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.
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.
El año 1990 se formó el Programa
Latino Americano para el Genoma Humano, el cual comenzó trabajando
con la idea de promover el estudio de genes humanos involucrados en patologías
humanas, utilizando información y tecnología proveniente del
P.G.H. que se estaba desarrollando en Estados Unidos, Inglaterra, Francia,
Japón e Italia, países que partieron y fueron pioneros en
el P.G.H.
En chile, a principio de la década de los noventa
hubieron distintos grupos investigando sobre enfermedades genéticas
que afectaban a la población chilena, y que en una segunda etapa
se estudiarían las mutaciones que existen en esta. Por ejemplo, la
doctora Nora Riveros, se dedico al análisis genético molecular
de pacientes que sufren de Fibrosis Quística. Por otra parte el doctor
Allonso Gonzalez tuvo a su cargo un proyecto que investigaba sobre Artritis
Remantoidea, donde se analizaron los genes específicos que la causaban.(5).
Según la doctora Pilar Carvallo (Vicepresidenta del Programa Latinoamericano para el Genoma Humano), siempre se pensó que no era conveniente en términos de rentabilidad participar en el proyecto genoma porque la tecnología es sumamente cara y no vale la pena, por este motivo, invertir tanto dinero para hacer una investigación sobre el P.G.H. en Chile.Lo que si es importante es que el P.G.H. traerá al país una gran cantidad de información para lo que es la genética molecular y lo que se refiere a patologías hereditarias. Por lo tanto, Chile, al no tener la tecnología necesaria solo puede apoyarse en la información que llegue del extranjero e investigar a partir de esta.
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)
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, pero ¿ se ha hecho esto en Chile? ¿ se ha discutido,
publicado o comentado públicamente algo sobre el tema?. En realidad,
la opinión pública en general tiene muy poco conocimiento
sobre lo que se está haciendo en el P.G.H. y sus posibles alcances.
A todo lo anterior se suma que en Chile existen grandes vacíos legales
con respecto a investigación y experimentación en general.
En base a lo anterior nuestra proposición de estudio se centra en
estos vacíos legales y la falta de información que existe
en Chile.
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.
Ahora, esta propuesta no se centra propiamente tal en toda
la sociedad, sino que se basaría y se centraría más
que nada en el ambiente científico, docente y legislativo del país,
tratando de crear conciencia e iniciativa sobre los alcances del P.G.H.
que se podrían producir en Chile.
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)