La explicación de diferentes fenómenos biológicos a través del conocimiento de los genes y su expresión permite abordar la biología bajo la perspectiva genómica. Por ejemplo, la producción de la proteína colágena puede explicarse a través de conocer la localización del gen de colágena y cómo se forman el ARN y las proteínas a partir de ese molde genético. En nuestro ejemplo, el gen de colágena es nuclear y a partir de él se copia un ARN precursor que madura en el interior del núcleo hasta producir un ARN mensajero. Este ARN mensajero sale al citoplasma, en donde se asocia con ribosomas. En el ribosoma se traduce el mensaje en proteína, que por llevar una señal química, que es la secuencia de aminoácidos en esa proteína, le permite entrar en el retículo endoplásmico rugoso, de donde pasará al aparato de Golgi, de donde a su vez saldrá de la célula en una vesícula. La proteína se depositará en la matriz extracelular. La información en la secuencia de nucleótidos en el gen nos permite predecir la estructura y función de los productos derivados de su expresión. Por ello, el conocimiento de la secuencia de nucleótidos de los genomas de las diferentes especies es parte importante del conocimiento de su biología.
Aunque las noticias sobre la manipulación de los seres vivos se remontan por lo menos a 12 000 años de antigüedad, cuando los seres humanos intentaron la domesticación de las primeras plantas y animales, la manipulación del material genético de manera formal se inicia en 1971, cuando se da a conocer el papel de ciertas enzimas bacterianas (enzimas de restricción) que permiten el rompimiento del ADN viral, en sitios específicos. La tecnología derivada de este descubrimiento se denominó del ADN recombinante y desde su hallazgo ha ido revolucionando prácticamente todos los campos de la biología experimental y ha permitido el desarrollo de nuevos organismos para beneficio de la humanidad. Ahora, al manipular los genes, los genetistas pueden alterar los fenotipos de los organismos sin esperar que las mutaciones al azar produzcan los fenotipos adecuados.
Además, los nuevos conocimientos acerca de la replicación y de los procesos de transcripción, traducción, así como el procesamiento del ARN y la regulación génica han podido ser resueltos por medio de las técnicas de ADN recombinante.
©
Francisco Bolívar (adaptación).A partir de la tecnología del ADN recombinante surgió la biotecnología, que se usa para producir medicinas, químicos para la industria y productos alimentarios diversos, para lo cual el uso de microorganismos ha sido de vital importancia. Con la nueva tecnología, las nuevas cepas, creadas artificialmente al introducir en el genoma bacteriano genes manipulados in vitro, producen sustancias diversas, como péptidos y proteínas humanas que, evidentemente, no eran sintetizadas por las cepas originales. Por ejemplo, en 1982 se aprobó el uso de la insulina humana producida por bacterias recombinantes, que resolvió el problema de las reacciones alérgicas que desarrollaban algunos diabéticos ante la insulina extraída de los páncreas de ganado vacuno y de cerdos.
Sin embargo, a pesar de los beneficios evidentes que pueden obtenerse mediante el uso de la biotecnología (la reducción de los contaminantes del medio o el control de las plagas, por mencionar algunos ejemplos), la producción de organismos transgénicos ha desencadenado gran controversia ante las repercusiones que puede tener esta tecnología en el largo plazo. Cuando a un ratón se le introdujo el gen que codifica para la insulina humana, éste desarrolló mayor tamaño de lo normal y, a pesar de que este hecho pudiera considerarse irrelevante, no deben menospreciarse las consecuencias inesperadas de la transgenia, que demuestran la intensa interacción que tienen los sistemas vivientes. Los genes clonados previamente se insertan en un vector molecular que luego se propaga en microorganismos, como bacterias o levaduras, para después integrarse al genoma de plantas o de animales. Esos vectores pueden ser plásmidos (como el plásmido pBR322) o fragmentos de genomas virales. Para que el gen clonado pueda pasar de una generación de células a otra, es necesario que se integre a los cromosomas del organismo que lo recibe. En algunas ocasiones se presenta un reemplazo del gen normal por el gen clonado. Se denomina
knockout génico al reemplazo de un gen normal por un gen clonado que se ha mutado, con la intención de demostrar la función que desempeña el gen normal. Contrariamente, la adición de genes se lleva a cabo cuando el gen clonado se integra al genoma del organismo en un lugar diferente al del gen normal.
El término clonación puede significar la formación de muchas copias de un determinado gen o la formación de dos o más organismos con composición genética idéntica, como ocurre en la mitosis. En los organismos con reproducción sexual, en donde se unen dos células diferentes, la clonación no ocurre. Sin embargo, en la naturaleza, esto sucede cuando se producen gemelos idénticos; o en el laboratorio, cuando los investigadores toman células de embriones tempranos para obtener múltiples organismos idénticos. En las plantas, el proceso de clonación es más sencillo, pues basta con tomar fragmentos de ellas y exponerlos a la acción de hormonas de crecimiento. Por mucho tiempo se pensó que las células somáticas de los animales no servían para la clonación debido a que experimentaban cambios genéticos irreversibles. Sin embargo, en 1997 Ian Wilmut y Keith Campbell, del Roslin Institute de Escocia, crearon a Dolly, la primera oveja clonada a partir de células somáticas. El método consistió simplemente en reemplazar el núcleo de un huevo por el núcleo de una célula somática adulta, creando así un cigoto híbrido. El objetivo era la obtención de ganado clonado que sirviera como biorreactor para la obtención de diversos productos farmacéuticos como factores de coagulación o insulina.
El análisis de los cromosomas de Dolly, cuando tenía tres años, demostró que sus telómeros estaban acortados, en forma similar a los de una célula somática de un organismo adulto de nueve o 10 años. Posteriormente, Dolly desarrolló una enfermedad pulmonar progresiva, señalada como resultado de un proceso de envejecimiento prematuro. Finalmente, en 2003, se le practicó la eutanasia al cumplir seis años de edad. El análisis de clones de ratones y ganado mostró que sus telómeros tenían el tamaño normal. La creación de clones tiene un gran potencial para crear rebaños con características ventajosas, aunque podría hacerlos más susceptibles a enfermedades raras.
La posible clonación de seres humanos ha despertado gran inquietud en todos los ámbitos de la sociedad. La mayoría de las opiniones al respecto consideran que la clonación de seres humanos es éticamente inaceptable. Las objeciones son de diversa índole, por ejemplo, sólo los más ricos y poderosos tendrían acceso a esta tecnología, y lo harían por vanidad o por obtener réplicas de sí mismos que actuaran como donadoras de órganos en caso de enfermedades graves.
Sin embargo, es necesario señalar las variantes que presenta la clonación: clonación reproductiva y clonación terapéutica. En el primer caso, el objetivo es la obtención de un animal (o eventualmente un ser humano, aunque, para nosotros, la clonación no parece ser una buena estrategia de reproducción). En el segundo, la intención es la de obtener células de embriones muy tempranos que puedan funcionar como células troncales que tengan el potencial para tratar diversas enfermedades.
Las células troncales embrionarias son pluripotentes, pueden ser cultivadas indefinidamente y retienen sus potencialidades por mucho tiempo. Estas células pueden obtenerse de la masa interna de células de blastocisto, que han resultado de fecundaciones in vitro, o de las células derivadas de embriones que han sido abortados espontáneamente.
La importancia médica de estas células es enorme. Si bien han perdido su capacidad para formar todo un organismo (facultad que sólo tiene el cigoto), son capaces de formar cualquier tipo celular del organismo.
Los organismos adultos también poseen células troncales, pero éstas son multipotentes o unipotentes. Las primeras pueden diferenciarse en un número limitado de tipos celulares. Por ejemplo, las células del tejido hematopoyético que se encuentran en la médula ósea dan lugar a dos tejidos: el sanguíneo y el linfoide, cada uno de ellos formado por varios tipos celulares. Las células unipotentes como las células germinales de los testículos sólo dan origen a un tipo celular, los espermatozoides.
El uso terapéutico de las células troncales se ha enfocado en el tratamiento de enfermedades y en daños causados a los tejidos. Por ejemplo, en la actualidad se trasplanta médula ósea para curar a pacientes con ciertos tipos de cáncer, pues las células de la médula de un organismo normal tienen la habilidad de diferenciarse y proliferar en el cuerpo del enfermo.
En la terapia de regeneración se han obtenido importantes avances con el uso de células troncales. En la regeneración de hueso se ha desarrollado una técnica que consiste en la formación de un gel de colágeno que contiene plásmidos con el gen para la hormona paratiroidea (involucrada en la osificación del cartílago). El gel impregnado con los plásmidos se coloca en el espacio que dejan dos fragmentos de hueso roto. Conforme las células migran hacia la matriz de colágeno, incorporan el plásmido con el gen para la hormona y empiezan a fabricarla. Esto desencadena la osificación y la formación de hueso nuevo. La técnica es una solución en casos de fracturas graves y en problemas derivados de la osteoporosis.
