El microbiólogo alicantino ha sido uno de los seleccionados para recibir el Premio Albany 2017, uno de los premios más prestiosos en Estados Unidos y uno de uno de los más importantes del mundo dentro del mundo de la medicina y de las investigaciones biomédicas. Francisco Mojica ha jugado un papel destacado en la creación de un sistema de edición de genes que ha sido llamado el descubrimiento del siglo y por ello el proximo 27 de septiembre se va a convertir en el primer español en recibir este galardón. El Albany es un galardón que premia las contribuciones que han llevado a cabo los cinco galardonados en el desarrollo de CRISPR-Cas9, una tecnología de ingeniería genética llena de cifras que aprovecha un proceso natural del sistema inmune bacteriano. Dicha tecnología sirve para que las bacterias destruyan a los virus, según ha explicado Mojica en Las mañanas de RNE. "Los virus son mucho más pequeños que las bacterias y pueden infectar a nuestro organismo, a plantas y a bacterias" -ha asegurado- "Las bacterias detectan esa infección y se guardan una memoria del virus entonces cuando el virus vuelve a infectar lo reconocen y destruyen, es decir, es un sistema de inmunidad con memoria, son capaces de autovacunarse".
Son cerdos comunes, de granja, de los que solemos nutrirnos habitualmente. Pero en los últimos meses decenas de científicos están pendientes de ellos. Porque, si todo sale bien, serán los protagonistas de un procedimiento revolucionario que busca desarrollar órganos humanos en su interior. Desde Murcia, estos animales están poniendo números a una investigación que dirige el español Juan Carlos Izpisúa en California. Primero el páncreas, después los riñones, más tarde el cartílago y la córnea... Son los primeros órganos y tejidos que están intentando eliminar en el cuerpo porcino para posteriormente fabricarlos en su interior con células humanas. No es ciencia ficción, está empezando ahora y España puede ser el país donde esta técnica pionera dé sus primeros frutos, algo para lo que, eso sí, falta todavía tiempo. LEER MÁS....
Tiempo y espacio. Dos conceptos inseparables para comprender el Universo y que ahora también definen la clave para lograr células capaces de convertirse en órganos humanos en el interior de animales. Un equipo multicéntrico dirigido por Juan Carlos Izpisúa ha logrado desarrollar un método sencillo y poco costoso con el que se obtienen células de gran calidad y maleabilidad que, insertadas en un lugar concreto del embrión de un animal, dan lugar a tejidos humanos. Es el primer paso necesario para hacer realidad la medicina regenerativa y que a partir de las células de un paciente se consigan injertos listos para trasplantes y tratamientos para enfermedades que hoy no tienen solución. LEER MÁS...
Y creó Dios al hombre a su imagen, a imagen de Dios lo creó; varón y hembra los creó." (Génesis 1, 27).
El hombre, al que la Biblia sitúa en el centro del universo, siempre ha intentado superar las adversidades. Desde las primeras civilizaciones, hay constancia de diferentes estrategias para hacer frente a múltiples procesos patológicos. Los papiros egipcios donde se describían recetas y fórmulas mágicas fueron, para la época, lo que ahora son los modernos artículos científicos que publican revistas biomédicas. La idea que persiguen investigadores y médicos es frenar los trastornos relacionados con el envejecimiento, como el cáncer o la enfermedad cardiovascular, o conseguir repuestos eficientes para reemplazar tejidos dañados. Esa es la finalidad de múltiples estudios de terapia celular y la última iniciativa viene de la mano del cerdo. Varios grupos de investigación están apostando por este animal para que sea la fábrica donde se generen órganos humanos listos para trasplante, pero la propuesta más innovadora, y prometedora, viene del investigador español Juan Carlos Izpisúa.
Desde su laboratorio del Salk Institute en La Jolla, California, ha desarrollado un procedimiento que dará que hablar en los próximos meses. Gracias a su técnica, ya ha logrado generar órganos en diferentes animales, tal y como expuso recientemente en una conferencia celebrada en Albacete (su provincia natal) dentro del Ciclo de Seminarios de Investigación en Biomedicina 2014, organizado por el Instituto Roche a la que EL MUNDO asistió. LEER NOTICIA COMPLETA.
El ser humano lleva siglos buscando fórmulas que le acerquen a la eterna juventud o que al menos, retrasen el envejecimiento.A pesar de que el reto es difícil, investigadores españoles han conseguido definir algunos marcadores genéticos que hacen que nuestros tejidos y órganos vitales enfermen. Uno de estos avances ha sido, recientemente, portada de la revista "Nature": la casi eterna juventud ya es una realidad en laboratorio. El equipo del investigador Juan Carlos Izpisúa ha conseguido reprogramar células viejas y retrotraerlas a 70 u 80 años atrás. Esta posibilidad de dar marcha atrás al reloj biológico, es una esperanza para los niños enfermos de progeria, un envejecimiento prematuro que hace que mueran con dolencias de ancianos.
Craig Venter, uno de los «padres» del genoma dio hace cuatro años el primer paso firme hacia la creación de vida artificial. Lo hizo al generar en el laboratorio la primera célula sintética. Hoy la revista científica «Science», la misma que anunció el avance de Venter, muestra esta vez un paso de gigante en esta carrera científicaque quizá se convierta en la zancada definitiva: por primera vez se ha sintetizado un cromosoma eucariota, un organismo vivo complejo. O lo que es lo mismo, se ha fabricado ADN artificial de una célula compleja, similar a la que tienen las plantas y animales, incluyendo el ser humano. Se trata de un cromosoma de la levadura, un humilde hongo con el que se fabrica desde hace siglos la cerveza o el pan.
El avance no queda solo en la fabricación desde cero de este cromosoma artificial al que han llamado synIII. Los científicos han demostrado que ese cromosoma sintético funciona como uno natural, una vez insertado. No altera la vida de la levadura. Y también que se puede generar sin copiar de la Naturaleza, alterando racionalmente las células con fines prácticos. Pero en ningún caso se puede afirmar que se haya creado vida artificial. «La vida es mucho más que ADN», sintetiza la profesora de Microbiología de la Universidad Complutense, María Molina.
Investigadores de la Universidad de Pennsylvania, en Estados Unidos, han manipulado genéticamente con éxito las células inmunes de 12 pacientes con el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) para resistir la infección. Así, han conseguido disminuir las cargas virales de algunos pacientes a los que se les retiró totalmente la terapia con medicamentos antirretrovirales, e incluso en uno de ellos los niveles del virus se hicieron indetectables. LEER MÁS...
Un nuevo escándalo puede ensombrecer de nuevo la investigación en células madre. El esperanzador ensayo de Haruko Obokata, del Centro RIKEN de Kobe, en Japón, en el que se presentaba un revolucionario método para generar células madre pluripotentes capaces de diferenciarse en cualquier tipo de células que podría ser el punto de partida para una nueva era de la medicina regenerativa podría ser en verdad un nuevo caso de manipulación de resultados. LEER MÁS...
Un grupo de científicos estadounidenses ha conseguido por primera vez células madre embrionarias con el mismo ADN (clonadas) de un adulto. El trabajo es el primer éxito en humanos de la técnica que dio origen, por ejemplo, a la oveja Dolly, pero los autores insisten en que no se trata de obtener personas clonadas, sino en llegar a la fase de blastocisto del embrión (alrededor de los cinco o seis días de desarrollo) para extraer las células madre. Teóricamente, estas podrían luego diferenciarse en tejidos que el paciente necesitara para un autotrasplante, que, como tendrían el mismo material genético que el receptor, podría usarse sin riesgo de rechazo. El ensayo, dirigido por Shoukhrat Mitalipov, de la prestigiosa OHSU (Oregon Health & Science University ), se publica en Cell.
La técnica utilizada es la de transferencia nuclear:: se toma un óvulo de una donante, se le extrae el núcleo y se le inserta una célula adulta —también se ha ensayado con otras fetales, más adaptables— del posible receptor. Luego, el óvulo se activa, y empieza a dividirse en los primeros pasos del desarrollo embrionario. Al llegar a la fase de blastocisto (una especie de pelota de células), se destruye y se obtienen las células madre. Esto sucede porque al cambiar el material genético el óvulo deja de tener una sola cadena de ADN para tener dos, lo normal en las células. Esta es la situación que se da en la naturaleza cuando hay una fecundación (el padre aporta una copia del material genético y la madre otra), salvo que estas células tendrían las dos copias de un mismo individuo: son, por eso, una clonación. LEER MÁS....
En 2003, el Proyecto Genoma Humano concluyó que solo el 2% eran genes. ENCODE descubre ahora que hasta el 80% del genoma cumple una función. El "ADN basura" es un gran panel de interruptores que regula los genes. Permitirá avances en la compresión de algunas enfermedades.
Más de 400 científicos de todo el mundo han dado un "gran paso" en la comprensión del funcionamiento del genoma humano. Un equipo de investigadores biomédicos del proyecto ENCODE, entre ellos varios españoles, ha descubierto que la mayoría de lo que ahora se conocía como "ADN basura" es, en realidad, información útil e importante. De hecho, es esencial para que los genes humanos funcionen ya que regula su actividad. Estos científicos han presentado este jueves en Londres los resultados de más de un millar y medio de experimentos para interpretar el ADN que se han publicado simultáneamente en tres revistas científicas, la británica Nature, y las estadounidenses Genome Research y Genome Biology.
En 2003, el Proyecto Genoma Humano logró secuenciar el ADN de los seres humanos, mostrando que solo el 2% de nuestro genoma contenía genes, que son las instrucciones para hacer proteínas.
Ahora, con el mapa descrito por ENCODE, se concluye que cerca del 80% del genoma está activamente haciendo algo, es decir, contiene elementos relacionados con algún tipo de función bioquímica, hasta un total de 120 funciones diferentes.
Estos hallazgos son fruto del proyecto ENCODE (Enciclopedia de los Elementos del ADN), la investigación de mayor envergadura que en la actualidad se está llevando a cabo en el campo de la genómica. Es un consorcio público y abierto a la investigación impulsado por el National Human Genome Research Institute de EE.UU. Su objetivo es identificar todos los elementos funcionales de la secuencia del genoma humano.
"Este es uno de esos grandes pasos que transforman nuestra comprensión de la genética", afirmó Ewan Birney, coordinador del proyecto e investigador del Instituto Europeo de Bioinformáticos de Hinxton (Cambridgeshire, este de Inglaterra), en una rueda de prensa celebrada en el Museo de Ciencia de Londres, recoge la agencia Efe.
Los genes funcionan gracias al "ADN basura"
Este equipo de investigadores ha descubierto que sin el hasta ahora conocido como "ADN basura", que en realidad es un gran panel de control con millones de interruptores que regulan la actividad de los genes, estos no funcionarían, informa Servimedia.
El ENCODE ha presentado ahora "un mapa detallado de la función del genoma que identifica cuatro millones de interruptores de genes". El coordinador del proyecto, Ean Birney, del European Bioinformatics Institute, ha señalado que "nuestro genoma solo funciona gracias a los interruptores, millones de lugares que determinan sin un gen se enciende o se apaga".
Sin estos millones de interruptores que regulan la actividad de nuestros genes estos no funcionarían y aparecerían enfermedades.
"El Proyecto Genoma Humano mostró que sólo el 2% de nuestro genoma contiene genes, que son las instrucciones para hacer proteínas. Con el mapa de Encode, podemos ver que cerca del 80% del genoma está activamente haciendo algo. Hemos encontrado que una gran parte del genoma -de hecho, una cantidad sorprendente- está implicada en controlar cuándo y dónde se producen las proteínas más allá de simplemente fabricarlas", señala Birney.
El coordinador del proyecto señala que "estos descubrimientos nos ofrecen el conocimiento que necesitamos para mirar más allá de la estructura lineal del genoma y ver cómo toda la red está conectada. Tan importante es saber dónde están ubicados ciertos genes como también qué secuencias los controlan".
Esta información ha ayudado a los científicos a entender mejor cómo se regula la expresión de los genes, qué factores determinan que las proteínas se produzcan en las células apropiadas y en el momento adecuado, y permitirá nuevos avances en la comprensión de dolencias como la enfermedad de Crohn (del sistema inmunológico, de origen desconocido).
Inversión de 147 millones de euros
La investigación, que cuenta con una inversión de más de 185 millones de dólares (146,6 millones de euros), recoge el relevo del Proyecto Genoma Humano que hace más de una década logró secuenciar el ADN de los seres humanos.
Desde 2003, el Proyecto ENCODE intenta dilucidar los entresijos del ADN secuenciado y crear un catálogo con todos los elementos funcionales que contiene el genoma, que cuando se mezclan constituyen la información necesaria para formar todos los tipos de células y órganos del cuerpo humano.
A día de hoy, ENCODE ha recolectado tantos elementos que si se imprimiesen sobre un mural, este mediría hasta 16 metros de alto y 30 kilómetros de largo, y que, en términos de capacidad, suman cerca de 15 terabytes de información en bruto, un "auténtico festín de datos genéticos", disponibles públicamente en internet.
Más de 442 científicos, 22 españoles
El proyecto corre a cargo de un consorcio internacional que aúna los esfuerzos de 442 científicos -22 de ellos españoles-, procedentes de 32 laboratorios del Reino Unido, Estados Unidos, España, Singapur, Japón y Suiza, que han llevado a cabo un total de 1.649 experimentos con 147 tipos de células.
Entre esos científicos, destaca el catalán Roderic Guigó, coordinador del programa de Bioinformática y Genómica del Centro de Regulación Genómica y profesor en la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, quien ha liderado el grupo de análisis de ARN de ENCODE.
"Sabíamos que había mutaciones en el ADN que estaban asociadas con enfermedades, pero no sabíamos por qué. Ahora sabemos que posiblemente una de las razones sea porque ocurren en alguno de estos interruptores o regiones reguladoras, de las que antes desconocíamos su existencia", ha explicado en una entrevista con Efe Guigó, quien considera que ENCODE ha cambiado el concepto de gen.
"Hasta ahora veíamos el ADN como un collar de perlas en el que cada perla era un gen. Ahora vemos que esta definición es un poco simplista, porque hay genes que se superponen los unos a los otros y que las fronteras no están bien definidas", ha añadido Guigó.
Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) han probado con éxito la primera terapia génica contra el decaimiento del organismo asociado al envejecimiento. Por el momento, la 'terapia antienvejecimiento' ha conseguido, con un solo tratamiento, prolongar la vida de ratones hasta en un 24%.
El trabajo, que publica este miércoles en la revista 'EMBO Molecular Medicine', desarrolla una estrategia nunca antes empleada para combatir el envejecimiento, se trata de un tratamiento efectivo y seguro -en el modelo animal-, que actúa directamente sobre los genes, pero que se aplica a animales adultos, y una única vez.
Liderado por la directora del CNIO, Maria A. Blasco, y Bruno M. Bernardes de Jesús, coautor del trabajo, en colaboración con Eduard Ayuso y Fátima Bosch, del Centro de Biotecnología Animal y Terapia Génica de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), trataron a ratones adultos, de un año de edad; y viejos, de dos años. En ambos casos la terapia génica tuvo un efecto "rejuvenecedor", escriben los autores.
Los ratones que fueron tratados al cumplir el año vivieron, de media, un 24% más; los de dos años, un 13$ más. Así, la terapia consistiría en lograr que las células expresen telomerasa, la enzima que 'ralentiza' el 'reloj biológico'.
En general, la terapia mejoró sensiblemente la salud de los animales, retrasando la aparición de enfermedades asociadas a la edad -como la osteoporosis y la resistencia a la insulina- y mejorando los valores de indicadores de envejecimiento, como la coordinación neuromuscular.
Este trabajo "demuestra que es posible desarrollar una terapia génica antienvejecimiento con telomerasa sin aumentar por ello la incidencia de cáncer", escriben los autores. "Los organismos adultos acumulan daños en el ADN resultado del acortamiento de los telómeros, este trabajo muestra que una terapia génica basada en la producción de telomerasa es capaz de reparar o retrasar este tipo de daño", añaden.
La telomerasa, tratada como un virus
La terapia se basa en tratar al animal con un virus cuyo ADN ha sido modificado, concretamente ha sido sustituido por la enzima telomerasa, uno de los genes más importantes para el envejecimiento. La telomerasa repara los extremos de los cromosomas, los llamados telómeros, y al hacerlo frena el reloj biológico de la célula y por ende del organismo. El virus, al infectar al animal, actúa como un vehículo que deposita el gen de la telomerasa en las células.
Los telómeros son estructuras que protegen los extremos de los cromosomas, pero de forma limitada en el tiempo: con cada división de la célula, los telómeros se acortan, hasta que se reducen demasiado y ya no pueden desempeñar su función. Como resultado, la célula deja de dividirse y envejece, o muere. Esto se evita con la telomerasa, que frena el acortamiento de los telómeros o incluso los reconstruye de nuevo.
El gen de la telomerasa, no obstante, sólo está activo en la mayoría de las células antes del nacimiento; las células del organismo adulto, salvo excepciones, no tienen telomerasa. La excepción son las células madres adultas y las cancerígenas, que se dividen sin límite y son por tanto inmortales. Precisamente, riesgo de promover el desarrollo de tumores siempre había supuesto un obstáculo a la hora de plantear terapias antienvejecimiento basadas en la telomerasa.
Por esta razón, los investigadores destacan que los animales de este ensayo no han desarrollado cáncer. Los investigadores lo atribuyen a que la terapia comienza cuando los animales ya son adultos, y por tanto no tienen tiempo de acumular el número de multiplicaciones aberrantes necesarias para la aparición de tumores.
El virus empleado para llevar el gen de la telomerasa a la células derivan de otros no patógenos en humanos y que no tienen capacidad para replicarse. Por tanto son "muy seguros, ampliamente usados en terapia génica con un gran éxito en el tratamiento de la hemofilia y enfermedades oculares".
Vía al tratamiento de enfermedades
Los investigadores Virgina Boccardi, de la Universidad Segunda de Nápoles, y Utz Herbig, del New Jersey Medical School-University Hospital Cancer Centre, han señalado que este trabajo se considera ante todo una "prueba de concepto de que la terapia génica con el gen de la telomerasa es una estrategia factible y en general segura para prolongar la vida en buenas condiciones de salud y tratar enfermedades relacionadas con presencia de telómeros cortos".
Así, destacan que aunque a corto plazo su aplicación en humanos contra el envejecimiento no es posible, sí podría abrir una nueva vía al tratamiento de enfermedades relacionadas con la presencia en los tejidos de telómeros anómalamente cortos, como algunos casos de fibrosis pulmonar humana.
Del trabajo Blaco destaca que, aunque "el envejecimiento hoy no se considera una enfermedad, cada vez más los investigadores tendemos a verlo como la causa común de enfermedades como la resistencia a la insulina o las cardiovasculares, cuya incidencia aumenta con la edad", por tanto, si se trata el envejecimiento de las células se podrían tratar también las enfermedades.
Por su parte, Bosch señala que el decubrimiento "podría ser imprescindible para una terapia antienvejecimiento, ya que cualquier otra estrategia requeriría de una administración constante del fármaco durante toda la vida del paciente, aumentando el riesgo de efectos adversos".
En clase acabáis de adquirir algunos conocimientos (al menos eso espero) acerca de la tecnología del ADN recombinante. También os he hablado en este mismo blog acerca de éste y otros aspectos relacionados con la ingeniería genética, sólo tenéis que buscar entradas anteriores. En cualquier caso os dejo esta animación que ilustra de manera sencilla como se realiza la clonación de genes en esos elementos extracromosómicos bacterianos llamados plásmidos.
La ingeniería genética es aplicada en diferentes campos, incluyendo la industria, la agricultura, y por supuesto la medicina. Pero con cada nuevo avance o descubrimiento surge el debate sobre si se deben seguir estas líneas de investigación o abandonarse alegando cuestiones éticas y religiosas. En esta ocasión, un grupo de científicos en Texas aplicó un proceso que involucra a células madre para crear ratones con genes provenientes de dos machos diferentes. Aplicado de la forma correcta, esto podría ayudar a especies de mamíferos en extinción, pero antes de considerar la posibilidad del traslado de este proceso a la genética humana, lo cierto es que debemos hilar muy fino para comprenderlo por completo. LEER MÁS...
En clase acabáis de adquirir algunos conocimientos (al menos eso espero) acerca de la tecnología del ADN recombinante. También os he hablado en este mismo blog acerca de éste y otros aspectos relacionados con la ingeniería genética, sólo tenéis que buscar entradas anteriores. En cualquier caso os dejo esta animación que ilustra de manera sencilla como se realiza la clonación de genes en esos elementos extracromosómicos bacterianos llamados plásmidos.
Seguimos abundando en este apasionante y controvertido asunto. En las últimas semanas han aparecido en diversos medios de comunicación noticias referentes a la clonación. De sus pros y contras podemos debatir cuando queráis, en el blog o en clase. Si habéis leído los post que sobre Biotecnología voy colgando de vez en cuando, sabréis algo más del tema. En Biología, la palabra clonación tiene dos significados: en el ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicar en el laboratorio un gen o un fragmento de ADN; en un contexto reproductivo, la clonación es un proceso mediante el que se obtienen individuos (células, embriones u organismos) genéticamente idénticos, denominados clónicos. En el laboratorio pueden conseguirse animales clónicos mediante dos vías: por disgregación de células embrionarias y mediante transferencia nuclear. La clonación puede realizarse con fines terapéuticos y con fines reproductivos. La clonación terapéutica tiene como finalidad obtener tejidos y órganos que puedan ser trasplantados en un individuo enfermo. La clonación reproductiva tiene como objetivo conseguir embriones humanos que puedan ser implantados y se desarrollen en el útero de una mujer. Este tipo de clonación es motivo de grandes discusiones de carácter ético.
Como véis, clonación y células madre son dos debates de actualidad y estrechamente vinculados. Aquí os dejo otra animación que espero os ayude a comprender mejor estos procesos.
(Es continuación del post "Biotecnología I" de 20/01/2009)
¿Todas las células de nuestro organismo se dividen?
En los organismos pluricelulares adultos no todas sus células tienen la misma capacidad para dividirse. Existen células como las de la piel, el epitelio intestinal o la médula ósea que se reproducen rápidamente. Otras, por el contrario, se encuentran en un periodo quiescente (fase Go del ciclo celular) y no se dividen nunca, como las neuronas y las células musculares estriadas, o al menos eso se pensaba. Lo que ocurre es que su tasa de renovación es muy baja y solo lo hacen bajo determinados estímulos. En las plantas, sólo se dividen las células de tejidos meristemáticos, que formarán células especializadas carentes de capacidad de división que morirán transcurrido cierto tiempo. Las células humanas normales se dividen entre 50 y 70 veces, y con este número de divisiones les basta para mantener hasta un siglo la vida sana de una persona. Agotado este número simplemente envejecen y dejan de reproducirse, entrando en un proceso de senescencia, no proliferativo
¿Qué reloj les indica a las células cuando deben dividirse y cuando parar?
En el control del ciclo celular intervienen distintos factores: unos son de tipo enzimático (las llamadas proteínas de disparo o ciclinas), otros son los protooncogenes y los genes supresores de tumores (genes que regulan determinadas etapas del ciclo), también influye el desequilibrio en la relación nucleocitoplasmática, la inhibición por contacto con células vecinas, las necrohormonas, etc. Se han descubierto proteínas como p53 y Rb que controlan el ciclo celular y actúan como supresores tumorales bloqueando puntos clave del ciclo (Rb controla el paso a través del “punto de restricción” situado al final de la fase G1, si se supera dicho punto la célula se divide sin posibilidad de dar marcha atrás). Si se eliminan estos supresores tumorales las células escapan a la senescencia y siguen dividiéndose aunque no indefinidamente. Existe otro freno que las células deben superar para poder convertirse en inmortales: el acortamiento de los telómeros.
Los telómeros son secuencias de ADN repetitivo que protegen los extremos de los cromosomas y no se copian completamente con cada replicación. El resultado es que los telómeros se van acortando progresivamente tras cada división celular y se va perdiendo gradualmente información genética. La longitud de éstos depende del enzima telomerasa que se encarga de reparar los errores de copia en cada replicación. Las células que expresan este enzima, como las germinales, no presentan acortamiento en sus telómeros. Pero la mayoría de las células del organismo no tienen telomerasa, y el trabajo de los científicos ha consistido en lograr su síntesis mediante Ingeniería Genética. La creación de células humanas que no dejan de dividirse (aparentemente “inmortales”) por científicos estadounidenses de la Geron Corporation ha permitido concluir que los telómeros podrían ser el “reloj biológico” que cuenta el número de veces que la célula se ha dividido, de tal forma que, cuando la célula alcanza una longitud telomérica crítica, la célula hija deja de dividirse.
Por tanto, existen dos mecanismos en el control de la división celular. El reloj mitótico (los telómeros) y los supresores tumorales. El reloj mitótico cuenta el número de veces que una célula se ha dividido y determina el momento en que debe dejar de hacerlo; los supresores tumorales cuidan de llevar a cabo esta parada. Si una célula lograra burlar estos dos mecanismos activando la telomerasa e inactivando los supresores tumorales, podría dividirse indefinidamente y originar un tumor.
¿En qué consiste el “suicidio celular” programado?
La apoptosis o “suicidio celular” programado es un proceso natural, bien estudiado y necesario para el buen funcionamiento del organismo. Después de un determinado número de divisiones, las células entran en un proceso degenerativo. De esta manera se evita que cualquier órgano particular ocupe demasiado espacio dentro del cuerpo y también se garantiza que todo marche bien durante el desarrollo evolutivo embrionario. Además, todo ser vivo debe desembarazarse de células que a lo largo de su vida han ido acumulando mutaciones y errores susceptibles de convertirlas en un potencial cáncer. En definitiva, en un individuo adulto continuamente están muriendo células que son sustituidas por otras nuevas. La apoptosis conlleva la autodigestión de la célula y su eliminación por los macrófagos del sistema inmunitario (otro fenómeno bien distinto es la necrosis o muerte celular a consecuencia de una lesión o daño tisular).
Estamos lejos de comprender los mecanismos desencadenantes de la apoptosis. Al parecer el programa de suicidio celular está controlado por varios genes que se activarán al recibir las señales oportunas. Así, se han identificado señales externas, como la privación de factores de crecimiento, e internas, como la presencia de alteraciones en el ADN. Incluso se ha demostrado que, en respuesta a las señales antes mencionadas, las mitocondrias de la célula liberan una serie de moléculas que, fuera de su contexto, desencadenarán la apoptosis. Una de estas moléculas es el citocromo c, proteína crucial en la respiración celular. Otra proteína es el factor inductor de la apoptosis (AIF).
¿Qué beneficios puede reportarnos el control de la división celular?
Estas experiencias tienen implicaciones en dos áreas de investigación: el control del envejecimiento y el cáncer ya que, además del gen de la telomerasa, se han encontrado otros relacionados con el envejecimiento prematuro. En cuanto al cáncer, las células cancerígenas se caracterizan justamente por dividirse indefinidamente de manera descontrolada debido, al parecer, a mutaciones sufridas por los genes supresores de tumores, con la consiguiente eliminación de proteínas supresoras del tumor, y a la transformación de los protooncogenes en oncogenes productores de oncoproteínas. Según el paradigma estándar las proteínas sintetizadas en condiciones normales por genes supresores y oncogenes se organizan en círculos bioquímicos complejos que controlan la reproducción y supervivencia de las células.
Falta por aclarar si las células “inmortales” obtenidas en el laboratorio por los investigadores estadounidenses son sanas. Si así fuera, ¿habríamos descubierto el secreto de la “eterna juventud”?
(Continuará)
REFERENCIAS
BLOND, OLIVIER. (2002). “La extraña reprogramación del genoma de los clones”. Mundo Científico. Nº 9, pp: 18-19. CABRERIZO, B. et al.. (2002). Biología y Geología (1º Bachillerato), pp: 355-362. Madrid: Oxford. GARCÍA-CAO, M. & BLASCO, Mª A. (2003). “Conexión entre el ciclo celular y el cáncer”. Investigación y Ciencia. Jun., pp: 37-38. MUSEOS CIENTÍFICOS CORUÑESES (2004). “Clonación Humana”. Monografías de Comunicación Científica. ORTIZ, M. & MATÉ, Mª J. (2003). “Apoptosis”. Investigación y Ciencia. Jun., pp: 38-39. PULIDO, C & RUBIO, N. (2003). Biología (2º Bachillerato), pp: 178-181, 258, 315-321. Madrid: Anaya. SANCHEZ, A. et al. (1997). Biología (2º Bachillerato), pp: 156-159, 221-225, 260-263. Madrid: Laberinto. SANZ, M. et al. (2003). Biología (2º Bachillerato), pp: 169, 182-183, 309-333. Madrid: Oxford. WAYT GIBBS, W. (2003). “Las raíces del cáncer”. Investigación y Ciencia. Sept., pp: 48-57.
Nina y Edgar Otto ya tienen en su casa de Boca Ratón (Florida) al clon de su mascota, un cachorro de perro labrador, después de pagar más de 119.000 euros a un laboratorio de San Francisco. El animal fue clonado a partir del ADN congelado de Lancelot, su cachorro, que murió de cáncer hace un año.
El año pasado, la pareja fue uno de los seis ganadores de una subasta internacional de BioArts International para la clonación de perros.
"No podemos creer que este día finalmente haya llegado", dijo Nina, que también añadió "estamos muy felices de tener a otro Lancelot entre nosotros. Su predecesor era muy especial".
Lancelot Encore (el clon) nació elpasado noviembre y está considerada la primera mascota clonada en Estados Unidos, según el diario The Independent. El resto de ganadores de la subasta esperan tener en casa a sus mascotas clonadas en los próximos 6 meses.
Nina y Edgar presentaron a Lancelot Encore ayer por la mañana en un programa de la NBC. Durante la entrevista, Nina dijo que había financiado buena parte del coste de la clonación con la venta de sus joyas.
A continuación reproduzco una parte del artículo que publiqué para la revista de nuestro centro con motivo de la visita que el profesor Juan C. Izpisúa nos hizo hace ya algún tiempo. Algunos de vosotros os habéis incorporado al instituto recientemente, en la etapa de Bachillerato, pero la mayoría estábais por aquel entonces cursando 2º o 3º de ESO y, probablemente, lo recordéis. Como creo que puede ser interesante para vuestra formación la información que contiene el referido artículo os aconsejo que lo leais detenidamente. En sucesivas entregas iré desglosando el resto. Como la biotecnología se desarrolla a gran velocidad, es posible que algunas de los contenidos a los que se hace referencia hayan quedado ya superados, aunque la mayoría de la información está bastante actualizada.
“Algún día, el hombre logrará identificar todos los mecanismos moleculares implicados en la génesis y el desarrollo de un organismo. Sin embargo, aunque fuera capaz de organizar en un laboratorio todos estos elementos del modo conveniente y, como si de un ordenador se tratara, pulsara la tecla “enter” esperando crear un ser vivo, a pesar de eso, yo creo que el programa de la vida no se pondría en funcionamiento”...
Si no recuerdo mal, más o menos en estos términos se expresó Juan Carlos Izpisúa en respuesta a una de las muchas preguntas que se le formularon aquella mañana. Con esta comparación, que encierra un importante trasfondo, el científico puso fin a la conferencia que ofreció el pasado mes de noviembre con motivo del homenaje que le rindió la comunidad escolar del Instituto de Educación Secundaria que lleva su nombre. A la apariencia frustrante de estas palabras, se opone, a mi juicio, el carácter luchador y positivista del investigador, al que muchos de nosotros tuvimos la ocasión de conocer ese día. Director del Laboratorio de Expresión Génica del Salk Institute for Biological Studiesen La Jolla (California, EE.UU.), Izpisúa es un experto en biología del desarrollo y clonación terapéutica, y uno de los científicos de más prestigio en el campo de la embriología.
Y su lección magistral versó precisamente sobre dicha cuestión, sobre las inmensas posibilidades que la Ingeniería Genética y la Biología del Desarrollo pueden ofrecer a la humanidad, no a corto plazo como parecen dar a entender las noticias aparecidas en los últimos meses en diversos medios de comunicación y algunas publicaciones sensacionalistas, sino en un futuro todavía lejano. En el último decenio, la ciencia ha cosechado éxitos indiscutibles en esta materia. Un reciente ejemplo lo tenemos en el Proyecto Genoma Humano (PGH), que ha permitido conocer la localización en nuestros cromosomas de los aproximadamente 35.000 genes con que cuenta nuestro genoma, utilizando para ello potentes secuenciadores de ADN. En 2001 el consorcio público internacional que integraba el PGH y la empresa estadounidense Celera Genomics publicaron los primeros datos y en 2003 se logró completar, por fin, toda la secuencia de nucleótidos. También se ha conseguido descifrar el genoma de algunas bacterias y levaduras, el mosquito Anopheles, la mosca Drosophyla, el ratón y la planta del arroz -por cierto, otro científico español, el bioquímico Santiago Grisolía, fue uno de los promotores del Proyecto Genoma-; sirva como ejemplo, también, la clonación de mamíferos, experimentada con éxito en numerosas ocasiones en vacas, ovejas, ratones, gatos e incluso en monos (recordemos a la famosa oveja Dolly, primer mamífero clonado de una célula adulta mediante transferencia nuclear en 1996 por un grupo de genetistas del Instituto Roslinde Edimburgo, dirigidos por Ian Wilmut); conviene recordar, igualmente, que la investigación con células madre está permitiendo obtener tejidos definitivos para su posterior trasplante con fines terapéuticos en determinados pacientes, con objeto de mejorar su calidad de vida.
Sin embargo, a pesar de éstos y otros avances en el ámbito de la Biotecnología, aún estamos muy lejos de dominar estas técnicas y conocer cuáles pueden ser sus efectos a largo plazo. De hecho, algunos de estos logros han ido acompañados de cierta decepción por su resultado final (la oveja Dolly tuvo que ser sacrificada en 2003 debido a una enfermedad pulmonar progresiva y a un envejecimiento prematuro; de otro lado, algunos de los pacientes trasplantados, que inicialmente mejoraron de su enfermedad, terminaron por desarrollar tumores). Parece ser, por tanto, que el completo dominio de estas tecnologías todavía está lejos y aún nos queda un largo camino por recorrer.
Quisiera que esta colaboración en la revista de nuestro instituto sirviera para dos cosas. Por un lado para profundizar en las líneas de investigación más importantes que Juan Carlos Izpisúa expuso aquella fría mañana de noviembre ante el auditorio que seguía su conferencia y que marcarán nuestro futuro: la Ingeniería Genética, el control del envejecimiento celular y la investigación con células madre. En segundo lugar, para aclarar algunos interrogantes que, posiblemente, se planteen quienes le escucharon.
LA INGENIERÍA GENÉTICA
¿Qué es un gen?
Un gen es la unidad de herencia que produce la expresión de una característica observable en un ser vivo. Dicho de otro modo, un gen es un fragmento de ADN que se expresa cuando la información que contiene se traduce para formar proteínas con una determinada función biológica. Salvo excepciones, los genes se localizan en los cromosomas.
¿Qué es la Ingeniería Genética?
Se denomina así al conjunto de técnicas derivadas de la Genética molecular que permiten manipular el genoma (conjunto de genes) de un ser vivo ya sea introduciendo nuevos genes, eliminando algunos o modificando la información contenida en un gen determinado. Hoy en día es posible separar fragmentos determinados del ADN de una célula, obtener estos fragmentos en cantidades ilimitadas, manipularlos y transferirlos a células en cultivo o a una línea germinal de animales o plantas, donde el gen modificado se incorpora como parte funcional y permanente de su genoma. Este conjunto de técnicas también se conoce como tecnología del ADN recombinante.
En la actualidad hay varios campos abiertos en el ámbito de la Ingeniería Genética. Cuando se quieren obtener varios ejemplares de un gen determinado suele utilizarse el método de la clonación de genes para lo cual se procede al aislamiento del gen, a su unión a un vector de clonación (un virus o un plásmido bacteriano) para formar el denominado ADN recombinante y, por último, a su introducción en una célula hospedadora. Pero, ¿cómo se aísla un gen? El aislamiento de genes puede realizarse cortando moléculas de ADN mediante unas enzimas llamadas endonucleasas de restricción o bien fabricando dicho gen por transcripción inversa a partir de su ARN mensajero. Incluso, conociendo la secuencia de aminoácidos de una determinada proteína, sería posible hoy día la síntesis artificial del gen correspondiente.
Otra técnica utilizada en Ingeniería Genética es la denominada reacción en cadena de la polimerasa (PCR), proceso rápido y sencillo que permite obtener un gran número de copias de un gen (106-109 copias). Quiero resaltar, finalmente, que también se esta avanzando en la reconstrucción artificial de genes, modificando y reensamblando los nucleótidos que componen un gen para mejorar su rendimiento y conferirle nuevas posibilidades.
¿Qué aplicaciones tienen estas técnicas?
Las técnicas descritas han permitido obtener, mediante microorganismos manipulados genéticamente, productos de gran interés para el hombre: hormonas como la insulina y la hormona del crecimiento, eritropoyetina (EPO), vacunas como la de la hepatitis B, interferon, etc. Del mismo modo, la manipulación del genoma en células reproductoras o embrionarias de organismos superiores ha hecho posible la creación de especies de animales y vegetales genéticamente modificados o transgénicos (OGM), con objeto de mejorar o aumentar la productividad agrícola y ganadera al crear especies resistentes a plagas o con un valor nutritivo mayor. Ya se cultivan tomates transgénicos resistentes a enfermedades por hongos creados a partir de genes de proteínas antifúngicas de plantas resistentes, como el tabaco. También se han creado, a partir de genes transferidos de Bacillus thurigiensis, variedades de tomate, patata, algodón y trigo que fabrican moléculas tóxicas para orugas de lepidópteros, escarabajos y otros insectos. A las fresas se les inyectan genes “anticongelantes” de peces para resistir bajas temperaturas. En otros casos, en lugar de añadir se han retirado genes, como en el tomate Flavr Savr al que se le ha quitado el gen responsable del reblandecimiento por maduración, con lo que este proceso se retrasa permitiendo largos almacenamientos y evitando la acción de bacterias y hongos.
Otras aplicaciones, impensables hace poco tiempo, se encuentran en el campo de la arqueología, la paleontología y la medicina forense (las llamadas “huellas dactilares” de ADN). En el campo biosanitario podemos destacar el desarrollo de una tecnología llamada terapia génica, mediante la cual un gen causante de una enfermedad puede ser sustituido por otro que funcione correctamente.
¿Es seguro consumir los productos modificados genéticamente?
Existen opiniones contrapuestas. Al parecer, algunos alimentos transgénicos tienen genes de resistencia a antibióticos que podrían alterar los mecanismos inmunitarios ante las bacterias patógenas. También se ha advertido en diversos informes de que nuevas proteínas que se expresan cuando se insertan genes procedentes de otras especies pueden desencadenar reacciones alérgicas o de hipersensibilidad en algunas personas. Otro de los problemas añadidos pudiera estar en el “descontrol” de las especies transgénicas que, liberadas en su ambiente natural, podrían competir con la especie original, amenazando su supervivencia y alterando el equilibrio ecológico. En el otro plato de la balanza podemos colocar también diversos argumentos como por ejemplo que los cultivos transgénicos permiten un mayor rendimiento por hectárea, con lo que no se invadirían nuevos espacios para cultivo, ayudarían a paliar la escasez de alimentos en algunas regiones del planeta, etc. Además, tenemos que pensar que plantas que consumimos hoy son el resultado de la manipulación a las que el hombre las ha sometido desde que se inventó la agricultura y que alimentos cotidianos en la actualidad como el tomate o la patata tardaron varios siglos en ser aceptados en Europa.
(Continuará)
REFERENCIAS
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