CAPÍTULO II.
TEMA 2.3. GENÉTICA APLICADA
2.3.1. Enfermedades hereditarias: concepto, diagnosis y tratamiento.
Las enfermedades hereditarias son aquellas causadas por algún tipo de alteración en el material genético y como indica su nombre, pueden heredarse.
Estas enfermedades pueden apreciarse desde el nacimiento (alcaptonuria) o desarrollarse en algún momento de la vida del individuo (diabetes). Como toda
enfermedad, se trata de una alteración fisiológica o anatómica y podrá ser más o menos grave según los casos. Algunas de estas alteraciones son consideradas
más bien defectos que enfermedades, como por ejemplo el daltonismo, el albinismo o la sordera congénita.
Existen centenares de enfermedades y defectos hereditarios y cada día se conocen nuevos. Algunas son fáciles de diagnosticar (por ejemplo el
síndrome de Down) pero otras, como ciertas metabolopatías no lo son tanto.
En el tema anterior se han descrito los principales tipos de enfermedades hereditarias al abordar el concepto de mutación, puesto que ésta es la
auténtica causa productora del defecto. También se han estudiado los diferentes tipos de mutaciones causantes de las anormalidades y conocemos el hecho de
que ciertos alelos defectuosos, en unos casos pueden ser dominantes y en otros recesivos, es decir, podemos saber las probabilidades de que un individuo pueda
heredar una enfermedad o defecto conociendo a sus antepasados. Por último, también hemos visto que ciertos caracteres pueden heredarse en diferente
proporción en hombres y en mujeres (herencia ligada al sexo).
A continuación, y mediante algunos ejemplos, veremos algunos de los métodos empleados en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades congénitas
o hereditarias.
Diagnosis de enfermedades hereditarias: cada enfermedad tiene su método de diagnóstico. Algunas pueden apreciarse a simple vista, como el
albinismo; otras, pueden detectarse al estudiar el cariotipo, siempre que la enfermedad o defecto venga provocado por grandes anomalías cromosómicas, tales
como deleciones o trisomías. Las hemoglobinopatías también son detectables por microscopía, dada la forma y tamaño anormal de los glóbulos rojos. En cuanto a
las metabolopatías, hay que decir que suelen diagnosticarse mediante análisis sanguíneos y de orina, buscando metabolitos que no deben encontrarse allí o bien
pueden hacerlo pero en cantidades mucho menores. No obstante, este estudio siempre es consecuencia de la presencia en el paciente de ciertos síntomas y
características que hacen sospechar al especialista qué es lo que hay que buscar. Por ejemplo, varias metabolopatías producen en el recién nacido un desarrollo
muy lento de los procesos tales como seguir un objeto en movimiento con la mirada, levantar cabeza estando tumbado boca abajo y un retraso mental intenso,
aunque esto último, se aprecia al cabo de un cierto tiempo. La fenilcetonuria, es una enfermedad metabólica que tiene una detección precoz: nada más nacer, se
extrae una muestra de sangre a todos los niños, para buscar una substancia [ácido fenilpirúvico]. Es la llamada prueba del talón.
Tratamiento de las enfermedades congénitas: en nuestros días y a pesar de los últimos avances tecnológicos y médicos, la mayor parte de los
tratamientos para estas enfermedades son paliativos, no corrigiéndose el problema básico, esto es, la alteración en la información genética.
Como podemos imaginar, una anomalía en nuestros genes significa tener el defecto en cada una de nuestras células, de ahí que sea imposible, en
principio, “repararlas” todas. Podríamos pensar en hacer el arreglo (sustituir el gen defectuoso) cuando el individuo en cuestión tuviera muy pocas células, o sea,
en estado de embrión a las pocas horas o mejor todavía podríamos actuar sobre el propio cigoto. Esto nos lleva a los siguientes problemas: en primer lugar habrá
que analizar el cigoto para saber si va a presentar o no alguna mutación y, en caso afirmativo, manipularlo para hacer la sustitución. Como es lógico, antes
habremos tenido que extraer el embrión de la madre y posteriormente a su manipulación, habrá que reintroducirlo. Todavía queda un largo camino para llegar a
estas tecnologías. Y si conseguimos detectar algún problema en un cigoto, ¿no es más sencillo desecharlo y buscar otro sin defecto?.
Las enfermedades causadas por mutaciones cromosómicas sí pueden detectarse, pero no solucionarse: la técnica se llama amniocentesis y consiste
en extraer una muestra de líquido amniótico de una mujer embarazada. Con dicho líquido, se extraen células de descamación del feto a las que puede hacerse el
cariotipo. La legislación Española contempla la posibilidad de abortar si se observan anomalías. El síndrome de Down está muy relacionado con la edad de la
madre (aumenta la probabilidad de tener un hijo con este síndrome al aumentar la edad de la madre), por eso se realiza a las mujeres embarazadas de más de 35
años de edad.
La fenilcetonuria antes mencionada es una de las pocas enfermedades metabólicas que tiene una cierta solución si se detecta precozmente. Consiste en la
carencia de una enzima que transforma el aminoácido esencial fenilalanina en otro diferente. La acumulación de un derivado del aa provoca en el recién nacido
daños irreversibles en su cerebro. Mediante una dieta carente de fenilalanina, el enfermo puede desarrollarse de modo casi normal. Semejante solución presenta
la enfermedad celíaca (intolerancia al gluten).
La hemofilia, debida a la falta de una proteína que interviene en la coagulación de la sangre, requiere la inyección periódica de ese factor procedente de la sangre
de donantes. En cuanto a defectos congénitos en la hemoglobina y en los eritrocitos, poco puede hacerse. Igualmente, la diabetes mellitus se convierte en una
enfermedad crónica, cuando antes era mortal, gracias a las inyecciones de insulina.
Pero todos los casos abordados anteriormente no han sido realmente solucionados sino paliados, lo cual no deja de ser un gran avance pero podría ser
mejorable:
Una de las líneas de investigación más prometedoras relacionadas con las enfermedades hereditarias es la llamada terapia génica. Podrán servir para corregir
defectos localizados en órganos concretos: a un páncreas incapaz de fabricar insulina (diabetes congénita) se le extraen células; in vitro son manipuladas
genéticamente implantándoles el gen correcto de síntesis de la hormona y una vez corregidas y cultivadas para obtener una cantidad suficiente, se implantan en
el órgano con el fin de que allí se dediquen a fabricar la substancia. Estos métodos ya están en fase de pruebas en humanos.
El año 2.000 se ha publicado la noticia de que en Francia dos niños con síndrome de inmunodeficiencia innata severa (niños burbuja) han sobrevivido en
condiciones normales (fuera de la “burbuja”) tras la manipulación de células madre de médula ósea in vitro.
Esta línea de investigación llevará sin duda a nuevos y grandes logros en medicina, pero no servirá para todas las enfermedades congénitas, puesto que muchas
de ellas son debidas a errores en varios genes y porque los defectos pueden no estar en órganos localizados sino en todas partes del organismo. Volvemos al
hecho de que antes que manipular un embrión de pocas células, es más fácil eliminarlo.
Dada la gravedad de muchas de estas anomalías, la prevención puede ser muy eficaz en algunos casos: existen laboratorios con especialistas en genética que
pueden analizar estadísticamente las probabilidades de que una pareja que presente alguna enfermedad hereditaria o que haya aparecido con anterioridad en sus
familias, pueda ser heredada por sus hijos. A partir del riesgo previsto, se aconsejará o no a dicha pareja que tenga descendencia. Se habla de consejo genético.
[Curiosamente, hay una relativa alta frecuencia de individuos con defectos y enfermedades congénitas: por puras razones de relación entre afectados de una
misma dolencia son corrientes las parejas entre ellos (es lógico que una persona sordomuda se empareje con otra también sordomuda)].
Se puede resumir diciendo que las enfermedades hereditarias son muchas y muy variadas, que son incurables (lo que no significa que todas ellas produzcan la
muerte) y que está lejos, aunque ya entra dentro de la realidad, el día en que puedan solucionarse de raíz, esto es, que podrá repararse el DNA.
2.3.2. Mejora genética de animales y plantas.
2.3.2.1. Procedimientos clásicos.
Desde hace unos 10.000 años los humanos han trabajado en la mejora genética de animales y plantas, aunque lógicamente sin saberlo. Por aquellas fechas, se
forman las primeras comunidades estables y nuestra especie comienza a abandonar su hasta entonces modo de vida de cazador-recolector transhumante. Estas
comunidades estables han “inventado” la agricultura y muy poco después la ganadería.
Hasta hace unas pocas décadas, la especie humana ha logrado una inmensa variedad de plantas y animales mejoradas con respecto a las especies silvestres o
salvajes, pero al referirnos a mejorar, hay que entender que es desde el punto de vista antropocéntrico: frutos más grandes, más dulces, que tardan más o
menos en madurar, plantas que soportan mejor el frío, ovejas que dan más lana o vacas y cerdos que proporcionan más carne o que crecen más deprisa, son sólo
unos pocos ejemplos.
Darwin explica su teoría sobre el origen de las especies basada en variabilidad presente en una población y en la selección natural poniendo como ejemplo la
selección artificial (de hecho, más de la mitad de su libro “El origen de las especies” está dedicado a ejemplos de selección artificial). Veamos como se ha
producido la mejora genética de animales y plantas de modo tradicional: la naturaleza nos ofrece variedad de formas, incluso dentro de una misma especie. Basta
esa diversidad para que entre todo lo que se nos ofrece elijamos lo que consideremos más adecuado para nuestros fines. Si tenemos muy claro lo que queremos
y seguimos la misma pauta de selección generación tras generación podremos obtener una diversidad de variedades interesantes desde nuestro punto de vista.
El cómo se ha llegado al cerdo a partir del jabalí o al olivo a partir del acebuche es fácil de imaginar.
Si en los animales se han conseguido razas puras, es decir, con características muy semejantes y que se transmiten fielmente, a pesar de la variabilidad que
ofrece la reproducción sexual; con los vegetales se han obtenido resultados más espectaculares, gracias a la facilidad que presentan para ser reproducidos
asexualmente, es decir, conservando todas y cada una de las características genéticas; tanto los esquejes como los injertos nos aseguran clones de la variedad
deseada (como ejemplos de nuevo el olivo y las diferentes variedades que se cultivan o los cerezos: no hay lugar para la sorpresa ya que sabemos lo que hemos
plantado). además, las plantas tienen, de manera natural, una cierta facilidad para producir individuos poliploides, los cuales presentan mayores tamaños de
frutos.
Aunque de cada especie se han podido obtener enormes cantidades de variedades diferentes (desde razas de gallinas hasta variedades de col) no hay que olvidar
que se han aprovechado individuos que de modo natural nacían con ciertas características (por supuesto debido a mutaciones) y que los humanos nos hemos
limitado a escoger entre lo que había y en ningún caso hemos alterado la información genética de los mismos (la naturaleza, no obstante, no nos lo da todo y, hoy
por hoy, a los perros de raza Doberman hay que cortarles el rabo y las orejas para que sean tal y como les gustan a ciertas personas. Ya se sabe que sobre
gustos no hay nada escrito…. En cuanto a los cerdos, sin duda a los ganaderos les hubiera encantado conseguir una raza de cerdo con ocho o diez patas, pero
parece que el azar no ha querido la aparición de mutantes viables con tan rentables características).
2.3.2.2. Ingeniería genética.
La Ingeniería Genética es la ciencia que se ocupa de la manipulación de genes y de sus productos. Sus métodos de trabajo son también conocidos como técnicas
del ADN recombinante.
Estas técnicas consisten en tomar fragmentos de ADN de distintos organismos que codifiquen alguna proteína de interés y unirlos fuera de ellos a otro ADN de un
vector (se definirá más adelante), proceso denominado como «recombinación in vitro», llamándose ADN recombinante el así formado. Este ADN es introducido
(por el vector) y colocado en una célula receptora, en la cual, dada la universalidad del código genético, se logra la expres ión de los genes contenidos en ese
fragmento manipulado e insertado. Hay veces que la proteína producida por la célula a partir de información extraña cobra valor por sí misma, como es el caso
de una hormona en una aplicación médica (insulina por ejemplo), mientras que otras veces modifica el metabolismo de la célula receptora, produciendo efectos
positivos para la misma (mayor productividad en una planta por ejemplo) [El primer caso puede ser el de la bacteria Escherichia coli, modificada genéticamente y
empleada a escala industrial como productora de insulina humana y el segundo ejemplo puede ser el del maíz transgénico, que contiene un gen bacteriano que
codifica una toxina insecticida].
Esta ciencia tiene muchos campos de actuación, pero para cualquiera de ellos es importante conseguir los siguientes objetivos:
- Obtención de fragmentos de ADN de tamaño variable.
- Obtención de cantidad de estos fragmentos de ADN suficientes para poder ser estudiados y en su caso manipulados (clonación génica).
- Identificación de determinados fragmentos de ADN que tengan interés científico o industrial.
- Determinación de la secuencia de nucleótidos de fragmentos de ADN. (No es lo mismo que el caso anterior).
OBTENCIÓN DE FRAGMENTOS DE ADN
1. Por enzimas de restricción
El ADN de cualquier organismo puede ser cortado en fragmentos (fragmentos de restricción) lo suficientemente cortos para ser analizados y manipulados,
simplemente empleando ultrasonidos, pero hoy día es mucho menos traumático el empleo de las llamadas enzimas de restricción. Éstas son endonucleasas
presentes en muchas bacterias que tienen la propiedad de cortar el ADN extraño que penetra en la célula. Lo más llamativo de estas enzimas es que cortan el
ácido nucleico por sitios específicos denominados secuencias de reconocimiento, formadas por cuatro u ocho pares de bases, que, en la bacteria original, están
protegidas para evitar que se destruya el ADN propio. Estas enzimas, que actúan como auténticas «tijeras biológicas», cortan el ADN de forma que en cada
extremo queda un trozo de hebra monocatenaria formada por las bases de la secuencia de reconocimiento. Estos, se denominan extremos adherentes o
cohesivos, ya que es por ellos por donde se pueden unir a otros fragmentos de ADN cortados por la misma enzima de restricción, al ser sus bases
complementarias. (ver fig. 1)
[Los fragmentos obtenidos se pueden separar por tamaños, es decir, según el número de pares de nucleótidos que llevan mediante la técnica de electroforesis
(fig. 2), y así estudiarlos. Según donde se hallen las secuencias de reconocimiento, un gen determinado puede estar fragmentado en varios trozos, o bien un trozo
puede contener varios genes, posibilidades que hay que confirmar].
Las rectrictasas se supone que son auténticas armas defensivas frente a las infecciones víricas a las que están expuestas las bacterias, pero también le sirven
para incorporar ADN del medio procedente de otras bacterias. Estas enzimas son exclusivamente de origen bacteriano, se han aislado ya unas 800 diferentes y
algunas de ellas se producen y comercializan industrialmente.
Todas ellas tienen además en común que reconocen secuencias que se leen igual de izda. a dcha. en una cadena que de dcha. a izda,. en la cadena complementaria.
Estas secuencias tan particulares se denominan palíndromos.
5’………GAATTC……3’
ANA; ANILINA.
3’………CTTAAG……5’
“DÁBALE ARROZ A LA ZORRA EL ABAD”
2. Por retrotranscriptasas
Otra técnica empleada para obtener fragmentos de ADN siendo cada uno de ellos un gen estructural, es la siguiente: si se conoce la secuencia de aminoácidos de
una proteína en cuestión, consistirá en sintetizar «in vitro» el ARNm correspondiente (actualmente también existen técnicas para esto), o bien se puede aislar de
la célula el ARNm deseado. Utilizando este ARNm, mediante la retrotranscriptasa o transcriptasa inversa se sintetiza el ADN correspondiente. Estas enzimas se
llaman transcriptasas inversas porque realizan una síntesis de ADN a partir de un modelo de ARN, al revés de cómo sucede la transcripción típica, siendo un
proceso natural propio de los retrovirus o virus de ARN. Estos organismos, además de su material genético contienen dentro de su cáps ida estas
retrotranscriptasas, ya que en caso contrario no podrían reproducirse).
Esta técnica tiene importancia cuando el ADN que se va a manipular introduciéndolo en una célula procariota procede de un organismo eucariota. Hay que
recordar que en el ADN eucariota hay secuencias de nucleótidos que dan lugar a los intrones, no codificables en la síntesis de proteínas, y que son eliminados por
un proceso de maduración del ARNm transcrito que no existe en los procariotas. (Ej: la introducción del gen de la insulina humana en la bacteria E. coli.
OBTENCIÓN DE MÚLTIPLES COPIAS DE ADN
Los trabajos de Ingeniería Genética requieren gran cantidad de fragmentos de ADN idénticos para poder manipularlos (conseguir siquiera un microgramo de un
fragmento supone tener varias decenas de miles de copias del mismo). Para conseguir éstos se pueden utilizar dos métodos, a cual más ingenioso: la clonación
molecular y la reacción en cadena de la polimerasa o PCR.
1. La clonación molecular
Denominada también clonación génica, consiste en la formación de múltiples copias de un determinado fragmento de ADN, mediante organismos vivos. Como este
ácido nucleico no puede introducirse directamente en una célula hospedadora, se recurre a un mecanismo natural: para ello es necesario unir el fragmento de
ADN que nos interese, a otro ADN llamado vector de clonación y seguidamente introducir el ADN resultante (recombinante) en células hospedadoras donde se
replica formando nuevas copias.
Los vectores de clonación son pequeños elementos genéticos que tienen la capacidad de introducirse en las células. Se trata de los plásmidos, ciertos virus y los
cósmidos principalmente.
Para realizar la unión del fragmento deseado al vector escogido, éste deberá ser fragmentado por la misma enzima de restricción empleada para obtener el
fragmento. Ello origina que los extremos de uno y otro fragmento tengan los extremos cohesivos formados por bases complementarias, lo que provoca la
hibridación, es decir, la unión de esas zonas de ADN por complementariedad de bases uniéndose luego los extremos mediante una ADN-ligasa. Se consigue así que
el fragmento de ADN deseado (ADN pasajero) se una al ADN del vector, formando un ADN recombinante.
Como vectores se emplean, principalmente:
1- Plásmidos. (fig. 4). Son moléculas circulares de ADN, de pequeño tamaño, presentes en muchas bacterias e independientes del cromosoma bacteriano. Son
excelentes vectores ya que su tamaño es manejable; su replicación es independiente del cromosoma, pudiéndose copiar numerosas veces dentro de cada célula.
Otra ventaja que presentan muchos plásmidos es la de poseer genes de resistencia a los antibióticos (fig. 8), lo cual les permite comportarse como auténticos
marcadores selectivos, sirviendo para comprobar si el plásmido ha pasado a una célula, o no. En un medio con antibiótico sólo las bacterias que han incorporado
el plásmido de resistencia sobrevivirán y serán también las que posean el gen que interesaba clonar [Se matan dos pájaros de un tiro: sabemos cuáles son las
bacterias que nos interesan y además eliminamos las que no deseamos]. Por último, aunque son estructuras bacterianas, los plásmidos presentan capacidad de
penetrar también en ciertas células eucariotas como algunas levaduras y en plantas.
Para introducir o transferir los plásmidos de ADN recombinante formados «in vitro» a las células hospedadoras, se emplean técnicas de transformación y
conjugación bacterianas y de electroporación. La transformación consiste nada más que en poner en contacto plásmidos y bacterias, ya que éstas tienen facilidad
para capturar ADN del medio. La conjugación es una unión entre dos bacterias de la misma especie en la que se intercambian copias de plásmidos o bien una da a
la otra una copia de un plásmido que posea. Por último, la electroporación consiste en someter a las células hospedadoras a campos eléctricos intermitentes que
abren poros en la membrana plasmática por donde penetran los plásmidos.
2- Bacteriófagos. (fig. 5). Desde hace tiempo se ha utilizado con éxito el bacteriófago lambda ( ) que puede transferir los fragmentos de ADN a bacterias
mediante transducción. En la bacteria se puede multiplicar el virus y de esa forma se replica el genoma deseado. Se emplea cuando el fragmento de ADN que se
quiere clonar es de mayor tamaño que el de los plásmidos. Hoy día las técnicas permiten aislar genomas víricos, añadir mediante enzimas de restricción genes de
interés y rearmar o ensamblar los componentes de un virus modificado y que éste infecte la bacteria que nos interese. La transducción es el proceso natural en
el cual, un fago arrastra con él un fragmento de cromosoma de la célula en la que se formó. (Debe recordarse el ciclo lisogénico y lítico de los fagos).
3- Cósmidos. (Fig.6). Son plásmidos que contienen el fragmento de ADN deseado y el extremo cohesivo procedente del genoma del fago (extremo cos). Se
construye uniendo los tres elementos génicos, lo que permite que el plásmido resultante al final pueda ser «empaquetado in vitro» dentro de viriones, como en el
caso anterior. Se utilizan para clonar fragmentos grandes de ADN. (Se introducen por un vector vírico, pero actúan dentro de la bacteria independientemente
como plásmidos y contienen información de utilidad, que es la que se quería introducir realmente. Resumiendo: son estructuras mixtas formadas por un plásmido,
un virus (incompleto) y un gen de interés. Del virus se aprovecha su capacidad como vector y del plásmido su independencia dentro de la célula hospedadora.
En los tres casos, las copias repetitivas de ADN obtenidas en las células hospedadoras donde se han replicado los plásmidos, viriones o cósmidos se conocen
como clones.
2- Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
Gracias a esta nueva técnica se pueden replicar pequeños fragmentos de ADN «in vitro», a una velocidad muy superior a la lograda por sistemas celulares,
mediante clonación. Comparándola con la anteriormente explicada es de una sencillez asombrosa.
Este proceso, llamado abreviadamente PCR (del inglés Polymerase Chain Reaction) requiere el conocimiento de las secuencias de nucleótidos del fragmento de
ADN que se quiere replicar. Con estas secuencias se deben sintetizar pequeñas cadenas complementarias de ADN, de unos 20 nucleótidos, que actuarían como
«cebador» para la ADN-polimerasa (recuerda que en la transcripción, las células debían fabricar cebadores de ARN para que la ADN-pol pudiera continuar, lo cual
llevaba a la existencia de una hebra retardada, fragmentos de Okazaki...).
Para la reacción, se introduce en una disolución que contiene ADN-polimerasa, el fragmento o fragmentos de ADN a replicar. Se añaden desoxirribonucleótidos
trifosforilados de las cuatro bases, en cantidad, y las moléculas de cebador sintetizadas. Calentando, se separan las hebras complementarias de los fragmentos
(desnaturalización del ADN). Enfriando, se unen los cebadores a las hebras simples de nucleótidos, lo que es reconocido por la ADN-polimerasa que empieza a
añadir nucleótidos, formando la hebra complementaria. Calentando y enfriando alternativamente la solución, se pueden obtener millones de copias de ADN en
tiempos relativamente breves.
Esta técnica se emplea para obtener copias en la secuenciación o determinación del orden de bases del genoma humano, por ejemplo, para la detección precoz o
prenatal de enfermedades congénitas, para medicina forense (“prueba del ADN”), etc. Todos ellos son trabajos que requieren cantidades notorias de ADN,
partiendo de muestras mínimas, y en un espacio de tiempo breve.
El protocolo de la PCR es complejo ya que se requiere un gran control en los cambios de temperatura para producir la desnaturalización y
renaturalización de las moléculas de ADN. Como se lleva a cabo a alta temperatura, por enzima de los 50ºC, se emplea una ADN-pol aislada de una bacteria de las
aguas termales llamada Thermus acuaticus (TAC).
Cada ciclo de amplificación (o de copia) del ADN comprende 3 pasos: elevación de la Tª a 96ºC para que la doble hélice se separe en sus dos hebras;
descenso a 50º para que los cebadores se unan a los extremos correspondientes de cada hebra a copiar y nueva subida de temperatura, a 72ºC para que la
ADNpol comience a trabajar, produciéndose dos moléculas de ADN. Se vuelve a empezar el ciclo subiendo hasta 96ºC…. pero con la diferencia de que en el 2º ciclo
contamos con el doble de ADN que al principio. Como vemos, el proceso repetido hace aumentar exponencialmente la cantidad de material, de ahí que se hable
también de amplificación. De 30 amplificaciones consecutivas se obtiene un millón de copias a partir de una sola.
LOCALIZACIÓN DE SEGMENTOS DE ADN
Uno de los trabajos importantes en Ingeniería Genética es la localización de un determinado segmento o fragmento de ADN. Tal localización se puede referir bien a
los fragmentos que se pretenden clonar y que es necesario seguirles la pista, bien a un determinado gen o una secuencia de nucleótidos del genoma de un
organismo.
Si queremos saber si se ha conseguido introducir en una bacteria un plásmido con un gen que deseamos que ella nos clone, la técnica más empleada es la que
consiste en la selección de células que contengan dichos plásmidos. Para ello, los plásmidos de los que se partía, tenían, de modo natural, genes de resistencia a
un antibiótico. Una vez que se ha realizado la transferencia del vector (el propio plásmido) a las células bacterianas hospedadoras, se siembran en placa y se
incuban para que se formen colonias. Después se hace una réplica de las colonias crecidas en la misma llevándolas a otra placa con el antibiótico al cual presenta
resistencia el plásmido elegido. Sólo aquellas colonias que sean capaces de crecer en esta placa habrán recibido el plásmido y, con él, el fragmento de ADN
deseado para su clonación. (Ya se ha visto que muchos plásmidos tenían la ventaja añadida de poseer genes de resistencia a antibióticos).
Otro modo de actuación es la localización de segmentos de ADN mediante sondas de hibridación: este método se basa en el fenómeno de hibridación del ADN.
Cuando el ácido nucleico es calentado, se rompen los enlaces de hidrógeno, separándose las dos cadenas de nucleótidos que lo forman (decimos que el ADN se ha
desnaturalizado). Al enfriarse, estas cadenas volverán a unirse.
Cuando se mezclan moléculas de ADN diferentes, las cadenas se separan al calentarse y al enfriarse, se producirán colisiones entre las hebras de nucleótidos al
azar. Si dos hebras con secuencias casi complementarias se ponen en contacto, a medida que se produce el enfriamiento podrán formar una doble hélice híbrida,
constituida por las dos cadenas de nucleótidos de origen diferente. El grado en el que los dos segmentos se unen, así como la rapidez en llevarse a cabo la unión,
dan una medida de la similitud entre las dos secuencias de nucleótidos.
Para detectar un determinado fragmento de ADN es necesario preparar un “molde” que lo identifique, llamado sonda. Consiste en un segmento de ADN o ARN de
cadena sencilla, que sea complementario a la secuencia de nucleótidos del fragmento a localizar. [Esta sonda podrá ser sintetizada en su totalidad en el
laboratorio, o ser de un ADN complementario obtenido por síntesis a partir del ARNm mediante transcriptasa inversa, o ser directamente un ARNm o ser un
fragmento ya identificado y obtenido por restricción].
A la sonda, cualquiera que sea, se le une una molécula indicadora (reporter) para poder ser identificada. Puede ser algún isótopo radiactivo constituyente de la
misma sonda (fósforo radiactivo presente en alguno de sus nucleótidos por ejemplo), o bien una enzima determinada, o bien un compuesto fluorescente.
Posteriormente se podrá identificar su presencia por algún método específico: una autoradiografía si el reporter es radiactivo; por la formación de un metabolito
si era una enzima y por fluorescencia en el último caso.
La sonda en cuestión se pone en contacto con el ADN problema [o bien con las células portadoras del mismo, en cuyo caso habrá que tratarlas con NaOH para
lisarlas y desnaturalizar su material genético]. Posteriormente se procederá para determinar con qué fragmentos se hibrida o con qué células de determinadas
colonias se hibrida, quedando así localizado el ADN deseado.
Por ejemplo, si se quiere clonar el gen de la insulina y posteriormente identificarlo en la bacteria hospedadora, la sonda se preparará a partir de células del
páncreas productoras de insulina. Seguidamente se aislará el ARNm de esta hormona; mediante una transcriptasa inversa se sintetizará, con nucleótidos
radiactivos, la cadena de ADN complementaria; mediante ADNpolimerasa y ADN-ligasa y con nucleótidos también marcados, se formará ya la cadena de ADN
complementaria. Este ADN formado actuará como sonda en el proceso de hibridación para la identificación del gen de la insulina. [Se utiliza en un principio ARNm
porque una célula secretora de una proteína como la insulina tendrá muchas copias en su citoplasma y será por lo tanto fácil de aislar, mientras que buscar el
gen original de ADN en el núcleo no es un proceso sencillo].
En la actualidad uno de los usos más difundidos de las sondas es el que se hace en medicina para diagnóstico de enfermedades: existen en el mercado sondas de
ADN, preparadas por algunos laboratorios, para detectar una treintena de bacterias patógenas, así como algunos hongos, virus y protozoos, todos ellos causantes
de enfermedades en la especie humana. Buscan determinadas zonas genéticas de estos microorganismos y así la identificación del agente causante de una
enfermedad es más rápida que los cultivos de sangre o exudados del enfermo, practicados habitualmente. La fiabilidad es total y basta con pequeñas muestras del
enfermo, ya que con este método se pueden detectar cantidades ínfimas del ADN en cuestión, si está presente en dicha muestra.
Las famosas “pruebas de ADN” para mostrar parentesco entre personas o para identificar posibles delincuentes a partir de una muestra de materia orgánica
(pelo, sangre, semen….) también emplean sondas.
Son también una realidad y se están desarrollando día a día para el diagnóstico de ciertos cánceres y defectos congénitos los llamados biochips, que son
pequeñas placas en las que hay pegados varios miles de sondas. Estas sondas actúan como anzuelos que sirven para “pescar” moléculas específicas. Los nuevos
métodos de diagnóstico de enfermedades congénitas van por esta línea: se están analizando las secuencias de los genes mutados defectuosos para elaborar
sondas con las que analizar el genoma de los individuos. Cuando se finalice el proyecto Genoma Humano, y se comience a conocer qué codifican nuestros genes,
estaremos muy cerca de lo que será el análisis genético integral según el cual toda persona sabrá si padece o padecerá en el futuro o si simplemente tiene
probabilidades de desarrollar ciertas enfermedades congénitas…….De momento en Gran Bretaña las compañías de seguros ya exigen las pruebas de diagnóstico
de la enfermedad llamada Corea de Huntington para asegurar a un posible cliente.
DETERMINACIÓN DE LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS
Otra técnica propia de la Ingeniería Genética es la determinación de la secuencia de nucleótidos de un ADN, conocida también como secuenciación de ADN.
Esta técnica es hoy día posible gracias a las enzimas de restricción y a la posibilidad de obtener numerosas copias de un ácido nucleico por clonación. Los
protocolos (conjunto de operaciones que hay que realizar) de estas pruebas son complicados, pero lo más dificultoso es saber elegir aquellas secuencias de ADN
que sean exclusivas de cada individuo ya que si no las pruebas de determinación no tendrían sentido.
Una característica propia de las restrictasas es que cada enzima corta la molécula de ADN por un sitio diferente y concreto. Utilizando una enzima se obtienen
unos fragmentos específicos y si utilizamos otra restrictasa sobre el mismo ADN se obtienen otros fragmentos diferentes. Estos fragmentos obtenidos por
distintas enzimas se pueden separar por electroforesis y luego se pueden clonar en infinidad de copias. Esas copias se pueden analizar mediante una serie de
reacciones químicas y/o enzimáticas de alta complejidad y precisión, muchas de las cuales se han estandarizado y automatizado, convirtiéndose en métodos
analíticos habituales de muchos laboratorios.
Con todos los fragmentos obtenidos, cuanto más pequeños mejor, se trata de recomponer la molécula original como si se tratase de un puzzle. Así se han ido
secuenciando genes y se trabaja sobre materiales diversos, como ADN vírico, bacteriano, de células eucariotas y, desde luego, el proyecto más ambicioso
consiste en la secuenciación del genoma humano completo; algo que está a punto de ser concluido.
El método de secuenciación de Sanger, se denomina también de los didesoxirribonucleótidos, por ser necesarios dichos compuestos, es decir, 2'desoxinucleótidos
(los “normales”) que también han perdido su grupo alcohólico en el carbono 3'. Debido a esta característica, no se puede unir el siguiente nucleótido de la cadena
que esté sintetizando la ADN-pol. Abreviadamente, éste sería el método a seguir:
- Cada reacción de secuenciación toma como partida una de las cadenas del fragmento de ADN que se va a determinar (molde o modelo), un cebador
(fragmento de ADN pequeño y complementario del extremo de la cadena), desoxirribonucleótidos trifosforilados de las cuatro bases (normales), y
didesoxinucleótidos de cada una de las bases. Bien los cebadores o bien los nucleótidos llevarán fósforo radiactivo para poder ser identificados posteriormente.
- Al añadir la ADN-polimerasa, comienza la polimerización a partir del cebador, pero cesa al incorporarse un didesoxinucleótido. Si la proporción de
didesoxirribonucleótidos y desoxirribonucleótidos es la adecuada, se produce un conjunto de cadenas dobles cuyas longitudes dependen de la situación del
didesoxirribonucleótido incorporado respecto al extremo del ADN. Se deberán preparar cuatro reacciones de secuenciación, cada una con
didesoxirribonucleótidos de una misma base (de adenina, de guanina, de citosina y de timina), junto con los cuatro tipos de nucleótidos “normales”. Los
fragmentos resultantes se separan por tamaño mediante electroforesis, se autorradiografían, y la sucesión de bandas de cada una de las cuatro reacciones,
comparándolas entre sí, dan la secuencia del ADN. (ver esquemas: si se entiende el mecanismo gracias a los esquemas se podrá explicar posteriormente).
La electroforesis consiste en crear un campo eléctrico en un medio fluido, donde se encuentran las diferentes moléculas de ADN, fragmentos de distinto nº de
nucleótidos. En este campo, las moléculas se desplazan dado que no son neutras y al cabo de un tiempo en función de su tamaño (peso molecular), unas habrán
recorrido más espacio que otras, consiguiéndose su separación. Gracias a que los cebadores, sintetizados artificialmente, están marcados con algunos isótopos
especiales, pueden observarse como una banda obscura en la preparación, es una autoradiografía de la muestra.
Introducción a las aplicaciones de la ingeniería genética.
Algunas de las aplicaciones prácticas de la ingeniería genética, actuales o disponibles en un futuro próximo, son tratadas en los temas dedicados a la
biotecnología de los microorganismos, aquí se comentarán algunos hechos relevantes de estas nuevas tecnologías empleadas en plantas y animales.
Se conoce como OGM a todos aquellos organismos genéticamente modificados; si se han introducido genes procedentes de otras especies, hablamos de
organismos transgénicos. En otros casos lo que se hace es modificar un gen propio con el fin de obtener una característica nueva, pero hay además otras
tecnologías de manipulación genética como la clonación, que pretenden conseguir organismos idénticos (animales).
Plantas modificadas genéticamente (en su mayoría, plantas transgénicas)
Entre los principales caracteres que se han transferido a vegetales o se están ensayando merecen destacarse:
- Resistencia a herbicidas, a insectos y a enfermedades microbianas. Ya se dispone en el mercado de semillas de algodón, por ejemplo, que son insensibles a
herbicidas. Para la resistencia a los insectos se han servido del genoma de cepas diferentes de Bacillus thuringiensis (Bt) que producen una toxina dañina para
larvas de muchos insectos, de modo que no pueden desarrollarse sobre las plantas transgénicas con este gen. Respecto a los virus se ha demostrado que las
plantas transgénicas con el gen de la proteína de la cápsida de un virus, son resistentes a la invasión de dicho virus (Es un método en todo semejante al de la
vacunación). El maíz transgénico, que comemos en muchos alimentos preparados (siempre que aparezca el término “modificado” referido a maíz o almidón, nos
indican que se trata de plantas manipuladas) contiene un gen que lo hace resistente al “taladro”, una oruga que hace estragos en los cultivos, disminuyendo la
rentabilidad de los mismos.
- Incremento de la productividad por mejora en el rendimiento fotosintético. (Para ello se transfieren los genes de la ruta fotosintética de plantas C4, que es más
eficiente). Acaba de publicarse la noticia de que un laboratorio de Estados Unidos ha conseguido una variedad de arroz que aumenta en un 35% la producción de
las cosechas.
- Mejora en la calidad de los productos agrícolas. Tal es el caso de la soja, y la colza transgénicas que producen aceites modificados, que no contienen los
caracteres indeseables de las plantas comunes, por lo cual ya no hay que refinarlos. Se está trabajando con las fresas de Huelva con el fin de conseguir
variedades que no maduren tan rápido y que sinteticen más azúcares para ser más dulces. Se ha conseguido un tomate manipulado (no es estrictamente
transgénico) al que se ha introducido el gen que inhibe el proceso de maduración y permite su mejor comercialización.
- Síntesis de productos de interés comercial. Existen ya plantas transgénicas que producen anticuerpos animales (a veces se les llama «planticuerpos»),
interferón, e incluso elementos de un poliéster destinado a la fabricación de plásticos biodegradables.
- Asimilación de nitrógeno atmosférico. Aunque aún no hay resultados, se está ensayando la introducción en plantas del gen responsable de la nitrogenasa,
existente en microorganismos fijadores de nitrógeno atmosférico, y que permitiría a los vegetales que hospedasen dicho gen, crecer sin necesidad de nitratos o
abonos nitrogenados, comportándose como las leguminosas, que poseen bacterias simbiontes en sus raíces.
Animales modificados genéticamente.
Los animales transgénicos se obtienen introduciendo genes de interés mediante microinyección en óvulos fecundados, principalmente.
Así se consiguió, por primera vez, que el gen de la cadena beta de la hemoglobina de conejo fuese transferido a óvulos fecundados de ratones. Estos óvulos
implantados en los úteros de ratones hembras dieron origen a ratones cuyos glóbulos rojos tenían hemoglobina beta de conejo.
Estos ensayos en animales se han ido haciendo cada vez más frecuentes con los siguientes objetivos:
- Favorecer la investigación biomédica básica para estudiar la fisiología de los genes y la biología del desarrollo (cómo unos genes controlan a otros durante la
embriogénesis).
- Mejorar la productividad o la resistencia a las enfermedades de animales de utilidad para la humanidad.
- Producción de proteínas de valor farmacológico. Se está ensayando la producción de factores de coagulación humana en la leche de cerdo. Esta tecnología
permitirá muy próximamente la obtención de enormes cantidades de productos útiles en “fábricas” vivientes que no hay que eliminar para obtener dichas
substancias tal y como ocurre cuando son las bacterias las que se cultivan en biorreactores.
- Se ha publicado recientemente la obtención de cerdos modificados genéticamente que producen en la leche una proteína de seda de araña.
- Una vez obtenido un individuo transgénico, muy costoso de “fabricar” técnicamente y en términos económicos, las tecnologías de clonación
conseguirán la fabricación de animales gemelos que también posean la característica lograda.
2.3.3. Repercusiones sociales de la genética.
Nuestro auténtico carnet de identidad no es de plástico y consiste en un número: está hecho de ADN y es realmente lo que nos identifica, lo que hace
que seamos nosotros mismos. Desde que la genética es capaz de analizar esta molécula, lo más íntimo de nosotros ha quedado al descubierto. Dentro de pocos
años, posiblemente, podremos saber si somos propensos al cáncer de colon o si vamos a padecer la enfermedad de Alhzeimer. Pero lo más inquietante es que ya
se puede manipular la información genética: se pueden añadir y quitar genes, se pueden clonar individuos completos.... La genética ha abierto una puerta a lo
desconocido y de ella pueden salir muchas cosas. Como tantas veces la ciencia con sus conocimientos y sus técnicas no es en sí misma ni buena ni mala, todo
dependerá del uso que de ella se haga y los distintos países tendrán que decidir qué es ético y qué no lo es, creando nuevas leyes a medida que los avances
científicos vayan originando nuevos “problemas” desde ese punto de vista de la ética: ¿es correcto clonar a un ser humano? ¿Qué pasará si puede elegirse el
sexo, la inteligencia, la estatura y el color de ojos de un futuro niño?.......
2.3.3.1. Eugenesia.
Se conoce como eugenesia el conjunto de métodos encaminados a mejorar el patrimonio genético de las familias, de las poblaciones o de la humanidad,
dificultando la reproducción de los genes considerados como perjudiciales (eugenesia negativa) o promoviendo la reproducción de los genes considerados como
beneficiosos (eugenesia positiva).
La eugenesia, [fundada durante la segunda mitad del s. XIX por Francis Galton], es una aplicación de la Genética. El objetivo de sus métodos es siempre realizar
una selección genética en colectividades humanas. Estos métodos van desde los consejos dados por el especialista a sus clientes preocupados por la transmisión
de anomalías a sus descendientes, hasta medidas de las autoridades tales como la esterilización forzosa de una categoría determinada de individuos.
Actualmente, la constitución de bancos de esperma congelado abre a la eugenesia positiva la posibilidad, para la mujer que desea una inseminación artificial, de
elegir algunas características del donante del semen empleado.
[El desarrollo actual de la genética de las poblaciones ha demostrado que un gen no es bueno o malo en sí mismo. El carácter que determina puede ser diferente
según el genotipo o conjunto de todos los genes del que forma parte, y cada uno de estos genotipos varía según las condiciones del medio (el fenotipo es el
resultado del genotipo y del ambiente). Se sabe que lo más favorable para la supervivencia de la humanidad, como para la de cualquier especie, es contar con una
amplia diversidad genética entre los individuos, mientras la eugenesia tiende a reducir esta diversidad. Además, para llegar a un efecto evidente en una población
o en la especie, la eugenesia necesitaría un control de la reproducción humana solamente posible a base de un poder autoritario que eliminara la libertad y la
responsabilidad individuales. Y aun así, solamente podría llegarse a una disminución lenta y parcial de la frecuencia de las enfermedades y anomalías
hereditarias. De hecho, harían falta cientos de generaciones controladas para que se viera algún fruto a la eugenesia. Si esto lo hubiera sabido Hitler quizás
hubiera tenido que buscar otra excusa para matar gente].
Aparte de estas tendencias de la eugenesia (esterilización de personas con deficiencias psíquicas hereditarias y el asesoramiento a parejas con riesgo
alto de transmitir enfermedades y defectos congénitos), hoy día, por medio de los estudios sobre el genoma humano y de las técnicas de manipulación genética el
campo de acción de la eugenesia se ensancha enormemente y plantea serios riesgos para la propia sociedad: fabricar niños “a la carta” en función de los gustos
de los padres, o de personas dóciles y físicamente fuertes para trabajar o ser soldados..... Todo esto y mucho más ya no es pura ciencia ficción sino que está muy
cerca y, como ya se comentó al principio del tema, aunque la ciencia no es en sí misma perversa, puede hacerse uso de ella en cualquier sentido (la fisión nuclear
sirve para obtener energía eléctrica barata, pero también para matar eficazmente). Por ello los legisladores deben estar atentos para poder acotar la dirección
que vayan tomando los nuevos descubrimientos de genética: reparar errores congénitos para que los individuos no sufran enfermedades y defectos que limitan
su calidad de vida está bien, pero crear individuos con características que interesen a determinados grupos es cuestionable.
[Una forma bárbara de eugenesia fue la puesta en práctica por los nazis de la Alemania del primer tercio del siglo XX con Hitler a la cabeza: la supuesta
superioridad de la raza aria no debía mezclarse con otras inferiores, sobre todo la judía. La persecución de judíos fue sistemática y se llegó a exterminar a varios
millones de personas. No obstante, esta eugenesia escondía intereses aun más turbios, ya que fue una forma de apropiarse de un enorme patrimonio
perteneciente a la comunidad que se pretendía eliminar].
2.3.3.2. Genes y cáncer
El cáncer se produce cuando un grupo de células no responde a los controles de proliferación y diferenciación celulares, y se replica sin control. La masa de
células resultante daña los tejidos sanos limítrofes, invadiéndolos y compitiendo por los nutrientes, induce la formación de nuevos vasos sanguíneos para poder
abastecer a las nuevas células e incluso puede establecer colonias en otros órganos (metástasis). Se atribuyen dos causas posibles al cáncer, si bien pueden
estar interrelacionadas: ciertos genes, llamados protooncogenes pueden mutar, inducidos por factores ambientales físicos, químicos o biológicos (causa
ambiental); por un lado un individuo puede poseer ciertos genes alterados, los llamados oncogenes (causa genética).
Causas ambientales, los agentes cancerígenos: la capacidad de producir cáncer de ciertos agentes químicos y físicos se descubrió por vía epidemiológica. Ya se
comentaron en el apartado correspondiente a las mutaciones inducidas.
[En 1775, un médico inglés atribuyó la alta incidencia del cáncer de escroto de los deshollinadores al hollín. Así, se identificó el primer producto químico
responsable de la aparición de esta enfermedad. Desde entonces, se han descrito numerosos agentes químicos cancerígenos (anilinas, tabaco, etc.). A principios
del siglo xx se estableció con claridad la relación existente entre el cáncer y las radiaciones, que ya se había sospechado tras el fallecimiento, por un proceso
canceroso, de algunos investigadores pioneros en el estudio de la naturaleza de las radiaciones (Marie Curie y su hija, entre otros) y a su alta incidencia entre los
trabajadores de las minas de uranio (Por ejemplo los operarios de una empresa de Andújar). La demostración más trágica se produjo en las explosiones atómicas
de Hiroshima y Nagasaki y, más recientemente, con el accidente de la central nuclear de Chernóbil. En estos momentos el escándalo del “uranio empobrecido” o
síndrome de los Balcanes es otro asunto de esta índole].
Causas genéticas del cáncer
[En 1911, Rous demostró la existencia de un virus infeccioso capaz de producir sarcomas (tumores sólidos) en pollos. Sesenta años después, se estableció que el
desarrollo del sarcoma se debía a un solo gen del virus, al que se denominó oncogén. Los oncogenes se describieron, erróneamente, como genes extraños
introducidos por virus que ocasionaban la proliferación de tumores.
La base genética del cáncer se había sospechado, además, por la predisposición hereditaria de determinadas familias para algunos cánceres y por las frecuentes
anomalías cromosómicas observadas en células procedentes de tumores.
En 1914, Theodor Boveri, mediante observaciones microscópicas, concluyó que las células malignas portan cromosomas anómalos y que cualquier agente que
origine esas aberraciones cromosómicas produce cáncer, pero desde 1970, gracias a técnicas de tinción y observación precisas, se ha determinado que los
cromosomas extraídos de tumores están rotos, con fragmentos soldados a otros cromosomas, repetidos varias veces, que otros faltan, etc. Pero estas reorganizaciones cromosómicas, ¿son causa del cáncer o efecto de su desarrollo?
La posibilidad de que una célula normal se transforme en cancerígena a causa de daños irreversibles inducidos por ciertos virus en algunos genes, impulsó la
búsqueda, en los tumores animales, de los genes víricos responsables del cáncer y de los genes afectados del hospedador.
En 1976 se demostró que el oncogén del virus del sarcoma de Rous es muy parecido a un gen del genoma del pollo que habría sido incorporado por el virus en su
genoma. Muchas veces, en cánceres de la especie humana, los genes víricos implicados son en realidad genes humanos que los virus han incluido por error al ser
replicados. El fenómeno se denomina transducción y ya ha sido mencionado al estudiar los virus como vectores génicos. En, otras ocasiones, parece ser que los
virus activan genes del hospedador que permanecen habitualmente inactivos].
Se ha descubierto que los oncogenes existen normalmente en las células, pero como proto-oncogenes. Estos genes codifican proteínas implicadas en la división
celular. Se cree en la posibilidad de que los cánceres de la especie humana se originen por mutaciones que convierten los proto-oncogenes en oncogenes. Esas
mutaciones causan el aumento de las señales estimuladoras de la división en el interior de las células.
Pero también se ha demostrado que los oncogenes no causan tumores por sí mismos y únicamente ciertas combinaciones de mutaciones, que afectan no sólo a
los proto-oncogenes, producen el estado maligno; por lo tanto se sospecha de la existencia de otro tipo de genes implicados en el cáncer: los genes supresores
de tumores, que codifican proteínas inhibidoras de la replicación celular, y los genes correctores de errores.
Estos resultados y otros procedentes de estudios sobre diferentes tumores apoyan la teoría de la evolución clonal, según la cual el cáncer puede derivar de una
sola célula alterada en su genoma. La enfermedad se desarrolla y se hace más peligrosa porque las células de un mismo linaje acumulan defectos en genes que
regulan la proliferación celular (como todas las células tumorales proceden de una sola, en realidad son clones de la primera, si bien presentarán diferencias en
sus genomas al ir acumulando mutaciones sucesivas).
La probabilidad de que una célula que porta una mutación permanente en un gen relacionado con el cáncer (por ejemplo un onco-gen) adquiera otra mutación en
otro gen, también relacionado con el cáncer (por ejemplo un gen supresor de tumores), es muy pequeña. Sin embargo, la probabilidad aumenta de forma
espectacular si los genes afectados determinan proteínas responsables de identificar y corregir errores originados durante la replicación. Si estos genes
reparadores o correctores de errores sufren una mutación, el número de mutaciones transmitidas a las células hijas se incrementa mucho.
Los cambios en otros tipos de genes facilitan el crecimiento del tumor, la invasión de tejidos locales y su reproducción en sitios distantes. Seguramente, las
hormonas, entre otros factores, refuerzan esa desrregulación.
La mayor parte de los tumores se inician en tejidos con una alta tasa de renovación como el epitelial (ya sea piel o mucosas o glandular), o la médula
ósea. Este hecho refuerza la idea de que la probabilidad de que cualquier gen mute (incluidos protooncogenes, genes supresores de tumores o genes correctores
de errores), aumentará si se producen muchas divisiones celulares, puesto que la mayor parte de los errores se producen en la transcripción del ADN.
Resumiendo, se puede decir que la causa del cáncer es genética, pero para que se desarrolle son precisas varias mutaciones que afecten a protooncogenes y/o a genes supresores de tumores y a genes correctores de errores. Algunas de estas mutaciones pueden ser congénitas pero otras se sabe que
son inducidas por distintos agentes mutagénicos, bien sustancias o bien radiaciones. También se sabe que ciertos virus pueden inducir algunos tipos de tumores,
en este caso porque arrastran consigo un oncogen de origen humano.
[Aunque un protooncogen mute a oncogen, los genes supresores de tumores se encargan de que la proliferación celular no tenga lugar. Incluso que un
protooncogen mute a oncogen es difícil puesto que los genes correctores de errores eliminan la copia defectuosa recién sintetizada. Pero si la mutación es
sufrida por genes “vigilantes” de la proliferación celular, entonces la proliferación celular y con ella el cáncer tiene vía libre].
Tratamiento del cáncer
La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que este tipo de enfermedad mata cada año a seis millones de personas. La terapia más eficaz en la lucha
contra el cáncer sigue siendo la prevención, que incluye, entre otras medidas, abstenerse de fumar, seguir una dieta rica en frutas, verduras y hortalizas; evitar
el exceso de peso, especialmente mediante el ejercicio físico regular; huir de las exposiciones prolongadas al Sol en las horas de mayor riesgo (de 11 a.m. a 3 p.m.
-hora solar-) o prevenir el contacto, sobre todo inhalación, con determinadas sustancias de probado efecto carcinogénico (como el amianto, el benceno, el
formaldehído, los disolventes de pinturas y pegamentos y los gases de motores de combustión, los alimentos ahumados o muy requemados, los pesticidas y
herbicidas). También debe cuidarse la exposición a radiaciones ionizantes (rayos X, “radioactividad”, etc.)
De forma complementaria a la labor preventiva, es importante la detección precoz de la enfermedad por medio de exámenes médicos periódicos, de manera que
se pueda erradicar en una fase temprana de su desarrollo, antes de que manifieste síntoma alguno.
Deben vigilarse las verrugas o lunares que se tienen así como los de nueva aparición (las personas de piel muy blanca suelen tener más lunares); ir igualmente al
médico si aparece cualquier tipo de bulto bajo la piel; en el caso de las mujeres, realizar por sí mismas una exploración del pecho para localizar posibles bultos y
hacerse mamografías a partir de los 40 años anualmente. También, a partir de los 40 años debe realizarse una exploración ginecológica anual así como una
citología de cuello de útero, para prevenir los tumores más frecuentes.
Por supuesto, la aparición de un bulto no es sinónimo de cáncer, ya que existen de muchos tipos: quiste sebáceo, tumores benignos, ganglios linfáticos,
endurecimientos del tejido, etc.
El tratamiento del cáncer, una vez que se ha puesto de manifiesto, incluye una serie de métodos tradicionales y otros, más novedosos, que intentan evitar los
efectos secundarios de los primeros.
Tratamientos tradicionales
Cirugía. Consiste en la extirpación del tumor o el tejido afectado. Gracias a este método se consiguen muchas curaciones. Además, es el único que permite el
análisis del tumor. No obstante, no siempre se consiguen eliminar las expansiones microscópicas del tejido canceroso, con lo cual “el cáncer vuelve a
reproducirse”. Si ya se ha producido la salida de células cancerígenas al torrente sanguíneo o linfático la cirugía también es insuficiente (metástasis).
El hábito de fumar y una dieta inadecuada parecen ser los agentes responsables de casi dos terceras partes de las muertes por cáncer. En el caso de la dieta,
parece que es tan importante lo que no se come como lo que se come, ya que, por ejemplo, los antioxidantes que contienen las frutas y las verduras podrían neutralizar los radicales libres de los agentes carcinógenos y tener por tanto una acción anticancerígena.
Quimioterapia. Es el empleo de fármacos para destruir las células tumorales. Aunque existen muchas clases de medicamentos anticancerosos, cada uno con su
propio mecanismo de actuación, la mayoría persigue el bloqueo de la capacidad multiplicativa de las células cancerosas. Los mejores resultados se suelen
obtener combinando varios fármacos. El problema que presenta este método es que destruye muchas células sanas, con la consiguiente aparición de efectos
secundarios.
Radiación. Este método utiliza rayos X y rayos para irradiar la región afectada por el tumor. Con ello se persigue, tanto la destrucción directa de las células
irradiadas, como la indirecta, a través de su inducción al suicidio celular (apoptosis). La irradiación se puede realizar desde fuera del organismo o instalando en la
región tumoral píldoras o fluidos radiactivos. Estos métodos están mejorando porque la tecnología avanza y los aparatos son cada vez más precisos en la
localización e irradiación del tumor.
Trasplante de médula ósea. Este método se utiliza para el tratamiento de las leucemias y los linfomas (cánceres del aparato linfático), así como para reforzar el
sistema hematopoyético de los pacientes que han recibido grandes dosis de radiación o quimioterapia.
El proceso de trasplante de médula implica la destrucción, mediante fuertes dosis de radiación o quimioterapia, de las células madre del paciente y el implante de
nuevas células madre extraídas de la médula ósea (o de la sangre) de un donante o de muestras del propio paciente extraídas de antemano y seleccionadas.
Nuevas terapias:
Inmunoterapia. Se basa en potenciar las propias defensas del organismo y presenta varias líneas de actuación, aunque todas ellas tienen en común la posibilidad
de detectar antígenos tumorales en las células afectadas:
a) Tratamiento no específico con las propias sustancias que el organismo fabrica en respuesta a las infecciones como el interferón y las interleucinas. Estos
tratamientos son poco eficaces por sí solos.
b) Creación de anticuerpos monoclonales contra algunos antígenos existentes en la superficie de las células cancerosas. Estos anticuerpos pueden destruir
directamente a las células tumorales o bien, servir de marcadores para que ciertos glóbulos blancos ataquen a las células cancerosas.
c) Mediante la creación de vacunas contra el cáncer se pretende provocar que las células T u otros componentes del sistema inmunitario reconozcan y ataquen
enérgicamente al tejido tumoral.
d) La inmunoterapia adoptiva es una técnica consistente en la extracción de linfocitos T del paciente y en su exposición a los antígenos tumorales, en el
laboratorio, para estimular su respuesta. Posteriormente se inyectan al mismo individuo poblaciones de estas células tratadas.
Terapia génica. Esta técnica utiliza las características de infección de algunos virus para introducir copias normales de los genes dañados en las células
cancerosas. Es un procedimiento que está en sus comienzos y pretende aprovechar las cualidades de los vectores víricos.
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tema 2.3. genética aplicada