el resultado de una recombinación particular (en las células germinales) de los respectivos genomas de sus progenitores. Sin embargo, debemos destacar que la herencia mitocondrial es exclusivamente materna puesto que durante la fecundación el espermatozoide sólo aporta su núcleo al óvulo, mientras que en el óvulo se encuentran ambos genomas, el nuclear y el mitocondrial, ubicado este último en los orgánulos mitocondriales citoplasmáticos. En este sentido, el genoma mitocondrial es un instrumento de gran utilidad para seguir el linaje materno en el proceso de la herencia. 6. TECNOLOGÍA Y AVANCES SOBRE EL GENOMA: Los conocimientos requeridos para el avance del conocimiento sobre el genoma humano requieren al menos tres etapas consecutivas: i) completar la secuenciación de bases del ADN para obtener la información genética común a partir de un número suficiente de personas; ii) conocer qué genes o grupos de genes participan en cada tipo celular y en qué enfermedades podrían estar BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 12 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo implicados; iii) adquirir datos referentes a todas las que se producen en la célula y su presencia relativa en los distintos tipos celulares y en las distintas enfermedades. Hasta la actualidad el conocimiento sobre la expresión de los genes se lleva a cabo de una forma muy reducida y selectiva, analizando o estudiando gen a gen su comportamiento e implicaciones en la salud y la enfermedad y a lo sumo estudiando simultáneamente un número reducido de genes. Los nuevos procedimientos basados en análisis sobre micromatrices (microarrays) de ADN permitirán analizar de forma simultánea la práctica totalidad de los genes, utilizando un soporte (chip) con una superficie aproximada de un centímetro cuadrado. Esta nueva capacidad de identificación simultánea y rápida de los genes, permitirá conocer el grado de interrelación entre genes o grupos de genes y su influencia en relación con la actividad funcional normal de la célula y por tanto, también de sus alteraciones e implicaciones en la patología. De igual modo, facilitará conocer la influencia de sustancias químicas exógenas sobre la expresión o alteración de los genes en los individuos. En un sentido amplio, nos permitirá comprender mejor que el genoma es el soporte de un potencial desarrollo físico del individuo y que su manifestación definitiva viene también definida por los factores ambientales que modulan la expresión del genoma de cada persona. En la actualidad los expertos están de acuerdo en que más de 6.000 enfermedades tienen un origen claramente hereditario y de ellas, tan solo en un 3% de los casos se ha podido llegar a identificar el gen responsable de la misma. Enfermedades como el Parkinson, Alzheimer, hemofilia, Síndrome de Down, multitud de patologías cardiacas, etc. podrían beneficiarse directamente de los avances en el conocimiento del genoma pero, las aplicaciones diagnósticas y terapéuticas podrían incrementarse por un factor importante, considerando que la manipulación genética de células puede ser utilizada también de forma indirecta con fines terapéuticos, modificando o modulando la expresión génica de células normales, por ejemplo con el fin de potenciar la respuestas del sistema inmunitario, como es el caso de las vacunas. Esto abre también nuevas expectativas en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades adquiridas, como son el cáncer, las enfermedades infecciosas, etc. En este contexto, surge la terapia génica como una parte especializada de este conocimiento que pretende estudiar y evaluar la posibilidad de reparar, sustituir o silenciar parte del repertorio genético de las células, con fines terapéuticos. Pero BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 13 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo destacar que detrás de estos descubrimientos hay importantes intereses económicos, con un gran potencial de suculentos beneficios, lo cual abre un amplio debate sobre la posibilidad de patentar los genes o las aplicaciones médicas de estos nuevos hallazgos. El desarrollo de nuevos fármacos basados en la información derivada de nuestro conocimiento sobre el genoma abre, pues, un nuevo espacio en donde los conceptos bioéticos deberán aportar luz o límites a la hora de regular el posible conflicto de intereses que pudiera presentarse entre los beneficios a la humanidad y los intereses privados de empresas o grupos comerciales. En este sentido, no debe resultar baldío insistir en que el genoma humano es uno de los más valiosos patrimonios del ser humano y, por tanto, su información genética debe ser considerada como un patrimonio indiscutible de la humanidad. 7. PERSPECTIVAS DEL GENOMA: Con el fin de apreciar el insospechado potencial que tiene el conocimiento del genoma desde el punto de vista socio-sanitario, diremos que todo lo mencionado en relación con las enfermedades deriva del conocimiento que en la actualidad disponemos respecto de los genes, los cuales son aquellas regiones del ADN que se manifiestan en forma de proteína después de ser decodificada su información genética. Los genes son la parte más importante del genoma porque es la región que define las características estructurales y funcionales de nuestro organismo. Sin embargo, debemos señalar que las regiones génicas representan solo el 3% del genoma, mientras que el resto de este gran libro de la vida, es decir, el 97% restante de las secuencias de nucleótidos presentes en el ADN, no tiene una función claramente codificante y desempeña funciones reguladoras, estructurales y, en gran medida, su función es desconocida. Algunos autores se refieren a estas regiones como ADN basura, lo cual no deja de ser una interpretación reduccionista. En cualquier caso, el mayor conocimiento sobre el significado y función de cada una de las partes del genoma y la posibilidad de modular o regular las funciones de los genes, actuando no sólo directamente sobre los mismos, sino también sobre las regiones no codificantes, abrirá, sin lugar a dudas, un potencial de aplicación socio-sanitario con insospechadas ventajas. En este sentido, es razonable pensar que un conocimiento completo desde el punto de vista estructural y funcional del genoma humano no se alcanzará antes de varias décadas. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 14 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo Sin embargo, los conocimientos actualmente disponibles son muy alentadores y ponen de manifiesto que constituyen los cimientos de la medicina molecular del siglo XXI. Mientras tanto, debemos señalar que el conocimiento adquirido en los últimos años sobre el genoma nos ha de permitir comprender mejor la normalidad y la enfermedad, las limitaciones y expectativa de vida de un individuo, las bases moleculares de la enfermedad, los mecanismos de la diferenciación celular, la regulación de la expresión de los genes, la biodiversidad de los individuos y las especies en la naturaleza y de cómo en la actualidad los avances en la tecnología del ADN recombinante o ingeniería genética, sumados a los conocimientos derivados del Proyecto Genoma Humano, tendrán una repercusión directa en las nuevas terapias basadas en la utilización elementos genéticos (terapia génica), así como ofrecernos un marco de comprensión del significado potencial de la clonación humana y su potencial aplicación en el trasplante, como fuente inagotable de tejidos y órganos. 8. FUNCIÓN DE LOS GENES: EL ADN Y EL CÓDIGO DE LA VIDA: 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 cincuenta años: - ¿Cómo se copian los cromosomas y sus genes de una célula a otra, y cómo determinan éstos la estructura y conducta de los seres vivos? A principios de la década de 1940, dos genetistas estadounidenses, George Wells Beadle y Edward LawrieTatum, proporcionaron las primeras pistas importantes. Trabajaron con el hongo Neurospora y Penicillium, y descubrieron que los genes dirigen la formación de enzimas a través de las unidades que los constituyen. Cada unidad (un polipéptido) está producida por un gen específico. Este trabajo orientó 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 la sustancia fundamental que determinaba la herencia. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 15 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo Sin embargo, en 1944, el bacteriólogo canadiense Oswald Theodore Avery demostró que el ácido desoxirribonucleico (ADN) era el que desempeñaba esta función. Extrajo el ADN de una cepa de bacterias y lo introdujo en otra cepa . La segunda no sólo adquirió las características de la primera sino que también las transmitió a generaciones posteriores. Por aquel entonces, se sabía que el ADN estaba formado por unas sustancias denominadas nucleótidos. Cada nucleótido estaba compuesto a su vez por un grupo fosfato, un azúcar conocido como desoxirribosa, y una de las cuatro bases que contienen nitrógeno. Las cuatro bases nitrogenadas son adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C).En 1953, el genetista estadounidense James Dewey Watson y el británico Francis Harry Compton Crick aunaron sus conocimientos químicos y trabajaron juntos en la estructura del ADN. Esta información proporcionó de inmediato los medios necesarios para comprender cómo se copia la información hereditaria. Watson y Crick descubrieron que la molécula de ADN está formada por dos cadenas, o filamentos, alargadas que se enrollan formando una doble hélice, algo parecido a una larga escalera de caracol. Las cadenas, o lados de la escalera, están constituidas por moléculas de fosfato e hidratos de carbono que se alternan. Las bases nitrogenadas, dispuestas en parejas, representan los escalones. Cada base está unida a una molécula de azúcar y ligada por un enlace de hidrógeno a una base complementaria localizada en la cadena opuesta. 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, sólo 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 célula 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 por dos cadenas, la producción de dos dobles hélices idénticas dará lugar a dos cromosomas idénticos. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 16 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo La estructura del ADN es en realidad mucho más larga que la del cromosoma, pero se halla muy condensada. Ahora se sabe que este empaquetamiento se basa en diminutas partículas llamadas nucleosomas, sólo visibles con el microscopio electrónico más potente. El ADN está enrollado secuencialmente alrededor de cada nucleosoma formando una estructura en forma de rosario. Entonces la estructura se repliega aún 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. Tras los descubrimientos de Watson y Crick, quedó el interrogante de saber cómo el ADN dirigía la formación de proteínas, los compuestos principales de todos los procesos vitales. Las proteínas no son sólo los componentes principales de la mayoría de las estructuras celulares, sino que también controlan casi todas las reacciones químicas que se producen en la materia viva. La capacidad de una proteína para formar parte de una estructura, o para ser una enzima que influye sobre la frecuencia de una reacción química particular, depende de su estructura molecular. Esta estructura depende a su vez de su composición. Cada proteína está formada por uno o más componentes denominados polipéptidos, y cada polipéptido está constituido por una cadena de subunidades llamadas aminoácidos. En los polipéptidos hay veinte tipos distintos de aminoácidos. Al final, el número, tipo y orden de los aminoácidos en una cadena determina la estructura y función de la proteína de la que forma parte. GEN: Se llama gen a cada sección de la molécula de ADN que contiene información específica sobre la composición de cada individuo, como instrucciones activas codificadas para hacer las proteínas que se necesitan para construir huesos, tejidos, músculos y señalar color de piel y de ojos. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 17 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo CODIGO GENETICO: Desde que se demostró, que las proteínas eran producto de los genes, y que cada gen estaba formado por fracciones de cadenas de ADN, los científicos llegaron a la conclusión de que, debe haber un código genético, mediante el cual, el orden de las cuatro bases nitrogenadas en el ADN, podría determinar la secuencia de aminoácidos en la formación de polipéptidos. En otras palabras, debe haber un proceso mediante el cual las bases nitrogenadas transmitan la información que dicta la síntesis de proteínas. Este proceso podría explicar cómo los genes controlan las formas y funciones de las células, tejidos y organismos. Como en el ADN sólo hay cuatro tipos de nucleótidos, y, sin embargo, las proteínas se constituyen con 20 clases diferentes de aminoácidos, el código genético no podría basarse en que un nucleótido especificara un aminoácido. Las combinaciones de dos nucleótidos sólo podrían especificar 16 aminoácidos (42 = 16), de manera que el código debe estar formado por combinaciones de tres o más nucleótidos sucesivos. El orden de los tripletes, o como se han denominado, codones, podría definir el orden de los aminoácidos en el polipéptido. Diez años después de que Watson y Crick determinaran la estructura del ADN, el código genético fue descifrado y verificado. Su solución dependió en gran medida de las investigaciones llevadas a cabo sobre otro grupo de ácidos nucleicos, los ácidos ribonucleicos (ARN). Se observó que la obtención de un polipéptido a partir del ADN se producía de forma indirecta a través de una molécula intermedia conocida como ARN mensajero (ARNm). Parte del ADN se desenrolla de su empaquetamiento cromosómico, y las dos cadenas se separan en una porción de su longitud. Una de ellas actúa como plantilla sobre la que se forma el ARNm (con la ayuda de una enzima denominada ARN polimerasa). El proceso es muy similar a la formación de una cadena complementaria de ADN durante la división de la doble hélice, salvo que el ARN contiene uracilo (U) en lugar de timina como una de sus cuatro bases nucleótidas, y el uracilo (similar a la timina) se une a la adenina en la formación de pares complementarios. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 18 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo Por esta razón, una secuencia de adenina-guanina-adenina-timina-citosina (AGATC) en la cadena codificada de ADN, origina una secuencia de uracilocitosina-uracilo-adenina-guanina (UAUAG) en el ARNm. TRASCRIPCIÓN La formación de una cadena de ARN mensajero por una secuencia particular de ADN se denomina trascripción. Antes de que termine la trascripción, el 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 estructura pequeña llamada ribosoma, de un modo parecido a la introducción del hilo en una cuenta. Al tiempo que el ribosoma se desplaza a lo largo del filamento de ARNm, su extremo se puede insertar en un segundo ribosoma, y así sucesivamente. 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 ARNs especiales (casi siempre existen muchas copias de genes que producen el ARN de los ribosomas). Parece que otras secuencias que se repiten no codifican polipéptidos o ARNs, 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. Estos "transposones", o elementos que se transponen, pueden originar mutaciones en los genes adyacentes a sus puntos de partida o llegada. 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. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 19 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo Cada especie presenta un determinado cariotipo por el que se diferencia de las demás y que, al mismo tiempo, condiciona frecuentemente su aislamiento reproductor entre los individuos de una y otra especie. 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. En 1978 una comisión internacional permanente, designada al efecto, publicó An International Systemfor Human CytogeneticNomenclature (ISCN), código universal que permite describir el cariotipo normal y, sobre todo, sus anomalías. El cariotipo es la representación o imagen cromosómica completa de un individuo que se obtiene a partir de la microfotografía de una célula somática en fase de mitosis. El cariotipo humano, constituido por 46 cromosomas (número diploide) identificables ha sido definido convencionalmente (Denver, 1960; París, (1971). La constante mejora de las diversas técnicas de marcado llevó a establecer una nomenclatura a través de un comité internacional, que en 1978 publicó «Aninternationalsystemfor human cytogeneticnomenclature», obra que constituye el código universal para describir el cariotipo normal y en especial sus alteraciones. Las técnicas de marcado que aparecieron en 1971 pusieron de manifiesto una auténtica topografía de bandas alternantemente claras y oscuras a lo largo de los brazos cromosómicos, características para cada cromosoma, lo que permite su identificación. Los cromosomas humanos se clasifican por orden de tamaño, numerados del 1 al 22 más los cromosomas X e Y. HERENCIA HUMANA: La mayoría de las características físicas humanas están influidas por múltiples variables genéticas, así como por el medio. Algunas, como la talla, poseen un fuerte componente genético, mientras que otras, como el peso, tienen un componente ambiental muy importante. Sin embargo, parece que otros caracteres, como los grupos sanguíneos (véase Grupo sanguíneo) y los antígenos implicados en el rechazo de trasplantes, están totalmente determinadas por componentes genéticos. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 20 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo No se conoce ninguna situación debida al medio que varíe estas características. Desde hace poco tiempo, los antígenos de trasplante se estudian en profundidad debido a su interés médico. Los más importantes son los que se deben a un grupo de genes ligados que se denominan complejo HLA. Este grupo de genes no sólo determina si el trasplante de órganos será aceptado o rechazado, sino que también está implicado en la resistencia que opone el organismo a varias enfermedades (entre las que se incluyen alergias, diabetes y artritis). La susceptibilidad a padecer ciertas enfermedades tiene un componente genético muy importante. Este grupo incluye la esquizofrenia, la tuberculosis, la malaria, varias formas de cáncer, la migraña, las cefaleas y la hipertensión arterial. Muchas enfermedades infrecuentes están originadas por genes recesivos, y algunas por genes dominantes. Los biólogos tienen un gran interés en el estudio e identificación de los genes. Cuando un gen determinado está implicado en una enfermedad específica, su estudio es muy importante desde el punto de vista médico. El genoma humano contiene entre 50.000 y 100.000 genes, de los que cerca de 4.000 pueden estar asociados a enfermedades. El Proyecto del genoma humano, coordinado por múltiples instituciones, se inició en 1990 para establecer el genoma humano completo. El objetivo principal de este proyecto es trazar diversos mapas de genomas, incluyendo la secuencia nucleotídica completa del genoma humano. La capacidad de clonar fragmentos grandes de ADN en vectores cromosómicos artificiales de levaduras, con el fin de realizar más análisis, y la automatización de muchas técnicas como la secuenciación de ADN, han sido de gran ayuda en este proyecto. CROMOSOMA: 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 y la meiosis; sin embargo, cuando la célula está en BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 21 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo reposo, aparecen contenidos en un núcleo y no se pueden distinguir mediante tinciones con determinados colorantes, debido a un proceso de hidratación e imbibición que sufren, de manera que se muestran poco condensados. Nombre que recibe una diminuta estructura filiforme formada por ácidos nucleicos y proteínas presente en todas las células vegetales y animales. El cromosoma contiene el ácido nucleico, ADN, que se divide en pequeñas unidades llamadas genes. Éstos determinan las características hereditarias de la célula u organismo. Las células de los individuos de una especie determinada suelen tener un número fijo de cromosomas, que en las plantas y animales superiores se presentan por pares. El ser humano tiene 23 pares de cromosomas. En estos organismos, las células reproductoras tienen por lo general sólo la mitad de los cromosomas presentes en las corporales o somáticas. 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 estos cromosomas procede de un parental, y la otra mitad del otro. Es posible alterar el número de cromosomas de forma artificial, sobre todo en las plantas, donde se forman múltiplos del número de cromosomas normal mediante tratamiento con colchicina. 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 salivares de Drosophila sp. La mosca de la fruta. Su significado no se conoce bien, pero el hecho de que los diseños específicos de las bandas sean característicos de varios cromosomas, constituye una valiosa herramienta de identificación. Cromosoma es cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillo en que se divide la cromatina del núcleo celular en la mitosis, los cuales contienen el código genético de la herencia. DIPLOIDE: Dícese del número de cromosomas doble del arquetipo normal de cada especie y que se corresponde con el número existente en todas las células de un organismo. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 22 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo CROMATINA: Es una sustancia albuminoidea fosforada que, en forma de gránulos, filamentos, etc., se encuentra en el núcleo de las células y se tiñe intensamente por el carmín y los colores básicos de anilina. 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 fosfato 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 y pueden separarse mediante la acción del calor o de determinadas sustancias químicas (por ejemplo la urea), dando lugar al proceso llamado desnaturalización, que es reversible, es decir, permite recuperar la estructura helicoidal (renaturalización). 9. CARTOGRAFÍA Y SECUENCIACIÓN: El P.G.H., al tratarse de un proyecto que pretende identificar la secuencia completa del genoma humano, con toda una secuencia codificante (exones) y no codificante (intrones), necesita de técnicas que permitan identificar el lugar (locus) y la distancia en que se encuentran los más de 100.000 genes. En un principio, el P.G.H. fue acordado realizarlo en dos etapas, una de Mapeo físico (o cartografía genética) de todos los cromosomas, etapa que termino el año 1998; luego, la segunda etapa corresponde a Secuenciación, la que partió en 1998. Hay dos categorías principales de técnicas de cartografía genética: Ligamiento o cartografía genética que identifica sólo el orden relativo a los genes a lo largo del cromosoma; y Cartografía física, un conjunto de métodos más precisos que permite determinar las distancias entre genes dentro del cromosoma. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 23 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo 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. Los mapas de ligamiento humano se han elaborado sobre todo siguiendo las pautas de herencia de familias extensas a lo largo de muchas generaciones. Estos estudios se limitan a los rasgos físicos heredados, fácilmente observables en todos los miembros de la familia. 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 genéticos. 10. ALCANCES DEL PROYECTO GENOMA HUMANO: La principal justificación del P.G.H., de cara a la sociedad, en la promesa de avances importantes en medicina. Aunque el estudio de las enfermedades en humanos se ha venido haciendo mayoritariamente en ausencia de su comprensión genética, la disponibilidad de técnicas poderosas anima a emprender la secuenciación, sistemática, lo que suministrará un formidable impulso sobre todo para las enfermedades poligénicas y multifactoriales. Una de las consecuencias más inmediatas del P.G.H. (y que ya se experimenta desde hace algunos años) es la de disponer de sondas y marcadores moleculares para el diagnóstico de enfermedades genéticas, de cáncer y de enfermedades infecciosas. A plazos mayores, se espera que la investigación genómica permita además nuevas generaciones de fármacos, que sean más específicos y que tiendan a tratar las causas y no sólo los síntomas. La terapia génica puede aportar, en un futuro, soluciones a enfermedades tanto hereditarias como infecciosas. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 24 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo 11. SONDAS Y MARCADORES MOLECULARES: La investigación y la implementación de pruebas genéticas lograron en 1970 una importante técnica para cartografiar los genes humanos o cariotipos. En el Instituto Karolinska de Suecia se descubrió un método para teñir los cromosomas humanos con colores fluorescentes, los que al ser iluminados con luz ultra violeta se hacen visibles como bastones a franjas claras y oscuras. Estos cariotipos son un instrumento muy útil para el diagnostico de anomalías. Para realizar una prueba en una persona adulta alcanza con una sola gota de sangre, dado que el DNA se puede extraer de los leucocitos (glóbulos blancos). También se puede extraer de las muestras de semen (en la cabeza del espermatozoide), algunos métodos permiten obtenerlo de la saliva (cuando se arrastra con ella células epiteliales de la boca) e incluso, examinando el cabello cuando va acompañado de la raíz. Estas son algunas de las enfermedades de las cuales ya existen pruebas disponibles: -hemofilia (defecto en el control de las hemorragias) -fibrosis quística (acumulación de mucosidades en los pulmones, interfiere en la respiración) -mal de alzheimer (enfermedad degenerativa neurológica marcada por una senilidad precoz) - anemia falciforme (anemia crónica hereditaria). Terapia génica: Consiste en la aportación de un gen funcional 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 lo que origina un cambio permanente de todo el organismo y generaciones posteriores. Esta terapia génica en la línea germinal no se considera en los seres humanos por razones ética. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 25 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo -El segundo tipo de terapia génica, terapia somática celular, es análoga a un trasplante de órganos. En este caso uno o más tejidos específicos son objetos, 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. 12. PROBLEMAS A CAUSA DEL PROYECTO GENOMA HUMANO: Sin duda el P.G.H. traerá como resultado un sin fín de conocimiento y de aplicaciones, pero ¿será posible secar provecho de algo tan personal como puede ser para la persona la revelación de su intimidad genética? o ¿cómo puede el hombre tomar "algo" y hacerlo propio siendo que es patrimonio de toda la humanidad? Esta discusión comenzó cuando en junio de 1991, J.CraigVenter presentó una petición para obtener el derecho de propiedad intelectual y comercial sobre 337 genes de tejido nervioso humano obtenidos por él y su laboratorio con la técnica del cDNA y el uso de la reacción de la Polimerasa en Cadena (P.C.R.). Esto causó un revuelo enorme y muchos pensaron que si se inicia una carrera por las patentes con el fin primario de obtener lucro de este conocimiento considerado patrimonio de la humanidad, si todo hubiera seguido así, no resultaría extraño que el año 2005 se transaran en Wall Street la mayor cantidad de secuencias de DNA de la historia. El problema se solucionó sólo cuando se logro que se aceptara la patentación de genes en los cuales no solo se patenta la secuencia, sino que también la mutación específica, y además se patenta el permiso para idear desde ahí algún método de terapia génica, alguna droga específica o algún tipo de test génico, a partir de la secuencia que se quiere patentar, dado que el patentamiento debe ir acompañado de una invención sobre la secuencia seguida. Además se tuvo que permitir algún tipo de patentamiento, para de esta manera inducir a las empresas privadas a que inviertan en la investigación y desarrollo del P.G.H. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 26 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo 13. CONSIDERACIONES SOCIALES: La posibilidad de conocer las características genéticas de una persona lleva grabada en sí una serie de riesgos que deben ser considerados adecuadamente. Ellos son la estigmatización de personas asintomáticas personas portadoras de genes mutados; la presión sobre las personas para que se realicen pruebas genéticas; las dificultades emocionales que conlleva el aceptar la predicción de enfermedades futuras que no tienen curación, así como la discriminación de personas por sus características genéticas tanto en el ámbito laboral como en el ámbito de los seguros. Por otra parte, dado que la información que genere el PGH no sólo va a permitir conocer las características genéticas de una persona, sino también dará las bases para poder actuar sobre su genoma, se podría usar la ingeniería genética para mejorar y alterar ciertas características biológicas que sobrepasan el ámbito meramente terapéutico, así como para buscar tener la descendencia más perfecta posible y eliminar aquellos individuos que no cumplan con ciertos “estándares de calidad” predeterminados. Otro aspecto que debe ser cuidadosamente analizado dice relación con el manejo de la información que se obtenga de los exámenes genéticos, de tal forma de salvaguardar la privacidad de la persona que se sometió a un examen. A partir de 1989 comenzaron a aparecer proyectos dirigidos principalmente a impedir que las compañías de seguros de salud exigieran información genética. En EE.UU hay 14 estados que ya cuentan con leyes antidiscriminatorias. Además, ya existen unas 50 leyes o proyectos de ley en un total de 35 estados, sin contar las leyes a nivel federal sobre la materia. En el Reino Unido las 440 compañías de seguro agrupadas en la Association of British Insurers (ABI) han entrado en conflicto con el gobierno, ya que éste ha propuesto una moratoria de dos años en el empleo de la información genética. Las compañías piensan que éste es el primer paso hacia una prohibición total y definitiva que vendría después, en circunstancias que, según ellas, la información que entregan los test no difiere del historial familiar que se obtiene por otros medios. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 27 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo 14. CONSIDERACIONES ÉTICAS: El desarrollo científico, en lo que respecta al P.G.H., abre las puertas a un sinnúmero de tratamientos que podrían ser beneficiosos para el hombre. Pero no se debe olvidar que esto implica manipular directamente los mecanismos que transmiten la vida y dirigen la evolución de las especies, incluyendo la nuestra. Estos hechos desbordan por mucho nuestros conceptos de ética y humanidad, ya que nunca nos vimos enfrentados a la posibilidad de que la vida fuera manipulada de este modo. Así surgen preguntas como: ¿Se debe prohibir o desaconsejar algún tipo de manipulación genética?, ¿a quién le corresponde la responsabilidad de discriminar entre lo permitido o no? Así, la UNESCO se compromete a promover y desarrollar la reflexión ética en los avances científicos en las áreas de la biología y la genética, proclamando los siguientes principios y aprobando la declaración de estos. A. LA DIGNIDAD HUMANA Y EL GENOMA HUMANO. Se refiere a la igualdad y dignidad de los individuos, cualesquiera que sean sus características genéticas; negando así la discriminación por características genéticas. B. DERECHOS DE LAS PERSONAS INTERESADAS Se refiere a que toda investigación genética deberá ir de acuerdo del país respectivo, y siempre con la previa información y aprobación del individuo. Si este no está en condiciones de aprobarlo, solo se llevara a cabo la investigación si esta es indispensable para la salud del individuo. C. INVESTIGACIONES SOBRE EL GENOMA HUMANO. Se refiere a que ninguna investigación podrá ir más aya de los derechos y dignidad humanas, y que todas las personas deben tener alcance a los progresos biológicos y genéticos. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 28 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo A su vez estas investigaciones deben estar orientadas a aliviar los males de la humanidad. D. CONDICIONES DE EJERCICIO DE LA ACTIVIDAD CIENTÍFICA. Debe imponerse en los científicos responsabilidades especiales tanto en sus investigaciones como en los resultados de estas. Los estados fijarán el marco de libre ejercicio de la investigación sobre el genoma humano, y estos formaran comités que apreciarán los puntos éticos y jurídicos sobre estas investigaciones. E. SOLIDARIDAD Y COOPERACIÓN INTERNACIONAL. Los estados deben promover investigaciones enfermedades genéticas o endémicas. que prevengan y traten Deberán fomentar la difusión internacional sobre esta investigación. F. FOMENTO DE LOS PRINCIPIOS DE LA DECLARACIÓN. Se deberá fomentar estos principios a través de la educación y otros medios. Los estados garantizarán el respeto de estos principios. A la luz de lo planteado recientemente se percibe que los conocimientos de los que se dispondrá gracias a los resultados que arroje el Proyecto del Genoma Humano permitirán en varios sentidos mejorar las condiciones de vida de las personas. Sin embargo, se ha apreciado que pueden ser dirigidos en contra del mismo hombre. Una de las causas de las luces y sombras que se asocian a este proyecto está en que la civilización tecnológica ha producido un quiebre entre los márgenes materiales del desarrollo de la tecnología y la humanización de este conocimiento. Esta situación se traduce en la paradoja de que aquello destinado a dar felicidad al hombre, acaba siendo justamente uno de los elementos que lo deshumanizan, porque crea con el entorno una relación puramente instrumental, exterior, alienada, veleidosa, sin calado ni profundidad, y por lo tanto incapaz de alojarse en nosotros, modificándonos. Bajo estas condiciones la profusión de la tecnología lleva al paroxismo de desapego en cuanto es algo que no se puede incorporar al sujeto porque se ha convertido de suyo en ininteligible, y por lo tanto fuente de deshumanización, en BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 29 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo cuanto deja de ser connatural al hombre y fuente de felicidad. El tema que nos ocupa, el conocimiento del Genoma Humano y las aplicaciones que de él se derivan, puede responder a este esquema. En efecto, dada la escasa connaturalidad que tenemos con el conocimiento del Genoma Humano, el resultado de la aplicación de técnicas derivadas de él puede conducir alternativamente tanto a la salud como a la enfermedad, a la vida como a la muerte. Bajo estas condiciones, actuar en el hombre considerando como relevante únicamente los conocimientos logrados mediante el método científico, marginando otras dimensiones de la realidad, es un reduccionismo que puede traer insospechadas consecuencias para el mismo hombre, lo que obliga a evaluar estas nuevas posibilidades no solamente desde el punto de vista científico, sino también desde el punto de vista ético. De no tener presente esta dimensión se caerá fácilmente en la lógica propia del cientificismo, que no admitiendo como válidas otras formas de conocimiento que no sean las propias de las ciencias positivas, y relegando al ámbito de la imaginación tanto el conocimiento religioso y teológico, así como el saber ético y estético, postula que lo técnicamente posible se vuelve a ipso facto lo moralmente admisible. Para evitar reducir la realidad a lo empíricamente demostrable habrá que tener presente que la posibilidad de una investigación o la puesta en marcha de una técnica no permite calificarla en cuanto tal y por sí sola como éticamente aceptable en virtud de que el parámetro desde el cual se ha de evaluar toda acción humana es el bien de hombre considerado integralmente, y la ciencia y la técnica han de ponerse a su servicio, y no al revés. A todas luces se percibe que la ciencia y sus aplicaciones tecnológicas son un valor que brota de la creatividad y genialidad del hombre, y que el uso responsable de ella puede dar importantes frutos para la medicina y otros campos del saber. Sin embargo, se ha de conjugar con el valor del derecho que tiene todo ser humano, por el sólo hecho de serlo, a la vida así como haber resguardada su integridad física y psíquica. En este sentido se ha de descartar de plano toda acción a nivel genético que no tenga una finalidad propiamente terapéutica e implique riesgos innecesarios para BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 30 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo la salud y la vida de las personas, o alteren su identidad e integridad física y espiritual, así como el uso de los conocimientos que aporte el Proyecto del Genoma Humano para detectar embriones con enfermedades genéticas o que son portadores de caracteres genéticos patológicos con la finalidad de eliminarlos. Tampoco han de realizarse aquellas acciones que tengan como finalidad mejorar la condición genética de una persona o un grupo de personas que haga resaltar cualidades como la belleza, la inteligencia, etc., y que constituyan una puerta de entrada a múltiples discriminaciones arbitrarias en base a la constitución genética de las personas, así como el uso de la información que lleve grabada cualquier forma de discriminación debido a las características genéticas de una determinada persona. De darse estas situaciones, se sobrepasaría con creces el ámbito propiamente médico, constituyendo la información genética una verdadera amenaza para el hombre. 15. CONSIDERACIONES JURIDICAS: El proceso de transición de la Modernidad a la Postmodernidad es recibido desde la perspectiva de las legislaciones concretas, reales y particulares, según dos modos generales. El primero es el modo clásico que otorga al hombre una ley natural, e inherente a ella un conjunto de derechos naturales que no dependen ni de la lógica formal ni del consenso democrático. El segundo, fundamentado en la pluralidad de doctrinas que llegan a sus propias conclusiones, es la basada en la culturalidad (en oposición a la naturalidad) del derecho. En relación al genoma humano, la primera tesis defenderá la primacía del hombre sobre la investigación y el comercio. La segunda, en cambio, al considerar que no se puede hablar de derechos naturales, dado que la noción misma de naturaleza no es sustentable, concluirá que las restricciones a la manipulación genética deben ser mínimas y en muchos casos dependerá de la sensibilidad de cada comunidad según las categorías de tiempo y espacio. Este pluralismo metodológico se debe a un cambio en el modelo jurídico de BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 31 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo Occidente, en el cual la regla objetiva de la ley natural es pulverizada por el relativismo, cuya base es la afirmación de Nietzsche de disolver el ser en la nada y la verdad en el valor, lo que conduce necesariamente a que no pueda hablarse de una validez universal de las reglas jurídicas en general, ni biojurídicas en particular. Esta validez se presenta en el nuevo universo jurídico como la multiplicación de las bases axiomáticas, avaladas normalmente por el consenso universal o democracia. En este contexto se han de tener presentes algunas consideraciones jurídicas en torno al PGH. 15.1. CONSIDERACIONES EN TORNO A LA PATENTABILIDAD DE LOS GENES HUMANOS: Además de los beneficios que reportará la aplicación de los conocimientos que surjan del PGH para el manejo de enfermedades, implica un enorme potencial económico que, por una parte, debe ser adecuadamente protegido desde el punto de vista legal en su propiedad intelectual y comercial (19) y, por otra, no debe afectar el libre intercambio de información tan característico de la actividad científica. De hecho, es muy poco probable que se hubieran desarrollado productos farmacéuticos basados en secuencias génicas humanas tan exitosos y beneficiosos como el factor activador del plasminógeno tisular y la eritropoyetina, sin que hubiera existido una protección legal y comercial apropiada que asegurara un beneficio comercial futuro capaz de compensar el enorme esfuerzo científico y el riesgo financiero que significaba el desarrollo de los productos mencionados. Esta situación ha generado un intenso debate sobre la legitimidad intelectual y moral de la aplicación de derechos de patentes a genes humanos y su efecto sobre el progreso de la investigación biomédica. El interés creciente en el patentamiento de nuevos genes humanos trae aparejada la controversia relacionada con la legitimidad jurídica, intelectual y ética de la aplicación de derechos de patentes a genes humanos. La pregunta que urge responder es la siguiente: ¿son patentables las secuencias de ADN humano?. En EE.UU., un invento es patentable cuando el objeto de la patente es novedoso, y por lo tanto, no ha sido previamente comunicado públicamente, no es obvio y es BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 32 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo de utilidad, lo que significa que posee un uso práctico más allá del simple mérito intelectual y/o estético. Considerando que en muchos casos la identificación de la secuencia de un gen completo o de secuencias parciales no implica necesariamente el conocimiento de su función y utilidad, sería recomendable que dichos genes no sean patentados sobre la base de “utilidades proféticas o especulativas” o por el mero hecho del conocimiento de las secuencias respectivas. Tal como lo exigen los criterios básicos de patentamientos para otros inventos, se deduce que solamente debiera otorgarse derechos de patentes a aquellos nuevos genes que son útiles y novedosos. Sin embargo, es posible constatar que la tendencia actual en el patentamiento de secuencias de ADN humano ha derivado en la pérdida progresiva de los límites entre invento y descubrimiento, propugnándose además un patentamiento irrestricto como consecuencia de la simplificación y eliminación de los requisitos objetivos de patentabilidad tales como son la novedad, el mérito inventivo y la utilidad industrial que históricamente llevaron a la creación del instrumento legal de las patentes. La controversia respecto de la patentabilidad de genes humanos continúa activa y las posiciones en relación con el acceso y el manejo de la información genética derivada del desarrollo del Proyecto del Genoma Humano van desde una posición eminentemente utilitarista, que privilegia el beneficio práctico y comercial de la información del genoma humano, pasando por posiciones intermedias de tipo consensual, hasta una posición que privilegia la dignidad de la persona humana y la indisponibilidad de la información genética del ser humano. Uno de los grandes desafíos para la comunidad científica y bioética consiste en compatibilizar, por una parte, que haya un acceso expedito a la información y tecnología genética generada por el PGH y, por otra parte, que haya una justa y adecuada protección otorgada por el patentamiento para el desarrollo de aplicaciones que se orienten genuinamente al beneficio de la humanidad y no a su menoscabo. El análisis y el debate siguen siendo un tema de actualidad y todavía quedan muchas preguntas por responder: ¿Son patentables sólo los inventos o también los descubrimientos?; ¿son las secuencias de los genes patentables en sí mismas o son sólo una herramienta de BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 33 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo investigación para la invención de productos patentables?; ¿es lícito que el conocimiento generado por el PGH mediante financiamiento público sea sujeto a regulaciones de propiedad intelectual y comercial?; ¿a quién pertenece el genoma humano?; ¿deben aplicarse criterios éticos a la hora de adjudicar una patente para una secuencia genética humana?. No es fácil responder a todas estas preguntas, pero se intentará dar algunas pautas de reflexión desde el ámbito jurídico. Toda relación jurídica se compone de al menos un sujeto o titular de derechos y obligaciones, y una cosa, es decir, aquello sobre lo cual recaen los derechos y obligaciones. Estas calidades no pueden comunicarse, lo que implica que un sujeto de derechos no puede convertirse en sujeto de tales atribuciones. Existe, en consecuencia, una diferencia radical entre sujeto y objeto, a partir de la cual todo el fenómeno del Derecho se produce y subsiste. Los atributos del dominio (usar, gozar y disponer) se pueden ejercer sólo sobre cosas u objetos, más no sobre el sujeto. Para que pudiéramos disponer de un sujeto, en el sentido jurídico, tendríamos necesariamente que ser superiores de un modo esencial a él, lo cual es absurdo por cuanto significaría la negación de la igualdad fundamental de los hombres entre sí. En consecuencia, el hombre sólo puede usar rectamente su entidad y disfrutar de los bienes provenientes de ese uso, pero no puede destruir (sé) ni mermar conscientemente sus capacidades. En relación con el tema que nos ocupa, la aplicación de los resultados generados por el conocimiento del genoma humano puede llevar a objetualizar la condición humana, convirtiendo en los hechos al hombre más bien en una cosa, olvidando su carácter de titular de derechos inherentes a él en virtud de su condición de ser humano. En la erosión de la diferencia entre el sujeto y la cosa radica la problemática jurídica en el ámbito de la genética. Tener presente al ser humano siempre como sujeto y no como objeto, no significa que toda intervención en el curso natural de la vida humana y de sus atributos es de su negativa y reduccionista, sino sólo aquella que no tiende a la buena administración de la salud, ya sea en sentido físico o psicológico. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 34 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo 15.2.-TITULARIDAD JURÍDICA RESULTADOS DEL PGH: PARA LA APLICACIÓN DE LOS La pregunta que surge de los conocimientos adquiridos del PGH es si pueden aplicarse los resultados de la investigación genética para modificar la constitución genética de un individuo o de un grupo. Desde un punto de vista teórico, la respuesta es positiva si aplicamos el mismo principio que permite actuar sobre el cuerpo con el propósito de prevenir o sanar una enfermedad. Una segunda circunstancia se refiere al caso en que se afecta los derechos concretos de un sujeto, por ejemplo, la violación por parte de un equipo médico del derecho de una persona a tener hijos no alterados genéticamente. En este caso, y gracias fundamentalmente a la protección constitucional de Chile que asegura a todas las personas el nacer libres e iguales en dignidad y derechos (Art. 1), y el derecho a la vida y a su integridad física y psíquica, el afectado puede reclamar el restablecimiento de su derecho ante los tribunales. En este caso no se ha afectado directamente un patrimonio común de titular innominado, sino los derechos concretos y reales de una persona concreta y real. Es importante al respecto reflexionar acerca de si el consentimiento de un individuo es válido para autorizar que se realice sobre él o sobre los que éste tenga tutela cualquier modificación genética. Entramos al terreno de los derechos irrenunciables en cuanto se relacionan con obligaciones precedentes. En efecto, dicho consentimiento será válido en la medida que tenga por objeto mejorar la salud del afectado o incluso cuando no tenga ese objeto sino otro, pero sea indiferente para la conservación de la salud. De acuerdo a este principio, no serían válidos los consentimientos que tiendan a resultados contrarios a la salud e integridad física y espiritual de la persona. No parece posible ni desde el punto de vista jurídico como del ético que una persona, cumpliendo con el requisito de no alterar la salud del paciente, determine por su voluntad ciertas características del individuo futuro o presente sin capacidad de discernimiento, como, por ejemplo, acciones tendientes a mejorar ciertas cualidades físicas. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 35 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo Esto afecta directamente a la dignidad del paciente, cuyo valor reside justamente en la posibilidad de utilizar su inteligencia, voluntad y libertad para decidir y ejecutar sus propias acciones, que se reputan propias precisamente por esa vinculación eficiente al origen. 15.3.- DERECHO A LA INFORMACIÓN GENÉTICA: Resulta legítimo, a la luz de la información que se pueda obtener a partir del PGH, hacer las siguientes preguntas: ¿Es posible exigir de un profesional toda la información genética que éste dispone sobre nosotros?; ¿se le puede exigir a éste que realice cualquier prueba genética?; ¿pueden anticiparse estos resultados y seguir respetándose la dignidad de la persona humana? Es urgente responder a estas preguntas, en virtud de la gran multiplicidad de casos concretos y problemáticos que pueden producirse. Considérese, por ejemplo, si existe o no el derecho por parte de un novio (o novia) que, con el objeto de dar o negar su consentimiento, exige una prueba genética para determinar si los hijos de la pareja tendrán algún defecto o desarrollarán determinadas enfermedades. Consideramos que tal derecho carece de título, pues llevaría a condicionar la donación personal, propia del amor conyugal, a un elemento externo sujeto a la lógica de la producción, con el consiguiente desmedro de la dignidad de las personas. Distinto es el caso de dos cónyuges que, una vez casados, desearan conocer las posibilidades genéticas de la futura prole. En este caso, pensamos, el derecho a tal información existiría, siempre y cuando tal conocimiento no tuviera por objeto derivar en prácticas abortivas. Hay que tener en cuenta que desde el punto de vista teórico, el derecho de un individuo siempre se encuentra ordenado a un deber, en este caso, el de respetar la dignidad del hombre y el de cuidar de los hijos. Por otra parte hay que tener presente que el hecho de que una cierta información se pueda conocer, no significa necesariamente que se deba conocer. Las razones de la necesidad de tutelar esta información radican en que existe una cierta ambigüedad en la información genética y en que el hombre no puede quedar reducido a su constitución genética. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 36 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo 16. PROPOSISIÓN DE ESTUDIO: El P.G.H. en si acarrea ciertos problemas éticos, problemas de los cuales la UNESCO se comprometió a promover y desarrollar la reflexión ética y las actividades conexas en lo referente a las consecuencias de los progresos científicos y técnicos en el campo de la biología, respetando los derechos y las libertades del ser humano. Ahora, en el punto F de la declaración de principios hecha por la UNESCO se afirma que los principios declarados en los puntos anteriores deben ser fomentados por la educación y otros medios. Nuestra propuesta es hacer encuestas sobre el tema con el fin de tener una idea del conocimiento general y luego profundizar a partir de los datos obtenidos en debates y charlas con el fin de hacer publico el tema. Luego ver de qué forma se ha planteado el tema ante la sociedad y de ahí hacer un estudio con metas como la de legislar sobre cuales serán los enfoques permitidos de los resultados del P.G.H., basados en lo que ya existe en otros países y lo que ha planteado hasta ahora la UNESCO. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 37 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo CONCLUSIONES - Se dio a conocer qué es el genoma humano y la importancia, con aspectos positivos y negativos, que tiene en nuestro mundo actual. - Se dioa conocer los beneficios esperados - Se dio a conocer las consideraciones sociales, éticas, jurídicas y comerciales. BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 38 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS - http://www.cfnavarra.es/salud/anales/textos/vol24/n2/colab.html - http://es.catholic.net/sexualidadybioetica/329/1963/articulo.php?id=5938 BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 39 Universidad Privada [PROYECTO GENOMA HUMANO] Antonio Guillermo Urrelo BIOTECNOLOGÍA FARMACEÓUTICA| 40