Herencia a y Posmendeliana

8/8/2019 Herencia a y Posmendeliana

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COLEGIO DE BACHILLERES PLANTEL 06

VALLES I

BIOLOGIA II

DOCENTE: LETICIA BERRONES

PROYECTO GENOMA HUMANO

INVESTIGACION

ALUMNOS

MATILDE GUADALUPE GOMEZ GARCIA #16

ANDREA DEL ROCIO GONZALEZ TREJO #21

LUIS FERNANDO MAYORGA MATA #33

5º ³E´

CD. VALLES, S.L.P., A 04 DE OCTUBRE DE 2010.



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INTRODUCCION

Estamos aprendiendo el lenguaje con que Dios creó la vida humana.´ ± dijo muy ufanoBill Clinton, el Presidente de los Estados Unidos de América ese día. ³Este es el primer gran triunfo tecnológico del siglo XXI.´ ± afirmó poco después Tony Blair, Primer Ministro de Gran Bretaña. Era el 26 de junio del año 2000. Con estas rimbombantespalabras y en medio de un gran despliegue periodístico, el Presidente norteamericano ysu par inglés anunciaron al mundo lo que es considerado el hito científico másimportante del siglo XXI, comparado con la llegada del hombre a la luna, o eldescubrimiento de la penicilina. 1

¿De qué se trata este importante hito? Se trata de la obtención del primer borrador delgenoma humano. Para muchos, este es un lenguaje incomprensible. Sin embargo,aunque es un intrincado asunto, se puede explicar en palabras más simples.

El proyecto genoma humano (PGH) (Human Genome Project en inglés) se inicióoficialmente en el año 1990, con la participación de más de un millar de científicos ytécnicos de 16 laboratorios de Estados Unidos, Gran Bretaña, Francia, Canadá, Alemania, China y Japón. El HGP se considera la empresa pública más costosa yambiciosa jamás emprendida por la Biología.

El proyecto, dotado con 3.000 millones de dólares, fue fundado por el Departamento deEnergía y los Institutos de la Salud de los Estados Unidos, con un plazo de realizaciónde 15 años

El objetivo del Proyecto es tratar de descifrar el mapa genético de la hum anidad.

El PGH es el primer gran esfuerzo coordinado internacionalmente en la historia de laBiología. Se propone determinar la secuencia completa (más de 3000 ·10 6 pares debases) del genoma humano, localizando con exactitud (cartografía) los 100.000 g enesaproximadamente y el resto del material hereditario de nuestra especie, responsablesde las instrucciones genéticas de lo que somos desde el punto de vista biológico.Realmente, lo que llamamos Proyecto Genoma es el término genérico con el quedesignamos una serie de diversas iniciativas para conocer al máximo detalle losgenomas no sólo de humanos, sino de una serie de organismos modelo de todos losdominios de la vida, todo lo cual se espera que dé un impulso formidable en el

conocimiento de los procesos biológicos (desde la escala molecular hasta la evolutiva)y de la fisiología y patología de los seres humanos, y que se traducirá en multitud deaplicaciones técnicas y comerciales en ámbitos como el diagnóstico y terapia deenfermedades, biotecnologías, instrumental, computación, robótica, etc. 2

1 http://www.aguasvivas.cl/revistas/06/02.htm2 Seminario impartido por el Departamento de Microbiología e Instituto de Biotecnología, 1998.http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/genoma-1.html#introd



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Hacia mediados de la década de los años 80 la metodología del ADN recombinante ysus técnicas asociadas (vectores de clonación, enzimas de restricción, transformaciónartificial de células procariotas y eucariotas, bibliotecas de genes, sondas moleculares,secuenciación, genética inversa, PCR, etc.) habían alcanzado una madurez suficientecomo para que se planteara la pertinencia y viabilidad de un proyecto coordinado decaracterización detallada (hasta nivel de secuencia de nucleótidos) del genoma

humano y de genomas de una serie de organismos modelo.

El Proyecto Genoma Humano es el genoma del Homo sapiens, es decir, la secuenciade ADN contenida en 23 pares de cromosomas en el núcleo decada célula humana diploide. Consiste en determinar las posiciones relativas de todoslos nucleótidos (o pares de bases) e identificar los 20.000 a 25.000 genes presentes enél.3

De los 23 pares, 22 son cromosomas autosómicos y un par es determinante del sexo(dos cromosomas X en mujeres y uno X y uno Y en hombres). El genoma haploide (esdecir, con una sola representación de cada par) tiene una longitud total aproximada de

3200 millones de pares de bases de ADN (3200 Mb) que contienen unos 20.000-25.000 genes (las estimaciones más recientes apuntan a unos 20.500). De las 3200 Mbunas 2950 Mb corresponden a eucromatina y unas 250 Mb a heterocromatina.El Proyecto Genoma Humano produjo una secuencia de referencia del genomahumano eucromático, usado en todo el mundo en las ciencias biomédicas.

La secuencia de ADN que conforma el genoma humano contiene codificada lainformación necesaria para la expresión, altamente coordinada y ada ptable alambiente, del proteoma humano, es decir, del conjunto de las proteínas del ser humano.4

3 http://wwwkaterin-katerin.blogspot.com/

4 International Human Genome Sequencing Consortium (2004). «Finishing the euchromatic sequenceof the human genome.». Nature 431 (7011): pp. 931-45. http ://es.wikipedia.org/wiki/Genoma_humano



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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La biología pretende dar respuestas lo más completas y detalladas posibles de losfenómenos vitales. Al ser el ADN la molécula universal de la herencia, y constituir la

base genética de la vida, la tendencia natural ha sido terminar buscando explicacionesal nivel de ADN. Este conocimiento molecular puede dar la clave de muchosfenómenos que hoy entendemos a niveles menos profundos ya descritos por otrasciencias biológicas (fisiología, biología celular, bioquímica, etc.).

Ha llegado un momento en que se plantea que abordar el estudio detallado de losgenomas de los organismos es mucho menos costoso, y más interesanteintelectualmente, logrando el conocimiento detallado de la secuencia. Pero losProyectos Genoma no son más que un punto de arranque para nuevosdescubrimientos en las ciencias biomédicas. Con los datos de secuencias habrá quetrabajar para dar respuestas a cuestiones de expresión de genes, de regulación

genética, de interacción de las células con sus entornos, etc.

LOGROS A REALIZAR

El trabajo sobre la interpretación de los datos del genoma se en cuentra todavía en susetapas iniciales. Se prevé que un conocimiento detallado del genoma humano ofreceránuevas vías para los avances de la medicina y la biotecnología. Por ejemplo, unnúmero de empresas, como Myriad Genetics ha empezado a ofrecer formas sencillasde administrar las pruebas genéticas que pueden mostrar la predisposición a unavariedad de enfermedades, incluyendo cáncer de mama, los trastornos de lahemostasia, la fibrosis quística, enfermedades hepáticas y muchas otras. Además, laetiología de los cánceres, la enfermedad de Alzheimer y otras áreas de interés clínicose consideran susceptibles de beneficiarse de la información sobre el genoma y,posiblemente, pueda a largo plazo conducir a avances significativos en su gestión.

El análisis de las similitudes entre las secuencias de ADN de diferentes organismos estambién la apertura de nuevas vías en el estudio de la evolución. En muchos casos, lascuestiones de evolución ahora se pueden enmarcar en términos de biología molecular y, de hecho, muchos de los grandes hitos evolutivos (la aparición de los ribosomas y

orgánulos, el desarrollo de planes de embriones con el cuerpo, el sistema inmune devertebrados) pueden estar relacionados a nivel molecular. Muchas de las preguntasacerca de las similitudes y diferencias entre los seres humanos y nuestros parientesmás cercanos (los primates, y de hecho los otros mamíferos) se espera que seaniluminados por los datos de este proyecto.

Hacia fines del mes de marzo de 2000 se ha logrado secuenciar el 83% de los 3.000millones de pares de bases del genoma humano. El 65,5% corresponde a una



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secuenciación preliminar y el 17,5% a la secuencia definitiva. Como ya se mencionó, secalcula que la secuenciación completa se tendrá para el año 2003, dos años ante s delo originalmente previsto. Para julio de 1999 había unos 7.700 genes mapeados, esdecir, localizados en forma precisa en cromosomas específicos. En marzo de 2000 seanunció que en dos meses más se completaría el primer borrador del GenomaHumano.5

El primer cromosoma humano completamente secuenciado fue el cromosoma 22 (el ADN de dicho cromosoma), según informaron investigadores del PGH el 1 dediciembre de 1999. El cromosoma 22 contiene genes involucrados en leucemia, cáncer de mama y retardo mental, entre otras patologías. A esto, se agregan los cromosomas5, 16 y 19, cuya secuenciación se anunció en el mes de abril de 2000.

CONOCER LAS BASES MOLECULARES DE LAS ENFERMEDADES HEREDITARIAS

Una de las aplicaciones más directas de conocer la secuencia de genes que componen

el genoma humano es que se puede conocer la base molecular de muchasenfermedades genéticas y se puede realizar un diagnóstico adecuado. Algunas deestas enfermedades son las siguientes:

Enfermedad de Gaucher: esta enfermedad es producida por una mutación recesivaen el gen que codifica la proteína glucocerebrosidasa, que se localiza e n elcromosoma 1. Esta enzima se encarga de metabolizar los glucocerebrósidos (untipo de lípidos). En los enfermos de Gaucher, estos lípidos no pueden ser descompuestos y se acumulan principalmente en el hígado, en el bazo y en lamédula ósea. Los síntomas de la enfermedad de Gaucher incluyen fuertes dolores,

fatiga, ictericia, daños óseos, anemia y muerte. Gracias al PGH se pudo realizar laprimera terapia efectiva contra esta enfermedad, inyectándose la enzima sintetizadaen E. coli en el torrente sanguíneo de los enfermos. Esto detiene el avance de lossíntomas y en muchos casos los revierte.

Enfermedad de Alzheimer: Esta enfermedad es una enfermedad degenerat iva quedestruye el cerebro, haciendo que los enfermos pierdan la memoria y el juicio, y quefinalmente impide que se puedan valer por sí solos. El único método seguro paradiagnosticar la Enfermedad de Alzheimer se encuentra en la autopsia, pero se hasabido que puede ser de origen genético en un 20% de los casos. Gracias al PGHse han localizado marcadores para el Alzheimer de origen genético en los

cromosomas 1, 14, 19 y 21. Enfermedad de Huntington: Esta enfermedad es también una enfermedad

degenerativa y conduce a un deterioro mental que termina en demencia.Normalmente comienza a aparecer entre los 30 y los 50 años y presenta síntomastales como cambios en la personalidad y en el estado de ánimo, depresión ypérdida gradual del control sobre los movimientos voluntarios, causando espasmosprimero y grandes movimientos al azar posteriormente. Esta enfermedad presenta

5 Enciclopedia Encarta 2010 (P.G.H.)



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una herencia autosómica dominante, es deci r, si uno de los padres la posee, sushijos tienen el 50% de probabilidad de padecerla también. La Enfermedad deHuntington no se salta generaciones. Si no se hereda el gen, no se puede transmitir a la descendencia. Del mismo, modo, si se hereda el gen, in evitablemente sepadecerá la enfermedad, más tarde o más temprano. En 1993 se consiguió aislar elgen que provoca esta enfermedad, localizado en el cromosoma 4, y en lo que se

han ido desarrollando las investigaciones posteriores, ha sido fundamentalmente enconocer las razones que hacen que la Enfermedad de Huntingnton se manifieste deforma tardía, y muchas líneas de investigación están dirigidas a encontrar untratamiento y una cura.

Síndrome de Marfan: Es una enfermedad congénita del tejido conectivo que afectaa numerosos órganos y sistemas, incluyendo el esqueleto, los pulmones, los ojos, elcorazón y los vasos sanguíneos. Esta enfermedad se caracteriza por un crecimientoanormal de las extremidades (especialmente de los dedos), una dislocación parcialdel cristalino (en el 50% de los pacientes), anormalidades cardiovasculares (laarteria aorta suele ser más ancha y más frágil que en las personas normales) y

otras deformaciones. El síndrome de Marfan es también una enfermedadautosómica dominante, por lo que los descendientes de personas afectadas poseenel 50% de posibilidades de padecerla. La enfermedad está asociada al gen FBN1,localizado en el cromosoma 15. El FBN1 codifica una proteína llamada fibrilina, quees esencial para la formación de fibras elásticas del tejido conectivo .6

Estas entre otras enfermedades hereditarias.

6 http://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Genoma_Humano#Ventajas



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LIMITACIONES EN EL PROYECTO

A pesar de toda la potencialidad de la información generada en el HGP, la mayor

utilidad inmediata de ésta será para el área de investigación con el fin de generar

avances en su interpretación.

La salida de los resultados del HGP a la luz pública ha desatado una ola de

aseveraciones y especulaciones acerca de los alcances del proyecto. Aquí esnecesario esclarecer el verdadero alcance inmediato y las posibilidades futuras reales,de modo de instruir al público y eliminar falsa s esperanzas.

Esta ola también ha permitido el imaginar los posibles conflictos ético -morales quese pueden presentar con la utilización de esta información, hablándose de ³fabricar seres´ a partir de un código preconcebido. De este modo, la opinión que s e recoge enel público general es que todos los problemas médicos del hombre podrán ser resueltos a partir de esta información, lo cual está muy alejado de la verdad.

Un ejemplo ilustrativo de los alcances reales inmediatos del proyecto lo da el casodel gen de la fibrosis quística. Este gen fue identificado, clonado y secuenciado hace

unos once años. El haber descifrado la secuencia del gen normal y determinar cuál esel problema del gen mutante no ha sido suficiente para establecer una solución alproblema. El mayor alcance hasta ahora ha sido el diagnóstico desarrollado en base aesta información, lo que indudablemente ha llevado a un avance en la investigaciónsobre el gen y su función en la célula. Mucha información se ha recopilado hasta estosmomentos, pero, luego de once años, todavía no se ha producido una cura.

Por otra parte, la secuencia del genoma humano no es más que un montón deletras con poco significado. Esto es como tratar de aprender a usar una máquina sinninguna información. Ahora que conseguimos imprimir el manual de usuario, vemosque éste se encuentra escrito en otro idioma que no conocemos completamente. Para

poder traducirlo necesitamos investigar por mucho tiempo para determinar lascaracterísticas de los diferentes genes y de sus funciones, así como de lasinteracciones entre genes y los cambios que pueden producir en las funcionesindividuales de éstos.7

7 http://www.monografias.com/especiales/genoma/index.shtml



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JUSTIFICACION

¿POR QUÉ CARTOGRAFIAR Y SECUENCIAR GENOMAS?

La biología pretende dar respuestas lo más completas y detalladas posibles de los

fenómenos vitales. Al ser el ADN la molécula universal de la herencia, y constituir labase genética de la vida, la tendencia natural ha sido terminar buscando explicacionesal nivel de ADN. Este conocimiento molecular puede dar la clave de muchosfenómenos que hoy entendemos a niveles menos profundos ya descritos por otrasciencias biológicas (fisiología, biología celular, bioquímica, etc.).

Ha llegado un momento en que se plantea que abordar el estudio detallado de losgenomas de los organismos es mucho menos costoso, y más interesanteintelectualmente, logrando el conocimiento detallado de la secuencia. Pero losProyectos Genoma no son más que un punto de arranque para nuev osdescubrimientos en las ciencias biomédicas. Con los datos de secuencias habrá quetrabajar para dar respuestas a cuestiones de expresión de genes, de regulacióngenética, de interacción de las células con sus entornos, etc.

La secuenciación de genomas de plantas y animales domésticos conducirá a nuevosavances en la mejora agronómica y ganadera.

Para comprender la evolución será cada vez más esencial el disponer de datos desecuencias. La bioinformática permite comparar genes y genomas completos, lo qu e junto con otros datos biológicos y paleontológicos, está dando nuevas claves de laevolución de la vida.

La principal justificación del PGH de cara a la sociedad es la promesa de avancesimportantes en Medicina. Aunque el estudio de las enfermedades en humanos se havenido haciendo mayoritariamente en ausencia de su comprensión genética, ladisponibilidad de técnicas poderosas anima a emprender la secuenciación sistemática,lo que suministrará un formidable impulso sobre todo para las enfermedadespoligénicas y multifactoriales. Una de las consecuencias más inmediatas del PGH (yque ya experimentamos desde hace unos años) es la de disponer de sondas ymarcadores moleculares para el diagnóstico de enfermedades genéticas, de cáncer yde enfermedades infecciosas. A plazos mayores, se espera que a su vez la

investigación genómica permita diseñar nuevas generaciones de fármacos, que seanmás específicos y que tiendan a tratar las causas y no sólo los síntomas. La terapiagenética, aunque aún en sus balbucientes inicios, puede aportar soluciones aenfermedades, no sólo hereditarias, sino cáncer y enfermedades infecciosas. 8

8 Seminario impartido por el Departamento de Microbiología e Instituto de Biotecnología, 1998.

http://www.ugr.es/~eianez/Biotecnologia/genoma-1.html#introd



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Uno de los principales objetivos es desarrollar a corto plazo tecnologías de vanguardia.Es decir, una de las principales justificaciones del PGH es la necesidad de impulsar poderosas infraestructuras tecnológicas que deben de proporcionar a las instituciones,empresas y países implicados un lugar de privilegio en la investigación biomédica y enmultitud de aplicaciones industriales (diagnóstic os, terapias, instrumental de laboratorio,robótica, hardware, software, etc.).



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OBJETIVOS

1-Identificar todos los genes contenidos en el ADN humano (se estiman entre50.000 y 100.000). El Genoma humano está compuesto por aproximadamente30.000 genes, cifra bastante próxima a la mencionada en el borrador delproyecto, publicado en el año 2000, ocasión en la que las genes oscilaban entre26.000 y 38.000. Otra peculiaridad del PGH es que la cifra de genes humanoses solo dos o tres veces mayor que la encontrada en el genoma deDrosophila, ycualitativamente hablando, existen genes comunes a los de bacterias y que nohan sido hallados en nuestros ancestros.

2-Determinar la secuencia (es decir, el orden preciso) de pares de bases (cercade 3.000 millones) que constituyen el ADN humano , similar al de otrosvertebrados como las ratas y otros que tambien son afectados.

3-Guardar la información obtenida en bases de datos.

4-Desarrollar herramientas para el análisis de los datos obtenidos.

5-Analizar las cuestiones éticas, legales y sociales derivadas de la aplicación delos conocimientos obtenidos a partir del PGH.

Se ha buscado secuenciar también el genoma de o tros organismos (la bacteria E. coli,la levadura S. cerevisiae, el gusano cilíndrico Caenorhabditis elegans, la mosca de lafruta, Drosophila melanogaster y el ratón de laboratorio, Mus musculus) para optimizar

los métodos empleados en el estudio del genoma humano y, además, porque lahomología existente entre los genomas (ADN) de estos organismos y el humano ayudaa comprender la naturaleza de muchas enfermedades genéticas que afectan al ser humano.9

OBJETIVOS A LARGO PLAZO Y POSIBLES BENEFICIOS DERIVADOS DEL PGH:

Mejorar el diagnóstico genético. Elaborar productos génicos mediante técnicas de ADN recombinante y mejorar

el tratamiento mediante fármacos más específicos o terapia génica.

9 EL PROYECTO GENOMA HUMANO: ASPECTOS CIENTÍFICOS Y ÉTICOS . Alejandro Bolzán.

http://www.salvador.edu.ar/vrid/publicaciones/revista/bolzan.htm



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Utilizar los datos obtenidos para:

Identificar genes Comprender su regulación y expresión, y Caracterizar las múltiples relaciones complejas entre los genes y el ambiente.

Debe destacarse que la secuenciación del genoma humano sólo es el comienzo, másque el final, de la tarea de investigación iniciada en 1990 con el PGH.

Luego de terminada la secuenciación, hay que determinar la correspondencia entre geny secuencia, gen y función, gen y enfermedad. Se espera, por lo tanto, una explosiónen el área de diagnóstico y, luego, en el área terapéutica una vez finalizado el PGH.

APROVISIONAMIENTO DE HERRAMIENTAS MULTIMEDIA PARA EL ANÁLISIS DE DATOS: Se ha inducido un gran desarrollo tecnológico a partir dela creación de herramientas de análisis de datos generadas en el ProyectoGenoma Humano. Este desarrollo facilitará y hará posible definir los temas de

estudio futuros con vistas a las tareas pendientes. Entre las tecnologíasbeneficiadas gracias al PGH figuran las de manejo computacional de datos, lasque permiten la generación de las anteriores, técnicas de biología molecula r relacionadas con la secuenciación de trozos de ADN automáticamente yaquellas que permiten ampliar la cantidad de material genético disponible comola PCR.

TRANSFERENCIA DE TECNOLOGÍA RELACIONADA CON EL TEMA ALSECTOR PRIVADO: Se ha producido una importante corriente de liberación dederechos que anteriormente estaban en manos del Estado, en relación a la

transferencia de tecnologías al sector privado. Esta medida ha suscitadoaplausos y criticas. Por un lado se amplía el acceso libre a los datos delProyecto con lo que muchas más personas pueden seguir estudiando estecampo, pero por otro esto puede suponer el incremento de poder de ciertossectores que a su vez, aumentaran su influencia en la sociedad.

SUPERVISIÓN DE LOS TEMAS ÉTICOS, LEGALES Y SOCIALESDERIVADOS DEL PROYECTO: Para terminar, se puede afirmar que el objetivorelacionado con el estudio de la ética del PGH es un tema de gran controversiaactual, y ha necesitado de grandes sumas de dinero estatales así como de unimportante trabajo de laboratorios e investigadores. Todo esto ha provocado undeterioro del apoyo a otros proyectos de investigación no menos importantes,que se han visto muy afectados o incluso cancelados. 10

10 El libro de la vida. Marcos de Donato. http://www.monografias.com/libro-de-la-vida/libro-de-la-

vida.marcosdedonato



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DESARROLLO DEL TEMA

Los primeros pasos del Proyecto Genoma Humano se dieron en EE.UU, donde se haorganizado el programa mejor financiado y coordinado. Por esta razón, convienedescribir con cierto detalle la génesis del Proyecto Genoma Humano en EE.UU. En

1984, el biólogo molecular Robert Sinsheimer planteó la id ea de fundar un Instituto paraSecuenciar el Genoma Humano en la Universidad de California en Santa Cruz, de laque era rector. Muchos estados y universidades competían en miles de millones dedólares y por atraer a su terreno tan lucrativo proyecto, y el profesor Sinsheimer eramiembro del equipo californiano.

Al final, el SSC se construyó en Texas, y el proyecto del telescopio se quedó en nada,pero en la imaginación de Sinsheimer había echado raíces la idea de que también labiología podía ser "ciencia grande". "Era del todo evidente que los físicos y losastrónomos no vacilaban en solicitar grandes sumas de dinero para financiar programas que consideraban esenciales para su ciencia", declaró tiempo después a la

revista británica New Scientist. Además, un Instituto para Secuenciar el GenomaHumano presentaba el atractivo adicional de elevar Santa Cruz al mismo nivel deprestigio académico que Berkeley y Los Ángeles, que gozaban de mucha más fama.

En mayo de 1985, Sinsheimer convocó una reunión a la que acu dió aproximadamenteuna docena de los mejores biólogos moleculares de EE.UU, para discutir la manera dellevarlo a cabo.

Así la describió Norton Zinder, profesor de genética molecular en la UniversidadRockefeller de Nueva York, que más tarde presidió un c omité asesor del ProyectoGenoma Humano:´ Al principio, casi todos los científicos de la reunión de 1985 se

mostraron muy escépticos. Se adoptaron dos posturas, casi diametralmente opuestas.

La primera aseguraba que nunca aprenderíamos lo suficiente -esta postura se basabaen el hecho de que aproximadamente el 90 % del genoma humano no parece tener función alguna- Por otro lado, estaban los que creían que íbamos a aprender

demasiado -se pensaba en una nueva fuente de discriminación, de eugenesia -³

Las tendencias que Zinder describía en su artículo del Scientific American de julio de1990 continúan siendo las dominantes cuando se discute acerca del Proyecto GenomaHumano.

Finalmente, la idea de un Instituto del Genoma en Santa Cruz no se llevó a cabo, pe roen su lugar empezó a cobrar impulso la idea de emprender algún esfuerzo coordinadopara elaborar el mapa y descifrar las secuencias de los genes humanos. Uno de losmás entusiastas fue el biólogo Renato Dulbecco, ganador del premio Nobel, que enotoño de 1985 defendió la secuenciación del genoma humano en un discursopronunciado en el Laboratorio de Cold Spring Harbor, Nueva York, atrayendo laatención del director del laboratorio, James Watson.



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Independientemente de los esfuerzos de Sinsheimer en Santa Cruz, el Departamentode Energía (DOE) de EE.UU. empezó a entrar en el juego. Puede que esto parezcaalgo extraño, pero lo cierto es que el DOE llevaba mucho tiempo interesado en lagenética humana y las mutaciones, a causa de sus programas nucleares, tant omilitares como civiles.

Al concluir la segunda guerra mundial, el gobierno y el congreso de EE.UU. decidieronno confiar la producción de armas nucleares a los militares del Pentágono ni alDepartamento de Defensa, sino encomendársela a una agencia civil , la Comisión deEnergía Atómica. Esta Comisión era la responsable no sólo del diseño y producción dearmas nucleares, sino también del desarrollo de la energía nuclear para usos civiles.En este último aspecto, debía ocuparse a la vez de la promoción de l a energía atómicacivil y de la regulación de la seguridad en las centrales nucleares. A mediados de lossetenta, se consideró que estas dos atribuciones podían entrar en conflicto, y sedecidió dividir la Comisión. Así pues, se fundó una Comisión Regulado ra Nuclear,encargada de supervisar la seguridad, y un Departamento de Investigación y Desarrollode la Energía (ERDA), que también se encarga de investigar otras formas de energía,además de la nuclear. Poco tiempo después, el ERDA se transformó en elDepartamento de Energía, que volvía a asumir la responsabilidad del diseño yproducción de armas nucleares, y la de la seguridad de los redactores y otros procesosimplicados en la producción de armas. Durante gran parte del período de posguerra, elDOE y sus predecesores se interesaron por la genética humana, a causa de lanecesidad de entender los efectos de la radiación en los seres humanos y sus genes.Una de las principales técnicas empleadas en este trabajo es el examen visual de loscromosomas en busca de anormalidades inducidas por la radiación. En 1983, los dosprincipales laboratorios de armamento nuclear, el de Los Álamos y el LawrenceLivermore, empezaron a trabajar en un Proyecto Biblioteca Génica, utilizando nuevas

técnicas para distinguir y clasificar los cromosomas, en especial una técnica conocidacomo "análisis de flujo citogenético", en la que los cromosomas se mezclan conmarcadores fluorescentes. Dado que cada cromosoma incorpora diferente cantidad demarcador, resulta posible clasificarlos enfocándolos con rayos láser y midiendo lacantidad de marcador incorporada por cada uno. En 1986 se había conseguidoclasificar por este sistema todos los cromosomas, excepto el 10 y el 11. Y en febrero de1986 los laboratorios nacionales habían elaborado una "biblioteca" de fragmentosde ADN humano.

El Departamento de Energía tiene una Oficina de Investigación Sanitaria y Ambiental

(OHER), encargada de supervisar la seguridad en los trabajos con radiaciones. En1986, Charles DeLisi, director de la OHER, empezó a proponer que el DOE aumentarasu participación en las investigaciones genéticas basadas en la nueva biologíamolecular. Se daba cuenta de que la secuenciación del genoma humano sería unatarea inmensa y aseguraba que el DOE, con sus dos grandes la boratorios nucleares,estaba perfectamente preparado para abordar grandes proyectos científicos.

Pero la Iniciativa de Defensa Estratégica se quedó en nada, y los acontecimientos enEuropa oriental invalidaron gran parte de las motivaciones políticas para ampliar el



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programa de armamento nuclear. Aunque no se hubiera producido el hundimiento de laUnión Soviética, es poco probable que se hubiera mantenido la agenda de Reagan. Enla década de los noventa, los laboratorios de armamento han diversificado susactividades, asumiendo funciones no relacionadas con la fabricación de armas. Es muyposible que DeLisi comprendiera intuitivamente que, a pesar de las apariencias deprincipios de los ochenta, la época de prosperidad de la ciencia y la tecnología nuclear

estaba llegando a su fin, y que había llegado el momento de prestar atención a labiología molecular. En marzo de 1986, el DOE organizó una importante reunióncientífica en Santa Fe, Nuevo México, para discutir las ideas de DeLisi. Losparticipantes respaldaron con entusiasmo la idea de secuenciar el genoma humano. yel DOE aceptó la iniciativa. Aunque se trata de un proyecto muy costoso, las primerasetapas son relativamente baratas, y el DOE, con sus elevados presupuestos,emprendió su andadura en el campo de la genética humana.

Con todo esto, a mediados de 1986 la situación en Estados Unidos era algocomplicada. Aunque la mejor información biológica se obtendría con el mapa delgenoma humano, los mayores esfuerzos se habían dedicado a la tarea, mucho máslaboriosa y costosa, de la secuenciación. Además, estaban involucrados dos colectivoscientíficos diferentes: por un lado, los biólogos moleculares de las universidades y otrasinstituciones de investigación biológica tenían la mirada puesta en el NIH (Nati onalInstitute of Health), que canaliza casi todos los fondos federales para la investigaciónbiomédica; pero el NIH parecía vacilante y poco dispuesto a embarcarse en unaempresa de tanta magnitud. Por otro lado, el Departamento de Energía disponía degrandes laboratorios, bien equipados y generosamente financiados, que parecíancapaces de abordar el Proyecto Genoma Humano sólo con la calderilla de suspresupuestos para el diseño y producción de armas nucleares.

Pero en 1986 James Watson se había convencido ya de que el proyecto era deseabley factible. También estaba convencido de que no podía dejarse en manos de laorganización burocrática del DOE, sino que tenía que estar dirigido por científicos eimpulsado por las necesidades visibles de la ciencia. Es to significaba que el NIH teníaque participar. Rechazó los argumentos a favor del papel preponderante del DOEcalificándolo de "forzados e interesados".

A estas alturas, la discusión y el debate habían llegado a tal nivel que se organizaronvarias investigaciones independientes sobre el tema. Las instituciones políticas dieronun paso significativo cuando la Oficina de Supervisión de Tecnologías del Congreso

designó una comisión para inspeccionar lo que se estaba haciendo. También el DOE yel Instituto Médico Howard Hughes realizaron sus propios estudios de la situación. Peroel paso decisivo lo dio el Consejo Nacional de Investigación cuando decidió someter aestudio el tema.

El estudio de la Academia invirtió las prioridades del proyecto, resaltando los b eneficiosdel atlas genético e insistiendo en la elaboración del mapa del genoma humano antesde empezar a descifrar la secuencia de pares de bases. Respaldaba los anteriorescálculos informales sobre el coste de la empresa, sugiriendo un presupuesto anual de



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200 millones de dólares durante 15 años, e insistía en la importancia de estudiar losgenomas de otros organismos, además del humano, para poder interpretar biológicamente los datos de este último. Por razones éticas evidentes, resulta imposiblerealizar experimentos de genética humana. A nadie se le ocurriría modificar deliberadamente un par de bases del ADN humano sólo para ver qué ocurre. Pero losexperimentos genéticos con bacterias, por ejemplo, no plantean tantos problemas

morales.

El comité del Consejo declaró lo siguiente: ³Para obtener los mayores beneficios de

una secuencia del genoma humano, será necesario disponer de una amplísima base

de datos sobre las secuencias del ADN del ratón (cuyo genoma es del mismo tamaño

que el humano) y de organismos más simples, con genomas mucho más pequeño,

como las bacterias, las levaduras, la Drosophila melanogaster (una mosca de la fruta) y

el Caenorhabditis elegans (un gusano nematodo)... Así pues, para que este proyecto

tenga éxito, no debe limitarse al genoma humano, sino que debe incluir un análisis

intensivo de secuencias de los genomas de otras especies escogidas...´

El 1 de octubre de 1988, Watson fue nombrado Director Asociado de la Investigacióndel Genoma Humano en los Institutos Nacionales de Sal ud, con un presupuesto demás de 28,2 millones de dólares para el período 1988 -1989 (unos 10 millones más queel presupuesto del DOE para investigar el genoma el mismo año). Aquel mismo día, elNIH y el DOE firmaron un Memorándum de Entendimiento, en el que las dos agenciasse comprometían a cooperar en la investigación del genoma. El Proyecto GenomaHumano de EE.UU. había emprendido la marcha, y con el NIH a la cabeza, en lugar delDOE.

El informe conjunto que salió de aquella reunión -Conocer nuestra herencia genética. El

Proyecto Genoma Humano en EE.UU: los primeros cinco años- llegó al Congreso de laNación en febrero de 1990. Representaba una puesta al día de los informespresentados dos años antes por el Consejo Nacional de Investigación y la Oficina d eSupervisión de Tecnologías, y establecía objetivos concretos que la investigacióndebería cumplir para 1995. Desde luego, la secuenciación completa del genomahumano no se terminaría hasta más de medio siglo después de haber cartografiado laestructura del ADN .

El primer objetivo fijado por la reunión de Cold Spring Harbor consistía en completar unmapa genético con marcadores situados a intervalos de 2 a 5 centimorgans.

El segundo objetivo consistió en elaborar un mapa puramente físico del genoma.

Cuando empezó a crecer el interés internacional por el Proyecto Genoma -aunquemuchas naciones se interesaron principalmente para no quedarse a la zaga de EE.UU.en el mayor proyecto biológico de la historia -, se hizo evidente la necesidad de un forointernacional. En 1988, durante una reunión celebrada en Cold Spring Harbor, losinvestigadores decidieron fundar la Organización del Genoma Humano (HUG O), que seencargaría de coordinar los trabajos internacionales, procurando evitar las repeticiones



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y solapamientos. Su primer director fue el genetista norteamericano Víctor McKusick, alque sucedió el británico sir Walter Bodmer, director del Fondo Imperial para laInvestigación del Cáncer.

Hacia 1998, un importante giro dio nuevo impulso a la investigac ión: computadoraspoderosísimas fueron diseñadas e incorporadas a las tareas de desciframiento,

trabajando 24 horas al día secuenciaban el material molecular, este paso hizo posibleabreviar los tiempos.

Cuando en noviembre de 1999 se decodificó el cromoso ma 22, se anunció la detecciónde 545 genes que estaban codificados en el cromosoma en cuestión y serían por lomenos 27 enfermedades las que están relacionadas con cambios en los genes delcromosoma 22 (v.gr., distintos tipos de cáncer, anomalías del desa rrollo fetal o delsistema nervioso estarían vinculados, así como también la pérdida de una parte delcromosoma 22 sería la responsable de una frecuente enfermedad congénita delcorazón, el síndrome de Di George, asociado a un déficit inmunitario y a unamalformación del paladar y, probablemente, el gen involucrado con la esquizofrenia).Pero los expertos reconocieron que no estuvieron solos en su papel de descifradoresde los "jeroglíficos" contenidos en el cromosoma, sino que contaron con la ayuda demáquinas robóticas que hicieron primero el trabajo a un nivel general, la bioinformáticahabía logrado uno de sus éxitos.11

DESTACADOS

El Consorcio Internacional, integrado por 20 grupos de

diferentes países y por otro lado la empresa privada Celera,hicieron público, el 12 de febrero del 2001, el mapa provisionaldel genoma humano (GH) que aporta una extraordinariainformación acerca de las bases genéticas del ser humano.

El Consorcio Internacional calcula que el genoma humanocontiene 31.780 genes codificadores de proteínas, hasta lafecha ha descubierto 22.000. Celera afirma tener indicios de laexistencia de 26.000 genes y cree que la cifra total sería de38.000.

De los 300.000 clones de partida fueron válidos 30.000

clones que representan un total de 3.200 Megabases. Estosresultados alcanzados en octubre del 2000, representan el 90%del genoma y son los que se han publicado. El 10% restante sepretende completar en el año 2002. La secuencia obtenida es

11 http://www.prodiversitas.bioetica.org/nota66-bis.htm#_Toc27142080



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de enorme trascendencia y son muchos y variados los puntosde interés pudiendo destacarse algunos datos .

El ser humano tiene solo el doble de genes que la mosca delvinagre, un tercio más que el gusano común y apenas 5.000genes más que la planta Arabidopsis. El ADN humano es almenos en un 98% idéntico al de los chimpancés y otros

primates. 3200 millones de pares de bases forman genes, repartidos entre

los 23 pares de cromosomas. Los cromosomas más densos(con más genes codificadores de proteínas) son el 17, 19 y el22. Los cromosomas X, Y, 4, 18 y 123 son los más áridos.

El equipo de Celera Genomics utilizó para secuenciar elgenoma humano muestras de ADN de tres mujeres y doshombres (un afroamericano, un chino, un asiático, unhispanomexicano y un caucasiano). El equipo de Celerautilizo ADN perteneciente a doce personas. Cada persona

comparte un 99,99 por ciento del mismo código genético con elresto de los seres humanos. Sólo 1.250 letras separan unapersona de otra.

Hasta ahora se han encontrado 223 genes humanos queresultan similares a los genes bacterianos.

Sólo un 5 % del genoma codifica proteínas. El 25% del genomahumano está casi desierto, existiendo largos espacios libresentre un gen y otro.

Se calcula que existen unas 250-300.000 proteínas distintas.

Por tanto cada gen podría estar implicado por término medio enla síntesis de unas diez proteínas.

Algo más del 35% del genoma contiene secuencias repetidas.Lo que se conoce como ADN basura.

Se han identificado un número muy elevado de pequeñasvariaciones en los genes que se conocen como polimorfismosnucleótidos únicos, SNP de su acrónimo inglés. Celera haencontrado 2,1 millones de SNP en el genoma y el Consorcio1,4 millones. La mayoría de estos polimorfismos no tienen unefecto clínico concreto pero de ellos depende, por ejemplo, el

que una persona sea sensible o no a un determinado fármaco yla predisposición a sufrir una determinada enfermedad. 12

12 Revista Science, abril 2000



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TECNICAS

El P.G.H., al tratarse de un proyecto que pretende identificar la secuencia completa delgenoma humano, con toda una secuencia codificante (exones) y no codificante(intrones), necesita de técnicas que permitan identificar el lugar (locus) y la distancia enque se encuentran los más de 100.000 genes.

En un principio, el P.G.H. fue acordado realizarlo en dos etapas, una d e Mapeo físico (ocartografía genética) de todos los cromosomas, etapa que termino el año 1998; luego,la segunda etapa corresponde a Secuenciación, la que partió en 1998.Hay dos categorías principales de técnicas de cartografía genética: Ligamiento ocartografía genética. que identifica sólo el orden relativo a los genes a lo largo delcromosoma; y Cartografía física,un conjunto de métodos más precisos que permitedeterminar las distancias entre genes dentro del cromosoma. ambos tipos decartografía utilizan marcadores genéticos, que son características físicas o molecularesdetectables que se diferencian entre los individuos y se transmiten por herencia.Los mapas de ligamiento humano se han elaborado sobre todo siguiendo las pautas deherencia de familias extensas a lo largo de muchas generaciones. Estos estudios selimitan a los rasgos físicos heredados, fácilmente observables en todos los miembrosde la familia.La cartografía física determina la distancia real entre puntos diferenciados de loscromosomas. Las técnicas más precisas combinan robótica, uso de láser e informáticapara medir la distancia entre marcadores genéticos. Para realizar estos mapas seextrae DNA de los cromosomas humanos y se rompe aleatoriamente en numerososfragmentos.Una de las estrategias para lograrlo consiste en utilizar secuencias de DNAcomplementarias (cDNA). Estas secuencias se obtienen gracias al uso de una proteínade origen viral (transcriptasa inversa) que es capaz de copiar una molécula de DNA a

partir de una molécula de RNA. Debido a que el RNA pierde todas las secuencias nocodificantes (intrones) durante su paso desde el núcleo al citoplasma, al utilizarlo como"modelo" uno se asegura que el DNA obtenido de ese RNA ( o cDNA ) posee sólogenes "útiles" o codificantes. Posteriormente las secuencias se amplifican cientos deveces en un sistema de "copia automática" conocido como reacción de polimerasa encadena (PCR), con lo cual se obtienen cientos de fragmentos de la secuencia deseadaen pocas horas. Finalmente estas secuencias pueden ser sometidas a las distintasestrategias de mapeo que existen en la actualidad .La secuenciación es el proceso por el cual se identifican las secuencias en que estánunidas los 300 mil millones de pares de bases y luego, posteriormen te, saber que

significan estas secuencias.Para determinar la secuencia real de nucleótidos, hacen falta mapas físicos muydetallados que recojan el orden exacto de las piezas clonadas del cromosoma. Elmétodo por el cual se secuencia el DNA, consiste en r eplicar piezas específicas deDNA y modificarlas de modo que terminen en una forma fluorescente de uno de loscuatro nucleotidos. En los modernos secuenciadores automáticos de DNA, elnucleótido modificado situado al extremo de una de estas cadenas se dete cta con unhaz de láser y se determina el numero exacto de nucleótidos de la cadena a



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continuación se combina esta información en un ordenador para reconstruir lasecuencia de pares de bases de la molécula original de DNA.El ritmo de acumulación de secuencias de DNA es vertiginoso ya que su cantidad sedobla cada pocos meses. Actualmente se estima que ya se ha secuenciado casi un dospor ciento del total del genoma humano, pero este dato no debe engañar: con lastécnicas y ritmos actuales, en los próximos años se obtendrá una tasa de 500 Mb por

año.13

DECLARACIÓN UNIVERSAL SOBRE EL GENOMA HUMANO Y LOS DERECHOSHUMANOS

Así como Estados Unidos tiene un programa para regular las implicaciones sociales yéticas que tienen las investigaciones científicas para tra tar de regularlas y que no hayaconflictos, la UNESCO redactó en 1997 la ³Declaración Universal sobre el Genoma

Humano y los Derechos Humanos´, cuyo prefacio es el siguiente:

La Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos,

aprobada el 11 de noviembre de 1997 por la Conferencia General en su 29ª

reunión por unanimidad y por aclamación, constituye el primer instrumentouniversal en el campo de la biología. El mérito indi scutible de ese texto radica en

el equilibrio que establece entre la garantía del respeto de los derechos y las

libertades fundamentales, y la necesidad de garantizar la libertad de la

investigación. La Conferencia General de la UNESCO acompañó esa

Declaración de una resolución de aplicación, en la que pide a los Estados

Miembros que tomen las medidas apropiadas para promover los principios

enunciados en ella y favorecer su aplicación. El compromiso moral contraído por

los Estados al adoptar la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los

Derechos Humanos es un punto de partida: anuncia una toma de conciencia

mundial de la necesidad de una reflexión ética sobre las ciencias y lastecnologías. Incumbe ahora a los Estados dar vida a la Declaración con la s

medidas que decidan adoptar, garantizándole así su perennidad. 14

13 http://www.colmed5.org.ar/Noticias/genoma.htm

14 Federico Mayor, 3 de diciembre de 1997. Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los

Derechos Humanos.http://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Genoma_Humano#Declaraci.C3.B3n_Universal_sobre_el_Genoma _Humano_y_los_Derechos_Humanos



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CONCLUSIONES

A principios de 1996 el P.G.H. iba muy por delante del plazo y por detrás delpresupuesto. Se han cartografiado más de 4.000 genes al menos en un cromosomaespecífico, se han clonado 1.600 genes de función conocida, se han asociado 1.000enfermedades genéticas con algún defecto de un gen cartografiado y se han

secuenciado más de 150 millones de pares de bases de DNA humano. Se hanpublicado mapas de todo el genoma humano. El o bjeto final P.G.H. es estrechar laseparación entre marcas hasta aproximadamente 100.000 pares de bases y secuenciar al menos 3.000 millones de pares de bases para el año 2005. 15 En años recientes se han identificado los genes relacionados con enfermedadeshereditarias como la fibrosis quística, la distrofia muscular o el mal de Alzheimer. Éstees el primer paso en el desarrollo de mejores pruebas de selección genética, nuevosmedicamentos y tratamientos genéticos para atacar estas enfermedades. La capacidadde corregir defectos mortales de la herencia genética humana puede alterar espectacularmente la forma de enfocar la enfermedad.

El mayor conocimiento del genoma humano puede tener también consecuenciaséticas, jurídicas y sociales muy controvertidas. Los primeros resultados ya hanestimulado un debate internacional sobre la conveniencia o no de patentar para usocomercial secuencias de genes humanos y de poner la información sobre genéticahumana a disposición de empresas de seguros y empleadores, así como de corregir los defectos genéticos de forma que podrían transmitirse de generación en generación,pero sin duda el P.G.H. traerá grandes conocimientos y abrirá nuevas puertas

15 http://www.robertexto.com/archivo5/genoma.htm





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Documents

Herencia a y Posmendeliana