Avances del proyecto del genoma humano y sus objetivos

Principales avances del proyecto del genoma humano.

 

Resumen

Una de las investigaciones más fabulosas, sorprendentes y gigantes, comparada por muchos con el Proyecto Apolo o el Proyecto Manhattan, es el Proyecto Genoma Humano (PGH) mediante el cual se intenta ubicar y conocer el papel de los genes que constituyen al ser humano.

De manera que los genes y el genoma, de forma particular y la Genética en general se han convertido en el “terremoto de la ciencia contemporánea” por ello hemos decidido incursionar en el empeño de conocer mas de cerca lo intrincado y misterioso del “Poder de los Genes” y los dilemas bioéticos que promueven las actuales investigaciones y la aplicación de sus resultados.

En esta primera parte de este ensayo exponemos de forma precisa aspectos relacionados con la historia y actualidad del Proyecto Genoma Humano y la Terapia Génica, así como los beneficios y riesgos potenciales que implican, tanto para los países desarrollados como para los países del Sur.

Palabras Clave: PROYECTO GENOMA HUMANO/ ética

 

 

• El año del origen de este proyecto fue 1985, cuando se crea el primer plan público mundial para afrontar este desafío, sin embargo los fondos para el proyecto tuvieron que esperar cinco años más para estar listos, siendo el año 2013  el año en el que esta asociación arrojó sus primeras conclusiones verdaderamente decisivas.
• El año 1993 vio el primer gran préstamo público para financiar la carrera por el descubrimiento del genoma humano, fue Gran Bretaña el primer país en instalar un campus de estudio específico para el genoma humano.
• El objetivo del Proyecto Genoma Humano ha sido, básicamente, conocer toda la información que guarda este mapa de la vida, para conseguirlo Craig Venter ha sido fundamental, se trata de un investigador estadounidense que en el año 1994 fundaba un instituto de investigación que acabó por tener un desarrollo decisivo.
• En el año 2000 ya comenzaban a extraerse conclusiones realmente novedosas, fue en este año cuando Craig Venter y Francis Collins anunciaban un borrador que cubría el 90% del genoma, sin embargo todavía tenía unos 150.000 espacios vacíos, además solo un 28% de la investigación estaba realmente finalizada.
• En el año 2003 se anunció una primera fase terminada en la investigación del genoma humano. Un 99% de la investigación había sido realizada, aunque seguían existiendo unos 400 huecos vacíos. El margen de error era de menos de uno por cada 10.000 pares de bases.
• En el año 2006 acabó de secuenciarse el cromosoma 1, que contiene el doble de genes que el resto y alrededor de un 8% del código genético humano. Este primer cromosoma contiene 3.141. genes y está relacionado con más de 350 enfermedades.
• En 2010 se plantea el Proyecto Genoma 1.000, donde se pretende comparar el ADN de 2.500 individuos. Ese mismo año ya se extrajeron conclusiones históricas, como que existe un promedio de 75 variantes de polimorfismos en un solo nucleótido.
• En el año 2012 se analizaron 3.000 millones de pares del código genético, descubriendo que el 80% realiza una función específica.
• Durante los últimos años se han conocido todo tipo de datos sobre el genoma humano, pero hablando en términos de futuro, la información sobre el proyecto del genoma humano nos permite ya hablar de otros proyectos como el Proyecto Proteoma Humano, donde se quiere analizar el comportamiento de cada proteína.

Los resultados que arrojan esta investigaciones nos llevan a un futuroen el que cada recién nacido tendrá su propia secuencia genética, capaz de determinar sus enfermedades futuras, y por lo tanto trabajar desde un primer momento para prevenirlas, en cualquier caso, es imposible determinar las implicaciones del Proyecto genoma Humano en el futuro, habrá que esperar. 

https://cefegen.es/blogs/avances-del-proyecto-genoma-humano-objetivos.

“El Genoma no va a absolver a los seres humanos de sus decisiones individuales ni de su responsabilidad personal. Nadie podrá refugiarse detrás de sus genes”

Craig Venter.

Los grandes avances científico-técnicos contemporáneos le han permitido al hombre adentrarse en  los más recónditos caminos del desarrollo humano.

Por un lado las investigaciones científicas básicas, que avanzan arrojando luz sobre el campo de lo desconocido y por el otro las investigaciones científicas aplicadas, encargadas de crear las técnicas para llevar a la práctica los nuevos conocimientos básicos, están provocando una complejidad social con nuevas perspectivas para la vida y sobre todo para una calidad de vida aceptable.

Todo nuevo conocimiento es revolucionario, en la historia de la ciencia y de la humanidad la revolución genética nos ha introducido ya en las fuentes mismas de la vida para que el científico pueda intervenir en los complejos y desconocidos fenómenos que la  rigen.

 Avances en ingeniería genética y biomedicina han permitido al hombre por primera vez acceder al conocimiento de sus propios mecanismos vitales con posibilidades de intervenir en su genoma y modificarlo, erigiéndose así en coadministrador de la evolución de su propia especie. 

El auge de la bioética como ciencia se debe a la rapidez con que avanza la técnica moderna y a la urgencia de dar cause e impedir un aparente progreso que termine atentando contra el propio hombre, la dimensión ética no debe marginarse cuando está en juego el bien y la dignidad de las personas. 

Teniendo en cuenta la importancia de los aspectos bioéticos en las investigaciones biomédicas y genéticas y la aplicación de los resultados para el bien de la sociedad, hemos realizado este ensayo.

OBJETIVOS DEL PGH

Desde su origen se diferencian objetivos que condicionan el trabajo de los grupos implicados en el proyecto.

• Identificar y mapear los 30 00 o 40 000 genes que se calculan que existen en el ADN de las células del cuerpo humano y construir un diagrama descriptivo de cada cromosoma humano.
• Determinar las secuencias de los 3 billones de bases químicas que componen el ADN humano.
• Almacenar la información resultante en una base de datos y desarrollar herramientas eficientes para iniciar nuevas investigaciones biológicas.
• Desarrollar paralelamente estudios en otros organismos seleccionados, principalmente microorganismos, permitiendo desarrollar tecnologías que posibiliten una mejor interpretación de la compleja función de la genética humana (información comparativa) .
• Estudiar aspectos legales, sociales y éticos que devienen de  la aplicación práctica de esos resultados.
• Prevenir, tratar y curar dolencias “Medicina Preventiva y Predictiva”

Estos objetivos interrelacionan como elementos fundamentales a los investigadores, que son los que generan el nuevo conocimiento, la comunidad empresarial, encargada de transformar el conocimiento en productos (fármacos) y la sociedad que incorpora los nuevos conocimientos en su visión del mundo y sus prácticas sociales, además de consumir los nuevos productos. 

SECTORES QUE ASUMEN EL PGH

Sector Privado: Celera Genomics, rectoreado por Craig Venter y con el principal objetivo de explotar comercialmente los resultados, con lucro potencial fundamentalmente para la industria farmacéutica.

Utiliza capital privado. Concentra sus pesquisas en genes específicos para las 20 enfermedades más comunes que matan a mas del 80% de la población.

Secuenciamiento por “Escopetazo” (ultrarrápido, fragmentan de golpe todos los cromosomas en 70 millones de fragmentos que los superordenadores se ocupan de organizar). Confiabilidad baja.

Sector Público:  Rectoreado por Fancis collins, tiene el objetivo de desarrollar métodos más eficaces para el tratamiento y prevención de enfermedades genéticas. Investigación en función del mejoramiento humano.

Utiliza presupuestos del estado. Concentran sus investigaciones en los demás genes.

Secuenciamiento lento (fragmentan cromosomas uno a uno.)

Confiabilidad alta, todo el genoma es secuenciado como mínimo 4 veces con el objetivo de tener una tasa de error menor de 1 en 100 y alrededor de 11 veces para llegar a una tasa de error de 1 en 100 000 bases. 

BENEFICIOS POTENCIALES DEL PGH

En Medicina, el conocimiento de los genes permite comprender enfermedades que tienen un componente o una base genética como el caso del cáncer, la Diabetes, enfermedades cardivasculares  etc,  lo que conllevaría a importantes cambios en la práctica médica. 

Se enfatizará en la prevención en lugar del tratamiento al paciente. Nuevas tecnologías clínicas deberán surgir basadas en el diagnóstico del ADN, nuevas terapias basadas en nuevos fármacos (farmacogenómica), nuevas técnicas de inmunoterapia, previniendo en mayor grado las dolencias por el conocimiento de las condiciones ambientales que pueden desencadenarlas. Además de la posibilidad de sustituir genes afectados por medio de la terapia génica, producción de drogas medicinales por organismos genéticamente alterados.

Desentrañar la genética humana ayudaría a conocer los secretos de la evolución de las especies pues aportaría datos al conocimiento de la biología de otros animales, una vez que no son tan diferentes de la biología humana, permitiría el perfeccionamiento en animales domésticos y de consumo humano, haciéndolos más resistentes a las enfermedades y mayores productores de alimento. Las tecnologías, recursos biológicos y bancos de datos generados por la investigación sobre el genoma tendrá gran impacto en las industrias asociadas a la Biotecnología como la agricultura, la producción de energía, el control de los desechos, la descontaminación ambiental etc. 

CONOCIMIENTOS ACTUALES OBTENIDOS DEL PGH

En febrero del 2001 fue anunciado el mapeo completo del genoma humano. En tanto esto fue desalentador para los principales proponentes de la genómica a pesar de constantes esfuerzos para mantener las expectativas superoptimistas. Los propios científicos se declararon sorprendidos ya que el “Libro de la Vida” estaba compuesto por apenas 30 000 genes. En verdad el número de genes es menor que el necesario para sustentar todas las exageradas declaraciones hechas en la década pasada sobre el poder de los genes en la determinación de las características humanas, ya sean morfológicas, patológicas, comportamentales o aquellas relacionadas con habilidades intelectuales, preferencias sexuales y tendencias a la criminalidad.

La evolución de las especies no es mas que el cambio de sus genomas, de modo que la comparación entre dos genomas revelaría la historia de los mecanismos evolutivos. Se dispone ya de las secuencias del genoma humano, de la mosca Drosophila, del gusano Caenorhabditis, de la Levadura y de muchas bacterias.

Todo esto nos ha permitido conocer que:

• Sabemos ahora que los humanos tienen aproximadamente entre 30 000 y 40 000 genes, dos veces mas que la mosca de las frutas y 10 000 genes más que una hormiga.
• Comparado con el genoma del ratón el nuestro tiene apenas 300 genes de más.
• Del total de nuestro genoma el 40 o 50 % tiene funciones desconocidas.
• El 95 % del genoma está formado por “ADN-basura”, o sea secuencias de nucleótidos que aparentemente nada codifican, con zonas del ADN, “ricas en genes” y otras “ pobres en genes”.
• Las regiones del ADN que codifican proteínas ocupan apenas el 1.1 % del genoma humano.
• 1778 genes fueron identificados para dolencias como el Asma y Alzheimer.
• Comparando nuestro genoma con el del chimpancé concluimos que compartimos el 98 %. 

OTROS PROYECTOS ADJUNTOS AL PGH

• Proyecto de genoma de organismos experimentales como el de la mosca de las frutas (Drosophila Melanogaster), ya terminado.
• Proyecto de genoma de animales de laboratorios (Ratas).
• Proyecto de un Nematodo de vida libre (Caenorhabditis elegans)

Estos proyectos sirven de auxilio para el mapeo de genes humanos, existen además otras técnicas e instrumentos, teniendo entre las más importantes: reacción en cadena de la polimerasa (PCR), cromosomas artificiales de Levadura (YAC), secuenciadores automáticos (ABI) y repeticiones de dinucleótidos utilizados como marcadores de localización génica (CA repeats). 

TERAPIA GÉNICA O GENOTERAPIA

En los últimos años se ha progresado rápidamente en el diagnóstico de enfermedades hereditarias, descubriéndose muchos de los genes causantes de las mismas por lo que estos hechos han permitido utilizar una forma nueva de terapia, la genoterapia.

La terapia génica consiste en introducir en las células del individuo enfermo una copia sana del gen defectuoso, la idea parece sencilla pero su aplicación resulta bien compleja. 

Este mejoramiento genético humano tiene como variantes la genoterapia somática y la sexual.

La somática es cuando el genoma del destinatario cambia pero el cambio no pasa a la próxima generación, ocurre a nivel de las células del cuerpo, no modifica la información genética y por lo tanto no afecta la herencia.

La genoterapia sexual como su nombre lo indica se produce por cambios que se introducen en las células sexuales con el propósito de pasar estos cambios a la descendencia, altera el código genético a lo largo de generaciones por lo que puede afectar el patrimonio genético de la humanidad e inclusive podría permitir la fabricación de un hombre a la medida de un deseo.  

La genoterapia está en los inicios de su desarrollo, los experimentos en humanos comenzaron hace apenas una década, tras desmesuradas expectativas, los motivos de accidentes mortales en tratamientos experimentales han obligado a avanzar con mas prudencia.

En Estados Unidos se han impuesto normas más estrictas para experimentar en humanos. La mayor parte de los experimentos se están realizando en animales, los utilizados en humanos han tenido resultados ambivalentes.

GENESIS DE LA GENOTERAPIA

Este campo ha tenido un notable progreso a partir de 1989 cuando se efectuó el primer experimento de ingeniería genética humana, consistente en el manejo genético de linfocitos infiltrantes de tumores con el objetivo de demostrar que un gen exógeno podía ser transferido sin peligro a un paciente y que este gen podía ser detectado subsecuentemente en células extraídas del paciente en fechas posteriores, esto dio luz verde a la terapia génica con la aprobación a partir de 1990 de varios protocolos de investigación que incluían la posibilidad de la genoterapia en el tratamiento de enfermedades como la inmunodeficiencia severa, la fibrosis quística, la hemofilia B, varios tipos de cáncer, etc.

En 1990 se somete a terapia génica a una niña aquejada de la deficiencia de una enzima, la Adenosina Desaminasa (ADA). Las células del sistema inmunológico al carecer de esta enzima son incapaces de defender al organismo de las infecciones. Como estas células se fabrican en la médula ósea el tratamiento consistió en extraer células de la sangre, introducir el gen sano y devolverlas a la sangre de la paciente, con resultados altamente favorables que en este caso permitieron la inserción de la paciente en la sociedad. Como inconveniente de esta técnica debe señalarse la necesidad de repetir el tratamiento sistemáticamente ya que las células sanguíneas tienen vida limitada.

Esta forma de terapia y la utilización directa del ADN desde su comienzo en la década de los 80 ha progresado lentamente principalmente porque cada tipo de dolencia requiere de un tratamiento particular, además este nuevo método de tratamiento de enfermedades genéticas tiene ante todo que dejar de ser motivo de rivalidad y competencia entre los distintos laboratorios para convertirse en una opción que garantice el futuro de la humanidad.

¿Cómo se hace?

Cuando se conoce el gen causante de la enfermedad, (tarea harto difícil si tenemos en cuenta que el 50 % del genoma tiene función desconocida) ese gen se aísla de manera que conserve toda la información necesaria para fabricar la proteína, por este motivo se debe disponer de la mayor cantidad de genes sustitutos posible. A continuación se introduce el nuevo material genético en células defectuosas por medio de un VECTOR, derivado  a menudo de un virus, pero son muchos los virus que matan las células o las convierten en cancerosas, esto se evita extrayendo de los virus los genes que ocasionan estos defectos nocivos.

Primero se utilizaron los retrovirus pero estos no penetran en células que no se multiplican y el gen tiene escasa actividad, actualmente se utilizan los adenovirus que si penetran en células que no se multiplican.

Otros métodos consisten en envolver un gen en una vesícula microscópica denominada liposoma, formada por una membrana artificial semejante a la celular, cuando se ponen en contacto  se funden ambas membranas y penetra el gen a la célula vector, últimamente se habla de que el ADN puro puede penetrar directamente en la célula vector.

BARRERAS EN LA TERAPIA DEL GEN

No se puede asegurar que el gen se inserte en un lugar apropiado del genoma, existe la posibilidad de que interfiera con el funcionamiento de un gen importante o incluso que active un oncogen provocando un cáncer.

Uno de los problemas es la herramienta de entrega del gen, o sea como el gen se inserta en el cuerpo, otro aspecto tiene que ver con la función del gen. Los científicos conocen muy poco las funciones de los genes, los genes pueden tener mas de una función, es decir, cuando la secuenciación del genoma esté completa habrá que pasar   al genoma funcional.

La mayoría de los desórdenes multigenéticos involucran mas de un gen. Muchas enfermedades involucran la interacción entre varios genes y el ambiente. Los estudios demuestran que gemelos idénticos, o sea con la misma composición genética, no desarrollan las mismas enfermedades, esta es la irrefutable incidencia del ambiente que juega un papel fundamental en la expresión del gen.

El alto costo de las técnicas también constituye un obstáculo así como  las regulaciones asociadas con la experimentación en humanos.

Es importante señalar que no solo se están manipulando los genes, se habla ya de manipular y experimentar con embriones, concretamente producir embriones como repuestos biológicos. Al respecto Axel Kahn, genetista francés, expresó:

“Crear vida humana con el único propósito de preparar material terapéutico iría claramente contra la dignidad de la vida creada. Producir embriones humanos para extraer de ellos tejidos, supone dejar de considerar al embrión como bien protegido y reducirlo a la condición de materia prima.”