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Genoma humano, todas las claves del hombre.

Genoma humano, todas las claves del hombre.

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GENOMA HUMANO, TODAS LAS CLAVES DEL HOMBRE

El 26 de junio de este año, Celera Genomics y el proyecto público internacional Genoma Humano, liderado por Francis Collins y con la colaboración de científicos de 18 países, anunciaron que se había completado la secuenciación del genoma del hombre. ¿Pero para entendernos, qué es el genoma humano y por qué es tan importante para la medicina?

Descifrar el mapa del genoma humano es desde hace unos años el objetivo trazado por la comunidad científica. ¿Pero qué es el genoma humano y por qué es tan importante para la medicina?

Imagínate una estantería en cuyos libros estuvieran escritas todas las características físicas y psíquicas que distinguen a un hombre de otro. El ADN o molécula universal de la herencia sería el papel o material químico en el que están escritos los cromosomas (serían los libros) y dentro de éstos los genes (serían los capítulos) que contienen toda la información para la elaboración de las proteínas requeridas por el organismo y aquellas que determinan el aspecto físico y psíquico del hombre, su metabolismo, así como la resistencia a infecciones y otras enfermedades.

Estructuralmente, según nos explica D. Manuel de Miguel, Doctor en Biología de la Facultad de Medicina de Sevilla, el ADN viene a ser como una lana de doble hilo que se une de forma helicoidal y se repliega sobre sí mismo formando los cromosomas, de manera que cada cromosoma es como un ovillo de lana dentro del cual se sitúan los genes con sus peculiaridades y funciones.

En la especie humana existen 22 cromosomas autosómicos distintos y 2 sexuales (X e Y). Los factores genéticos del cromosoma Y determinan la masculinidad. Cada célula de nuestro cuerpo, exceptuando espermatozoides y óvulos, presenta un doble juego de cromosomas autosómicos (cada uno heredado de cada progenitor) y una pareja de cromosomas sexuales (XX o XY, también heredado cada uno de cada progenitor). En total tenemos 46 cromosomas, 23 procedentes de nuestro padre y 23 de nuestra madre. El conjunto de los 22 cromosomas autosómicos y los cromosomas sexuales con todos sus genes constituye el genoma.

El por qué de muchas enfermedades

Tal y como nos explica el Dr. De Miguel, en el inicio de la vida de un individuo, todas las células que se van formando poseen los mismos cromosomas y genes con la misma información; pero dependiendo del órgano al que vayan a pertenecer y del papel que vayan a desempeñar, se activarán unos genes concretos y no otros para producir las proteínas encargadas de ejercer las funciones específicas que le corresponden por su localización. Suele decirse que un gen es normal o silvestre cuando tiene la información prevaleciente en la especie; en caso contrario, se dice que el gen esta alterado o mutado. La importancia de conocer la secuencia completa de nuestro ADN genómico estriba en que muchas de las enfermedades que padecemos se deben a alteraciones genéticas, ya sean hereditarias o resultantes de respuestas corporales al medio ambiente (luz ultravioleta, sustancias cancerígenas, etc.). La alteración puede hacer que el gen sea incapaz de fabricar una proteína completa; en ese caso la proteína, y por tanto el gen, no cumplen con su función y puede dar lugar a la aparición de una enfermedad. Por ejemplo, en la talasemia (una enfermedad hereditaria grave) se presenta alterado el gen responsable de la formación de una globina (componente esencial de la hemoglobina), por lo cual no se forma hemoglobina y se da una gravísima anemia. En otros casos la proteína fabricada por el gen está completa, pero presenta modificaciones estructurales que anulan su función. Así ocurre por ejemplo en la anemia falciforme, en la que una mutación en el gen de la globina causa la formación de una proteína anómala; se produce hemoglobina, pero deformada (por eso los glóbulos rojos adoptan la forma de hoces) y por consiguiente con una función deficiente.

El cáncer es otro ejemplo de enfermedades por alteraciones genéticas. Este es el caso del denominado Síndrome MEN2 o Síndrome de Neoplasia Endocrina Múltiple, del que son responsables determinadas mutaciones puntuales en un gen llamado RET. Tan sólo una de estas mutaciones puede causar la aparición de varios tumores endocrinos, entre ellos carcinoma medular de tiroides. Detectar estas mutaciones en portadores jóvenes antes de que el cáncer de la cara es uno de los logros que ya se han alcanzado mediante técnicas de biología molecular.

Un dato curioso es que del total de nuestro material genético, tan sólo un 3% aproximadamente está formado por genes; el resto es ADN extragénico. Según muchos autores este ADN extra es “basura” acumulada durante millones de años, en el curso de la evolución. No obstante, ahora se está descubriendo que este material extragénico tiene funciones importantes como la de intervenir en la regulación de ciertos genes.

EL SÍNDROME DE DOWN SE DEBE A UNA ALTERACIÓN GENÉTICA QUE GENERA EN LAS CÉLULAS DEL FETO TRES CROMOSOMAS 21 EN LUGAR DE DOS. UN EMBARAZO EN EDAD AVANZADA ES UNA DE LAS PRINCIPALES CAUSAS DE RIESGO DE ESTA ENFERMEDAD.

¿Y la terapia génica?

Descifrar el mapa del genoma humano y curar enfermedades mortales como el cáncer son dos cosas distintas, aunque imposibles de desligar. Para conseguir lo segundo hay un camino muy largo por recorrer aún. Aunque los rápidos avances en el conocimiento del genoma humano han permitido mejorar la vida de muchos enfermos de fibrosis quística y hemocromatosis, por ejemplo, aún falta mucho para conseguir curar enfermedades como el cáncer o el Alzheimer. Aunque se hayan podido identificar los genes susceptibles de provocar anomalías, sustituirlos por otros sanos en laboratorio es algo muy difícil de lograr, pero es lo que se intenta con la terapia génica. El primer caso donde se utilizó terapia génica fue el de una niña, en 1990, que padecía carencia de ADA, estando por ello muy expuesta a contraer infecciones. Un año después otra niña fue sometida a la misma terapia y hoy ambas gozan de buena salud y pueden salir de casa e ir al colegio. Estos son los resultados que se esperan de la terapia génica y que responden a las más ardientes esperanzas de enfermos, médicos y científicos. Este éxito y el gran aumento de los conocimientos moleculares producido en los últimos años, han inducido a muchos investigadores, pero también a la industria, a tratar de desarrollar terapias génicas para otras enfermedades hereditarias. Las más estudiadas son otras enfermedades del sistema inmunológico, la fibrosis quística, las alteraciones que provocan aumento del colesterol en la sangre, la hemofilia, la distrofia muscular, la fenilcetonuria, ciertos defectos relacionados con la producción de urea y las mucopolisacaridosis.

Para aplicar una terapia génica es preciso ante todo conocer la secuencia del gen sobre el cual se ha de intervenir, de ahí la importancia de descifrar por completo el genoma humano en este campo de la medicina molecular. Después hay que saber en qué células suele estar activo el gen. Éste es un punto importante porque un gen sólo puede ser insertado en células accesibles, por ejemplo en células de la sangre, de la piel y de unos cuantos componentes más del organismo. Otro problema importante es cómo introducir el gen en las células. Para lograrlo suele incorporarse el gen a un vector -generalmente un virus modificado- capaz de entrar en las células transportando el gen.

AUNQUE AÚN NO ES POSIBLE CURAR CIERTAS ENFERMEDADES, SÍ SE HA LOGRADO MEJORAR LA CALIDAD DE VIDA DE MUCHOS ENFERMOS Y SU ESPERANZA DE VIDA

¿En qué consiste el PGH?

El Proyecto Genoma Humano (PGH) es el primer gran esfuerzo coordinado a nivel mundial que reúne a los más prominentes científicos genetistas, las universidades más reconocidas y las más grandes empresas farmacéuti
cas y de ramas similares para lograr lo que en un principio se vislumbró como una misión imposible: cartografiar mapas genéticos de toda la estructura genómica del ser humano. El PGH se propone determinar la secuencia completa del genoma humano, localizando con exactitud (cartografía) los 100.000 genes aproximadamente y el resto del material hereditario de nuestra especie, responsables de las instrucciones genéticas de lo que somos desde el punto de vista biológico, almacenar esta información en bases de datos y desarrollar herramientas para el análisis de estos datos.

La magnitud y la importancia de este proyecto en un principio público y oficial, ha llevado a la empresa privada Celera Genomics a competir paralelamente en tiempo y métodos para conseguir descifrar el genoma humano. Tras muchas diatribas entre el ente oficial y el privado, finalmente se han unido y han presentado juntos el borrador del “libro de la vida” o mapa del genoma humano, gracias al cual, en un futuro se podrán curar muchas enfermedades hasta el momento incurables.

Objetivos del proyecto

  • Identificar los aproximadamente 100.000 genes humanos en el DNA.
  • Determinar la secuencia de 3 billones de bases químicas que conforman el DNA.
  • Acumular la información en bases de datos.
  • Desarrollar de modo rápido y eficiente tecnologías de secuenciación.
  • Desarrollar herramientas para análisis de datos.
  • Dirigir las cuestiones éticas, legales y sociales que se derivan del proyecto.
  • De proyecto nacional a internacional

    Aunque antes de los años 80 ya se había realizado la secuenciación de genes sueltos de muchos organismos, la concreción institucional del PGH comenzó en EEUU en 1986 cuando el Ministerio de Energía (DOE), en un congreso en Santa Fe planteó dedicar una buena partida presupuestaria a secuenciar el genoma humano, como medio para afrontar sistemáticamente la evaluación del efecto de las radiaciones sobre el material hereditario. Al año siguiente se unió a la idea el Instituto Nacional de la Salud (NIH) y en 1988 se estableció la Organización del Genoma Humano (HUGO) en París, como entidad destinada a la coordinación internacional, a evitar duplicaciones de esfuerzos y a promover la cooperación y diseminar el conocimiento.

    El comienzo oficioso del PGH corresponde a 1990 y se calcula que terminará en el 2005. Sin embargo y tal y como ha anunciado en varias ocasiones el Presidente del Comité de Coordinación Científica de la UNESCO, Santiago Grisolía, los rápidos avances tecnológicos han acelerado los tiempos esperándose que se termine la investigación completa “para el año 2002 o el 2003”. Sus objetivos eran elaborar en una primera etapa mapas genéticos y físicos con suficiente resolución, mientras se ponían a punto técnicas más eficientes de secuenciación, de modo que en la fase final se pudiera abordar la secuenciación de todo el genoma humano. Entre los objetivos se cuentan igualmente la caracterización y secuenciación de organismos modelo, y la creación de infraestructura tecnológica, entre la que destacan nuevas herramientas de hardware y software destinadas a automatizar tareas, a procesar la enorme cantidad de datos que se esperan y a extraer la máxima información biológica y médicamente significativa. El PGH influirá poderosamente en la biomedicina de los próximos años: permitirá avanzar en el conocimiento de la base de muchas enfermedades (Medicina Molecular), y abrirá perspectivas nuevas en su diagnóstico, pronóstico y tratamiento.

    La Era Postgenómica

    No hay que olvidar que lo que entendemos por Proyecto Genoma consiste en un principio en la obtención de información estructural más o menos en bruto, pero lo realmente importante empieza después (en realidad, simultáneamente): dar sentido biológico a tal cúmulo de información, de modo que se pueda extraer un auténtico conocimiento. La información deberá ser digerida adecuadamente con diferentes enfoques, nuevos experimentos y nuevas hipótesis de trabajo, lo que formará parte de la llamada “Era Postgenómica”.

    La nueva técnica de los “biochips”

    La ciudad de Valencia ha acogido entre los días 23 y 25 de octubre el VII Encuentro Internacional sobre el Proyecto Genoma Humano, dedicado a las nuevas tecnologías, entre ellas los biochips que, según el coordinador del encuentro, Santiago Grisolía, permitirán estudiar varios genes simultáneamente. Este sistema permitirá conocer las respuestas de los fármacos en cada tejido, mediante fluorescencias y cambios de color. Según fuentes de Europa Press, la aplicación de los biochips en el área médica y sociosanitaria puede permitir el diagnóstico y el tratamiento de muchas enfermedades y da lugar al nacimiento de una nueva disciplina, la Farmacogénica, cuyo objetivo es estudiar y establecer las correlaciones entre la respuesta terapéutica a los fármacos y el perfil genético del paciente.

    Según Grisolía, aunque la clonación de un ser humano es posible a nivel morfológico, no se puede clonar el cerebro.



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