Genética: La Ciencia de la Herencia (PDF)

GENÉTICA, QUÉ ES?  La genética es la rama de la biología que estudia la herencia, es decir, cómo se transmiten los genes de padres a hijos. Los genes son fragmentos de ADN (ácido desoxirribonucleico) que contienen información genética. La genética estudia:  La apariencia de...

GENÉTICA, QUÉ ES?  La genética es la rama de la biología que estudia la herencia, es decir, cómo se transmiten los genes de padres a hijos. Los genes son fragmentos de ADN (ácido desoxirribonucleico) que contienen información genética. La genética estudia:  La apariencia de las personas, como el color de ojos, la estatura, el color de piel y de cabello  La probabilidad de contraer enfermedades  Las capacidades mentales y los talentos naturales  La variación en el ADN  Las interacciones entre los genes y los factores ambientales APLICACIONES  La genética tiene aplicaciones en la medicina, la bioquímica y la biología celular.  Algunos tipos de genética son: Genética humana, Genética médica, Genética clínica, Genética de poblaciones.  La ingeniería genética es una técnica que modifica la composición del ADN de un organismo. Se utiliza para producir terapias contra el cáncer, levaduras, y plantas y ganado modificados genéticamente. OBJETIVO  El principal objeto de estudio de la genética son los genes, formados por segmentos de ADN y ARN, tras la transcripción de ARN mensajero, ARN ribosómico y ARN de transferencia, los cuales se sintetizan a partir de ADN. El ADN controla la estructura y el funcionamiento de cada célula, tiene la capacidad de crear copias exactas de sí mismo tras un proceso llamado replicación.  Subdivisiones de la genética  La genética se subdivide en varias ramas, como:  Citogenética: El eje central de esta disciplina es el estudio del cromosoma y su dinámica, así como el estudio del ciclo celular y su repercusión en la herencia. Está muy vinculada a la biología de la reproducción y a la biología celular.  Clásica o Mendeliana: Se basa en las leyes de Mendel para predecir la herencia de ciertos caracteres o enfermedades. La genética clásica también analiza como el fenómeno de la recombinación o el ligamiento alteran los resultados esperados según las leyes de Mendel. Subdivisiones de la genética  Cuantitativa: Analiza el impacto de múltiples genes sobre el fenotipo, muy especialmente cuando estos tienen efectos de pequeña escala.  Filogenia: Es la genética que estudia el parentesco entre los distintos taxones de seres vivos. Subdivisiones de la genética  Genética clínica: Aplica la genética para diagnosticar patologías de origen genético.  Genética preventiva: Hace uso de la genética para mostrar las distintas predisposiciones que se pueden tener a diversos factores.  Genética de poblaciones: Se preocupa del comportamiento de los genes en una población y de cómo esto determina la evolución de los organismos. Subdivisiones de la genética  Genética del desarrollo: Estudia cómo los genes son regulados para formar un organismo completo a partir de una célula inicial.  Genética molecular: Estudia el ADN, su composición y la manera en que se duplica. Así mismo, estudia la función de los genes desde el punto de vista molecular: Como transmiten su información hasta llegar a sintetizar proteínas.  Mutagénesis: Estudia el origen y las repercusiones de las mutaciones en los diferentes niveles del material genético. Ingeniería genética  La ingeniería genética es la especialidad que utiliza tecnología de la manipulación y trasferencia del ADN de unos organismos a otros, permitiendo controlar algunas de sus propiedades genéticas. Mediante la ingeniería genética se pueden potenciar y eliminar cualidades de organismos en el laboratorio (véase Organismo genéticamente modificado). Por ejemplo, se pueden corregir defectos genéticos (terapia génica), fabricar antibióticos en las glándulas mamarias de vacas de granja o clonar animales como la oveja Dolly  Algunas de las formas de controlar esto es mediante transfección (lisar células y usar material genético libre), conjugación (plásmidos) y transducción (uso de fagos o virus), entre otras formas. Además se puede ver la manera de regular esta expresión genética en los organismos. Terapia génica  La terapia génica se ha desarrollado como un método de acercamiento al tratamiento de las enfermedades humanas, basado en la transferencia de material genético a las células de un individuo. Terapia génica  La finalidad de esta transferencia de material genético es restablecer una función celular que estaba abolida o defectuosa, introducir una nueva función o bien interferir con una función existente. Así, las distintas estrategias de la terapia génica se basan en la combinación de tres elementos clave, el material genético a transferir, el método de transferencia y el tipo celular que incorporará dicho material genético. Terapia génica  Inicialmente la atención se centró en el tratamiento de las enfermedades hereditarias monogénicas, pero posteriormente la mayor parte de los ensayos clínicos (más de cuatrocientos) han abordado el tratamiento del cáncer.  La terapia génica humana es factible y puede ser útil, pero las herramientas necesitan ser perfeccionadas para que pueda llegar a formar parte del arsenal terapéutico habitual. Aplicaciones  Marcaje génico: El marcaje génico tiene como objetivo, no la curación del paciente, sino hacer un seguimiento de las células, es decir, comprobar si en un determinado sitio del cuerpo están presentes las células específicas que se han marcado. Un ejemplo de ello sería la puesta a punto de vectores para ensayos clínicos, permitiendo, por ejemplo, que en ocasiones en las que un paciente de cáncer (leucemia) y al que se le ha realizado un autotrasplante se pueda saber de donde proceden las células, si son de células trasplantadas o si son células que han sobrevivido al tratamiento. Aplicaciones  Terapia de enfermedades monogénicas hereditarias: Se usa en aquellas enfermedades en las que no se puede realizar o no es eficiente la administración de la proteína deficitaria. Se proporciona el gen defectivo o ausente.  Terapia de enfermedades adquiridas: Entre este tipo de enfermedades la más destacada es el cáncer. Se usan distintas estrategias, como la inserción de determinados genes suicidas en las células tumorales o la inserción de antígenos tumorales para potenciar la respuesta inmune. Tipos de terapia génica  Terapia génica somática: se realiza sobre las células somáticas de un individuo, por lo que las modificaciones que implique la terapia solo tienen lugar en dicho paciente.  Existen dos tipos de terapia que son:  In vivo y ex vivo. Tipos de terapia génica  Terapia in vivo: la transformación celular tiene lugar dentro del paciente al que se le administra la terapia. Consiste en administrarle al paciente un gen a través de un vehículo (por ejemplo un virus), el cual debe localizar las células a infectar. El problema que presenta esta técnica es que es muy difícil conseguir que un vector localice a un único tipo de células diana. Tipos de terapia génica  Terapia ex vivo: la transformación celular se lleva a cabo a partir de una biopsia del tejido del paciente y luego se le trasplantan las células ya transformadas. Como ocurre fuera del cuerpo del paciente, este tipo de terapia es mucho más fácil de llevar a cabo y permite un control mayor de las células infectadas. Esta técnica está casi completamente reducida a células hematopoyéticas pues son células cultivables, constituyendo así un material trasplantable. Vectores en terapia génica  La gran diversidad de situaciones en las que podría aplicarse la terapia génica hace imposible la existencia de un solo tipo de vector adecuado. Sin embargo, pueden definirse las siguientes características para un "vector ideal" y adaptarlas luego a situaciones concretas:  Que sea reproducible.  Que sea estable.  Que permita la inserción de material genético sin límite de tamaño.  Que permita la transducción tanto en células en división como en aquellas que no están proliferando. Vectores en terapia génica  Que posibilite la integración del gen terapéutico en un sitio específico del genoma.  Que se integre una vez por célula, para poder controlar la dosis.  Que reconozca y actúe sobre células específicas.  Que la expresión del gen terapéutico pueda ser regulada. Vectores en terapia génica  Que carezca de elementos que induzcan una respuesta inmune.  Que pueda ser caracterizado completamente.  Que sea inocuo o que sus posibles efectos secundarios sean mínimos.  Que sea fácil de producir y almacenar.  Que todo el proceso de su desarrollo tenga un coste razonable. TERAPIA GÉNICA  La terapia génica tiene riesgos y desafíos, entre los que se encuentran:  Reacción inmune: El sistema inmunológico puede reaccionar contra la terapia génica, lo que puede hacerla menos efectiva.  Mutaciones: El gen agregado al ADN podría llegar al lugar equivocado y causar mutaciones o cáncer.  Inactivación de genes: El proceso de terapia génica podría inactivar otros genes importantes.  Desigualdades sanitarias: La terapia génica podría no aplicarse de manera equitativa, lo que podría aumentar las desigualdades sanitarias.  Impacto social: La terapia génica podría afectar el equilibrio social y ecológico.  Introducción de material genético: Es difícil encontrar una forma confiable de introducir material genético en las células.  Selección de genes: Es difícil seleccionar los genes correctos.  Reducción de efectos secundarios: Es difícil reducir el riesgo de efectos secundarios. AVANCES EN LA TERAPIA GENÉTICA.  Edición Génica CRISPR-Cas9: La técnica CRISPR-Cas9 ha revolucionado la terapia genética al permitir la edición precisa de genes. Este sistema de “tijeras moleculares” ofrece la capacidad de corregir mutaciones genéticas y tratar enfermedades hereditarias. AVANCES EN LA TERAPIA GENÉTICA.  Terapia Genética en Enfermedades Raras: Se han logrado avances significativos en el tratamiento de enfermedades raras mediante la introducción de genes funcionales para compensar defectos genéticos. AVANCES EN LA TERAPIA GENÉTICA.  Enfoques No Virales: Investigaciones sobre vectores no virales están abriendo nuevas vías para la entrega segura de genes, reduciendo los riesgos asociados con vectores virales tradicionales. ESPERANZAS ASOCIADAS.  Tratamiento Personalizado: La terapia genética tiene el potencial de ofrecer tratamientos personalizados basados en la genética individual de cada paciente, maximizando la eficacia y minimizando los efectos secundarios. ESPERANZAS ASOCIADAS.  Erradicación de Enfermedades Hereditarias: La capacidad de corregir mutaciones genéticas en las células germinales podría tener un impacto a largo plazo, reduciendo la incidencia de enfermedades hereditarias en las generaciones futuras. ESPERANZAS ASOCIADAS.  Avances en el Tratamiento del Cáncer: La terapia genética se está explorando como una herramienta para combatir el cáncer al mejorar la respuesta inmunológica o suprimir el crecimiento de células cancerosas. Por qué se realiza  Corregir genes que no funcionan correctamente. Los genes defectuosos que causan enfermedades pueden desactivarse para que dejen de promoverlas. O se pueden activar genes sanos que ayudan a prevenir la enfermedad para que puedan detenerla. Por qué se realiza  Sustituir los genes que no funcionan correctamente. Algunas células están afectadas por la enfermedad debido a que ciertos genes no funcionan de manera correcta o directamente ya no funcionan. Reemplazar estos genes con genes sanos puede ayudar a tratar ciertas enfermedades. Por ejemplo, el gen p53 normalmente previene la proliferación de los tumores. Varios tipos de cáncer se han vinculado a problemas con el gen p53. Si los profesionales de atención médica pueden reemplazar el gen p53 defectuoso, es posible que el gen sano haga que las células cancerosas se mueran. Por qué se realiza  Hacer que el sistema inmunitario sea consciente de la existencia de células afectadas por la enfermedad. En algunos casos, el sistema inmunitario no ataca a las células afectadas por la enfermedad porque no las ve como intrusas. Los profesionales de atención médica podrían usar la terapia génica para entrenar al sistema inmunitario a fin de que reconozca aquellas células como una amenaza. Riesgos  La terapia génica tiene ciertos posibles riesgos. No es fácil insertar un gen directamente en las células. Más bien, por lo general se lo hace ingresar a través de un portador, denominado vector. Riesgos  Una reacción no deseada del sistema inmunitario. El sistema inmunitario podría interpretar que los virus recién introducidos son intrusos. Como resultado, podría atacarlos. Esto puede causar una reacción que va desde la hinchazón hasta la insuficiencia orgánica. Riesgos  Ataque a las células equivocadas. Los virus pueden afectar a más de un tipo de célula. Por tanto, es posible que los virus modificados se introduzcan en células distintas de las que no funcionan correctamente. El riesgo de daño a las células sanas depende del tipo de terapia génica que se use y de para qué se use. Riesgos  Posibilidad de causar errores en tus genes. Estos errores pueden causar cáncer. Los virus no son los únicos vectores  Los virus no son los únicos vectores que pueden usarse para introducir genes alterados en las células del cuerpo. Los siguientes son otros vectores que se estudian en ensayos clínicos:  Células madre  Liposomas Los virus no son los únicos vectores  Células madre. Todas las células de tu cuerpo se crean a partir de células madre. En el caso de la terapia génica, se puede alterar o corregir las células madre en un laboratorio para que se conviertan en células que combaten enfermedades. Los virus no son los únicos vectores  Liposomas.Los liposomas son partículas diminutas que se parecen a la grasa y se utilizan en medicina, cosmética y la industria alimentaria.  Los liposomas son vesículas artificiales que están compuestas por fosfolípidos, una molécula que también se encuentra en las membranas celulares. Su estructura es similar a la de las membranas biológicas del cuerpo, por lo que son biocompatibles y biodegradables. Resultados de la terapia génica  Los ensayos clínicos de terapia génica en personas han ayudado a tratar varias enfermedades y trastornos, que incluyen:  Inmunodeficiencia combinada grave.  Hemofilia y otros trastornos sanguíneos.  Ceguera causada por retinitis pigmentosa.  Leucemia.  Trastornos neurológicos hereditarios.  Cáncer.  Enfermedades del corazón y los vasos sanguíneos  Enfermedades infecciosas. Resultados de la terapia génica  Aunque existen varias barreras importantes que impiden que la terapia génica se convierta en una forma de tratamiento confiable, que incluyen:  Hallar una manera confiable para introducir material genético en las células  Seleccionar las células o genes correctos.  Reducir el riesgo de efectos secundarios. Resultados de la terapia génica  La cobertura de costo y seguro también puede ser una gran barrera para el tratamiento.  Aunque la cantidad de productos de terapia génica en el mercado es limitada, la investigación en terapia génica sigue buscando nuevos tratamientos eficaces para varias enfermedades. Mitos y verdades de la terapia genética  Las terapias genéticas usan material genético para tratar o prevenir enfermedades. Los genes contienen las instrucciones para fabricar las proteínas que necesita nuestro organismo. Mitos y verdades de la terapia genética  La alteración de cualquier gen que provoque la falta de instrucciones o instrucciones anormales puede afectar al funcionamiento de nuestro organismo. La terapia genética involucra el uso de un vector que es como una especie de sobre que permite entregar los materiales genéticos necesarios (el “paquete”) para restaurar o mejorar las instrucciones para la fabricación de proteínas. Mitos y verdades de la terapia genética  La terapia genética ofrece esperanza a muchas personas que padecen enfermedades neuromusculares, Aún se desconoce mucho sobre este tipo de terapia, incluidos los riesgos a largo plazo. Los pacientes y sus cuidadores deben conocer perfectamente estos riesgos y desafíos únicos antes de decidirse por la terapia genética.