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Discovery and handling of Genes. Connetions with Biology and Medicine
no vamos a comentarlos en detalle, pero es obvio que si los
genes que codifican estas proteínas mutan, puede
producrse una acumulación de daños en el ADN que de
lugar a más mutaciones y finalmente al cáncer.
2.11. ADN recombinante o ADN ligado. Enzimas de
restricción
Esta tecnología trata de crear in vitro una molécula de
ADN artificial por la unión de secuencias de ADN que
provienen de dos organismos distintos. En general, cuando
un virus penetra en una célula se despoja de su cubierta
proteica y utiliza la maquinaria celular del hospedador para genes bacterianos. Pero Mertz no pudo realizar estas
copiar sus genes y generar nuevas cubiertas dando lugar a
millones de virus que salen de la célula. Sin embargo
algunos virus, en vez de producir millones de nuevos virus
tras la infección, insertan su ADN en el cromosoma celular
del hospedador entrando después en un estado de letargo
hasta que son activados por determinados estímulos.
El bioquímico Paul Berg, anteriormente mencionado,
comenzó a pensar en 1968 en la posibilidad de utilizar
alguno de estos virus como vehículo para incorporar un
gen extraño en un cromosoma humano insertándolo
previamente en el genoma vírico. Empezó a trabajar con el
simian virus 40 (SV40), que es capaz de instalarse en
células de simios y de humanos con una gran
compactibilidad y eficacia. El primer problema era que sus
7 genes, en vez de estar encadenados en forma de un collar
abierto por los extremos a lo largo de los cromosomas
como los genes humanos, forman un collar cerrado. Berg
podía disponer de muchas de las enzimas bacterianas que
en los años 60 habían aislado y purificado los
microbiólogos, pero tendría que encontrar una que cortase
este collar y otra que pegase un trozo de ADN extraño y
creara un gen híbrido (una quimera). Entre las enzimas
bacterianas conocidas se encontraban las “enzimas de
restricción”, unas endonucleasas que reconocen dianas
específicas en el ADN siempre que determinadas bases de
la secuencia de reconocimiento no estén metiladas y,
actuando como unas “tijeras”, degradan el ADN “intruso”
de los bacteriófagos que las atacan. Este ADN queda
“restringido” (es decir, “fragmentado”) mientras que el
propio está protegido porque las adeninas y citosinas de las que el libre intercambio de genes es una caraterística de las
dianas de restricción están metiladas.
Las enzimas de restricción serían decisivas para el
desarrollo de la ingeniería genética y han servido para el
avance en la fragmentación del genoma, la elaboración de
mapas de restricción o el diagnóstico de enfermedades. En
otras aplicaciones se han combinado con otras técnicas,
como el clonaje de genes o genomas, la secuenciación, o la
reacción en cadena de la polimerasa. Su descubrimiento
permitiría unir in vitro fragmentos de procedencia muy
diversa y diseñar construcciones genéticas capaces de
replicarse en células huésped para obtener un gran número
de copias idénticas a la original.
Tras múltiples esfuerzos, Berg y su colaborador Davis
Jackson consiguieron en 1972 unir el genoma de SV40 a
una pieza de ADN del bacteriófago lambda (fago ?) y a
tres genes de la bacteria E. coli, y denominaron a estos
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genomas híbridos ADN recombinante (32).
Cuando Janet Mertz se incorporó al grupo de Berg,
descubrió que si utilizaba la enzima de restricción que le
había proporcionado el microbiólogo Herb Boyer EcoR1,
producida por Eschericia coli RY13, el proceso de creación
de ADN recombinante era mucho más eficiente que el
utilizado por Berg y Jackson, y podía hacerse en dos
etapas en vez de en seis. Mertz pensó también en crear
híbridos genéticos con genes de SV40 insertados en el
genoma de E. coli y, de esta forma, crear bacterias
portadoras de genes víricos en vez de virus portadores de
experiencias porque Berg había impuesto una moratoria,
que tuvo gran repercusión, para no transferir los híbridos
de genes a células bacterianas ni a ningún organismo vivo
mientras no se demostrara que el riesgo de estas
manipulaciones era cero (33). Combinando genes de
diversos organismos podrían diseñarse genes a voluntad y
serían posibles la ingeniería genética y la terapia génica en
humanos, pero si se introdujeran estos híbridos genéticos
en el organismo equivocado se podría desencadenar una
catástrofe biológica y ecológica.
Muchas de estas cuestiones se debatieron en 1975 en la
Asilomar Conference on Recombinant DNA, que tuvo
una gran influencia en la regulación de la biotecnología,
pero en ella no se afrontó la aplicación de estas tecnologías
para manipular genes humanos en células humanas.
Siguiendo las recomendaciones que había sugerido Berg
en esta reunión, se creó en el seno de los Institutos
Nacionales de Salud de EEUU el Comité Consultivo del
ADN Recombinante (RAC).
Además del SV40 y otros virus, existen unos
minicromosomas llamados “plásmidos” que podrían ser
también portadores de genes. Los plásmidos son collares
circulares de genes que viven y se replican dentro de las
bacterias y pueden transferirse entre distintas cepas. Al
crecer y dividirse las bacterias, un plásmido al que se haya
incorporado un gen extraño que se encontrara en su
interior se multiplicaría, y al final se tendrían millones de
réplicas exactas (“clones”) de un trozo de ADN. Puesto
bacterias, esta manipulación no traspasaba ninguna barrera
evolutiva, por lo que Herb Boyer y Stanley Cohen
decidieron obtener estas quimeras pensando que serían
mucho menos peligrosas que los híbridos de virus y
bacterias al estar compuestas exclusivamente por genes
bacterianos.
Cohen había aislado algunos plásmidos que contenían
genes que conferían resistencia a ciertos antibióticos (34) y
había logrado en 1973 injertarlos en E. coli creando cepas
de esta bacteria igualmente resistentes (35). Estos
plásmidos podrían utilizarse para seleccionar las bacterias
que, tras haber adquirido un gen extraño, no morirían por
la acción de los antibióticos y, una vez cultivadas,
originarían millones de copias de la quimera genética.
2.12. Las bacterias como fábricas biológicas de fármacos
o productos químicos
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