Clonación
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Clonación. Proceso de obtención de células o individuos de idéntica constitución genética que el original. Puede ser natural (protozoos, bacterias) o artificial (en la actualidad se han clonado animales superiores como ovejas y monos).
Sumario
Historia
Desde el siglo pasado se sabe cómo clonar plantas a partir de una única célula tomada de alguna de sus partes (hojas, tallo, raíz etc.). Sin embargo recién a partir de 1967 John Gurdon logra los primeros resultados experimentando con ranas, porque sus óvulos son grandes y abundantes, además de ser su reproducción externa. Pero las mismas morían antes de alcanzar el estado de renacuajo.
Luego de miles de experimentos con ratones y otros mamíferos se llega al único caso exitoso hasta 1997, la tan famosa oveja Dolly creada por Wilmut.
Dolly llegó a adulto – hasta tuvo cría – ésta fue generada a partir de una célula de adulto mientras que en experimentos anteriores se realizaba con núcleos de células juveniles. Pero se plantea hoy el problema del envejecimiento veloz de sus crías.
Características
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. La clonación plantea una serie de problemas que están todavía por resolver.
Se puede decir que hay dos métodos de clonación: natural y artificial. Un ejemplo de la primera clonación natural es el caso de los gemelos provenientes de un óvulo fecundado por un espermatozoide que en las primeras etapas de desarrollo se divide en dos individuos genéticamente idénticos.
La existencia de individuos genéticamente idénticos se da en muchos sistemas biológicos, generalmente asociada a la reproducción asexual: dos plantas iguales, cuyo origen es un gajo o esqueje. También seres unicelulares, se multiplican asexualmente por simple división celular, tal sería el caso de las bacterias, las cuales el hombre usa como fines beneficiosos.
Los científicos usan las bacterias para todo tipo de estudios genéticos porque junto con los genes de la bacteria pueden clonarse otros genes.
Tipos de clonación según el método
- Partición gemelar: este tipo de clonación hace referencia a la escisión de un embrión, cuando la célula se encuentra en la primera etapa de desarrollo. A partir de esto, las partes que han siso separadas son colocadas en la zona pelúcida de un óvulo, o bien, en una cubierta de carácter artificial, con su posterior implantación en un óvulo.
Como consecuencia se generan sujetos idénticos, pero con padres distintos.
- Paraclonación: la paraclonación es un método por medio del cual se le extrae el núcleo a la célula de un ser vivo adulto. El mismo es implantado en un óvulo carente de su propio núcleo. El embrión producido como resultado se desarrolla en un laboratorio hasta alcanzar el estado blastocito, es decir, cuando se compone de más de un centenar de células. A partir de ellos, es colocado en el útero elegido para tal fin.
El resultado de la paraclonación es la creación de sujetos idénticos, pero distintos a los rogenitores del embrión que contribuyó con el núcleo implantado.
- Clonación verdadera: se refiere al traspaso de los núcleos que componen las células de sujetos ya nacidos, hacia un óvulo. Los individuos resultantes son idénticos entre si, y similares al donante.
Tipos de clonación según el objetivo
- Clonación reproductiva: la clonación reproductiva alude a la creación de individuos genéticamente iguales. El embrión es implantado en el útero de una mujer, y se desarrolla de manera completa en él. Como consecuencia adquiere un individuo idéntico al clonado, sin que exista una relación sexual previa de por medio.
- Clonación terapéutica: la clonación terapéutica se reduce a la etapa celular del embrión, y el objetivo primordial es la elaboración de células madres. Éstas son capaces de reproducirse ilimitadamente y son empleadas para tratar gran cantidad enfermedades.
Tipos de clonación
Molecular
La clonación de moléculas puede realizarse por dos procesos, la clonación acelular o la clonación celular.
Acelular
Se conoce también como mecanismo de amplificación de ADN o ARN (PCR). Esta clonación puede tener dos objetivos, obtener gran cantidad de ADN para distintos fines, o determinar la secuencia de una porción pequeña de ADN en una disolución.
Su aplicación es muy variada. Se usa para detección de secuencias de ADN, para la secuenciación de ADN, para rastreo de mutaciones, diagnóstico de enfermedades (parentales o no), para estudios evolutivos, detección de células tumorales, amplificación de ADN para clonación celular, etc.
Celular
Este mecanismo utiliza células para clonar fragmentos de ADN, no es una clonación de células. Para ello, previamente se ha tenido que amplificar (es decir, conseguir muchas copias clonadas) el ADN que se quiere clonar. Después, insertar el ADN en vehículos, denominados vectores, que lo transportan e introducen en las células. El nombre que reciben estas células es anfitriones, y son las células que hay que cultivar, es decir, conseguir multiplicarlas en un medio de cultivo.
Las células, cuando se multiplican, duplican el ADN propio y el fragmento que se desea clonar. De este modo se obtiene un elevado número de células que contienen el ADN que se desea clonar, llamado recombinante.
El objetivo de este tipo de clonación puede ser la amplificación del ADN clonado con el fin de estudiar su secuencia, su estructura, para estudios filogenéticos o para identificación de mutaciones. También se utiliza este método para estudiar el mecanismo de regulación de los genes, su transcripción y su traducción. Otra aplicación está en la obtención de la proteína que codifica la secuencia de ADN clonado, ya sea para analizar la estructura de la proteína, para alterarla o comercializarla en función de sus propiedades. Ésta es la técnica utilizada para la obtención de insulina.
Clonación de células, tejidos u órganos
Se utilizan células troncales, capaces de formar otras células diferenciadas, que pueden originar tejidos o podrían formar órganos, debido a su totipotencia. Con este tipo de clonación obtenemos células compatibles con el adulto, que podrían diferenciarse a distintos tipos celulares, formando un tejido o recomponiéndole. Incluso un órgano.
Esta técnica puede utilizarse en el caso de quemados, para generar células epiteliales, a partir de células troncales y disminuir el rechazo de transplantes de piel. Se ha intentado, en casos de diabéticos, introducir en células madre del páncreas, un gen "normal" productor de insulina. Estas células se diferencian para formar células de páncreas y se injertan en el paciente. También, se ha utilizado esta técnica en pacientes que han sufrido infarto cardiaco. A las células troncales se las hace madurar para formar células musculares cardiacas; se injertan en el corazón y suplen a las células muertas, regenerando la zona dañada por el infarto.
Clonación de organismos
La clonación de plantas se ha realizado en agricultura y jardinería desde hace mucho tiempo. El método de plantar "por estaca" supone coger una porción (una rama) de una planta e introducirla en la tierra, esperando que agarre y genere una raíz. Así, se consiguen plantas clónicas de la planta madre, con sus mismas características.
Durante siglos se ha buscado la mejora de razas en el ganado, seleccionando individuos con más carne y mejores productores de leche o lana. En agricultura se han seleccionado para el cultivo las variedades más vistosas, más resistentes y más grandes. La forma de conseguir estos nuevos individuos ha sido mediante cruzamiento de parentales con las características deseadas, aunque esto no siempre se ha logrado. La utilización de hormonas para producir un aumento de tamaño o un crecimiento más rápido en animales destinados para alimentación humana está actualmente prohibida por las consecuencias negativas que aparecen en la salud de los consumidores.
En la actualidad se utiliza la clonación de organismos para obtener organismos 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, resistencia a herbicidas.
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.
En el caso de vegetales se utilizan células con capacidad de división. A éstas se les añaden los genes seleccionados. A continuación, las células se cultivan en el laboratorio y se obtienen de ellas, plantas con características distintas a la planta inicial. Son plantas clonadas.
Ejemplos
Los pasos para obtener un clon de ratón son:
- Un ratón claro donante de óvulos y un ratón oscuro que se pretende clonar.
- De un óvulo recién fecundado se extrae el ADN usando una micropipeta para no dañar la célula (del ratón claro).
- Se toma una célula de los ovarios del ratón que se quiere clonar y se extrae el núcleo que contiene el ADN.
- Se introduce el núcleo con el ADN extraído de la célula del ratón a clonar en el óvulo del donante privado de su núcleo.
- El óvulo con el núcleo implantado se cultiva en el laboratorio para permitir la continuidad del desarrollo.
- Tras unas 20 horas el óvulo se ha transformado en pre-embrión.
- El embrión se implanta en el útero de una madre adoptiva. El ratón clónico nacerá en un parto normal.
- El ratón nacido gracias a ésta técnica es un clon, es decir copia exacta del ratón que ha clonado el óvulo.
- La madre adoptiva no interviene en el proceso desde el punto de vista genético.
Realización del clon de Dolly
- Se toma una célula de la ubre y de ella se extrae el núcleo que contiene todos los cromosomas.
- Se detiene el reloj biológico de la célula mamaria para que se olvide su función anterior.
- De otra oveja se toma un óvulo no fecundado, del cual se elimina el núcleo porque contiene solo la mitad de los cromosomas. El citoplasma provee los nutrientes para el futuro embrión
- Se combinan el citoplasma y el núcleo. Este último tiene toda la herencia (ADN) de la oveja madre, por eso el clon será igual a ella.
- Mediante una descarga eléctrica, las membranas externas del óvulo y la célula mamaria se fusionaron.
- El núcleo con el ADN de la célula donante se integró en el interior del óvulo vacío.
- Esta fusión hizo que la célula comenzara a dividirse y a reproducirse hasta convertirse en un embrión.
- El embrión se implantó en el útero de una tercera oveja, que hizo la función de "madre de alquiler".
- El desarrollo del embrión dio lugar a Dolly, una oveja exactamente igual a aquella a la que se le extrajo una célula de las glándulas mamarias.
- Pero la técnica fue mejorada, por los japoneses, donde la nueva técnica evita las incisiones en los animales a clonar.
- La diferencia consiste en tomar las células presentes en el calostro líquido segregado por la glándula mamaria después del parto.
- Lógicamente ésta técnica provocó la reacción mundial, especialmente si se piensa en clonación humana dado que ésta técnica alimenta la fantasía de perpetuarse a través de un clon, desafiando nuestro destino como mortales.
Uso de esta técnica en primates
En el año 2017 fueron clonados exitosamente con esta técnica los macacos cangrejeros Zhong Zhong y Hua Hua.
Desventajas de la clonación
Los problemas que plantea la clonación surgen a partir de la clonación molecular, clonación de células y en la clonación de individuos.
La clonación molecular genera distintos tipos de problemas, dependiendo del método empleado:
Para poder realizar la clonación acelular de moléculas es necesario conocer la secuencia de ADN que queremos amplificar. Si esta secuencia no se conoce, no se puede realizar la clonación.
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.
La clonación de células tiene también inconvenientes. Hay que obtener células troncales. Las células troncales 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.
La ley desea, con esta prohibición, que no se llegue a desarrollar la tecnología necesaria para clonación de individuos humanos. Esta prohibición implica no poder descifrar los mecanismos por los cuales una célula totipotente se transforma en una célula comprometida, capaz de generar sólo un tipo de estirpe celular. La prohibición también impide investigar terapias para enfermedades imposibles de curar hasta ahora, como la tetraplejia, o crear órganos diseñados a medida para cada enfermo, sin que aparezcan rechazos en los trasplantes.
La clonación de organismos genéticamente modificados plantea dos tipos de problemas: Un problema social: 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.
- Problemas técnicos: la técnica es todavía demasiado reciente. Estos problemas técnicos son mayores en la clonación de animales que en la de vegetales.
Fuentes
- Definición. Visitado el 4 de octubre de 2013.
- Historia. Visitado el 4 de octubre de 2013.
- Tipos de clonación. Visitado el 4 de octubre de 2013.
- Clasificación. Visitado el 4 de octubre de 2013.
