O.G.M. (Organismos Genéticamente Modificados)

CLONACIÓN: OVEJA DOLLY

Volumen 7 - Nº39 - 1997

Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la

Asociación Ciencia Hoy

CIENCIA EN EL MUNDO

LA CLONACIÓN DE UN MAMÍFERO

CIENCIA HOY
Se denomina clon a una colección  de organismos genéticamente idénticos provenientes de un único ancestro. Es fácil imaginar un clon celular, es decir, un grupo de células que han proliferado a partir de una célula aislada.Pero, no es tan simple comprender cómo los científicos pueden clonar mamíferos superiores.El pasado 27 de febrero, en un artículo publicado por la revista Nature (Wilmut, I, Schnieke, A.E., Mcwhir, J, Kind, AJ & Campbell KHS, 1997 'Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells', Nature, 385:8101), los autores, miembros del Roslin Institute de Edimburgo t de PPL Therapeutics, dieron a conocer los resultados de un experimento que logró demostrar que el material genético de las células de un tejido adulto conserva la capacidad de dar origen a un nuevo organismo. 

El experimento, relatado en forma simple, fue corno sigue: se cultivaron in vitro células de la glándula mamaria – la ubre – de una oveja adulta de raza Finn Dorset que se encontraba en el último trimestre de preñez, Las células fueron posteriormente fusionadas, mediante un shock eléctrico, con ovocitos (óvulos inmaduros) a los que previamente se les había extraído el núcleo (ovocitos anucleados), provenientes de una oveja de raza Scottish Blackface (blanca con cara negra). Estos ovocitos, fertilizados de manera artificial, luego de ser activados con una suave descarga eléctrica, comenzaron a dividirse. Cuando los embriones llegaron a poseer entre ocho y dieciséis células (estadio de mórula), se implantaron en el útero de otras ovejas Scottish Blackface. Transcurridos 148 días nació un cordero de 6,6kg de peso, totalmente blanco, el primer vertebrado obtenido a partir de una célula tomada de un mamífero adulto. Estudios moleculares demostraron que la dotación genética del cordero clonado era similar a la de la oveja de la cual se extrajeron las células de la glándula mamaria, y diferente a la de la oveja utilizada como portadora.

Desde el siglo pasado se sabe que es posible clonar plantas a partir de una única célula tomada de alguna de sus partes (tallo, hoja, raíz, etc.). Sin embargo, salvar la distancia entre la clonación de plantas y la de animales iba a llevar su tiempo. No fue hasta 1967 que John Gurdon, destruyó con radiación ultravioleta el núcleo de huevos no fecundados de una especie de rana africana, Xenopus laevis, e inyectó en ellos núcleos de células intestinales (células ya diferenciadas) de la misma especie de rana. Logró de este modo desarrollar embriones, los cuales, sin embargo, morían sin superar el estadio de renacuajos. Los resultados de Gurdon fueron considerados como una indicación de que las células de tejido adulto conservan el genoma completo, pero con alteraciones importantes.

Los primeros métodos de transferencia nuclear en mamíferos fueron desarrollados en ratones y presentaron inesperadas dificultades, aparentemente relacionadas con el ciclo celular, que es de importancia crucial en la determinación de la compatibilidad entre el núcleo donante y el ovocito receptor.

En lo que se refiere a ovejas y vacas, dos trabajos fueron particularmente relevantes. Durante la década de los ochenta, S. Willadsen, del Institute of Animal Physiology, en Cambridge, logró la producción de clones ovinos adultos fusionando células de un embrión temprano (que contenía de ocho a dieciséis células) con aproximadamente la mitad del citoplasma de un ovocito no fertilizado. Por su parte, N. First, de Madison University, en Wisconsin, tomando una célula de un embrión bovino de seis días de gestación, consiguió su fusión con el citoplasma de un ovocito anucleado, por medio de una descarga eléctrica. Obtuvo así clones viables de bovinos.

En marzo del año pasado, K. Campbell, I. Wilmut y sus colegas del Roslin Institute introdujeron una novedad respecto de las experiencias anteriores. Tomaron las células de un embrión ovino de nueve días y, en lugar de fusionarlas inmediatamente con los ovocitos receptores, las cultivaron in vitro para hacerlas proliferar. Las células fueron posteriormente fusionadas con ovocitos anucleados, originando cinco embriones que se implantaron en los úteros de diferentes ovejas. De esta experiencia nacieron tres corderos que murieron en forma prematura y dos que crecieron normalmente.

Davor Solter, de uno de los institutos Max Planck, dedicado a la inmunobiología, al comentar en Nature de marzo 1996 tales resultados, fue explícito: La clonación de mamíferos a partir de células adultas resultará considerablemente más difícil, pero no debe ser considerada imposible; aclaró que el problema crucial que restaba resolver era el de la compatibilidad entre el citoplasma receptor y el núcleo donante, todavía poco comprendida. En este punto parece radicar el éxito del reciente trabajo de Wilmut y sus colegas, esto es, en el hallazgo de un método que, una vez efectuado el transplante e iniciado el desarrollo, haga compatibles al núcleo donante – tomado de una célula somática de tejido adulto – con el citoplasma del ovocito receptor. Dicha compatibilidad dependería de la posibilidad de sincronizar las fases en las que se encuentren ambos antes de la fusión.

Recordemos que, durante el ciclo vital de una célula – con sus dos estadios, la interfase y la división –, la duplicación del ADN se lleva a cabo durante el período S (o sintético) de la interfase. El período que precede al S es el G1 (de gap, brecha), y el que le sucede, G2. EI ciclo de división celular sigue, entonces, los siguientes pasos: G1, S, G2, mitosis, y recomienza en G1 (Fig. I). La duración del ciclo es regulada por su detención en un punto específico de G1. En ta1 caso, se dice que la célula se ha retirado del ciclo celular, y que se encuentra en el estado GO. Al reanudar el crecimiento, la célula retoma el período G1, en el cual el contenido de ADN es diploide, es decir, tiene el número normal de cromosomas – dos copias de cada uno – ; en el resto de los períodos, es mayor. 

FIG 1

CICLO VITAL DE UNA CÉLULA : MUESTRA LOS CAMBIOS EN EL CONTENIDO DE ADN DURANTE LOS DISTINTOS PERÍODOS, EN FUNCIÓN DELTIEMPO. 2C CORRESPONDE A UN CONTENIDO DIPLOIDE DE ADN (DOS COPIAS DE CADA CROMOSOMA) Y 4C A UN CONTENIDO TETRAPLOIDE (CUATRO COPIAS DE CADA CROMOSOMA). LA EXTENSIÓN DE CADA ETAPA DEL CICLO ES PROPIA DE CADA CÉLULA.

En las experiencias previas realizadas con mamíferos, el núcleo tomado de un embrión temprano se encontraba, la mayoría de las veces, en las fases S o G2 (en las que existen más de dos y hasta cuatro copias de cada cromosoma). En estos casos, al ser implantado el núcleo en un ovocito detenido en una fase sólo compatible con núcleos diploides, habría replicaciones adicionales, lo cual impediría el desarrollo normal del embrión. Wilmut y sus colegas lograron evitar esta asincronía reduciendo drásticamente la concentración de nutrientes del medio en el cual se hallaban en cultivo las células que aportarían sus núcleos, Io que inactiva sus ciclos de crecimiento y las detiene en la fase GO (Fig. 2). Así se logró una mejor sincronía en los tiempos de replicación, una vez transplantados los núcleos e iniciado el desarrollo del embrión.

FIG 2

ESQUEMA EXPERIMENTAL QUE PERMITIÓ LA CLONACIÓN DE UN MAMÍFERO A PARTIR DE UNA CÉLULA ADULTA.

El trabajo que hemos comentado no sólo representa una importante corroboración de la hipótesis de que el material genético de las células adultas no sufre alteraciones irreversibles durante su desarrollo y diferenciación; también aporta una promisoria técnica de experimentación. En cuanto a las potenciales aplicaciones, la más obvia consiste en la posibilidad de clonar ovejas seleccionadas por sus rasgos preferenciales. Sin embargo, para poner en práctica lo último en gran escala, se deben aún efectuar substanciales mejoras a las técnicas aplicadas. La célebre oveja obtenida de la célula mamaria, bautizada Dolly, representa apenas un 3,4% de efectividad respecto del número total de núcleos transferidos.

Dos sucesos anecdóticos pueden dar una idea del impacto social de estos resultados. El primero se relaciona con el hecho de que dos de los cinco autores que firman el trabajo pertenecen a PPL Therapeutics, compañía que se dedica a la biotecnología e investiga acerca de la crianza de animales con el propósito de fabricar productos medicinales. Al día siguiente de la publicación en un periódico del adelanto de los resultados que aparecerían en Nature, el valor de las acciones del PPL Therapeutics subió de 0,25 a 3,60 libras. El segundo hecho es de orden político: en el editorial del número de Nature mencionado, los editores hicieron saber que un académico de Harvard, al enterarse de que se publicaría el artículo de Wilmut y sus colegas, pidió que se lo retirara de la revista argumentando que: En la medida en que el procedimiento se convierta en algo cada vez más común, su abuso por parte de grupos extralegales o extranjeros es casi inevitable. Si bien publicaron el trabajo, los editores de Nature reconocieron que, más allá de los obstáculos experimentales que aún existen, la clonación de las mamíferos aparece en el horizonte de las posibilidades científicas, y que, como consecuencia, el académico de Harvard estaba en lo cierto cuando señaló que, hasta ese momento, la discusión del tema había sido inadecuada.

Nota elaborada por Diego Hurtado de Mendoza.

El lector interesado en tener acceso gratuito al artículo original de Nature podrá encontrarlo en cualquiera de las siguientes dos páginas: http://www.nature.com y http://www.nature.america.com

ADN: ANTROPOLOGÍA FORENSE

Volumen 1 - Nº 1 - Diciembre/ Enero 1989

Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la Asociación Ciencia Hoy

La huella digital de ADN

Entre las especializaciones de la ciencia desarrolladas en los últimos años se cuenta la antropología forense, es decir, la aplicación de la antropología biológica a problemas de la medicina legal. En la práctica está referida al estudio de restos esqueletarios humanos por indicación del Poder Judicial en aquellos casos en que no se conocen la identidad de la víctima ni la causa de su muerte. Tal tipo de investigación se torna relevante, por ejemplo, en casos de desastres masivos, accidentes o guerras.

Excavación arqueológica de una sepultura individual realizada en 1985 en Isidro Casanova, partido de La Matanza

El desarrollo de esta especialidad en Latinoamérica estuvo vinculado con la ocurrencia de ejecuciones extrajudiciales y el ocultamiento de cadáveres de desaparecidos, episodios vinculados con la represión ejercida por distinto género de sistemas políticos dictatoriales. En el caso de nuestro país, la antropología forense permitiría además la identificación de los restos de combatientes en la guerra de las Malvinas, cuya exhumación y traslado al continente han sido solicitados por algunas instituciones.

Para lograr los objetivos de identificación y causal de muerte, la antropología forense utiliza los recursos que le brindan otras disciplinas. Las técnicas arqueológicas le permiten preservar las evidencias en la recuperación de los restos a someter a peritaje; una vez exhumados, puede investigarse la edad de la víctima estudiando la maduración ósea. Para la determinación del sexo se emplean criterios morfológicos y estadísticos, mientras que la raza puede ser revelada por el estudio de los detalles faciales. En cuanto a la causa de la muerte, se puede arribar a dictámenes confiables para diferenciar el suicidio, la muerte natural o accidental y el homicidio. Por último, la identificación se realiza en un 80% de los casos a través del cotejo de fichas odontológicas pre y post?mortem. Cuando no se cuenta con la ficha pre?mortem se utilizan técnicas tales como las de reconstrucción facial, superposición cráneo?foto, el cotejo de patologías antiguas o la comparación radiológica de la trama ósea.

Mediciones craneométricas destinadas a la determinación del sexo de la víctima.

En nuestro país, el Equipo Argentino de Antropología Forense (EAAF) realiza peritaciones en el área y a la vez investigaciones en arqueología, antropología biológica y antropología social destinadas a perfeccionar las técnicas de identificación existentes y desarrollar otras nuevas. En particular, existe la posibilidad teórica y práctica de emplear para tales fines la recuperación de material genético (ADN mitocondrial, ADN mt) de restos óseos y piezas dentarías. Trabajos recientes, realizados por C. Orrego en la Universidad de Berkeley (California), muestran que dicha posibilidad, hoy real en el laboratorio, genera la expectativa de aplicaciones directas a casos forenses en el mediano plazo.

El ADN mt es heredado única y exclusivamente a través de la madre. Secuencias de esta molécula, al no experimentar recombinación con la versión paterna (en contraste con genes en el ADN nuclear), definen con especial fidelidad linajes propios de cada familia. Además, el ADN mt evoluciona con tal rapidez que es muy probable, de acuerdo con los estudios de poblaciones de C. Orrego, A. C. Wilson y M. C. King en Berkeley, que proporcione una verdadera huella digital a nivel molecular: sus características, en cada individuo, serían irrepetibles en otros no relacionados por línea materna.

Se cuenta ya con una serie de experiencias exitosas en la utilización de esta huella evolutiva. En 1984, Higuchi y Wilson en Berkeley recuperaron ADN mt de una especie extinta de cebra datada en 140 años. En 1985 se desarrolló la técnica de replicación in vitro de ADN conocida como "reacción en cadena de polimerasa" (Polymerase Chain Reaction, PCR), la cual permite, a partir de unas pocas moléculas de ADN e incluso afectadas extremadamente por exposición ambiental, replicarlas fielmente en el tubo de ensayo, facilitando así la obtención de secuencias informativas. Con esta técnica, S. Pääbo, del grupo de Berkeley, pudo amplificar ADN mt a partir de tejidos encefálicos recuperados en los pantanos de Windower, Florida, donde se han encontrado restos humanos de 7.500 años de antigüedad. Este grupo también ha logrado la recuperación y amplificación de ADN mt en momias andinas y molares humanos de reciente data, donde el material genético ha sido degradado por incubaciones largas en ambientes acuosos.

Estos hallazgos abren nuevas oportunidades de interacción entre la biología molecular, la antropología, la arqueología y las ciencias forenses en la reconstrucción de la historia de las poblaciones e incluso de familias a través de la historia. Podría aventurarse, finalmente, la creación en el futuro de bancos de datos genéticos poblacionales, los que permitirían establecer identificaciones con alto grado de confiabilidad. En la Argentina existe ya, en el Hospital Durand de Buenos Aires, un banco nacional de datos genéticos para determinar la filiación de niños desaparecidos.

Alejandro Inchaurregui 
Equipo Argentino de Antropología Forense

INGENIERIA GENÉTICA:Transferencia de un gen a la planta de maíz

Volumen 1 - Nº 1 - Diciembre/ Enero 1989

Revista de Divulgación Científica y Tecnológica de la Asociación Ciencia Hoy Transferencia de un gen a la planta de maíz

La posibilidad de aplicar técnicas de ingeniería genética a los cereales -principal fuente de alimentos de la humanidad-, para intentar transferirles propiedades de las cuales carecen, tales como resistencia a ciertas plagas y a enfermedades, representa una promisoria perspectiva para la producción agrícola mundial.

Hasta el momento, el empleo de los principios y de los métodos de esta disciplina había permitido solamente introducir genes foráneos en vegetales unicelulares como las levaduras, y también en plantas superiores de la clase de las dicotiledóneas, como el tabaco y la zanahoria. Pero los experimentos con monocotiledóneas, como el arroz y el maíz, no habían logrado infestar ejemplares de estas especies conAgrobacterium tumefaciens, una bacteria del suelo que provoca en muchas plantada enfermedad conocida como "agalla de corona" y que ha sido corrientemente utilizada para transferir genes a dicotiledóneas.

Ahora, un trabajo recientemente publicado por C.A. Rhodes y colaboradores,de la Sandoz Crop Protection Corporation (Palo Alto, California), documenta por primera vez la transferencia de un gen a células de maíz*.

Rhodes y su equipo lograron introducir en el maíz el gen que codifica para neornicina fosfotrasferasa lI (NPT II), es decir que da la información genética para la producción de esta sustancia en las células.

Esto no constituía un objetivo en sí mismo, sino que lo que se buscaba era superar las dificultades que hasta el momento impedían incorporar material genético foráneo en células de maíz y regenerar luego las plantas. Este gen, ahora exitosamente transferido, es considerado "marcador", ya que su presencia se manifiesta con la aplicación de un antibiótico, el sulfato de kanamicina, que inhibe el crecimiento de células que no lo poseen.

Hace poco tiempo, Rhodes, con otros colaboradores, había logrado regenerar plantas de maíz a partir de protoplastos o células peladas, es decir células a las que se había despojado de la pared celulósica que normalmente las reviste, sometiéndolas a la acción de ciertas enzimas que las digieren. Este proceso de pelado de las células resulta indispensable para que el ácido desoxirribonucleico (ADN) foráneo pueda penetrar en ellas. Los protoplastos fueron aislados de un cultivo en suspensión de células embrionarias de maíz. El cultivo de células fue iniciado en forma de callo, a partir de embriones inmaduros, 18 meses antes de realizarlos experimentos comunicados. Estos protoplastos fueron incubados con el plásmido pMP1 que contiene la región codificadora para NPT II y sometidos a un pulso eléctrico de alto voltaje.

Para regenerar las plantas de maíz, los protoplastos así tratados se cultivaron sobre filtros de Millipore (un tipo de filtro muy fino, capaz de detener el paso de bacterias y virus), sobre una suspensión de células de una variedad de maíz dulce que actuaron como "alimentadoras". Sin la presencia de estas últimas, a partir de los prótoplastos no se producirían los "callos", masas de tejido indiferenciado que, en un medio adecuado, son capaces de regenerar plantas de maíz.

A este cultivo de protoplastos con células alimentadoras se agregó el sulfato de kanamicina, que actuó como inhibidor del crecimiento de aquellas células que carecían del gen codificador de NPT lI. De la experiencia resultó que entre el uno y el cinco por ciento de las células incorporaron el gen foráneo. A partir de los callos que tenían esta característica, alcanzaron la madurez treinta y ocho plantas de maíz. Ninguna de ellas produjo polen, y la única que dio estigmas (las "barbas de choclo", parte del aparato sexual femenino por donde el polen traslada las gametas masculinas hasta el óvulo) no generó semillas cuando se la polinizó.

Los autores manifiestan que el valor de la experiencia radica en que, con los métodos aplicados, han logrado demostrar que los protoplastos de maíz pueden ser genéticamente transformados y cultivados hasta la producción de plantas maduras que contienen un gen artificialmente inserto. De este modo, se abre el camino hacia la experimentación mediante técnicas de ingeniería genética en busca de mejoras en los cereales.

* Science, vol 240, N° 4.849 (1988)

Alberto Soriano 

Facultad de Agronomía 

Universidad de Buenos Aires 

GENÉTICA y EMBRIOLOGÍA

LEYES DE MENDEL Y ACTIVIDADES

GENOMA HUMANO

GENES

CROMOSOMAS SEXUALES

CÉLULAS MADRES

 

 

MECANISMOS DE LA HERENCIA.