Embed Size (px)
Citation preview
La palabra clonación (del griego klon: retoño)tiene diferentes significados:
En su acepción más común, significa laobtención de uno o de varios individuos, biensea a partir de una célula (diferenciada oindiferenciada), o simplemente, a partir de unnúcleo. Los individuos así clonados sonidénticos o casi idénticos al original.
En un sentido más estricto, dentro delcontexto de la ingeniería genética, laclonación consiste en aislar y amplificar omultiplicar un gen determinado o de unsegmento de ADN, procedimiento que se llevaa cabo dentro de un tubo de ensayo (BrenL.2003).
Un clon es una unidad genéticamente igual a la
unidad predecesora, de la que está clonado. La
unidad puede ser molecular, clonando un gen,
un grupo de genes, el ADN completo, una
célula, un tejido, un órgano o un individuo
completo. Los clones se producen de forma
natural por división asexual.
En esta técnica se utilizan embrionesoctocelulares, en estado de preimplantación.A partir del embrión seleccionado, se tomanmitades o secciones que posteriormente seintroducen dentro de zonas pelúcidasnaturales o artificiales.
A continuación, se efectúa la implantacióndel producto en el endometrio. El númeromáximo de células del embrión, no puede sersuperior a 8, porque a partir de estemomento, se inicia la expresión del genomaembrionario.
Los individuos obtenidos
son prácticamente
idénticos entre sí, aunque
diferentes a los
progenitores, por lo cual
se considera que son el
equivalente de los
gemelos monocigóticos.
los requisitos mínimos para la SCNT incluyen
el uso de dos tipos de células: somáticas o no
sexuales, y sexuales femeninas, u oocitos.
Los núcleos de células somáticas de
individuos postnatales se transfieren dentro
de oocitos o de cigotos enucleados.
Esta técnica tiene la ventaja que permite
conservar el genoma durante la
diferenciación celular y la capacidad del
citoplasma celular para reprogramar la
actividad génica y aumentar la
redireccionalidad de la diferenciación
celular. Sin la aplicación de estos dos
principios, la clonación no es posible.
Para clonar a un ser vivo mediante SCNT,
se extrae el material genético de ambos
tipos de células y, a continuación, se
inyecta el núcleo de la célula somática
que se desea clonar (donante), dentro del
oocito previamente enucleado (receptor).
El transplante de núcleos somáticos
dentro de oocitos enucleados tiene como
fin reproducir los procesos bioquímicos y
fisiológicos que, de manera natural, se
desencadenan durante la fertilización.
Consiste en inyectar núcleos de células
madre embrionarias en cultivo, dentro
de oocitos enucleados y, a veces, de
cigotos nucleados. Los blastómeros se
obtienen a partir de varias fuentes
como la masa celular interna o el
trofoectodermo de embriones
preimplantados y sus núcleos son
transferidos dentro de oocitos
enucleados.
Los individuos obtenidos son casi
idénticos entre sí, aunque diferentes a
los padres del embrión que aportó el
núcleo transferido.
Se ha demostrado que la supervivencia de losclones formados a partir de células madreembrionarias en el instante del nacimiento ohasta la edad adulta, es 10 a 20 veces mayorque en los derivados de células somáticas.
Por otra parte, los clones derivados decélulas madre embrionarias tienen mejoresposibilidades de reactivar completamentegenes claves para el desarrollo embrionariotales como oct4 y 10oct4 y así constituir unapoblación de células verdaderamentetotipotenciales. Sin embargo, las célulasmadre embrionarias, aunque requieren unmenor grado de reprogramación que lascélulas somáticas, presentan una elevadainestabilidad epigenética en cultivos in vitro.
La inestabilidad se refleja en una
expresión aberrante de la huella
genética, de modo que, cuando estas
células se utilizan como donantes para la
clonación reproductiva, el fenotipo fetal
y placentario de los clones, exhibe
graves patrones de anormalidad. Sin
embargo, cuando se emplean como
fuente de núcleos para la clonación
terapéutica, en apariencia no ocurre
este error, pues, durante la
reprogramación, se seleccionan tan sólo
las células competentes.
Clonar una célula consiste en formar
un grupo de ellas a partir de una sola.
En el caso de organismos unicelulares
como bacterias y levaduras, este
proceso es muy sencillo, y sólo
requiere la inoculación de los
productos adecuados.
Sin embargo, en el caso de cultivos de
células en organismos multicelulares,
la clonación de las células es una tarea
difícil, ya que estas células necesitan
unas condiciones del medio muy
específicas.
Una técnica útil de cultivo de tejidos
utilizada para clonar distintos linajes de
células es el uso de aros de clonación
(cilindros).
De acuerdo con esta técnica, una
agrupación de células unicelulares que
han sido expuestas a un agente
mutagénico o a un medicamento utilizado
para propiciar la selección se ponen en
una alta dilución para crear colonias
aisladas; cada una proviniendo de una
sola célula potencialmente y
clónicamente diferenciada.
En una primera etapa de crecimiento,
cuando las colonias tienen sólo unas pocas
células; se sumergen aros estériles de
poliestireno en grasa, y se ponen sobre una
colonia individual junto con una pequeña
cantidad de tripsina.
Las células que se clonan, se recolectan
dentro del aro y se llevan a un nuevo
contenedor para que continúe su
crecimiento.
La clonación molecular se refiere al proceso
de aislar una secuencia de ADN de interés,
insertarlo en un plásmido y obtener múltiples
copias de ella en un organismo
(generalmente procariota) por acción de la
DNA polimerasa.
La clonación se emplea frecuentemente
para amplificar fragmentos de ADN que
contienen genes, un paso esencial en el
análisis subsecuente. Frecuentemente, el
término clonación es erróneamente
utilizado para referirse a la identificación
de una localización cromosómica de un
gen asociado con un fenotipo particular
de interés, como en la clonación
posicional. En la práctica, la localización
de un gen en un cromosoma o región
genómica no necesariamente habilita
para aislar o amplificar la secuencia
genómica de interés.
Las fuentes más importantes de ADN para
clonación son el ADN genómico
(cromosómico) que contiene los genes
completos y lo que se conoce como ADN
complementario (ADNc) que se obtiene a
partir del ARN mensajero (ARNm) bajo la
acción de la enzima transcriptasa reversa o
transcriptasa inversa. Esta enzima es capaz
de sintetizar ADN a partir del ARN el cual le
sirve como molde. El empleo de una u otra
fuente depende de los objetivos que se
persigan con el estudio a realizar.
Un vector de clonación es una moléculapequeña de ADN que puede replicarse demanera autónoma en un huésped (célulasbacterianas o de levaduras), a partir de lascuales es posible aislarlo en forma pura parael análisis. Los vectores se utilizan paraclonación porque pueden seguir su desarrollonormal a pesar de que secuencias adicionalesde ADN sean incorporadas en su materialgenético; se autorreplican utilizando lamaquinaria enzimática de la célula huésped,y en este proceso, no se mezclan con el ADNgenómico de la célula
Debido a que los vectores de clonación
pueden generar un gran número de copias
por célula, ya que los huéspedes bacterianos
o de levaduras pueden crecer
indefinidamente en el laboratorio, es posible
obtener grandes cantidades de secuencias
del ADN de interés. Cierto número de
vectores se utiliza de modo común para este
propósito, cada uno con ventajas y
limitaciones.
Dentro de ellos tenemos:
Son moléculas circulares de ADN de doble
cadena que se replican de modo
extracromosómico en bacterias, o menos
comúnmente en levaduras (Lehninger, 1993;
Ministerio de Educación, 1981). En ellos se
encuentran genes que le confieren al
organismo que los posee resistencia a
algunos antibióticos, así como genes
involucrados en la producción de toxinas y la
degradación de productos naturales.
Son virus que infectan a las bacterias y
están constituidos, según su clase, por un
núcleo de ADN o ARN y una cubierta
proteica; algunos presentan una cola, y
son incapaces de replicarse
autónomamente por lo que necesitan
infectar a la célula para poder hacerlo.
Dentro de los fagos más utilizados como
vehículos moleculares de clonación, se
encuentran el lambda () y sus derivados.
Son básicamente plásmidos que
emplean la habilidad de las
partículas infecciosas del
bacteriófago para "empaquetar" de
manera eficiente grandes piezas
lineales de ADN e introducirlas en las
células bacterianas. Estos vectores
se reproducen de igual manera que
los plásmidos en las bacterias.
Además de los vectores anteriormente
mencionados, existe otro tipo que
permite clonar hebras de ADN de gran
tamaño y que se conocen como
cromosomas artificiales de levadura (YAC,
del inglés yeast artificial chromosome).
Este tipo de vector es capaz de replicarse
en el huésped Saccharomyces cerevisiae
(levadura común usada en panadería) y
tiene la estructura semejante a los
cromosomas de levadura normales.
Existe un grupo de enzimas
con funciones diferentes que
tienen gran aplicación en
ingeniería genética.
son enzimas que cortan al ADN en secuencias
específicas dentro de la molécula (contrario a las
exonucleasas, que digieren a las moléculas de
ADN por sus extremos). Estas enzimas se
encuentran en una amplia variedad de especies
bacterianas y su función biológica consiste en
reconocer y romper el ADN ajeno que puede
penetrar en la célula (por ejemplo, ADN
procedente de bacteriófagos). De esta forma
estas endonucleasas restringen el
funcionamiento de los fagos en el interior de la
bacteria, motivo por el cual originalmente se les
llamó enzimas de restricción.
La ADN ligasa es una enzima que tiene la
capacidad de formar enlaces fosfodiéster en
una cadena de ADN rota, pudiendo unir
covalentemente ADNs de diferentes orígenes
para formar moléculas híbridas. Existen
diversos métodos en los que se aprovecha la
acción de esta enzima para la unión del
fragmento a clonar con el vector; la
selección de uno u otro depende de las
características de los extremos de ambas
moléculas de ADN.
Inicialmente: el ADN de interés
necesita ser fragmentado para proveer
un segmento relevante de ADN de un
buen tamaño. La preparación de los
fragmentos para la clonación se
obtiene frecuentemente del PCR, pero
también puede hacerse por medio de
la digestión con enzimas de restricción
y a veces fraccionando con
electroforesis en gel.
Un procedimiento de ligación se
emplea cuando el fragmento
amplificado se inserta en un vector.
Dicho vector (que generalmente es
circular) se convierte en una secuencia
lineal utilizando enzimas de
restricción, y es incubado con el
fragmento de interés bajo las
condiciones apropiadas con una enzima
llamada ADN ligasa.
Después de la ligación, el
vector con el gen de interés
se transfecta a una célula.
Comúnmente se utiliza la
electroporación, aunque
existe un gran número de
técnicas alternativas.
Las células transfectadas secultivan. Como esteprocedimiento actualmente seconsidera de baja eficiencia, sedeben identificar las coloniasde células que han sidoexitosamente transfectadas conel vector que contiene el gendeseado.
El estado del arte en la clonación ha
permitido su empleo en dos
direcciones claramente definidas: La
clonación con fines reproductivos y la
clonación con fines terapéuticos. La
primera apunta a duplicar seres vivos
completos, mientras que la segunda
promete convertirse en una alternativa
para prevenir y tratar ciertas
enfermedades, así como para el
reemplazo de tejidos y órganos
lesionados).
Las células madre o troncales
son pues células pluripotenciales
de gran tamaño que, después de
experimentar un proceso de
diferenciación, se especializan
en una dirección funcional
determinada, hacia una gran
variedad de tipos celulares.
A las células somáticas donantes se las manipula para inducirlas a un proceso de diferenciación en tipos celulares determinados, que posteriormente se utilizarán en el tratamiento de ciertas enfermedades incurables.
Radica en que las células madre
embrionarias, una vez
transplantadas, no provocan
rechazo inmunológico, pues se
comportan como injertos
autólogos, gracias a que son
genéticamente idénticas a las
células del receptor o del
paciente.
Es el largo tiempo que toma el enfermo
en aceptarlos, a pesar de que los órganos
utilizados comparten su misma
información genética, pues casi siempre
provienen de miembros de la misma
familia. Por otra parte, cuando se
produce rechazo al tejido transplantado,
la salud del individuo queda seriamente
comprometida y hay la eventualidad que
se debe pensar en un nuevo transplante.
Los defensores de la clonación
terapéutica de células
humanas aducen que permite
disponer de tejidos y de
órganos viables, a partir de
una fuente de ADN, sin que sea
necesario traer un nuevo ser al
mundo con el único fin de
obtener un tejido.
La muestra de sangre se obtiene en el momento del nacimiento, sin que el neonato ni su madre se vean afectados.
La eficiencia del procedimiento es tal, que,a partir de un volumen de 20 ml de sangredel cordón, se obtienen hasta 4 millones decélulas madre, que pueden crioconservarsepor largo tiempo sin deterioro alguno, paraser utilizadas en transplantes y en procesosde terapia génica.
La sangre del cordón umbilical también
provee hematíes normales y leucocitos
muy útiles en el tratamiento de la
anemia falciforme y en la restauración
del sistema inmunitario de los niños
nacidos con inmunodeficiencia grave.
Si las células madre que provienen de
determinados órganos de individuos
adultos, se cultivan en condiciones
apropiadas, son susceptibles de sufrir
transdiferenciación.
Inicialmente, el proceso es igual al
que se efectúa durante la clonación
terapéutica. La diferencia aparece
con posterioridad a la fusión del
núcleo de la célula donante con el
oocito enucleado, pues el cigoto se
debe implantar en un útero, donde
se desarrollará hasta formar un
individuo réplica del donante.
Dicen sus defensores, que esta técnica podría ser
una alternativa para las parejas infértiles o, para
las que tienen hijos con enfermedades genéticas
o, que potencialmente podrían engendrarlos.
Los detractores consideran que es un
procedimiento "biológicamente incierto" debido
al poco éxito alcanzado en la clonación de
primates no humanos, pues tendrían que
fertilizarse muchas madres sustitutas con el fin
de obtener un solo nacimiento exitoso. Además,
la necesidad médica para efectuar una clonación
reproductiva es mínima, si se tiene en cuenta el
porcentaje relativamente bajo (1%) de parejas
infértiles.
Las principales técnicas
de manipulación
genómica en animales
hoy por hoy son:
El significado de la palabra
Transgénesis o trasferencia de genes
mediante técnicas artifícales o de
laboratorio, contemplan la
incorporación de un gen extraño, es
decir proveniente de otra especie en el
genoma de un individuo. En un animal
transgénico ideal el gen añadido es
funcional y puede heredarse de una
generación a otra de manera normal.
Es que el animal produzca una proteína o
adquiera un fenotipo que normalmente no
manifiesta. En tiempos más recientes se
han desarrollado varias técnicas que
permiten la transferencia de genes de una
especie a otra. Una de las más utilizadas
es la llevada a cabo mediante la
microinyección directa de genes (ADN)
dentro del pronúcleo del embrión en el
estadio temprano (una sola célula).
El termino de Mutagénesis
dirigida se refiere al hecho de
modificar la estructura
molecular de un gen especifico
en células embrionarias
indiferenciadas (Células ES) o en
células somáticas ya sea fetales
o de individuos adultos
cultivadas in vitro.
El núcleo de estas células
modificadas (transgénicas)
puede ser trasferido a
ovocitos maduros enucleados
y, como resultado del
trasplante nuclear, se
obtiene un animal con una
mutación determinada.
Brindar la oportunidad de conocer el
funcionamiento de un gen en particular
en el animal completo ( Durante el
desarrollo o en el adulto).
Brinda la posibilidad de producir animales
que pueden servir como modelos de
enfermedades humanas y, por lo tanto,
pueden ser utilizados para desarrollar
estrategias terapéuticas para combatirlas.
Durante siglos se ha buscado la
mejora de razas en el ganado,
seleccionando individuos con
más carne y mejores
productores de leche o lana. La
forma de conseguir estos nuevos
individuos ha sido mediante
cruzamiento de parentales con
las características deseadas,
aunque esto no siempre se ha
logrado.
En la actualidad se utiliza la
clonación de organismos para
obtener individuos
genéticamente modificados,
conocidos por el público no
científico como transgénicos. Se
busca conseguir aislar los genes
responsables del engorde, de la
producción de leche, de la
resistencia a infecciones, etc.
La técnica en animales consiste en
conseguir células que contengan el gen
responsable de la característica deseada.
Posteriormente, el núcleo de esa célula
es insertado en un ovocito, del que
previamente se ha extraído su núcleo.
Después hay que conseguir que esa célula
diploide se divida formando un nuevo
individuo, tal como lo haría un cigoto
formado por la fecundación del óvulo por
el espermatozoide. Finalmente, para que
desarrolle este embrión, hay que
implantarlo en el útero de una hembra.
Se puede modificar genéticamente
el núcleo de la célula de un animal
para, posteriormente, clonarlo. En
este caso, al ovocito al que se le ha
extraído el núcleo se le inyecta el
núcleo con la información genética
modificada.
Para poder realizar la clonación
celular de moléculas es necesario
realizar los siguientes pasos:
Conocer la secuencia de ADN que se
quiere clonar.
Escoger un vector con suficiente eficacia
como para insertar la secuencia de ADN.
Encontrar las células que han sido
recombinadas por el vector.
Recoger el producto codificado por el ser
clonado.
Hay que obtener células troncales: que se
obtienen de:
Células generadoras de tejidos concretos, denominadas
células comprometidas o multipotentes, como las
células que generan las células sanguíneas, en la médula
ósea.
Células totipotentes, capaces de originar todo tejido de
cualquier estirpe celular. Este tipo de células sólo se
pueden obtener de los primeros estadios de división
celular en el desarrollo embrionario. Las células, a las
que nos estamos refiriendo, son los blastómeros, que
aparecen por segmentación del zigoto. Para poder
utilizarlas se necesita trabajar con embriones. Este
trabajo se puede realizar con células de animales, pero
no humanos, ya que la ley actual no permite la
utilización de embriones humanos.
se ha promovido un rechazo a
los organismos "transgénicos",
puesto que se desconoce la
influencia que puede acarrear el
cambio genético en ese ser en el
medio ambiente y en el
consumidor.
la técnica es todavía
demasiado reciente. Estos
problemas técnicos son
mayores en la clonación
de animales que en la de
vegetales.
Cada individuo tiene una opinión
acerca de si es o no correcto
clonar a otro ser humano. La idea
de producir asexualmente copias
múltiples de organismos idénticos
desde un punto de vista genético,
todos descendientes de un
antecesor común, crea, en la
mayoría de las personas, una
reacción moral negativa.
Porque ofrece una esperanza para
dar hijos a las parejas estériles.
Para dar un hijo sano a parejas
afectadas por patologías
hereditarias, incluyendo la
azoospermia, es decir, para que los
hijos puedan generar hijos.
Para procurar un hijo de un genotipo
determinado.
Para predeterminar el sexo de los hijos
que nacerán. El sexo del hijo clonado es
el mismo del sujeto que donó el núcleo
transplantado.
Para mejorar las técnicas de FIVET y los
porcentajes de éxito en la reproducción.
Para el diagnóstico de pre-implanto, en
favor del embrión original.
Para replicar individuos muy dotados,
admirados, amados.
Para producir parejas embrionales de cada
persona, que se conserven congeladas y
puedan ser utilizadas en caso de necesidad
como “reservas” de órganos para
transplantes.
Para fines experimentales por explorar.
Para fabricar grandes cantidades de sujetos
genéticamente idénticos que permitan la
conducción de estudios científicos sobre la
importancia de la naturaleza innata y del
ambiente, respeto a distintos aspectos de las
prestaciones humanas, en la estructuración
de la personalidad, o sea, para fines de
experimentación con humanos.
Para ganar las olimpiadas y las
competencias atléticas.
Para producir sujetos que
puedan cumplir tareas
especificas en tiempos de guerra
y de paz.
Para satisfacer la curiosidad
humana, que desea
experimentar nuevas
posibilidades.
