lunes, 9 de enero de 2017

Clonación



Proceso mediante el cual se obtiene un conjunto de genes, células o individuos genéticamente idénticos al de la muestra original.

La palabra proviene del inglés cloning, que significa reproducción, y es muy utilizada en biología, no solo en el área de la biología molecular sino también en muchos otros campos, ya que de forma natural muchos organismos unicelulares, como por ejemplo los protozoos, provienen de un organismo único por reproducción asexual y son genéticamente idénticos a él; otros organismos inferiores, como bacterias, ciertas algas y plantas inferiores se reproducen también por clonación. En otros casos de organismos diferenciados sexualmente, la clonación se produce cuando hay reproducción sin fecundación, como ocurre con la división de las células somáticas de los organismos superiores, o en los procesos de reproducción partenogénica de algunos insectos y crustáceos.

En todos estos casos, lo que obtenemos es un clon, es decir, una población de células todas ellas surgidas de una misma célula única, a través de repetidas divisiones, o bien una población de individuos producidos por reproducción asexual a partir de un solo antecesor.
Sin embargo, estos clones también pueden conseguirse en el laboratorio, de forma artificial, con la utilización de las modernas técnicas de biología molecular (manejo de enzimas de restricción,plásmidos, etc.), unido a los avances actuales de la biología reproductiva.

Las aplicaciones de este proceso pueden verse en el campo sanitario, con la obtención de productos génicos terapéuticos a partir de genes clonados, como por ejemplo la insulina, empleada para tratar las enfermedades diabéticas, y en la ganadería y agricultura, con la obtención de animales y plantas totalmente íntegros, como el conocido caso de la clonación de la oveja "Dolly", que se convirtió en la protagonista del mundo científico en 1997, y que fue la principal causa de los numerosos debates acerca de los beneficios y peligros que conllevaría la práctica de la clonación en los seres humanos.

Clonación de genes

La técnica que permite clonar el ADN (ácido desoxirribonucleico) que forma los genes se denomina tecnología del ADN recombinante, y permite producir segmentos idénticos de genes en grandes cantidades.

Básicamente consiste en la obtención del inserto de ADN que interesa, mediante la utilización de las endonucleasas de restricción; después, se promueve la unión de éste a un ADN vector (que puede ser un plásmido o un ADN viral), el cual actúa como vehículo de clonaje, ya que transporta el inserto de ADN a una molécula hospedadora donde puede ser replicado; y finalmente, la transformación, que se produce en una célula procariótica o eucariótica.

Aplicaciones de la clonación de genes

Las primeras aplicaciones prácticas de la clonación molecular tuvieron lugar en plantas, por ser más fácil su manipulación. Numerosos árboles frutales y plantas ornamentales han sido modificados mediante la introducción de genes obtenidos por clonación, con el fin de mejorar sus características y obtener una mejora en la alimentación y en la ornamentación.

En otros casos, se han conseguido cultivos de cereales con mayores ventajas nutritivas y económicas; plantas con genes implicados en la resistencia a herbicidas, sin producir daños en el medio ambiente; y actualmente se investiga la posibilidad de que plantas no leguminosas, como el trigo y el maíz, realicen la fijación bacteriana del nitrógeno, fenómeno de gran importancia para la producción de alimentos. Y todo ello, utilizando las técnicas de recombinación del ADN.

También mediante esta tecnología se producen actualmente grandes cantidades de productos génicos terapéuticos, a partir de genes clonados y expresados en bacterias que crecen con facilidad y producen el producto deseado en grandes cantidades. Entre esos productos se encuentran insulina, interferones, interleuquinas (un tipo de citoquina) y hormona del crecimiento, ésta última utilizada para tratar cierta forma de enanismo en los niños. Además, gracias a los procedimientos de clonaje, expresión y purificación, se trata de identificar la proteína clave en un proceso patológico, aislarla en grandes cantidades, determinar su estructura tridimensional mediante cristalografía de rayos X, y finalmente diseñar moléculas que inhiban su función.

La clonación molecular permite también construir nuevas bacterias para un determinado fin, y así por ejemplo, se han combinado las enzimas claves de varias rutas distintas de degradación de compuestos contaminantes del medio ambiente, pertenecientes a tres bacterias diferentes, para originar una nueva bacteria que las tiene todas, y se desarrolla sobre mezclas letales de numerosos compuestos.

Clonación de mamíferos

El primer mamífero superior desarrollado por clonación de una célula adulta es una oveja, a la que bautizaron con el nombre de "Dolly", obtenida en febrero de 1997 por los investigadores del Instituto Roslin de Edimburgo, Escocia.

Este equipo de investigación ya era conocido por conseguir ovejas clónicas a partir de células obtenidas de embriones y cultivadas en el laboratorio, antes de ser implantadas nuevamente en otros animales. Sin embargo, el caso de la oveja Dolly es novedoso, por cuanto han utilizado células de seres vivos adultos, mucho más complejas que las células embrionarias para producir seres vivos genéticamente iguales. Aunque esto ya se había practicado con éxito en anfibios y ratones, el caso de las ovejas produjo una gran conmoción en la población, por tratarse de organismos superiores, de muchas más similitudes con los seres humanos.

El evento tuvo lugar gracias a la aplicación de una novedosa técnica detransferencia nuclear de ADN.

La oveja fue desarrollada a partir del núcleo (con su dotación completa de cromosomas) de una célula de la glándula mamaria, el cual fue extraído e implantado en otra célula (óvulo) a la que se le había eliminado su propio núcleo, la cual sería después implantada en una madre adoptiva, desarrollándose el embarazo.

Las células de la glándula mamaria fueron previamente sometidas a una escasez prolongada de nutrientes, con el objetivo de que sus genes entraran en una fase de inactivación; de esta manera, se intentaba reproducir la misma fase del ciclo de división celular que tenían las células de los óvulos receptores. Una vez se produjo la transferencia nuclear, el ADN inactivado se reprogramó y recuperó así su capacidad para crear todos los órganos y tejidos diferenciados de un organismo vivo.

No obstante, el experimento se llevó a cabo con éxito en tan sólo uno de los 277 óvulos utilizados para su realización, y que culminó con el nacimiento de la oveja Dolly. Por lo tanto, aún queda mucho por conocer sobre la totalidad de los factores implicados en el proceso.

Los científicos opinan que los ganaderos podrían beneficiarse de esta técnica al conseguir clones a partir de animales adultos de sus ganaderías que han demostrado ser más productivos y resistentes a enfermedades que otros. La ventaja para los ganaderos de poder emplear células adultas en lugar de embriones es que permite conocer, con antelación, la capacidad productiva y de resistencia a enfermedades de los animales resultantes.

El empleo de esta tecnología abre las puertas para investigar el cáncer, la biología del desarrollo y los mecanismos moleculares delenvejecimiento, entre otros muchos aspectos de la ciencia.

Por otra parte, unos científicos de Oregón (Estados Unidos) han conseguido clonar dos monos, uno macho y otro hembra, con una técnica diferente a la utilizada con la oveja Dolly, ya que los monos fueron clonados a partir de células embrionarias obtenidas por procedimientos de fecundación "in vitro", y no a partir de células adultas. Uno de los objetivos de esta investigación era conseguir animales exactos, eliminándose así el factor de la variabilidad genética, y poder estudiar la elaboración de nuevos medicamentos y vacunas efectivas contra el SIDA.

Hace diez años que murió la oveja Dolly, el primer animal clonado. La oveja más famosa del mundo fue sacrificada debido a una infección pulmonar que padecía, aunque su creador, Ian Wilmut, reconoció que el animal sufría un proceso de envejecimiento superior al normal.

Dolly nació en el instituto británico Roslin, donde se extrajo de una célula adulta el núcleo con material genético para introducirlo en un óvulo al que previamente se habían extraído los cromosomas. De esa forma, se obtuvo un embrión genéticamente idéntico al adulto del que se sacó la célula de partida y que se implantó en el útero de la madre portadora, en cuyo vientre se desarrolló el feto.

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