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Discovery and handling of Genes. Connetions with Biology and Medicine
se encuentra en todos los tejidos y además, estos genes se
transmitirán a la progenie originando organismos
transgénicos. También se pueden producir individuos
transgénicos introduciendo un determinado gen en unas
pocas células embrionarias que posteriomente se
incorporan a un embrión. Así resultan quimeras
transgénicas en las que los tejidos pueden derivarse de las producción de un gen de forma exponencial. Los avances
células manipuladas o de las endógenas. Otro modo de
modificar un organismo muy frecuente en terapias génicas
humanas es la manipulación ex vivo, en la que se aíslan
células (generalmente sanguíneas o de la médula ósea)
para modificarlas genéticamente in vitro y reintroducirlas
en el organismo de partida.
Las técnicas de ADN recombinante también han
permitido obtener plantas transgénicas resistentes a
insectos, hongos, bacterias y herbicidas con alto contenido secuencias cortas de oligonucleótidos (oligos)
nutricional, así como la clonación de animales. Su
desarrollo ha dado pie a la terapia génica y ha hecho
posible la edición genética, ya que los genes no solo saben primers, iniciadores o cebadores. Éstos permiten que se
leerse sino también escribirse.
2.13. Secuenciación del genoma humano y otros genomas.
PCR
A finales de los ochenta ya existía la tecnología para
secuenciar el genoma humano, pero secuenciar sus tres
mil millones de pares de bases era una tarea hercúlea. El
impulso para acometer esta labor provino del cáncer,
cuyo origen genético se conocía desde 1872 pero no se
corroboró hasta finales de la década de los 70. Los
cánceres son originados por células normales que han
sufrido mutaciones en los genes que regulan su
crecimiento, por lo que el objetivo esencial y la gran
incógnita de la terapia contra estas enfermedades es
encontrar cómo podría restablecerse el estado “apagado”
de los genes alterados.
Las mutaciones causantes del cáncer pueden originarse
por agresiones ambientales (luz ultravioleta, rayos X,
humo del tabaco, etc.), que atacan al ADN y cambian su
estructura química, por errores espontáneos en el proceso
de copia del ADN en la división celular (por ejemplo, el
cambio de una base por otra), por incorporación de los
genes mutados a través de los virus (que son los portadores de Salud de EEUU creando su propio instituto (The
de los genes en el mundo microbiano), o por herencia. En
1993 ya se sabía que, independiente de la causa que las
origina, un cáncer surge por acumulación de docenas de
mutaciones (38). Para entender el cáncer y otras
enfermedades hereditarias en las que están involucradas
decenas de genes (como la esquizofrenia), los biólogos
necesitaban revisar todo el genoma humano.
Tras varias reuniones fallidas celebradas entre los
biólogos más involucrados, se llegaron a algunos acuerdos
para iniciar esta tarea en una reunión convocada por
James Watson en 1986. En ella, Walter Gilbert, uno de
los pioneros en la secuenciacón del ADN, estimó que se
necesitarían unas cincuenta mil personas trabajando
durante un año con un coste no excesivamente grande
(unos 3.000 millones de dólares). En esta reunión se
notificaron varios avances tecnológicos entre los que
@Real Academia Nacional de Farmacia. Spain
destacaron el invento de Leroy Hood de una máquina
semiautomatizada que podría aumentar entre 10 y 20 veces
la velocidad de secuenciación por el método de Sanger, y
la optimización que había logrado Kary Mullis de una
técnica introducida en 1985 que era capaz de multiplicar
una hebra de ADN millones de veces y aumentar la
en esta técnica, que se denominó reacción en cadena de
la polimerasa (RCP o PCR), le valieron para obtener el
Premio Nobel de Química de 1993. La técnica de Mullis
fue fundamental en el desarrollo del Proyecto Genoma
Humano porque para secuenciar genes se necesita
disponer de éstos en cantidad, lo que es difícil cultivando
células humanas (39).
La PCR es un método enzimático que utiliza dos
complementarias de los extremos 3’ del molde de ADN
(con sus terminales 3’-OH enfrentadas) denominadas
inicie la reacción de polimerización para sintetizar
numerosas copias del fragmento de ADN comprendido
entre ambos oligonucleótidos. La sucesión de una serie de
ciclos en los que tiene lugar la desnaturalización del molde
(que se disocia por una subida de temperatura a 96 °C
permitiendo el acceso al ADN de oligos, nucleótidos y
polimerasa), la estabilización de los híbridos con los
cebadores por una bajada de temperatura a 50 °C, y la
extensión de la síntesis catalizada por una ADN
polimerasa termoestable a través de una subida a 72°C,
origina una acumulación exponencial de fragmentos
específicos cuyos extremos están definidos por los
extremos 5’ de los cebadores. También son necesarios
algunos cationes como el Mg2+ cofactores de la enzima.
Hoy el proceso está automatizado y se utiliza sobre todo en
el ámbito de la investigación forense.
Tanto la puesta en marcha del Proyecto Genoma
Humano, que oficialmente tuvo lugar en enero de 1989,
como su desarrollo, se encontraron con múltiples
controversias administrativas y científicas. La primera
provino del neurobiólogo Craig Venter, que propuso ir
más rápido ignorando el ADN intergénico y los intrones, y
abandonó en 1992 su trabajo en los Institutos Nacionales
Institute for Genomic Research, TIGR) dentro de una
empresa denominada Human Genome Sciences. Desde
1993 a 1995, el equipo de Venter logró descifrar con su
“técnica de escopeta” el genoma completo del bacilo
Haemophilus influenzae, causante de neumonías letales.
A pesar de éste y otro éxitos decidió abandonar el
mencionado Instituto y crear la empresa Celera
(contracción de accelerate).
La técnica de ensamblaje clon por clon que se
desarrollaba en el Proyecto oficial (en el que llgaron a
participar 18 países) era más laboriosa y costosa, pero para
algunos era la única que tenía sentido. Dicha técnica tuvo
un éxito importante en 1998 cuando se completó el
genoma del nematodo Caenoabditis elegans, un organismo
pluricelular que posee 18.891 genes (Figura 12) (40). El 36
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