V. ALTERANDO LOS PLANOS DE LA VIDA.

La nueva biotecnolog�a

COMO ya hemos apuntado, la humanidad ha utilizado para su beneficio a los seres vivos desde �pocas inmemoriales. Muchas veces por accidente, y otras con gran ingenio y acuciocidad, se han ido descubriendo maneras de obtener mejoras en las variedades animales y vegetales que utilizan las diversas culturas, as� como en los procedimientos que emplean para servirse de ellas. Las revoluciones agr�colas, la domesticaci�n de animales y la producci�n de vino, cerveza, queso y yogurt, no son m�s que diversas manifestaciones de la biotecnolog�a.

Lo que podemos llamar "nueva biotecnolog�a" o biotecnolog�a moderna, es la que se sirve de las t�cnicas de ADN recombinante para realizar la mejora de los seres vivos, con miras a su utilizaci�n. El impacto del ADN recombinante ha sido profundo. Se habla hoy, por tanto, de que nos encontramos en la era de la biotecnolog�a.

En este cap�tulo apuntaremos algunas de las maneras como se pueden utilizar las capacidades de identificaci�n y manipulaci�n de genes para la obtenci�n de productos o procesos �tiles al hombre. Con base en los conceptos fundamentales descritos en los cap�tulos anteriores, creo que ser� m�s f�cil comprender las implicaciones que tienen estos avances tecnol�gicos, as� como las dificultades y limitaciones que condicionan su desarrollo.

Desde los albores de la ingenier�a gen�tica muchos intuyeron su inmenso potencial. Sin embargo, en un principio, las metodolog�as y herramientas biol�gicas con las que se contaba eran muy limitadas. En poco m�s de 15 a�os disponemos ahora de un verdadero arsenal de t�cnicas que permiten avances cada vez m�s importantes Creo que, a pesar de que nuestra capacidad de asombro se encuentra muy disminuida, la moderna biotecnolog�a nos seguir� maravillando durante un buen tiempo. Los grandes avances tambi�n pondr�n a prueba nuestra capacidad de adaptaci�n y asimilaci�n de cambios, en el contexto de los valores prevalentes en nuestras sociedades.

UNA APLICACI�N INMEDIATA: PRODUCCI�N DE PROTE�NAS HETER�LOGAS

Casi inmediatamente despu�s de que se realizaron los primeros experimentos de ADN recombinante, se iniciaron intentos para aplicar esta nueva capacidad (v�ase recuadro V. 1). Parec�a claro que si se era capaz de transferir un gene externo al interior de una bacteria, tambi�n se podr�a hacer que esa bacteria fabricara el producto codificado por este gene. Surgi� entonces la idea de producir prote�nas �tiles mediante este mecanismo. Es importante hacer notar que �sta es s�lo la aplicaci�n mas simple e inmediata de la ingenier�a gen�tica: obtener el producto de la expresi�n de un solo gene dentro de la bacteria m�s conocida. Aun as�, en la �poca en que se iniciaron los trabajos pioneros en este campo, expresar un gene externo en E.col� constitu�a un reto de proporciones significativas.

RECUADRO V.1. Las compa��as de biotecnología. Fundaci�n de Genentech.

En 1975, unos dos a�os despu�s de que los primeros experimentos de ADN recombinante hab�an sido logrados, algunas personas estaban rumiando la idea de que esta metodolog�a podr�a tener importantes aplicaciones comerciales. En forma independiente, Herbert Boyer (v�se en el cap�tulo II, "Concepto de clonaci�n molecular") y Robert Swanson, estaban tratando de explorar la posibilidad de que esto ocurriera. Estos dos personajes representaban los dos elementos requeridos: Boyer en la ciencia y Swanson en la comunidad financiera y comercial. Ambos hab�an ya tocado otras puertas, mismas que no se hab�an abierto. Boyer hab�a planteado la idea de producir prote�nas humanas (por ejemplo, hormonas) utilizando el concepto declonaci�n molecular que �l estaba desarrollando. Swanson tambi�n hab�a hecho contacto con algunas compa��as y con otros prominentes bi�logos moleculares. Las respuestas que uno y otro recib�an eran vagas y poco entusiastas.

Boyer y Swanson eran dos extremos destinados a unirse. En enero de 1976, Boyer recibi� la llamada de Swanson y se manifest� entusiasta. Decidieron reunirse y, mientras se tomaban una cerveza en un bar cercano a la Universidad de California, en San Francisco, plantearon la fundaci�n de una compa��a en la que se intentar�a elaborar un primer producto mediante ADN recombinante. Decidieron fundar la compa��a aportando capital semilla, en partes iguales, consistente en cinco mil d�lares (Boyer tuvo que pedir prestada su parte).

Lo que sigui� a este hist�rico encuentro fue ponerse en contacto con el grupo de City of Hope, en el �rea de Los Ángeles, que manejaba las t�cnicas de s�ntesis qu�mica de ADN. Los genes que se propon�an clonar y expresar no estaban disponibles y tendr�an que ser sintetizados qu�micamente.

As�, convocando la participaci�n de algunos cient�ficos osados y convenciendo a inversionistas a arriesgar su dinero en la nueva biotecnolog�a, se fue constituyendo la primera compa��a destinada espec�ficamente a explotar las posibilidades del ADN recombinante: Genentech.

En la actualidad, la compa��a Genentech emplea a miles de personas, y sus acciones fueron ofertadas p�blicamente hace algunos a�os por muchas veces su valor nominal, haciendo millonarios a los socios fundadores. Esta empresa lucha por mantener nuevos productos en el mercado, estableciendo competencia y alianzas con las grandes compa��as farmac�uticas.

En los �ltimos 15 a�os las compa��as dedicadas a la nueva biotecnolog�a se han multiplicado. Adem�s, las grandes compa��as farmac�uticas y qu�micas han capacitado y formado en sus departamentos de investigaci�n a grupos de investigadores que emplean el ADN recombinante. En efecto, el ADN recombinante dio origen a importantes aplicaciones comerciales, constituyendo una actividad que significa miles de millones de d�lares de inversi�n para mercados en continuo crecimiento.

La prote�na con la que se decidi� probar si tal objetivo era posible fue la somatostatina. Esta es una peque�a hormona proteica cuya principal virtud es, precisamente, ser una mol�cula peque�a. Al final de los a�os setenta no era a�n posible obtener genes humanos a partir de su fuente natural, por lo que se decidi� sintetizar qu�micamente el gene correspondiente (v�ase en el cap�tulo II el recuadro II.4). A este trabajo sigui� otro con un objetivo m�s �til: expresar la hormona insulina humana en E. coli. Hasta entonces, toda la insulina que se utilizaba para el manejo de diab�ticos se obten�a de cerdos sacrificados en los rastros, con la consecuente amenaza de escasez. Adem�s, la insulina porcina no es id�ntica a la humana, por lo que su uso causaba, en ocasiones, efectos secundarios indeseables. Nuevamente, el gene fue sintetizado qu�micamente (por supuesto, con la secuencia correspondiente exactamente a la hormona humana) y donado en vectores que permit�an su expresi�n dentro de la bacteria, es decir; situado frente a regiones que promovieran su transcripci�n (v�ase el recuadro IV 1). A partir de entonces, la producci�n bacteriana de insulina humana se ha convertido en un proceso comercial, y el producto se puede comprar hoy d�a en las farmacias.

La corta descripci�n anterior no hace justicia a la gran cantidad de problemas pr�cticos a los que se enfrentaron antes de lograr el objetivo. Pero los obst�culos no impidieron que se iniciaran los trabajos para obtener otras prote�nas humanas de gran valor. Entre �stas podemos contar la hormona del crecimiento, �til en los casos de enanismo, entre otras. Los genes necesarios para esta segunda generaci�n de productos proteicos empez� a provenir de sus fuentes naturales; en el caso de la hormona del crecimiento, a partir de ADNc (v�ase el recuadro III.2) obtenido de la gl�ndula hip�fisis. Por desgracia, muchas de estas prote�nas se producen naturalmente con alteraciones propias de los organismos eucariontes, que ocurren despu�s de la traducci�n, y que no sucede en las c�lulas bacterianas. Se hac�a necesario entonces desarrollar nuevos m�todos de expresi�n de prote�nas, utilizando c�lulas eucariontes.

Expresi�n de prote�nas en sistemas no bacterianos

Conforme las t�cnicas de ingenier�a gen�tica fueron avanzando, diversos microorganismos y c�lulas en cultivo empezaron a ser susceptibles de transformaci�n. As�, hoy disponemos de levaduras y otros hongos unicelulares (que son organismos eucariontes) que se utilizan como f�bricas de prote�nas. Tambi�n se emplean l�neas celulares de insectos o de seres humanos que se cultivan libremente en botellas. Con estos sistemas se obtienen prote�nas exactamente equivalentes a las humanas, o de alguna otra especie que se requiera.

Adem�s de las hormonas, existen otras muchas prote�nas de utilidad terap�utica que se han obtenido mediante ingenier�a gen�tica (v�ase el recuadro V.2), gracias a esta bater�a de sistemas de expresi�n, entre las que encontramos vacunas, factores de crecimiento y regulaci�n celular, factores de coagulaci�n, etc�tera.

Quiz�s el avance m�s significativo, en relaci�n con la fabricaci�n de prote�nas de alto valor; sea, sin embargo, la posibilidad de expresarlos en animales o plantas transg�nicos (v�ase m�s adelante).

Prote�nas de inter�s industrial

Hemos revisado algunas aplicaciones m�dicas de las prote�nas producidas por la ingenier�a gen�tica, que han sido las m�s abundantes hasta el momento, pero de ninguna manera las �nicas posibles. Como se dijo anteriormente, si analizamos nuestro entorno desde la perspectiva de un bi�logo molecular podr�amos decir que la biosfera es producto de las prote�nas. Todas las transformaciones que ocurren por mediaci�n de los seres vivos son, de una u otra manera, llevadas a cabo por las prote�nas. Por ejemplo, materiales como la madera, el hule, el algod�n y la lana. Tambi�n las funciones m�s complejas como la visi�n, la fotos�ntesis, etc�tera.

RECUADRO V.2. Prote�nas terap�uticas expresadas por la ingenier�a gen�tica

Desde que los trabajos pioneros lograron la expresi�n de la insulina humana en bacterias —realizados en la compa��a Genentech— se han empleado t�cnicas de ADN recombinante para obtener muchas otras prote�nas terap�uticas �tiles. Probablemente varios cientos de proyectos se conducen en la actualidad en esta �rea. Es importante, sin embargo, tomar en cuenta que los aspectos regulatorios que es necesario desahogar para llevar una invenci�n al campo comercial son dificiles. Es notable, por ejemplo, que la insulina humana, cuyo desarrollo se concibi� en 1976, fue aprobada s�lo hasta 1983. En la lista que se presenta a continuaci�n se enumeran los productos aprobados hasta mediados de 1995, pero a�o con a�o se van agregando muchos m�s, a velocidad cada vez mayor.


Afección Propuestas terapeuticas seleccionadas Productos avanzados

Enfermedades Autoinmunes    
Esclerosis múltiple
(Mecanismos inciertos)
INF-bz Anticuerpo
Artritis reumatoide
Anticitocina
anti-TNF-a
Deficiencias sanguíneas

 

 
Anemia
Estimular la producción sanguínea
Eritroproyetina
Sustitutos sanguíneo
Reemplazo
Hemoglobina
Quimioinducción
Estimular la producción de células sanguíneas
G-CSF
Hemofilia
Reemplazo
Factor VIII
Cáncer    
Transplante de médula
Proliferación de células inmunes
G-CSF

    Leucemia

Estimulación inmunológica
INF-a
Linfoma de células T
Aumentar la aniquilación de células tumorales
Fusión Toxina-IL-2
Melanoma Estimulación inmunológica Vacunación
IL-2. Vacuna vs Melanoma
Cáncer renal
Estimulación inmunológica
IL-2/INF-g
Enfermedades cardiovasculares

Infarto del miocardio
Disolución de coágulos
tPA
Angina reestenosis
Bloquear agregados de plaquetas
Anticuerpo GP-IIIa
Enfermedades genéticas
Fibrosis quística
Adelgazamiento de moco
DNasa
Diabetes
Reemplazo hormonal
Insulina Humana
Enfermedad de Gaucher
Reemplazo enzimático
Glucocerebrosidasa
Deficiencia del crecimiento
Reemplazo hormonal
hGH
Agentes infecciosos    
Virus de la hepatitis
Estimulación inmunológica Vacunación
INF-a
Vacuna de subunidad
VIH (agente del sida)
Estimulación inmunológica
INF-a/IL-2
Virus papiloma
Vacunación
Bordetella pertussi
Estimulación inmunológica Vacunación
INF-a
Padecimientos inflamatorios    

      Alergia

Activación de las células cebadas
Anticuerpos IgE
                      Padecimientos transplante vs. huésped
Bloquear-receptor IL-2 Anti-endoxina
Anticuerpo
   Shock séptico
Anticitocina
BPI
Enfermedades del sistema nervioso    

      Esclerosis amielotrófica lateral

Fortalecer la supervivencia neuronal
IGF-1

      Trauma

Bloqueo del daño oxidativo
PEG-SOD
Lesiones en la piel    
Curaciones de lesiones
Modular la función celular
TGF-b/PDGF

INF = interferón.

TNF-a = factor de necrosis tumoral a

G-CSF = factor estimulante de colonias granulocítico

IL2 = interleucina-2

tPA = Activador de plasminógeno tisular

GP = Glicoproteína

hGH = Hormona humana de crecimiento.

BPI = Proteína bactericida/incrementadora de permeabilidad.

IGF-1 = factor de crecimiento tipo insulina.

PEG-SOD = Superóxido dismutasa-polietilenglicol.

TGF-b/PDGF = b/factor factor de crecimiento transformante de crecimiento paquetario.

VIH = Virus de inmunodeficiencia humana.

La sobreproducci�n de prote�nas por medio de la ingenier�a gen�tica permite el acceso a las herramientas que utilizan los seres vivos para transformar su entorno y realizar sus funciones. Con estas prote�nas se pueden efectuar procesos �tiles y novedosos. V�ase el cap�tulo siguiente, "Biocat�lisis e ingenier�a de prote�nas" donde se tratar� este aspecto con m�s detenimiento.

ANIMALES TRANSG�NICOS, GRANJAS MOLECULARES

Hace unos siete a�os, en una reuni�n cient�fica conoc� a un investigador, quien estaba por regresar a M�xico, y que durante su doctorado hab�a desarrollado m�todos mejorados para el cultivo de c�lulas animales. Su trabajo le permit�a la producci�n directa de anticuerpos en estas c�lulas. Cuando le pregunt� si sent�a que �ste ser�a el futuro de la producci�n de anticuerpos (en vez de producirlos naturalmente en animales como conejos, caballos o cabras, como se hac�a hasta entonces), �l contest� que cre�a que m�s bien se har�a en animales transg�nicos. En aquel entonces me pareci� muy importante que este cient�fico, reci�n doctorado, tuviera la visi�n para prever que su trabajo podr�a ser desplazado en el futuro por otros avances. Por otra parte, pens� que la posibilidad que coment�bamos estaba muy distante en el futuro.

Sorprendentemente, para m�, podemos decir que este futuro ha llegado ya. Las investigaciones con sistemas de microinyecci�n y cultivo de embriones, en la actualidad, permiten introducir genes a varias especies en forma estable, entre las que se encuentran las ovejas. Quiz�s algunos lectores intuyan la implicaci�n de esto. A partir de las ovejas se obtienen grandes cantidades de leche, rica en prote�nas. En efecto, en la medida que sabemos acerca de la expresi�n de los genes de la gl�ndula mamaria, podemos pensar en manipular este sistema para que se elaboren en ella productos diferentes. Utilizando estos conceptos, ya existen los primeros animales transg�nicos que producen prote�nas de inter�s m�dico. Uno de los primeros ejemplos lo constituye el caso de la a-1 antitripsina humana, que se utiliza en la terapia de una carencia hereditaria, bastante frecuente, que condiciona el enfisema. Desgraciadamente, aunque la administraci�n de esta prote�na permite una vida saludable, hab�a que obtenerla de suero humano, en grandes cantidades, para sostener las dosis requeridas por un alto n�mero de enfermos. Esta situaci�n orill� al gobierno de Estados Unidos, por ejemplo, a regular y limitar el uso de este tratamiento, por lo que result� un objetivo atractivo para desarrollar un sistema de alta producci�n. Para lograr este prop�sito, investigadores brit�nicos crearon mol�culas de ADN recombinante donde se combin� el gene que codifica para la a-1 antitripsina humana, colocado frente a la regi�n regulatoria del gene de la ß-lactoglobulina (una de las prote�nas de la leche) ovina. Al microinyectar este gene en embriones de borrego, se logra, en algunos casos, integrar establemente al genoma, y que se herede en generaciones sucesivas. En algunas de estas ovejas transg�nicas, el gene se expresa espec�ficamente en la gl�ndula mamaria, y se obtiene leche con grandes cantidades de a-1 antitripsina humana. Estas ovejas han producido hijas que mantienen esta caracter�stica. �Se dispone ahora de un reba�o de ovejas que constituyen una fuente inagotable de la prote�na!

La posibilidad de utilizar "granjas moleculares" en las que los animales producen leche prote�nas de alt�simo valor y utilidad es realmente un triunfo may�sculo de la biotecnolog�a moderna. Pensemos que, con gran seguridad, en pocos a�os los enfermos con deficiencias de alguna de estas prote�nas, por ejemplo los hemof�licos, dispondr�n de una fuente relativamente barata para conseguirlas. Recientemente se anunci� ya la obtenci�n de vacas transg�nicas.

Los animales transg�nicos tambi�n pueden usarse para muchos otros prop�sitos. Me limitar� a citar s�lo dos ejemplos ilustrativos adicionales:

El primer ejemplo lo constituye la creaci�n de animales modelo para experimentaci�n, como ratones con genes que los predisponen a adquirir c�ncer; o ratones con genes mutantes que manifiestan s�ntomas como los de la fibrosis qu�stica (v�ase en el capitulo III, "Aislamiento de los genes responsables de enfermedades hereditarias"). En otro ejemplo ilustrativo, en el que participar�n investigadores del Instituto de Biotecnolog�a de la UNAM, se explorar� la posibilidad de utilizar mosquitos transg�nicos, resistentes al plasmodio (protozoario causante del paludismo), para controlar la proliferaci�n de este microorganismo en las zonas tropicales. La lista de posibilidades, en proceso y en proyecto, es verdaderamente impresionante.

PLANTAS TRANSG�NICAS, LA NUEVA REVOLUCI�N VERDE

M�s adelante en este mismo cap�tulo ("El diagn�stico molecular", p. 132) describiremos los procedimientos fundamentales para la producci�n de plantas transg�nicas. Nos preguntamos ahora �qu� posibilidades se abren para beneficiar las plantas existentes, por medio del trasplante de genes? Aun cuando, en este momento, las probabilidades t�cnicas permiten visualizar fundamentalmente la introducci�n de s�lo un gene a la vez, ya se han obtenido logros notables. Analicemos algunos ejemplos.

Uno de los problemas que se han generado a partir del cultivo intensivo es el uso exagerado de fertilizantes y pesticidas. Debido a esto, el desarrollo de bioinsecticidas ha recibido importante atenci�n en los �ltimos tiempos. En particular, el microorganismo, Bacillus thuringiensis, que naturalmente produce una prote�na t�xica (toxina BT) para diversas especies de artr�podos (insectos y ar�cnidos, por ejemplo). Estas bacterias pueden ser cultivadas y administradas a los cultivos, y constituyen un insecticida biodegradable y seguro. El paso siguiente consisti� en introducir el gene que codifica para esta toxina a una planta de tabaco (por supuesto fusionado a una regi�n regulatoria que permitiera su expresi�n en la planta, particularmente en las hojas). Las plantas transg�nicas resultantes son inmunes a las larvas de palomillas que normalmente merman este cultivo. Al cabo de consumir un poco de la hoja, la larva se vuelve inactiva y muere, envenenada por la toxina BT. Es importante resaltar que esta toxina es completamente inocua para otros animales, incluido, desde luego, el ser humano.

Una caracter�stica muy interesante del reino de las plantas es que para vivir se han adaptado a ambientes extremos, ya que no pueden huir de ellos. As�, encontrarmos plantas capaces de vivir en condiciones de sequ�a, salinidad, etc. Tambi�n los vegetales han desarrollado funciones para defenderse de ser ingeridas indiscriminadamente. Cada especie animal gusta s�lo de ciertas plantas y las puede comer sin enfermarse.( Por encima de todo esto, los seres humanos tendemos a ser muy selectivos en nuestra alimentaci�n. Algunos de nosotros s�lo compramos frijol "flor de mayo", sin importarnos si nos resulta un poco m�s caro, o si sus propiedades alimenticias no son tan buenas como las de alguna otra variedad. As� que no todas las caracter�sticas apreciadas se encuentran juntas en la misma planta. T�picamente encontraremos que unas variedades son sabrosas, otras son nutritivas, otras m�s, resistentes a las inclemencias del clima, etc�tera.)

La nueva biotecnolog�a de plantas nos permitir� ir introduciendo, al principio uno por uno, los genes que se vayan identificando como responsables de conferir ciertas caracter�sticas atractivas a las variedades de plantas que nos son m�s �tiles.

El primer ejemplo de una planta transg�nica que se encuentra en explotaci�n comercial ata�e precisamente a uno de los aspectos "fr�volos" de nuestras costumbres alimenticias. En relaci�n con este caso, recuerdo algo que hoy me divierte mucho y se remonta a cuando me encontraba en California, capacit�ndome en la tecnolog�a de s�ntesis qu�mica de ADN. Mi hermano Jorge, quien se dedica a la ecolog�a, se encontraba entonces en Inglaterra haciendo su doctorado. Al saber que yo estaba participando en la tecnolog�a, entonces naciente, de la ingenier�a gen�tica, me dec�a en una de sus cartas, que hiciera el favor de clonarle "el gene del sabor de los jitomates". Los jitomates ingleses no sab�an a nada. Este no pasaba de ser un comentario locuaz en aquella �poca. A 13 a�os de distancia se convirti� en algo visionario.

Resulta que los jitomates, como muchas otras frutas, siguen madurando una vez que se cortan de la planta, Pero no es lo m�s adecuado porque no alcanza el mejor sabor y, por supuesto, eventualmente hace que la fruta se pudra. Se recurre entonces a cortar la fruta verde para prolongar su vida de anaquel. Cuando llega al consumidor parece madura, pero su sabor deja mucho que desear. Para resolver este problema, una compa��a biotecnol�gica californiana desarroll� el jitomate flavr-savr (sabor rescatado). El truco utilizado es muy ingenioso. El objetivo era "apagar" la expresi�n del gene que codifica para la enzima fundamentalmente responsable del proceso de maduraci�n (y putrefacci�n posterior), pero hab�a que hacerlo justo despu�s de que la fruta se cortara de la planta. De esta manera, se pod�a dejar madurar el jitomate hasta su t�rmino, cortarlo, y suspender el proceso de maduraci�n, prolongando la vida de anaquel de una fruta que ya adquiri� su sabor �ptimo. El mecanismo para inhibir la expresi�n del gene mencionado se conoce como tecnolog�a antisentido. Con esta tecnolog�a se transforma el organismo con un gene artificial que contiene una regi�n de control, activado en el momento apropiado, seguido de un segmento que, al ser transcrito, produce un ARN complementario (es decir, en sentido contrario) al gene que se desea inhibir. De esta manera, se pueden "apagar" genes selectivamente en determinadas condiciones, casi sin alterar el resto de los procesos celulares, dada la gran especificidad que muestra el ARN antisentido. Esta tecnolog�a se aplic� exitosamente en el jitomate, y se obtuvo un producto claramente superior al disponible previamente. M�s adelante describiremos c�mo se puede aplicar una tecnolog�a similar para combatir; por ejemplo, la replicaci�n de virus.

Nuevamente me he limitado a citar algunos ejemplos, particularmente atractivos desde mi punto de vista, pero que de ninguna manera constituyen una muestra representativa de las t�cnicas actualmente en desarrollo. Espero que el lector interesado encuentre informaci�n adicional en otras fuentes pero que con ejemplos de este libro tenga presentes los logros obtenidos, y que al mismo tiempo conozca cu�les son sus limites hasta a la fecha.

EL VALOR DE LA BIODIVERSIDAD EN EL CONTEXTO DE LA BIOTECNOLOG�A MODERNA

Con los ejemplos anteriormente citados, creo que el lector puede tener una sensaci�n m�s clara de c�mo, trabajando con las herramientas disponibles, las modalidades de manipulaci�n que la ingenier�a gen�tica ofrece, conduce a la aplicaci�n de t�cnicas con caracter�sticas totalmente revolucionarias. Me quiero permitir ahora hacer una elucubraci�n personal en relaci�n con un t�pico de gran actualidad: el de la biodiversidad, en el contexto de la nueva biotecnolog�a.

Est� claro que quienes habitamos el planeta tierra lo compartimos con millones de diversas especies. Vemos el caso de los seres humanos, que han considerado los recursos naturales objeto de uso y explotaci�n, muchas veces en forma indiscriminada. La cultura moderna fomenta cada vez m�s un sentido de respeto y preservaci�n de todo lo que nos rodea. En este sentido, las nuevas armas de la biotecnolog�a pueden utilizarse, y se ha hecho acopio de ellas para el mejor conocimiento y conservaci�n de los recursos bi�ticos. �Qu� podemos decir; sin embargo, de la faceta de explotaci�n de los recursos naturales? Es en este �mbito donde algunos de los detractores de la biotecnolog�a encuentran un campo f�rtil.

En forma simple, su argumentaci�n consiste en se�alar que las capacidades de manipulaci�n nos llevar�n a destruir y alterar los ecosistemas de manera irreversible. En el ep�logo de este libro expreso algunos puntos de vista en este sentido. Por el momento, sin embargo, me limitar� a dar una visi�n sobre nuevas modalidades de explotaci�n de recursos bi�ticos que considero pueden ser material de reflexi�n.

Uno de los aspectos que se destacan con m�s insistencia sobre el valor de las especies es la riqueza que representan en t�rminos de sustancias con posible valor terap�utico. En mi opini�n, este aspecto valioso de la biodiversidad ir� disminuyendo paulatinamente (v�ase en el cap�tulo siguiente, "Aplicaciones de la informaci�n estructural") quiz� m�s pronto de lo que imaginamos.

Por otro lado, es muy importante comprender que la capacidad de manipulaci�n de organismos complejos permanecerá, probablemente durante mucho tiempo, en niveles muy modestos. Se pueden alterar uno o m�s genes, pero es completamente impensable en la actualidad, c�mo podr�amos crear un organismo nuevo y diferente, por simple que �ste fuera. La complejidad que representa tal ejercicio tiene una magnitud superior a la que hoy vislumbramos para realizar (v�ase, por ejemplo, la discusi�n sobre las ideas de Parque Jur�sico, en el cap�tulo anterior; "Recuperaci�n del ADN f�sil mediante la reacci�n en cadena de pol�merasa (PCR)"). As� pues, la biodiversidad que han creado miles de millones de a�os de evoluci�n constituye un tesoro irrepetible, mucho m�s complejo de lo que podemos siquiera entender; no se diga recrear. Nuestro papel es, por el momento, preservarlo y estudiarlo. Seguramente, en muchos casos lo podremos utilizar en formas que hoy d�a ni siquiera imaginamos.

Terminar� esta secci�n describiendo un ejemplo de lo que la diversidad biol�gica requiere para llevar a cabo objetivos espec�ficos, abordables en el futuro inmediato.

Un ejemplo: la ingenier�a de las v�as metab�licas

Es bastante conocido que los antibi�ticos, los medicamentos que m�s �xito han tenido en la farmacolog�a moderna, se tienen a partir de microorganismos mediante procesos de fermentaci�n. Con las t�cnicas de gen�tica microbiana se ha logrado mejorar notablemente este proceso de producci�n.

Cuando Fleming descubri� hace varias d�cadas que el hongo Penicillium produc�a una sustancia que inhib�a el crecimiento de las bacterias, la cepa con la que trabajaba (un simple hongo del pan), manufacturaba cantidades min�sculas del antibi�tico. Hoy d�a, las cepas de Penicillium que se utilizan comercialmente han sido manipuladas para producir cientos o miles de veces mayor cantidad de penicilina. Durante mucho tiempo estas manipulaciones se realizaron a trav�s de procedimientos de gen�tica microbiana cl�sica. M�s recientemente, por supuesto, se han empleado t�cnicas de ADN recombinante para lograr refinar a�n m�s la producci�n de antibi�ticos. Un asunto notable es que la penicilina se sigue produciendo a partir del hongo Penicillium. No ha resultado posible, ni deseable, empezar a producirla, por ejemplo, en Escherichia coli. Tomemos en cuenta que la producci�n de un antibi�tico se presenta en lo que se denomina metabolismo secundario. Estas v�as bioqu�micas son propias y espec�ficas de ciertos organismos, pero no se encuentran presentes en otros. Para poder trasplantar la capacidad de producir un antibi�tico a un organismo diferente, tendr�amos que clonar toda una bater�a de genes. Adem�s de esto, los sustratos que inician el proceso biosint�tico no necesariamente est�n disponibles en c�lulas de especies alejadas. En el caso de los antibi�ticos, se ha logrado hacer trasplantes, como los mencionados, a otros organsimos parecidos, por ejemplo la levadura.

De la discusi�n anterior podemos hacer una conclusi�n interesante. M�s all� de la expresi�n de un gene espec�fico, o de una serie de ellos, hay todo un entorno bioqu�mico que permite producir ciertas sustancias en unas c�lulas, pero no en otras. �C�mo podr�amos entonces aplicar la ingenier�a gen�tica para producir mol�culas peque�as �tiles? Precisamente mediante el estudio y manipulaci�n de muy diversos organismos, previamente adaptados para hacer algo parecido a lo que necesitamos. De esto trata la ingenier�a de las v�as metab�licas.

Ser�a extraordinario que pudi�ramos producir cualquier sustancia de la misma manera que hoy se producen los antibi�ticos. El proceso de fermentaci�n es m�s limpio que un proceso sint�tico industrial. Por desgracia, la mayor�a de los productos qu�micos que utilizamos no tienen mucho que ver con lo que los seres vivos producen. En la medida que conocemos la bioqu�mica de los organismos, y aprendemos a transformarlos gen�ticamente, podremos, sin embargo, seleccionar los m�s adecuados para producir sustancias espec�ficas.

Uno de los ejemplos actuales de la aplicaci�n de esta tecnología se halla en la fabricaci�n del colorante �ndigo, que se usa para la tinci�n de la mezclilla. Este colorante se puede obtener de fuentes vegetales, pero el proceso ha resultado poco competitivo con la s�ntesis qu�mica. En �pocas recientes, mediante procesos de ingenier�a gen�tica, se han podido introducir en genes E. coli que le permiten producir �ndigo. Se trata de unos pocos genes que producen enzimas capaces de transformar un producto del metabolismo primario (presente en muchas especies microbianas) en �ndigo. Adem�s de introducir estos genes, ha sido necesario alterar algunos de los procesos metab�licos naturales de E. coli para lograr aumentar la productividad. Gracias al conocimiento de esta bacteria, y a la herramienta de la ingenier�a gen�tica, se han podido alterar espec�ficamente ciertos genes, de manera dirigida.

Los primeros ejemplos de la alteraci�n del metabolismo de microorganismos nos indican que aunque resulta dif�cil, esta tecnolog�a es posible. Creo que podemos imaginar un futuro, no demasiado lejano, en el que podamos programar microorganismos o plantas para fabricar productos farmac�uticos espec�ficos. Quiz� en el futuro los antiinflamatorios que hoy se producen por s�ntesis qu�mica puedan ser elaborados mediante fermentaci�n, o a trav�s de un cultivo agr�cola.

EL DIAGN�STICO MOLECULAR

Muchos de nosotros hemos experimentado lo importante que es tener un diagn�stico preciso para poder contender contra una enfermedad. Un enfermo puede desfilar frente a diferentes m�dicos, de todos tipos, en su desesperaci�n por lograr que le digan precisamente qu� mal padece. Ciertamente, una de las m�s importantes cualidades de un m�dico deber�a ser un diagn�stico certero.

A trav�s de la historia, los m�dicos han confiado en m�todos muy variados para llegar al diagn�stico. Explorar al paciente, preguntarle c�mo se siente, observar signos, interrogarlo sobre los s�ntomas, son t�cnicas que se han usado durante siglos. La medicina moderna, sin embargo, recomienda con mucha frecuencia practicar algunos "estudios".

En la actualidad, la mayor�a de los an�lisis practicados, en lo que se refiere a estudios bioqu�micos o infectol�gicos consisten en procedimientos relativamente complicados, dise�ados espec�ficamente para cada caso. Por ejemplo, un estudio para determinar la presencia de amibas requiere la observaci�n microsc�pica, por parte de un experto, de una muestra, preferiblemente fresca. En una biometr�a hem�tica es necesario tambi�n el conteo directo de c�lulas en preparaciones microsc�picas. En la mayor�a de los casos, la detecci�n de bacterias pat�genas consiste en el cultivo de las mismas, en medios especiales, seguido de su identificaci�n, por procedimientos bacteriol�gicos complejos. Para detectar compuestos particulares en los fluidos fisiol�gicos, como transaminasas, bilirrubina, etc., se necesita aplicar un procedimiento de incubaci�n con diversos reactivos y su posterior cuantificacion.

Las nuevas t�cnicas y conocimientos aportados por la biolog�a moderna permiten visualizar un futuro muy diferente para el campo del diagn�stico. Uno de los primeros factores que se deben tomar en cuenta es que las causas de muchas enfermedades se ir�n conociendo en forma mucho m�s precisa a nivel molecular. As�, con la informaci�n derivada del Proyecto del Genoma Humano, se conocer�n los genes responsables de enfermedades y su predisposici�n a padecerlos. Los microorganismos pat�genos ser�n escudri�ados de manera altamente detallada, al grado de conocer la secuencia nucleot�dica de muchos de sus genes. Con esta informaci�n a la mano se pueden emplear las mismas t�cnicas que se han descrito anteriormente, pero ahora para detectar; en muestras fisiol�gicas la presencia de genes relevantes que alteran la salud. De hecho, las propiedades de reconocimiento molecular que ya se explotan en unos pocos sistemas de diagn�stico muy sencillos, como las pruebas caseras de embarazo, nos permiten darnos una idea de lo que podr�a ocurrir en el futuro.

Por ejemplo, mediante el uso de la Reacci�n en Cadena de Polimerasa, es posible amplificar secuencias provenientes de unas cuantas c�lulas de la bacteria Salmonella tiphy, causante de la fiebre tifoidea. El �ntimo conocimiento de los genes de esta bacteria, permite dise�ar sondas de hibridizaci�n espec�ficas para ella, que dan lugar a una se�al (fragmento amplificado) s�lo en el caso de que sea Salmonella tiphy la bacteria identificada.

Similarmente, a partir de una peque��sima muestra (un ligero raspado de mucosa bucal), se podr�n amplificar e identificar cualesquiera de los diversos genes que se sospeche puedan estar causando o condicionando la aparici�n de ciertos s�ntomas en el paciente. Quiz� en estos momentos el empleo de este tipo de t�cnicas nos parezca complejo y, de hecho, se emplea todav�a en menor proporci�n respecto a otros procedimientos. En pocos a�os, sin embargo, la acumulaci�n de conocimientos har� que los esquemas antes descritos sean aplicables para muchas enfermedades. Adicionalmente, la gran versatilidad de los esquemas basados en la propiedad de reconocimiento molecular de los �cidos nucleicos permite el desarrollo de m�todos cada vez m�s simples, sensibles y espec�ficos. Es probable que, en un futuro no muy distante, el m�dico cuente con una serie de sistemas de detecci�n, de manejo muy sencillo (tales como cintas reactivas que cambian de color), que le permitan afinar el diagn�stico en su propio consultorio.

La nueva biotecnolog�a tambi�n abre interesantes perspectivas para la detecci�n y cuantificaci�n de otros tipos de sustancias corporales (aunque no consistan ni contenga �cidos nucleicos), como mol�culas peque�as. En este caso, el desarrollo que me parece m�s promisorio reside en dispositivos llamados biosensores. Un biosensor esta constituido por dos componentes: uno biol�gico, que realiza la funci�n de reconocimiento espec�fico, y uno electr�nico, que lleva a cabo el registro del evento de reconocimiento molecular; de manera observable y cuantitativa. Por ejemplo, para detectar la cantidad de glucosa en la sangre de un individuo se han desarrollado biosensores, que ya se utilizan comercialmente en la actualidad. En estos aparatos se coloca una enzima que act�a espec�ficamente sobre la glucosa (y no sobre ning�n otro de los miles de compuestos de la sangre), y lleva a cabo una reacci�n qu�mica que acidifica el medio. Esta enzima se inmoviliza sobre una peque�a membrana, que a su vez se coloca cerca de un electrodo capaz de medir la acidez. El electrodo responde a la acidez enviando una peque�a corriente el�ctrica que se puede registrar mediante un aparato electr�nico adecuado. Como se puede ver; �sta es una operaci�n verdaderamente simple: sumergir un peque�o electrodo (que semeja un tubito de vidrio) dentro de la muestra, y anotar el n�mero que registra una car�tula electr�nica. Una de las cracter�sticas m�s interesantes de los biosensores es que son susceptibles de miniaturizarse. Existen industrias japonesas que la trabajan precisamente en esta �rea. Los biosensores del futuro podr�n ser dispositivos verdaderamente microsc�picos, que incluso podr�an llevarse internamente, en el caso de que un paciente requiera un constante monitoreo de los niveles de cierta sustancia corporal. La aportaci�n importante de la biotecnolog�a moderna en este campo es que la identificaci�n y manipulaci�n del componente biol�gico del biosensor (que le confiere su especificidad) esta siendo revolucionada por todas las t�cnicas que hemos mencionado en este libro.

El ADN recombinante y la medicina forense

El lector podr� darse cuenta f�cilmente que la capacidad de identificar con gran finura la naturaleza y origen de muestras min�sculas de material biol�gico puede aplicarse directamente en los seres humanos. Es decir; la identificaci�n molecular es capaz de determinar inequ�vocamente si un pelo, o la piel atrapada bajo una u�a, corresponde a un individuo en particular (por ejemplo un sospechoso). �C�mo se logra esto? Lo que se pretende es dise�ar procedimientos que permitan resaltar las peque�as diferencias de secuencias gen�ticas que existen entre un individuo y otro. Estas diferencias o "polimorfismos", est�n en las mol�culas, y las observamos con toda claridad en su manifestaci�n exterior (fisonom�a, color de la piel, etc.). Mediante un dise�o ingenioso de la Reacci�n en Cadena de Polimerasa, se puede obtener un patr�n electrofor�tico de bandas de ADN (v�ase el recuadro II.1) que revela con seguridad estas diferencias. En otras palabras, el patr�n de bandas que se obtiene de una muestra proveniente de un individuo, utilizando determinado conjunto de oligos sint�ticos para iniciar la reacci�n de la PCR (v�ase la figura II) constituye una especie de "huella digital molecular" de ese individuo. Basta comparar los patrones obtenidos de la muestra hallada en la escena del crimen con los patrones obtenidos de los sospechosos, para decidir de qui�n provino la muestra. (La controversia sobre si estas pruebas son aceptables en un juzgado surge de que, por el momento, se puede afirmar que dos muestras no corresponden al mismo individuo, pero afirmar que s� corresponden, se refiere s�lo a una probabilidad.) Este tipo de an�lisis se ha empleado tambi�n, por ejemplo, en pruebas de paternidad.

Uno de los aspectos que la sociedad tendr� que atender y reglamentar es el uso leg�timo de esta potente metodolog�a. No cabe duda que la capacidad de identificar con sencillez individuos y sus caracter�sticas gen�ticas se presta a la invasi�n de la privac�a, a niveles que no han sido posibles anteriormente. Pensemos tambi�n que las t�cnicas de identificaci�n y diagn�stico molecular pueden aplicarse en embriones humanos, para la determinaci�n de propensi�n a enfermedades, etc. Quiz� una de las derivaciones m�s interesantes consiste en que seremos capaces de saber si somos portadores de genes responsables de enfermedades de efectos devastadores, como la enfermedad de Alzheimer; la de Huntington, la esclerosis m�ltiple y la esclerosis lateral, la distrofia muscular; etc., que suelen aparecer en etapas avanzadas de la vida, y que no se manifiestan con anterioridad. Estas posibilidades presentan retos de gran importancia para la psicolog�a y la sociolog�a del futuro.

AGENTES TERAP�UTICOS RACIONALES

Con base en los conocimientos disponibles sobre las causas de las enfermedades, cada d�a es m�s posible dise�ar racionalmente nuevos agentes terap�uticos. En el cap�tulo siguiente se tratar� el caso del dise�o que requiere de la informaci�n estructural de las macromol�culas participantes. En esta secci�n describir� las posibilidades de utilizar agentes dirigidos contra los genes que intervienen en la enfermedad. En este caso, el conocimiento requerido es el de la secuencia nucleotídica de dichos genes, y el agente terap�utico ser�a alguna variante de un �cido nucleico.

Como ya se explic� en la secci�n "Las mol�culas de la vida" del capitulo I, los �cidos nucleicos son mol�culas de exquisita especificidad. En principio, podemos imaginar que si un �cido nucleico, por ejemplo, un oligonucle�tido, puede ser utilizado como sonda de hibridizaci�n para detectar genes en preparaciones de laboratorio, deber�a ser tambi�n posible utilizarlas como sondas "asesinas", destinadas a adherirse e inactivar al gene cuya secuencia les es complementaria. La utilizaci�n de este esquema presenta, desde luego una serie de dificultades pr�cticas. Es necesario lograr que el oligo penetre en las c�lulas, y en las cantidades necesarias para inhibir al gene que se pretende contrarrestar. Asimismo, se necesita evitar que el oligo sea degradado en su camino, y al penetrar en la c�lula. En muchos laboratorios se trata de encontrar mecanismos para sortear estos obst�culos. Se ha comprobado, por ejemplo, que en una cantidad suficiente, la sola asociaci�n de un oligonucle�tido "antisentido" (es decir; complementario a la hebra codificadora de un gene>, puede ser suficiente para inhibir la expresi�n de ese gene. Tambi�n se empiezan a descifrar las reglas que determinan que ciertos oligos se asocien al ADN de doble cadena, formando una triple h�lice. Otra t�cnica reciente de gran inter�s consiste en la fabricaci�n de mol�culas an�logas a los oligonucle�tidos, donde las bases se unen unas a otras no por medio de az�car y fosfato, sino de enlaces parecidos a los de los p�ptidos o prote�nas. A este tipo de mol�culas se les ha llamado PNA (Peptide Nucleic Acid). Este descubrimiento constituye, nuevamente, un tributo al valor de una idea simple, pero que dio justo en el blanco. Con sorpresa, incluso de sus propios inventores, el PNA es capaz de esa asociaci�n no s�lo cumpliendo las reglas de apareamiento de Watson y Crick (A con T, y G con C), sino que adem�s lo hace con mucha mayor fuerza que el ADN natural. Esto le otorga la capacidad de "invadir" o desplazar una de las hebras de ADN d�plex, con el posible resultado de alterar o inhibir la funci�n del gene invadido.

La utilizaci�n de oligos antisentido ha tenido, hasta el momento, una aplicaci�n limitada, aun en estado experimental (como en el tratamiento local del herpes). Podemos vislumbrar; sin embargo, que la simplicidad del concepto le augura un muy interesante futuro. De hecho, las compa��as dedicadas a la producci�n de insumos para la s�ntesis qu�mica de oligonucle�tidos han estado muy activas desarrollando m�todos para la s�ntesis masiva de estas sustancias, en espera de que el mercado de los oligos terap�uticos llegue a crecer considerablemente.

El concepto de intervenir en un proceso biol�gico utilizando las propiedades de hibridizaci�n de los �cidos nucleicos se ha aplicado tambi�n en variantes de la terapia g�nica, que se describe en la siguiente secci�n.

LA TERAPIA G�NICA

Todos hemos escuchado y comentado c�mo la medicina actual emplea procedimientos que, en much�simas ocasiones, s�lo contrarresta los s�ntomas, pero no atacan a las causas de la enfermedad. Claramente, las causas �ltimas de gran cantidad de las enfermedades son de naturaleza gen�tica. Hasta el momento hemos visto c�mo se identifican y diagnostican pero �ser� posible curarlas? La respuesta, hasta hace algunos a�os, era afirmativa, en un futuro relativamente distante. Hoy en d�a, se observa c�mo este futuro ha llegado mucho m�s r�pido de lo que se pensaba.

La posibilidad de intervenir en el patrimonio gen�tico de una persona para corregir alg�n defecto gen�tico es, en realidad, la forma m�s perfecta y compleja de tratamiento. �Qu� elementos t�cnicos se requerir�an para lograr este objetivo? Ya hemos visto que se han podido obtener animales transg�nicos, en los que se encuentran presentes genes externos o alterados, obtenidos por medio de la ingenier�a gen�tica (v�ase el recuadro IV.4 y en este cap�tulo, "Animales transg�nicos, granjas moleculares") pero en los casos mencionados la introducci�n de genes se hace en el nivel embrionario. Para la terapia g�nica en seres humanos, hasta ahora no se han llevado a cabo este tipo de manipulaciones. Si el objetivo es curar a un individuo, lo que se requiere es reparar los genes de las c�lulas que constituyen al cuerpo desarrollado. Evidentemente esto representa un reto formidable. Sin embargo, en algunos casos favorables, la terapia g�nica es un procedimiento factible, y los primeros protocolos ya se est�n sometiendo a pruebas cl�nicas.

En su forma m�s simple, la terapia g�nica se puede aplicar a c�lulas que pueden ser retiradas del cuerpo, y reintroducidas nuevamente. Esta terapia, denominada ex vivo, es posible, por ejemplo, en el caso de las c�lulas sangu�neas. Todos hemos o�do hablar del trasplante de m�dula �sea, la cual contiene las c�lulas precursoras de muchas c�lulas sangu�neas, de manera que si �sa se reemplaza y eliminan las c�lulas sangu�neas preexistentes, una persona puede volver a poblar su sangre con c�lulas provenientes de la nueva m�dula �sea. Hasta ahora, la m�dula �sea elegida para reemplazar la defectuosa debe provenir de una persona cercanamente emparentada con el individuo receptor; debido a que de otro modo las reacciones de rechazo inmunol�gico ser�an intolerables. En cambio, los procedimientos biotecnol�gicos modernos permiten manipular una poblaci�n de c�lulas de la m�dula �sea del propio paciente, introduci�ndoles los genes correctos, luego identificar y separar las c�lulas ya sanas, y finalmente reintroducirlas al paciente. Mediante este tipo de terapia g�nica se espera poder curar muchas enfermedades de la sangre.

En otros casos, el tejido enfermo no puede ser removido, pero es muy accesible, como en la fibrosis qu�stica. En el cap�tulo III, "Aislamiento de los genes responsables de enfermedades hereditarias" describimos c�mo se logr� aislar el gene cuyo defecto es responsable de esta enfermedad, y en la secci�n "Animales transg�nicos..." mencionaba que se han podido obtener ratones transg�nicos que contienen el gene defectuoso correspondiente, y que constituyen un modelo animal para el estudio de la enfermedad. Lo que hace a la fibrosis qu�stica un caso susceptible de la terapia g�nica es que el tejido enfermo (donde el producto del gene defectuoso se manifiesta), es un tejido accesible, el tejido pulmonar. As�, se ha empezado a experimentar al introducir el gene sano a las c�lulas pulmonares de los pacientes. Para que el gene penetre en las c�lulas enfermas se necesita un vector o veh�culo, ya que las c�lulas del enfermo no pueden someterse a los esquemas normales de transformaci�n (esta visi�n, sin embargo, empez� a cambiar muy recientemente. V�ase m�s adelante). Las investigaciones actuales utilizan una forma atenuada del adenovirus, que normalmente es capaz de infectar las c�lulas pulmonares. En el genoma de este virus se ha clonado previamente el gene sano del canal de cloro, defectuoso en los enfermos con fibrosis qu�stica. Los primeros resultados de este esquema de tratamiento muestran resultados muy alentadores.

En un paso siguiente de dificultad se encuentran las enfermedades que afectan tejidos menos accesibles, pero que pueden proliferar y renovarse, como el h�gado. La proliferaci�n de las c�lulas es un prerrequisito para que los genes introducidos se establezcan y expresen. Uno de los ejemplos recientes m�s interesantes en este tipo de terapia se llev� a cabo en un perro de experimentaci�n con hemofilia tipo B. Mediante la remoci�n de una porci�n del h�gado del perro, y su posterior infecci�n con un virus (en este caso un retrovirus) modificado para ser inocuo y establecerse s�lo en las c�lulas hep�ticas y al que se hab�a introducido el gene correcto del factor IX de coagulaci�n canino, se logr� curarlo de la hemofilia.

En el campo de la terapia g�nica encontramos otro interesante ejemplo de la aplicaci�n de conocimientos b�sicos que, aun cuando en un principio estaban muy desconectados de la aplicaci�n, tienen a la larga grandes posibilidades de ser �tiles. Tal es el caso de las llamadas ribozimas. Thomas Cech y Sidney Altman, cient�ficos estadunidenses laureados con el Premio Nobel de qu�mica en 1989, descubrieron que algunas mol�culas de ARN pueden poseer actividad catal�tica. Cuando investigaban los procesos por los cuales los ARN precursores de los organismos eucariontes eliminan sus intrones (v�ase en el cap�tulo III, "Aislamiento de genes utilizando sus ARN mensajeros" y figura III.1) vieron que en algunos casos, la ruptura y uni�n de un ARN no requer�a mas que de ciertas secuencias del propio ARN. El descubrimiento de que los ARN pueden mostrar actividad catal�tica es altamente revolucionario, pues se pensaba que �sta era una propiedad exclusiva de las prote�nas dentro de los sistemas biol�gicos. Una de las implicaciones m�s importantes del ARN catal�tico es su posible papel como material gen�tico primigenio y su importancia en el origen de la vida.

La investigaci�n sobre las propiedades de los ARN catal�ticos o ribozimas, ha mostrado adem�s que tiene gran potencial como agente terap�utico. Pensemos que el ARN catal�tico, como cualquier otro �cido nucleico, muestra exquisitas propiedades de reconocimiento molecular, por medio del fen�meno de hibridizaci�n (v�ase en el cap�tulo "�cidos nucleicos"), pero, adem�s, �puede lograrse que rompa la mol�cula de �cido nucleico a la cual se asoci�! As�, un interesante campo de terapia moderna consiste en dise�ar ribozimas que se asocien e inactiven los ARN mensajeros de genes cuya actividad es nociva. Obviamente podemos pensar aqu� en la expresi�n de oncogenes (v�ase en el cap�tulo anterior; "Estudios sobre las causas del c�ncer"), o en la de genes de virus pat�genos. Uno de los atractivos m�s grandes de este enfoque es que es verdaderamente general. El proceso que se utiliza para dise�ar una ribozima que se asocia e inactiva al mensajero de un gene en particular es sumamente parecido al que se usar�a para otro mensajero cualquiera. Por el momento el reto es introducir la ribozima a las c�lulas relevantes y tambi�n lograr que se localice en el lugar adecuado dentro de estas c�lulas. Si estos problemas se resuelven, en unos pocos a�os nuestro m�dico nos podr�a decir "le voy a prescribir una terapia con ribozimas".

Aun en los casos m�s dif�ciles, como los de enfermedades que se manifiestan en tejidos no regenerables, como los m�sculos, ya existen investigaciones promisorias para la aplicaci�n de la terapia g�nica. En la actualidad se ha aprobado la realizaci�n de m�s de 30 procedimientos de terapia g�nica, incluidas enfermedades diversas, como varios tipos de c�ncer; fibrosis qu�stica, y otras.

Muy recientemente, la posibilidad de introducir genes mediante biobal�stica (v�ase en este cap�tulo, "Plantas transgen�ticas, la nueva revoluci�n verde") tambi�n ha resultado exitosa en animales. Esto abre la posibilidad de "inyectar" genes a los tejidos apropiados. Adicionalmente, quiz� esto permitir� que se vacune con ADN, para que nuestras propias c�lulas sean las que fabriquen el ant�geno protector.

Manipulaci�n gen�tica de embriones humanos

Es muy importante destacar que la intervenci�n gen�rica en seres humanos se ha limitado hasta ahora a la curaci�n som�tica, es decir; no en embriones. Los procedimientos terap�uticos son aprobados por comit�s en los que normalmente participan miembros de la sociedad, ajenos a la comunidad cient�fica o m�dica. En estos casos, los problemas �ticos que se enfrentan no son de naturaleza muy diferente de los que normalmente han existido anteriormente. Sin embargo, la posibilidad t�cnica de aplicar terapia g�nica en el nivel embrionario tambi�n est� muy cercana.

En el pr�logo de este libro apunt� que es incorrecto confundir la ingenier�a gen�tica con la embriolog�a, o las t�cnicas de fertilizaci�n in vitro. Evidentemente, estos dos procedimientos tienen en com�n que implican intervenir en los sistemas biol�gicos. Sin embargo, no son en absoluto lo mismo. Ni un procedimiento requiere o depende del otro. Las investigaciones sobre fertilidad existen desde mucho tiempo antes del surgimiento del ADN recombinante y, hasta el momento, en ning�n caso la manipulaci�n de embriones humanos ha incluido la manipulaci�n de genes. Similarmente, la ingenier�a gen�tica se ha aplicado en la abrumadora mayor�a de los casos, utilizando c�lulas no humanas. Y definitivamente nunca con c�lulas humanas embrionarias. En este sentido, a casi 20 a�os de que se iniciara la revoluci�n del ADN recombinante, no se ha hecho ning�n experimento tendiente a "mejorar la raza humana". El lector comprender� cabalmente que para lograr tal objetivo (en el supuesto caso de que se supiera qu� quiere decir "mejorar", en este contexto), se requerir�a alterar el genoma en el nivel embrionario, de manera que las alteraciones se efectuaron en todas las c�lulas de la persona, y tuvieran la posibilidad de ser heredadas a sus descendientes.

Una vez hechas estas aclaraciones creo que s� es conveniente abordar aqu� la controversia desatada recientemente acerca de la posibilidad de hacer clonaci�n de seres humanos, iniciada por algunos experimentos realizados en el contexto de la investigaci�n sobre fertilidad. Los doctores Jerry Hall y Robert Stillman, de la cl�nica de fertilidad de la universidad George Washington, lograron separar las pocas c�lulas que constituyen un embri�n humano en etapa temprana, para despu�s volverlas a cubrir de una capa protectora, que les permite a cada una de ellas desarrollarse en un nuevo embri�n. En esta etapa del desarrollo, las c�lulas no est�n aun especializadas, son totipotenciales, y por ello pueden originar a un nuevo embri�n. Aparentemente, los investigadores que conduc�an este estudio no estaban conscientes del revuelo que iba a causar la noticia de sus resultados. En realidad, ellos no obtuvieron embriones viables, el embi�n del que part�an ten�a, para empezar, ciertas anomal�as. Su �nico prop�sito era verificar si la preparaci�n gelatinosa con la que recubr�an las c�lulas disgregadas era capaz de propiciar su crecimiento y divisi�n. El objetivo final es, sin embargo, el obtener varios embriones a partir de uno. Este objetivo es comprensible desde la perspectiva de las cl�nicas de fertilidad. En los casos de algunas parejas, uno de los principales problemas es obtener siquiera un embri�n, y las posibilidades de que �ste se implante con �xito, dando como resultado un embarazo, no son muy elevadas. Ser�a ideal que una pareja en esta situaci�n tuviera la posibilidad de hacer varios intentos. Ciertamente, el contenido �tico de este planteamiento, en si mismo, es suficiente para desatar tremenda controversia. Sin embargo, la perspectiva de obtener varios embriones id�nticos, la posibilidad de guardarlos por muchos a�os, y la probabilidad (que nos ocupa primordialmente aqu�), de alterar su patrimonio gen�tico, plantean profundos problemas �ticos.

De la misma manera que se ha podido crear un reba�o de ovejas transg�nicas que producen una prote�na humana de alto valor terap�utico (v�ase en este capitulo "Animales transg�nicos, granjas moleculares"), los experimentos relatados antes permiten concluir que ser�a inminentemente posible la generaci�n de seres humanos transg�nicos. Es muy probable, sin embargo, que las primeras propuestas para utilizar este tipo de descubrimientos fueran m�s bien para obtener varios embriones, analizar uno de ellos (lo cual normalmente lo destruir�a) para ver si son portadores o no de determinada lesi�n gen�tica y, en caso de que sean sanos, utilizar otro de los embriones (que ser�a id�ntico al primero), para intentar llevar a t�rmino un embarazo.

Quisiera terminar esta secci�n diciendo que la comunidad m�dica y cient�fica distingue con meridiana claridad la diferencia entre hacer terapia g�nica som�tica, o hacer terapia g�nica en la l�nea germinal (en embriones). Los protocolos en desarrollo son todos del primer tipo. Asimismo, aun cuando en algunas comunidades se empezar� a considerar conveniente realizar procedimientos del segundo tipo, hasta el momento las alteraciones concebibles son de naturaleza muy limitada. Como ya se ha dicho, alterar un gene a la vez, con toda seguridad para corregir un defecto metab�lico espec�fico.

PERSPECTIVA GENERAL DE LA APLICACI�N DE LA BIOTECNOLOG�A

Desde una perspectiva hist�rica, se puede decir que las t�cnicas del ADN recombinante son recientes. Los que vivimos en esta �poca sabemos, sin embargo, que los cambios en todos los �rdenes ocurren en forma vertiginosa. Durante su corta existencia, la nueva biotecnolog�a ha creado expectativas enormes; ha desilusionado a los inversionistas, y los ha entusiasmado nuevamente. Como ya apunt� al principio de este cap�tulo, si la �nica herramienta con la que contamos es un martillo, a todos los problemas les veremos cara de clavos. En la actualidad disponemos de un verdadero "taller mecanizado". Si juzgamos la avalancha de conocimientos propiciados por los avances de la manipulaci�n gen�tica, podemos asegurar que las aplicaciones �tiles se empezar�n a sentir tambi�n en grado de avalancha. Como es normal, �stas sobrevienen algunos a�os m�s tarde.

En este libro no se ha hecho m�s que dar pinceladas para mostrar algunas de las posibilidades. No tocamos en absoluto �reas como la biorremediaci�n, la generaci�n de energ�a, los alimentos procesados, nuevos materiales, etc., en los que la biotecnolog�a seguramente tendr� repercusiones.

Creo que es casi una certeza prever que empezamos a vivir una era de biotecnolog�a, en la que nuestras vidas estar�n rodeadas de procesos y productos provenientes de esta tecnolog�a.

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