PROYECTO GENOMA
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PROYECTO GENOMA
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I) INTRODUCCIÓN
El Proyecto Genoma Humano
(P.G.H) es un proyecto internacional, que partió
el año 1988, cuyo objetivo principal es conocer la secuencia completa del
genoma humano (1, números referentes a blibliografía).
Se llama genoma a la totalidad del material genético de un organismo. El genoma
humano posee entre 50.000 y 100.000 genes distribuidos entre los 23 pares de
cromosomas de la célula somática humana.
Cada cromosoma puede contener más de 250 millones de pares de bases de DNA, y
se estima que la totalidad del genoma humano tiene 3000 millones de pares de
bases (2).
La idea de iniciar un estudio coordinado del genoma humano surgió de una serie
de conferencias científicas celebradas entre 1985 y 1987; idea que ganó
impulso en Estados Unidos en 1990 con la ampliación de la financiación del
Departamento de Energía (D.O.E), y la posterior unión al proyecto de los
Institutos Nacionales de Salud (N.I.H). Uno de los primeros directores del
programa en Estados Unidos fue el bioquímico James Watson, que en 1962 junto
con el biofísico Francis Crick, recibieron el Premio Nobel de Fisiología y
Medicina por el descubrimiento de la estructura del DNA (2).
Estructura del DNA
Comenzando los años 50, J. Watson y F. Crick se unieron en el trabajo de
dilucidar la estructura del DNA. La estructura tenia que permitir:
- que la molécula de DNA portara información;
- que la molécula de DNA pudiera autoduplicarse.
Según el modelo propuesto por Watson y Crick, la molécula de DNA consta de dos
columnas hechas de grupos fosfato, alternados con moléculas de desoxirribosa,
las cuales forman dos hebras paralelas que están enrolladas como una hélice,
dejando las bases nitrogenadas hacia adentro. Las bases nitrogenadas son adenina
la que se aparea con timina y citosina con guanina (o viceversa).(3).
Este tipo de asociación entre las dos cadenas del DNA le confiere dos características
importantes:
-las dos cadenas son complementarias
-y también antiparalelas (4).
El código genético, entonces, viene determinado por el orden que ocupan las
bases en la escalera de DNA. Por lo general cada sección de esta escalera tiene
una secuencia única que puede utilizarse para diferenciar unos genes de otros y
fijar su posición en el cromosoma (2). La siguiente imagen corresponde al
supuesto modelo de la cadena de DNA.
Cartografía y Secuenciación
El P.G.H., al tratarse de un
proyecto que pretende identificar la secuencia completa del genoma humano, con
toda una secuencia codificante (exones) y no codificante (intrones), necesita de
técnicas que permitan identificar el lugar (locus) y la distancia en que se
encuentran los más de 100.000 genes.
En un principio, el P.G.H. fue acordado realizarlo en dos etapas, una de Mapeo físico
(o cartografía genética) de todos los cromosomas, etapa que termino el año
1998; luego, la segunda etapa corresponde a Secuenciación, la que partió en
1998 (1).
Hay dos categorías principales de técnicas de cartografía genética:
Ligamiento o cartografía genética. que identifica sólo el orden relativo a
los genes a lo largo del cromosoma; y Cartografía física,un conjunto de métodos
más precisos que permite determinar las distancias entre genes dentro del
cromosoma. ambos tipos de cartografía utilizan marcadores genéticos, que son
características físicas o moleculares detectables que se diferencian entre los
individuos y se transmiten por herencia (2).
Los mapas de ligamiento humano se han elaborado sobre todo siguiendo las pautas
de herencia de familias extensas a lo largo de muchas generaciones. Estos
estudios se limitan a los rasgos físicos heredados, fácilmente observables en
todos los miembros de la familia.
La cartografía física determina la distancia real entre puntos diferenciados
de los cromosomas. Las técnicas más precisas combinan robótica, uso de láser
e informática para medir la distancia entre marcadores genéticos. Para
realizar estos mapas se extrae DNA de los cromosomas humanos y se rompe
aleatoriamente en numerosos fragmentos (2).
Una de las estrategias para lograrlo consiste en utilizar secuencias de DNA
complementarias (cDNA). Estas secuencias se obtienen gracias al uso de una proteína
de origen viral (transcriptasa inversa) que es capaz de copiar una molécula de
DNA a partir de una molécula de RNA. Debido a que el RNA pierde todas las
secuencias no codificantes (intrones) durante su paso desde el núcleo al
citoplasma, al utilizarlo como "modelo" uno se asegura que el DNA
obtenido de ese RNA ( o cDNA ) posee sólo genes "útiles" o
codificantes. Posteriormente las secuencias se amplifican cientos de veces en un
sistema de "copia automática" conocido como reacción de polimerasa
en cadena (PCR), con lo cual se obtienen cientos de fragmentos de la secuencia
deseada en pocas horas. Finalmente estas secuencias pueden ser sometidas a las
distintas estrategias de mapeo que existen en la actualidad (5).
La secuenciación es el proceso por el cual se identifican las secuencias en que
están unidas los 300 mil millones de pares de bases y luego, posteriormente,
saber que significan estas secuencias.
Para determinar la secuencia real de nucleótidos, hacen falta mapas físicos
muy detallados que recojan el orden exacto de las piezas clonadas del cromosoma.
El método por el cual se secuencia el DNA, consiste en replicar piezas específicas
de DNA y modificarlas de modo que terminen en una forma fluorescente de uno de
los cuatro nucleotidos. En los modernos secuenciadores automáticos de DNA, el
nucleótido modificado situado al extremo de una de estas cadenas se detecta con
un haz de láser y se determina el numero exacto de nucleótidos de la cadena a
continuación se combina esta información en un ordenador para reconstruir la
secuencia de pares de bases de la molécula original de DNA (2).
El ritmo de acumulación de secuencias de DNA es vertiginoso ya que su cantidad
se dobla cada pocos meses. Actualmente se estima que ya se ha secuenciado casi
un dos por ciento del total del genoma humano, pero este dato no debe engañar:
con las técnicas y ritmos actuales, en los próximos años se obtendrá una
tasa de 500 Mb por año. La siguiente imagen corresponde a un mapa genético del
genoma humano.
II) ALCANCES DEL
P.G.H.
La principal justificación del P.G.H., de cara a la sociedad, en la promesa de
avances importantes en medicina. Aunque el estudio de las enfermedades en
humanos se ha venido haciendo mayoritariamente en ausencia de su comprensión
genética, la disponibilidad de técnicas poderosas anima a emprender la
secuenciación, sistemática, lo que suministrará un formidable impulso sobre
todo para las enfermedades poligénicas y multifactoriales.
Una de las consecuencias más inmediatas del P.G.H. (y que ya se experimenta
desde hace algunos años) es la de disponer de sondas y marcadores moleculares
para el diagnóstico de enfermedades genéticas, de cáncer y de enfermedades
infecciosas. A plazos mayores, se espera que la investigación genómica permita
además nuevas generaciones de fármacos, que sean más específicos y que
tiendan a tratar las causas y no sólo los síntomas. La terapia génica puede
aportar, en un futuro, soluciones a enfermedades tanto hereditarias como
infecciosas (8).
Sondas y marcadores moleculares
La investigación y la implementación de pruebas genéticas logró en 1970 una
importante técnica para cartografiar los genes humanos o cariotipos. En el
Instituto Karolinska de Suecia se descubrió un método para teñir los
cromosomas humanos con colores fluorescentes, los que al ser iluminados con luz
ultra violeta se hacen visibles como bastones a franjas claras y oscuras. Estos
cariotipos son un instrumento muy útil para el diagnostico de anomalías.
Para realizar una prueba en una persona adulta alcanza con una sola gota de
sangre, dado que el DNA se puede extraer de los leucocitos (glóbulos blancos).
También se puede extraer de las muestras de semen (en la cabeza del
espermatozoide), algunos métodos permiten obtenerlo de la saliva (cuando se
arrastra con ella células epiteliales de la boca) e incluso, examinando el
cabello cuando va acompañado de la raíz (8).
Estas son algunas de las enfermedades de las cuales ya existen pruebas
disponibles:
-hemofilia (defecto en el control de las hemorragias)
-fibrosis quística (acumulación de mucosidades en los pulmones, interfiere en la respiración)
-mal de alzheimer (enfermedad degenerativa neurológica marcada por una senilidad precoz)
- anemia falciforme ( anemia crónica hereditaria) (8)
Terapia génica
Consiste en la aportación de un gen funcional a las células que carecen de
esta función, con el fin de corregir una alteración genética o enfermedad
adquirida. La terapia génica se divide en dos categorías:
-La primera es la alteración de las células germinales lo que origina un cambio permanente de todo el organismo y generaciones posteriores. Esta terapia génica en la línea germinal no se considera en los seres humanos por razones ética.
-El segundo tipo de terapia génica, terapia somática celular, es análoga a un trasplante de órganos. En este caso uno o más tejidos específicos son objetos, mediante tratamiento directo o extirpación del tejido, de la adición de un gen o genes terapéuticos en el laboratorio, junto a la reposición de las células tratadas en el paciente. Se han iniciado diversos ensayos clínicos de terapia genética somática celular, destinados al tratamiento de cánceres o enfermedades sanguíneas, hepáticas o pulmonares
IV) PROBLEMAS A
CAUSA DEL P.G.H.
Sin duda el P.G.H. traerá como resultado un sin fín de conocimiento y de
aplicaciones, pero ¿será posible secar provecho de algo tan personal como
puede ser para la persona la revelación de su intimidad genética? o ¿cómo
puede el hombre tomar "algo" y hacerlo propio siendo que es patrimonio
de toda la humanidad?.
Esta discusión comenzó cuando en junio de 1991, J.Craig Venter presentó una
petición para obtener el derecho de propiedad intelectual y comercial sobre 337
genes de tejido nervioso humano obtenidos por él y su laboratorio con la técnica
del cDNA y el uso de la reacción de la Polimerasa en Cadena (P.C.R.). Esto causó
un revuelo enorme y muchos pensaron que si se inicia una carrera por las
patentes con el fin primario de obtener lucro de este conocimiento considerado
patrimonio de la humanidad, si todo hubiera seguido así, no resultaría extraño
que el año 2005 se transaran en Wall Street la mayor cantidad de secuencias de
DNA de la historia (5).
El problema se solucionó sólo cuando se logro que se aceptara la patentación
de genes en los cuales no solo se patenta la secuencia, sino que también la
mutación específica, y además se patenta el permiso para idear desde ahí algún
método de terapia génica, alguna droga específica o algún tipo de test génico,
a partir de la secuencia que se quiere patentar, dado que el patentamiento debe
ir acompañado de una invención sobre la secuencia seguida. Además se tuvo que
permitir algún tipo de patentamiento, para de esta manera inducir a las
empresas privadas a que inviertan en la investigación y desarrollo del P.G.H.
(1)
Consideraciones éticas
El desarrollo científico,en lo que respecta al P.G.H., abre las puertas a un
sinnúmero de tratamientos que podrían ser beneficiosos para el hombre. Pero no
se debe olvidar que esto implica manipular directamente los mecanismos que
transmiten la vida y dirigen la evolución de las especies, incluyendo la
nuestra.
Estos hechos desbordan por mucho nuestros conceptos de ética y humanidad, ya
que nunca nos vimos enfrentados a la posibilidad de que la vida fuera manipulada
de este modo.
Así surgen preguntas como: ¿se debe prohibir o desaconsejar algún tipo de
manipulación genética?, ¿a quién le corresponde la responsabilidad de
discriminar entre lo permitido o no?(7). Así, la
UNESCO se compromete a promover y desarrollar la
reflexión ética en los avances científicos en las áreas de la biología y la
genética, proclamando los siguientes principios y aprobando la declaración de
estos.
A. LA DIGNIDAD HUMANA Y EL GENOMA HUMANO.
Se refiere a la igualdad y dignidad de los individuos, cualesquiera que sean sus
características genéticas; negando así la discriminación por características
genéticas.
B. DERECHOS DE LAS PERSONAS INTERESADAS
Se refiere a que toda investigación genética deberá ir de acuerdo del país
respectivo, y siempre con la previa información y aprobación del individuo. Si
este no está en condiciones de aprobarlo, solo se llevara a cabo la investigación
si esta es indispensable para la salud del individuo.
C. INVESTIGACIONES SOBRE EL GENOMA HUMANO.
Se refiere a que ninguna investigación podrá ir más aya de los derechos y
dignidad humanas, y que todas las personas deben tener alcance a los progresos
biológicos y genéticos. A su vez estas investigaciones deben estar orientadas
a aliviar los males de la humanidad.
D. CONDICIONES DE EJERCICIO DE LA ACTIVIDAD CIENTÍFICA.
Debe imponerse en los científicos responsabilidades especiales tanto en sus
investigaciones como en los resultados de estas.
Los estados fijarán el marco de libre ejercicio de la investigación sobre el
genoma humano, y estos formaran comités que apreciarán los puntos éticos y
jurídicos sobre estas investigaciones.
E. SOLIDARIDAD Y COOPERACIÓN INTERNACIONAL.
Los estados deben promover investigaciones que prevengan y traten enfermedades
genéticas o endémicas. Deberán fomentar la difusión internacional sobre esta
investigación.
F. FOMENTO DE LOS PRINCIPIOS DE LA DECLARACIÓN.
Se deberá fomentar estos principios a través de la educación y otros medios.
Los estados garantizarán el respeto de estos principios (6)
V)
PROPOSISIÓN DE ESTUDIO
El P.G.H. en si acarrea ciertos problemas éticos, problemas de los cuales la
UNESCO se comprometió a promover y desarrollar la reflexión ética y las
actividades conexas en lo referente a las consecuencias de los progresos científicos
y técnicos en el campo de la biología, respetando los derechos y las
libertades del ser humano (7).
Ahora, en el punto F de la declaración de principios hecha por la UNESCO se
afirma que los principios declarados en los puntos anteriores deben ser
fomentados por la educación y otros medios
Nuestra propuesta es hacer encuestas sobre el tema con el fin de tener una idea
del conocimiento general y luego profundizar a partir de los datos obtenidos en
debates y charlas con el fin de hacer publico el tema. Luego ver de qué forma
se ha planteado el tema ante la sociedad y de ahí hacer un estudio con metas
como la de legislar sobre cuales serán los enfoques permitidos de los
resultados del P.G.H., basados en lo que ya existe en otros países y lo que ha
planteado hasta ahora la UNESCO.
VI) CONCLUSIÓN
A principios de 1996 el P.G.H. iba muy por delante del plazo y por detrás del
presupuesto. Se han cartografiado más de 4.000 genes al menos en un cromosoma
específico, se han clonado 1.600 genes de función conocida, se han asociado
1.000 enfermedades genéticas con algún defecto de un gen cartografiado y se
han secuenciado más de 150 millones de pares de bases de DNA humano. Se han
publicado mapas de todo el genoma humano. El objeto final P.G.H. es estrechar la
separación entre marcas hasta aproximadamente 100.000 pares de bases y
secuenciar al menos 3.000 millones de pares de bases para el año 2005.
En años recientes se han identificado los genes relacionados con enfermedades
hereditarias como la fibrosis quística, la distrofia muscular o el mal de
Alzheimer. Éste es el primer paso en el desarrollo de mejores pruebas de
selección genética, nuevos medicamentos y tratamientos genéticos para atacar
estas enfermedades. La capacidad de corregir defectos mortales de la herencia
genética humana puede alterar espectacularmente la forma de enfocar la
enfermedad.
El mayor conocimiento del genoma humano puede tener también consecuencias éticas,
jurídicas y sociales muy controvertidas. Los primeros resultados ya han
estimulado un debate internacional sobre la conveniencia o no de patentar para
uso comercial secuencias de genes humanos y de poner la información sobre genética
humana a disposición de empresas de seguros y empleadores, así como de
corregir los defectos genéticos de forma que podrían transmitirse de generación
en generación, pero sin duda el P.G.H. traerá grandes conocimientos y abrirá
nuevas puertas a la ciencia del mañana.
BIBLIOGRAFÍA
1) Entrevista a la doctora de la Universidad de Chile Pilar Carvallo.
2) Enciclopedia Encarta 98 (P.G.H.)
3) Manual de biología P.C.E. edición Universidad Católica de Chile, paginas 131,132.
4) Ingeniería genética i biotecnología Paulina Balbás, Francisco Bolivar. Página 7
5) Grandes reportajes. La Nación sábado 25 de abril de 1998
6) Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos (rev.med.chile1997;125:1485- 1489)
7) Principios Eticos para Investigar el Genoma Humano. (rev.med. chile 1993;121;180-183)8) Páginas de internet (Links): Aunque son muchas, engloban en su mayoría parte del tema, por lo que les recomiendo revisar una a una.
http://www.bioeducation.org/news/cullen-esp.htm
http://www.geocities.com/elmedico/genes.html
http://www.todito.com.mx/paginas/noticias/10514.html
http://www.deusto.es/castell/castpags/estuc05/genoma/gen_entr.htm
http://pino.pntic.mec.es/telemaco/revista2/enredar/genoma.htm
http://www.congreso.cl/biblioteca/estudios/genoeti.htm
http://www.estrelladigital.es/991221/articulos/sociedad_medios/genoma.htm
http://www.saludpublica.com/ampl/ampl05/ene090.htm
http://ctv.es/USERS/mmori/(13)geno.htm
http://www.biomedicas.unam.mx/html/period/may8.htm
http://195.53.249.10/1999/12/02/sociedad/02N0067.html
