Modificando el Genoma Humano

Por primera vez en la historia (abril de 2015) se ha logrado modificar el ADN de embriones humanos con éxito. Un equipo de científicos chinos liderados por Junjiu Huang en la Universidad de Yat-Sen dio un gran paso en la ciencia genética pero también abrió un gran debate en la comunidad científica por problemas éticos y morales.

¿En qué consistió el experimento? Se uso un total de 86 embriones descartados portadores de una enfermedad congénita en la sangre. Los científicos tomaron muestras y haciendo uso de la técnica CRISPR-Cas9 (ver video 1) fueron capaces de cortar el ADN defectuoso, sin embargo los resultados manifestaron otras mutaciones que modificaron el resto del ADN.

Se ha comenzado a cuestionar la validez que consiste la modificación genética desde la etapa embrionaria. Esta puede ser la solución  a posibles enfermedades congénitas, también abre la posibilidad de crear humanos dotados con cualidades difíciles de adquirir por las personas. Pero, aún existe demasiadas preguntas en el aire ¿para qué queremos embriones genéticamente modificados? ¿quién es capaz de establecer el límite? ¿qué regiones del mundo disponen de esta tecnología?.

La modificación del genoma es un gran avance que ofrece una cura para aquellos que padecen  alguna enfermedad congénita o hereditaria como la anemia, diabetes, Huntington, etc estas son enfermedades devastadoras causadas por genes malignos que podrían ser removidos con esta tecnología. Pero a pesar de lo milagroso que suena aún existe el riesgo de ser usada para fines militares o bioterroristas lo que marcaría el inicio de una era miedo en la que el la genética se convertiría en la mejor arma y defensa. Una respuesta que determine si es correcto modificar el genoma humano no existe, depende el fin para el que se realice.

Fuentes

http://actualidad.rt.com/ciencias/172805-cientificos-chinos-modificar-genoma-humanos

http://www.sdpnoticias.com/geek/2015/04/23/cientificos-logran-modificar-el-genoma-humano

http://hipertextual.com/2015/04/embriones-modificados-geneticamente

http://www.granma.cu/ciencia/2015-04-23/cientificos-chinos-logran-modificar-el-adn-de-embriones-humanos

http://link.springer.com/article/10.1007/s13238-015-0153-5/fulltext.html (link del estudio)

Jugar a ser Dios

Eckard Wimmer biólogo de la Universidad de Stony Brook en EEUU, construyó en 2002 el primer virus sintético, lo que se demuestra que la naturaleza no es la única capaz de generar nuevas especies. Su trabajo consistió en generar una copia del genoma del polio-virus, con los que después de leer los genes, los transcribió y pasó a reescribirlos. El avance a partir de esta técnica generó temor por la construcción de virus con fines bioterroristas, pero Wimmer aseguró que existen muy pocas personas con el conocimiento para lograrlo.

El progreso en esta área concibió dos distintas perspectivas. La Top-down, en la que un organismo como una bacteria o virus es desensamblado para el estudio de sus funciones y poder configurar las secuencias de ADN, como si las piezas fueran unidas o removidas para formar a otro ser con características distintas.  

La Bottom-up es lo contrario a la anterior, los científicos parten de estructuras especializadas hasta que lograr generar un organismo completo. Estas estructuras pueden ser creadas con materia viva o inerte configurada para imitar los comportamientos de seres orgánicos, mejor llamadas "biobricks".

Los biobricks se ensamblan en moldes de células, a los productos armados se les conoce como "circuitos genéticos", esto se debe a que su construcción es similar a la de un circuito integrado, en la que hay piezas que sirven para configurar el código genético como como si fuera un lenguaje de programación.   

En la actualidad distintas clases de bacterias se han creado, algunas para producir poliester de alta calidad, otras que emiten luz en células cancerígenas y otras para generar vacunas.

Argumentación 1

La insuficiencia renal crónica es un problema de salud que se ha incrementado dramáticamente en todo el mundo. Para dar solución a este problema, es necesario que el paciente sea sometido a un protocolo en el que se evalúa si es apto para un trasplante. Sí el paciente es considerado, se toma en cuenta su caso dentro de un comité del hospital en el que avala la decisión de los médicos, en el caso de que el paciente sea aceptado para recibir un trasplante se envían sus datos en el Centro Nacional de Trasplante donde se  registra en una lista de espera.

Mientras el tiempo pasa el paciente tiene que ser sometido 2 o 3 veces a la semana a diálisis como terapia renal sustitutiva, lo que degrada las venas y tiene como riesgo contraer alguna infección durante el proceso.

Actualmente existe clara evidencia de que remplazar órganos biológicos por órganos artificiales creados a partir de células madre no genera algún rechazo por parte del sistema inmunológico ya que son células del propio individuo, la prueba está sustentada en el caso del estadounidense Luke Masella un joven universitario que a los 10 años de edad fue trasplantado con una vejiga artificial creada partir de células madre, el Dr. Anthony Atala médico que diseño la vejiga artificial señaló que si fue posible el trasplante de un órgano hueco no existe impedimento de trasplantar órganos complejos, señalo que es cuestión de tiempo para lograr dicho objetivo.

Atala actualmente ya diseño y creó dentro de la Universidad de Wake Forest el primer prototipo de un riñón artificial, aunque aún se encuentra en estado de experimentación.

¿Cuáles son las ventajas de recibir un trasplante de órganos a partir de células madre?, principalmente se evitaría el rechazo por parte del sistema inmunológico, por segundo la ingesta de fármacos inmunosupresores no sería necesaria, y por último se evitarían cambios hormonales en el paciente.

Los contras de la manipulación y trasplante de órganos complejos creados a partir de células madre son; la dificultad que presenta crear un órgano complejo en comparación de uno hueco, el alto coste que presentaría un trasplante no podría ser sustentado para la mayoría de la población, existe la posibilidad de que aquellas que hayan sido cosechadas generen mutaciones.

Adiós a los inmunosupresores (Introducción)

La Ingeniería de tejidos  (también llamada medicina regenerativa)  surge como  una nueva disciplina en el campo de la investigación abarcando amplios temas de la Biología, Química, Nanotecnología, medicina e Ingeniería Biomédica  para resolver problemas como pérdida de tejidos, extremidades o fallos funcionales de órganos.

Surge a partir de los años 80 como una rama de la bio-ingeniería en la que se cultivan células y se modifican genéticamente con la esperanza de mejorar o remplazar funciones biológicas.

Los seres que se ven involucrados en esta área del conocimiento son principalmente células que participan en el desarrollo de dispositivos permitiendo la estimulación o reparación del tejido u órgano dañado.

El objetivo fundamental de la ingeniería de tejidos es la creación de componentes que permitan al tejido biológico favorecer el crecimiento de las células para reparar o remplazar el tejido dañado. Desde hace una década se han creado sustancias que favorecen la división celular dentro de un laboratorio, estas sustancias están creadas a partir de materiales poliméricos.

Lo que esencialmente deben cumplir estos componentes son la bio-compatibilidad, que no presentes reacciones adversas, no tóxicos y que se degrade para formar un nuevo tejido. 

Los científicos están interesados en las propiedades de las células madre ya que son células que tienen la capacidad de transformarse en cualquier célula, lo que podría ser en un futuro una alternativa para tratar a pacientes que padezcan alguna enfermedad grave, ya se diabetes, cáncer, enfermedades auto-inmunes, o fallos en algún órgano.  ver figura 1


Figura 1.

(Taiga, Miyabi. Kato, Kazuto. サイエンスイラストレーション制作における協働プロセス : 『幹細胞ハンドブック』を事例に (Colaboración para crear ilustraciones científicas: Un estudio de caso de "Stem Cell" Manual) Figura 10. Recuperado de http://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/bitstream/2115/44525/1/JJSC8_004.pdf

En esta investigación se propone usar órganos artificiales como posible cura de enfermedades auto-inmunes y fallas renales, los últimos avances científicos proponen a las células madre como base experimental para lograr dicho objetivo.

El experto opina acerca de los órganos complejos (a partir de células madre)

Con el propósito de saber ¿qué son? y ¿para qué se usan las células madre?, se entrevisto el martes 19 de marzo del 2015 en la Universidad de las Américas Puebla a las 2:10 pm. al Dr. Victorino G. S. Alatriste experto en el tema, actualmente investigador y profesor de la BUAP y de la UDLAP, quien expresa su opinión sobre la aplicación de las células madre.

Entrevistador: Carlos Escalante Pedraza

1.¿Qué son las células madre?

Victorino G. S. Alatriste.- "Células que tienen una capacidad para transformarse en cualquier célula"

2.¿Cómo es posible programar células madre?

Victorino G. S. Alatriste.- "Por medio de factores químicos llamados neurotrofinas, hormonas y factores de señalización externos (calor, luz, electricidad, etc)"

3.¿Existen diferentes tipos?

Victorino G. S. Alatriste.- "No existen, es una progenitora"

4.¿Cómo pueden aportar las células madre para tratar enfermedades como el Alheimer, Parkinson o las distrofias musculares?

Victorino G. S. Alatriste.- "En este caso podrían ayudar a crear neurogénesis para tener nuevas células y remplazar las muertas en el caso del Alheimer y Parkinson y en la atrofia muscular para remplazar al musculo dañado"

5.¿Es posible generar órganos artificiales a partir de células madre?

Victorino G. S. Alatriste.- "Si"

6.¿Se pueden emplear células madre en una impresora en 3D?

Victorino G. S. Alatriste.- "No aún no se emplea de esta manera"

7.¿Cuál es la probabilidad de que un paciente genere rechazo de un órgano artificial creado con células madre?

Victorino G. S. Alatriste.- "Seria muy poco el rechazo puesto que seria un órgano creado para esa persona"

8.¿Cuáles son los riesgos que existen en la manipulación de células madre?

Victorino G. S. Alatriste.- "Los riegos que se dan son la mutación de órganos"

Es evidente que la manipulación de células madre será de gran utilidad en el futuro, ya que pueden ser empleadas en medicina regenerativa, inmunoterapia y terapia génica, a pesar de los grandes hallazgos que se han encontrado siguen existiendo limitaciones como el debate ético sobre las investigaciones que llevan el uso y destrucción de células embrionarias. 

Glosario

¿¡Crean un riñón!?

Actualmente existen noticia, foros, vídeos y documentos en Internet que hablan y asegurar la creación de órganos complejos como el riñón a partir de células madre, ¿pero es esto posible?, la respuesta es es "si" y "no" ¿porqué?.

Hasta el día de hoy no existe ningún experimento o alguna publicación que afirme que no sea posible, por el contrario existe una gran base de datos en libros, Internet revistas científicas, etc donde se puede encontrar información e incluso casos de pacientes en los que se les han implantados órganos artificiales creados a partir de células madre, como es el caso de Andemariam Teklesentbet Beyene, un eritreo que vive en Islandia, fue el primer caso exitoso en el mundo al que se le trasplantó una traquea creada a la medida.

Se ha demostrado que es posible crear órganos artificiales con tejidos vivo pero tiene aún limitaciones, ya que cada órgano es distinto y a consecuencia cumple una función distinta, dependiendo de la tarea que cumpla su complejidad varia, es por esta razón que entre más difícil sea la tarea de un órgano, cultivar células en un laboratorio que cumplan con la misma función se convierte en un reto para los científicos. 

Hasta la actualidad no se ha podido lograr crear órganos complejos al 100%, pero si existen prototipos que prometen ser una posible solución a este problema. En el 2011 (USA) Anthony Atala director de Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, creó un un riñón artificial a partir de células madre , aunque aún se encuentra en estado de desarrollo. 

Pero ¿porqué se centran más los científicos en crear un riñón y no un corazón, o un hígado, o cualquier otro órgano complejo?. La respuesta a esta incógnita se indaga con los informes de la OMS (párrafo 8), la cual nos dice que el órgano con más demanda en el mundo es el riñón.

El siguiente reto que se ha propuesto Anthony es crear una impresora que sea capaz de reconstruir cualquier herida del cuerpo sin importar su gravedad, esto es algo que suena salido de una película de ciencia ficción pero se estudiando y desarrollando en la Universidad de Wake Forest (Carolina del norte) actualmente.

Los USA no han sido los únicos en desarrollar órganos artificiales, en 2013 científicos australianos dieron un brinco en la investigación desarrollando un riñón del tamaño de un feto de 5 semanas, la científica Melissa Litlle indicó "Hemos tenido que guiar a las células a través de todos los pasos que éstas normalmente adoptarían durante su desarrollo" al dar detalles del proceso de la investigación.

Al principio los científicos buscaban que las células madre produjeran un solo tipo de células pero durante el proceso de cultivo se dieron cuenta que podían cultivar dos tipos de células en lugar de uno, lo que logra un gran avance científico para futuras investigaciones.

En conclusión si es posible crear órganos artificiales complejos a partir de células madre, sin embargo las investigaciones modernas aún se encuentran desarrollando esta tecnología, aún no está al alcance de la población y para que pueda ser útil en los hospitales hacen falta una multitud de pruebas que demuestren su efectividad en seres humanos.

Órganos a la medida

Suena a ciencia ficción, sin embargo son nuevas propuestas que surgen ante las demandas de los trasplantes.

Diario en el mundo hay miles de personas que esperan un trasplante. ¿Y si pudieran fabricarlo? Esto es una de las grandes metas de la medicina regenerativa.

Cada día son más científicos los que aseguran que un futuro no muy lejano los trasplantes de órganos serán medicina del pasado y que el futuro se encuentra en las técnicas de impresión y cultivo de órganos.

A medida que los días pasan los laboratorios más avanzados del mundo se enfocan en desarrollan impresoras de órganos, riñones cultivados, bio-tinta etc, lo que marca una nueva era en la medicina regenerativa.

En EU, existen casos en los que se han implantado órganos huecos como lo son vísceras, vejigas y traqueas, a pesar de ello aplicar las mismas técnicas para órganos más complejos como un pulmón, o un corazón siguen siendo metas por alcanzar.

Investigaciones llevadas a cabo por la Universidad de Wake Forest (Carolina del Norte), estudian la posibilidad de usar células madre ya que estas pueden transformarse en especializadas.

Una exposición en TED fue llevada a cabo por el cirujano Anthony Atala en el que demuestra un experimento que aún se encuentra en fase inicial, pero que algún día podría convertirse en la respuesta para resolver el problema de la gran demanda que exige los trasplantes de órganos.