La revolución genetica

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APORTACIONES DE MENDEL A LA GENÉTICA

Mendel aporta las leyes aplicadas a la herencia, es el primero en realizar experimentos con guisantes, así demuestra las 3 leyes de la herencia.

1. Primera ley: Principio de la uniformidad. Cuando se cruzan dos individuos de raza pura, los híbridos resultantes son todos iguales. El cruce de dos individuos Homocigotos, uno dominante AA y otro recesivo aa; origina individuos heterocigotos Aa.

2. Segunda ley: Segregación de alelos. Cuando se cruzan individuos de la primera generación, los alelos se separan al formarse los gametos (A) (a).

3. Tercera ley: Distribución independiente de los alelos. Cada alelo se distribuye de manera independiente al formarse los gametos. Los genes que determinan cada carácter se transmiten independientemente.

Mendel realizó una serie de experimentos con guisantes, gracias a estos se debe su gran aportación a la genética, lo que le llevó a formular sus 3 leyes.

EXPERIMENTO DE GRIFFITH

El experimento de Griffith, llevado a cabo en 1928, fue uno de los primeros experimentos que demostró que las bacterias eran capaces de transferir información genética mediante un proceso llamado transformación.

En 1928, el microbiólogo Frederick Griffith, que investigaba varias, inyectó en ratones la cepa S y la cepa R de la bacteria.

En 1944 Avery, MacLeod, y McCarty, cultivaron cepa S y:

1. Produjeron extracto de lisado de células (extracto libre de células).

2. Tras eliminar los lípidos, proteínas y polisacáridos, el estreptococo aún conservó su capacidad de replicar su ADN e introducirlo en neumococo R.

Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty hicieron una serie de experimentos usando cepas de la bacteria neumococo, la cual causa neumonía.

Griffith descubrió que al inyectar a ratones con pequeñas dosis de neumococos no virulentos junto con grandes cantidades de neumococos patógenos pero «muertos» por calentamiento, los animales no sólo mueren de neumonía sino que muestran en su sangre bacterias encapsuladas vivas.

Griffith concluyó que había algún «principio» que transformó las cepas rugosas (R) en lisas (S) con una cubierta de azúcares.

Avery y sus colegas concluyeron que el ADN era el principio transformador y publicaron sus resultados en 1944.

CARACTERÍSTICAS DE LA DOBLE HÉLICE

Según el modelo de Watson y Crick el ADN está formado por dos cadenas de polinucleótido (doble hélice) con bases nitrogenadas; las cuatro bases que conforman la doble hélice son adenina (A), timina (T), citosina (C) y guanina (G), de modo que siempre frente a una Adenina se sitúe una Timina y frente a una Guanina, una Citosina, es decir, son complementarias. Las cadenas además son antiparalelas ya que tienen distinta polaridad, si una tiene la dirección 5′-3′, la otra se oriente en dirección 3′-5′. Además la doble hélice mide 20 Å (2,0 nm) de diámetro. El ADN está formado por un esqueleto de azúcar-fosfato, desoxirribosa.

RELACIÓN ENTRE GEN Y PROTEÍNA

Existe una relación entre los genes y las proteínas. Existe un proceso mediante el cual un gen sintetiza a las proteínas, se conoce como expresión genética. Para que se produzca este proceso se lleva a cabo un proceso, que consta de varias fases, replicación, transcripción y traducción. Una vez que ocurre la transcripción el ADN pasa a ser ARN, y con la traducción pasa a ser una proteína; por lo que se puede decir que una proteína es igual a un gen.

DEFINICIÓN DE GEN Y EPIGENÉTICA

Un gen es una unidad de información en un locus de Ácido (ADN) que codifica un producto funcional, o ácido ribonucleico (ARN) o proteínas y es la unidad de herencia molecular o proteínas. También se conoce como una secuencia de nucleótidos en la molécula de ADN. O de ARN, en el caso de algunos virus y contiene la información necesaria para la síntesis de una mocromolécula con función celular específica.

La epigenética (del griego epi, en o sobre, y -genética) hace referencia al estudio de los factores que juegan un papel muy importante en la genética interaccionando con los genes susenescencia. Se puede decir que la epigenética es el conjunto de reacciones químicas y demás procesos que modifican la actividad del ADN pero sin alterar su secuencia.

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REPRODUCCIÓN ASISTIDA

La reproducción asistida o fecundación artificial es el conjunto de técnicas o métodos biomédicos que facilitan o sustituyen a los procesos naturales que se dan durante la reproducción. Esto se utiliza desde 1978, cuando nacio el primer bebe mediante la reproducción asistida, para esto es necesario recurrir a clinacas especializadas.

PROBLEMAS DE LA REPRODUCCION ASISTIDA.

En la mujer:

Riesgos derivados de la estimulación:

Síndrome de hiperestimulación ovárico: Se da durante la fase lútea del ciclo menstrual y consiste en una respuesta anormalmente alta de los ovarios ante la estimulación hormonal, y que además es persistente en el tiempo. Se trata de una complicación derivada de los tratamientos hormonales de estimulación ovárica en reproducción asistida. Los síntomas más destacados de este síndrome son la ascitis, el crecimiento ovárico y el dolor abdominal.

• Los que derivan de la aspiración de óvulos: La aguja de aspiración puede producir lesiones en los órganos pélvicos provocando hemorragias, lesiones e infecciones en las estructuras pélvicas.

• Embarazo múltiple: La reproducción asistida lleva asociada altas posibilidades de embarazo múltiple. Algunos de los riesgos del embarazo múltiple son: preeclampsia, diabetes gestacional, hiperémesis gravídica, parto prematuro.

En el bebé:

La reproducción asistida puede producir alteraciones genéticas, malformaciones congénitas y riesgos a largo plazo en los niños producidos a través de ellas.

INFRACCIONES Y DELITOS

Existen 3 tipos de infracciones relacionadas con la reproducción asistida que se dividen en infracciones leves, graves o muy graves.

Las infracciones graves comprenden: La retribución económica a los donantes, que un donante tenga más de 6 hijos por donación de sus gametos,la creación de más preembriones de los necesarios para procrear, transferir más de 3 preembriones a la mujer a la vez.

Las infracciones muy graves, que también pueden llegar a ser delito, comprenden: Permitir el desarrollo de embrión más allá de los 14 días fuera del cuerpo de la madre, utilizar técnicas de reproducción asistida no aprobadas anteriormente la Comisión Nacional de Reproducción Humana Asistida, la mezcla de ovocitos de diferentes individuos, la fecundación interespecies (quimera), selección del sexo o selección de alguna característica del feto sin fines médicos. Esto además de infracción muy grave es un delito.

Las sanciones de los delitos suelen ser multas y cierre de la clínica.

INSEMINACION ARTIFICIAL

Los espermatozoides pueden ser de la pareja (IAC) o de un banco de semen (IAD). El semen se prepara en el laboratorio, donde se separan los espermatozoides móviles del resto de componentes. Para aumentar las posibilidades de embarazo se estimulan hormonalmente los ovarios y se controla la ovulación para saber cuál es el mejor momento para hacer la inseminación.

La inseminación artificial es idónea cuando los espermatozoides tienen dificultades para llegar al útero (impotencia, mala calidad del semen, etc.).

También es adecuada ante disfunciones ovulatorias, alteraciones anatómicas o funcionales del cuello del útero

• INSEMINACIÓN ARTIFICIAL CONYUGAL

-Vasectomía: En este caso el semen se obtiene por punción del conducto deferente y, si se consigue una muestra suficiente, se prepara para la inseminación artificial.

-Patología urológica: En este caso se obtienen los espermatozoides mediante centrifugación del contenido vesical. También se utiliza en el caso del hipospadias.

-Cáncer:cuando el hombre se va a someter a tratamientos de quimioterapia o radioterapia que pueden alterar las células productoras de espermatozoides. En este caso se pueden congelar previamente varias muestras de semen eyaculado (criopreservación) para descongelarlas y prepararlas en el momento que se desee una inseminación artificial.

-Fases

1. Control y estimulación de los ovarios

Se estimulan los ovarios a través de la administración de hormonas y se controla el desarrollo del ciclo mediante ecografías hasta comprobar que el número y tamaño de los folículos es el adecuado. Es entonces cuando mediante la administración de otra hormona que imita la LH, la que naturalmente provoca la ovulación, se provoca la liberación del óvulo.

2. Preparación de la muestra de semen

El mismo día de la inseminación, el hombre entrega la muestra de semen al laboratorio. La muestra se trata para separar los espermatozoides móviles del resto. Tras este proceso se obtiene una concentración de espermatozoides móviles (varios millones) suficientes para realizar la inseminación.

3. Inseminación

El día de la ovulación se carga la muestra de espermatozoides en una fina cánula y se introduce en el útero para inyectarlos. Es un proceso sencillo, indoloro y muy similar al de cualquier revisión ginecológica.

• INSEMINACIÓN ARTIFICIAL AL DONANTE

La inseminación artificial con semen de donante consiste en colocar en el útero los espermatozoides de un banco de semen. Es una técnica simple y eficaz, porque la muestra de semen presenta unas condiciones óptimas de calidad y cantidad de espermatozoides, ya que procede de un hombre sano. (Las fases son las mimas que las anteriores, solo que en este caso el semen esta congelado durante 6 meses para evitar enfermedades)

FECUNDACION IN VITRO

La fecundación in vitro es una técnica por la cual la fecundación de los ovocitos por los espermatozoides se realiza fuera del cuerpo de la madre. El proceso implica el control hormonal del proceso ovulatorio, extrayendo uno o varios ovocitos de los ovarios maternos, para permitir que sean fecundados por espermatozoides en un medio líquido. El ovocito fecundado puede entonces ser transferido al útero de la mujer.

METODOS:

• Estimulación ovárica: se estimula el desarrollo de folículos múltiples en los ovarios mediante tratamientos hormonales. Mediante inyecciones (normalmente se necesitan 10 días de inyecciones)

• Extracción de ovocitos: la extracción de los ovocitos se programa unas 36 horas después de la inducción de la ovulación y se realiza por vía transvaginal, utilizando una aguja guiada por ultrasonido, que pincha la pared vaginal para alcanzar los ovarios. Un médico aspira los folículos ayudado por un ecógrafo y recoge el líquido folicular, es un fluido amarillento y seroso que contiene linfocitos y células de la granulosa aisladas . A medida que se punciona el ovario el líquido folicular se vuelve de color rojo (hemático) debido a la hemorragia provocada por la punción. La sangre es tóxica para el ovocito pues contiene muchos anticuerpos, por lo que una vez que se termine la punción habrá que eliminarla. Estos tres pasos se tienen que realizar en el menor tiempo posible para evitar el efecto de la temperatura, a la que los ovocitos son muy sensibles

• Fecundación: Una vez en el laboratorio, los ovocitos extraídos se lavan en medio HEPES para mantener el pH, recortando las células de la granulosa que los rodean y preparándolos para la fecundación. Los ovocitos deben permanecer al menos 4 horas en el incubador hasta su inseminación. Al mismo tiempo, el semen se prepara para la fecundación, eliminando las células inactivas. Trascurrido 16-18 horas se comprueba la fecundación, que ya debería haber ocurrido.

TRASFERENCIA DE EMBRIONES DONADOS:

Estos embriones donados están congelados, y proceden de parejas que ya han conseguido embarazo mediante Fecundación in Vitro y no desean utilizar sus embriones congelados para futuros embarazos. El tratamiento consiste en preparar el útero de la paciente para que sea lo más receptivo posible y se aprovecha el ciclo normal de ovulación de la mujer. El momento de hacer la transferencia viene determinado por el día en que se produce la ovulación.

PUNTOS CLAVE DE LA LEY DE 2016 QUE REGULA LA FECUNDACION ASISTIDA.

El art. 8,1 LRHA -EDL 2006/58980- es:

"Ni la mujer progenitora ni el marido, cuando hayan prestado su consentimiento formal, previo y expreso a determinada fecundación con contribución de donante o donantes, podrán impugnar la filiación matrimonial del hijo nacido como consecuencia de tal fecundación".

Es decir, que cuando la reproducción asistida se haya llevado a efecto con intervención de donante, sea de óvulo o de espermatozoide, y los usuarios estuvieran casados, se presume, iuris et iure su maternidad y/o paternidad, privando a los cónyuges de la posibilidad de impugnarla.

El art. 9 de la Ley de Reproducción asistida -EDL 2006/58980-

Nos dice que no hay relación paterno-filial con el hijo nacido a través de estas técnicas si en el momento de fallecer el marido o pareja de hecho (la ley habla de "varón no unido por vínculo matrimonial"), el material reproductor no estuviera en el útero de su mujer.

Ello es así salvo que el marido o varón no unido por vínculo matrimonial hubiera prestado su consentimiento en documento de consentimiento en el propio centro.

El art. 9,2 -EDL 2006/58980-

"Se presume otorgado el consentimiento a que se refiere el párrafo anterior cuando el cónyuge supérstite hubiera estado sometido a un proceso de reproducción asistida ya iniciado para la transferencia de preembriones constituidos con anterioridad al fallecimiento del marido".



DGP: DIAGNOSTICO GENETICO PREIMPLANTACIONAL

La DGP o Diagnóstico Genético Preimplantacional es una técnica de laboratorio que permite estudiar el ADN de los óvulos o de los embriones para seleccionar los que cumplen determinadas características y/o descartar los que tienen determinadas alteraciones hereditarias. Esta técnica es especialmente útil cuando existen antecedentes de enfermedades genéticas o cromosómicas en la familia y se realiza dentro de programas de Fecundación in Vitro. El diagnóstico se puede obtener de dos formas diferentes: Diagnóstico Genético Preimplantacional con embriones

Una vez realizada la fecundación in vitro y antes de transferir el embrión al útero, se estudia su material genético para detectar si hay alguna alteración genética concreta. Este estudio se realiza cuando los embriones se encuentran en la fase de 6-8 células, generalmente el 3er día de su desarrollo. Para estudiar su material genético se hace una biopsia de cada uno de ellos, se descartan los que tengan la enfermedad genética concreta que se esté determinando y, de este modo, se seleccionan sólo los embriones sanos que transferirán al útero.

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LA CLONACIÓN

La clonación es una copia idéntica de un organismo a partir de su ADN. Se parte de un animal ya desarrollado, porque la clonación responde a un interés por obtener copias de un determinado animal que nos interesa, y sólo cuando es adulto conocemos sus características. Por otro lado, se trata de hacerlo de forma asexual. La reproducción sexual no nos permite obtener copias idénticas, ya que este tipo de reproducción por su misma naturaleza genera diversidad.

¿CÓMO ES POSIBLE LA CLONACIÓN?

Todas las células derivan de una célula inicial (el embrión unicelular o cigoto) que se obtiene de forma natural por la fusión de las células reproductoras, óvulo y espermatozoide, cada una de las cuales aporta la mitad del material genético. En el cigoto tenemos ya la información del nuevo organismo. A partir de ese momento se produce la división celular y la especialización de las células. El cigoto empieza dividiéndose en células que a su vez vuelven a dividirse. Así el embrión va creciendo. En cada división se hace una copia del ADN presente al inicio para que cada célula tenga la información de cómo es todo el individuo.

Las células reproductoras son una excepción porque tienen la mitad de moléculas de ADN, para que al fusionarse con las aportadas por la otra célula reproductora den lugar a una dotación genética completa. Ese es el origen de la diversidad en la reproducción sexual y la razón por la cual no conoceremos las características de cualquier embrión producido por fecundación.

Clonar consistiría en reprogramar una célula somática para que empiece el programa embrionario. Una vez comenzado su desarrollo se implantaría en un útero, ya que de momento no es posible que los embriones lleguen a término fuera de un útero.


Además, disponemos de tecnología adecuada, tanto para conseguir que las células vivan y crezcan fuera del cuerpo, mediante las llamadas técnicas de cultivo celular, como para implantar con éxito embriones generados in vitro, por las técnicas de manipulación de embriones.

OBTENCIÓN DE LA OVEJA DOLLY

Dolly fue el primer animal clonado, es decir, generado a partir de una célula diferenciada o somática, sin que hubiese fecundación. Esa célula procedía de un cultivo de células obtenidas a partir de la ubre de la oveja que se quería clonar. Las células de un determinado tejido cuando se mantienen vivas fuera del cuerpo (en cultivo) no dan espontáneamente embriones, sino más células diferenciadas como ellas: no “recuerdan” cómo se lleva a cabo el programa embrionario.


Para lograr que una de esas células “recuperase la memoria” y diera lugar a un nuevo ser, se recurrió a una técnica denominada transferencia nuclear: se tomó el núcleo de esa célula, que es la parte que contiene el ADN y se fusionó con el citoplasma de un óvulo procedente de otra oveja, al que previamente se había eliminado el núcleo. Se utilizó un óvulo porque es una célula equipada para el desarrollo embrionario, y su citoplasma vendría a ser el entorno adecuado para que el núcleo de la célula adulta se reprogramara. Esa célula, una vez activada con señales similares a las que produce la fecundación, se transformó en un embrión unicelular y comenzó el sofisticado programa embrionario, de manera idéntica al que se obtiene por la fusión de un óvulo y un espermatozoide. Tras unos días de crecimiento in vitro el embrión se implantó en una madre de alquiler y 148 días después nació Dolly, una oveja genéticamente idéntica a la de partida.


CÉLULAS MADRE Y TIPOS:

Las células madre se encuentran en todos los organismos multicelulares y tienen la capacidad de dividirse (mitosis) y diferenciarse en diversos tipos de células especializadas, además de autorenovarse para producir más células madre. En los mamíferos, existen diversos tipos de células madre que se clasifican según el número de diferentes tipos celulares en los que puede diferenciarse.

Las células madre tienen la capacidad de dividirse asimétricamente dando lugar a dos células hijas, una de las cuales tiene las mismas propiedades que la célula madre original y la otra adquiere la capacidad de poder diferenciarse si las condiciones ambientales son adecuadas.


La mayoría de los tejidos de un organismo adulto poseen células madre adultas que permiten su regeneración cuando se produce algún daño tisular. Algunas células madre adultas son capaces de diferenciarse en más de un tipo celular como las células madre mesenquimales y las células madre hematopoyéticas, mientras que otras son precursoras directas de las células del tejido en el que se encuentran, como por ejemplo las células madre de la piel, músculo, intestino o las células madre gonadales. Tipos:


  • CÉLULAS MADRE TOTIPOTENTES: Pueden crecer y formar un organismo completo. Es decir, pueden formar todos los tipos celulares. La célula madre totipotente por excelencia es el cigoto, formado cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide.

  • CÉLULAS MADRE PLURIPOTENTES INDUCIDAS: No pueden formar un organismo completo, pero sí cualquier otro tipo de célula correspondiente a los tres linajes embrionarios (endodermo,ectodermo y mesodermo).Se encuentran en distintas etapas del desarrollo embrionario.

  • CÉLULAS MADRE MULTIPOTENTES: Sólo pueden generar células de su propia capa embrionaria. Estas también llamadas células madre órgano-específicas son capaces de originar las células de un órgano concreto en el embrión y también en el adulto. Existen en muchos más órganos del cuerpo humano como la piel, grasa subcutánea, músculo cardíaco y esquelético, cerebro, retina y páncreas.


  • CÉLULAS MADRE UNIPOTENTES: Pueden formar únicamente 2 tipos de células madres: Laqilosis que es una célula madre muy rugosa que contienen ribosomas. Y por otro lado, enbofilosis que es una célula lisa que contiene un líquido especial llamado vasiofelina, que ayuda a que el cuerpo no endurezca en la reproducción de las células madre.


PRINCIPIOS BIOÉTICOS:

Los cuatro principios definidos por Beauchamp y Childress en 1979 son:

  • Principio de autonomía: La autonomía expresa la capacidad para darse normas o reglas a uno mismo sin presiones. Tiene un carácter imperativo y debe respetarse como norma, excepto cuando se dan situaciones en que las personas puedan no ser autónomas o presenten una autonomía disminuida (personas en estado vegetativo o con daño cerebral, etc.), en cuyo caso será necesario justificar por qué no existe autonomía o por qué ésta se encuentra disminuida.
  • Principio de beneficencia: Obligación de actuar en beneficio de otros, promoviendo sus legítimos intereses y suprimiendo prejuicios. En medicina, promueve el mejor interés del paciente pero sin tener en cuenta la opinión de éste. Supone que el médico posee una formación y conocimientos de los que el paciente carece, por lo que aquél sabe y decide lo más conveniente para éste. Es decir "todo para el paciente pero sin contar con él".
  • Principio de no maleficencia: Abstenerse intencionadamente de realizar actos que puedan causar daño o perjudicar a otros. Es un imperativo ético válido para todos, no sólo en el ámbito biomédico sino en todos los sectores de la vida humana. En medicina, sin embargo, este principio debe encontrar una interpretación adecuada pues a veces las actuaciones médicas dañan para obtener un bien. Entonces, de lo que se trata es de no perjudicar innecesariamente a otros. El análisis de este principio va de la mano con el de beneficencia, para que prevalezca el beneficio sobre el perjuicio. Aparece por primera vez en el Informe Belmont (1978).
  • Principio de justicia: Tratar a cada uno como corresponda, con la finalidad de disminuir las situaciones de desigualdad (ideológica, social, cultural, económica, etc.) El principio de justicia puede desdoblarse en dos: un principio formal (tratar igual a los iguales y desigual a los desiguales) y un principio material (determinar las características relevantes para la distribución de los recursos sanitarios: necesidades personales, mérito, capacidad económica, esfuerzo personal, etc.)


BIOÉTICA

La bioética es la rama de la ética que se dedica a proveer los principios para la conducta correcta del humano respecto a la vida, tanto de la vida humana como de la vida no humana,animal y vegetal, así como al ambiente en el que pueden darse condiciones aceptables para la vida.

En su sentido más amplio, la bioética, a diferencia de la ética médica, no se limita al ámbito médico, sino que incluye todos los problemas éticos que tienen que ver con la vida en general, extendiendo de esta manera su campo a cuestiones relacionadas con el medio ambiente y al trato debido a los animales.

La bioética abarca las cuestiones éticas acerca de la vida que surgen en las relaciones entre biología, nutrición, medicina, química, política, derecho, filosofía, etc...


CÉLULAS IPS:


Las células madre pluripotentes inducidas ,normalmente abreviadas como células iPS, por sus siglas en inglés: "induced Pluripotent Stem" , son un tipo de células madre con características pluripotenciales ,capaces de generar la mayoría de los tejidos, derivadas artificialmente de una célulaque inicialmente no era pluripotencial.

Las células iPS se están aplicando al estudio de enfermedades genéticas humanas:


  • Como modelos in vitro de enfermedades para desarrollar medicamentos específicos
  • Considerando su uso como posible tratamiento individual en medicina regenerativa.
  • Utilizándolas para investigación básica.


Modelos in vitro de enfermedades: Para su empleo como modelos in vitro de enfermedades específicas de cada paciente, las células iPS se derivan de los pacientes correspondientes. Debido a que en principio se pueden obtener cantidades ilimitadas de células iPS “enfermas”, se pueden estudiar las características moleculares de la enfermedad y ensayar posible tratamientos y fármacos in vitro antes de aplicarlos al paciente.

Medicina regenerativa. El desafío de producir células iPS más seguras continúa para desarrollar posibles tratamientos terapeúticos de enfermedades humanas en medicina regenerativa . El obstáculo más importante para esta aplicación de las células madre, tanto de las iPS como de las ES, es su tendencia a la formación de teratomas, tal y como reconoce la FDA (Food and Drug Administration) .

Investigación básica. En cuanto a estudios más básicos necesarios para entender los mecanismos de reprogramación y con posibilidades de aplicación a más largo plazo, otro reto importante es la caracterización proteómica y de los perfiles de transcripción de las células iPS. El grupo dirigido por Wu en la Universidad de Stanford ha hecho avances significativos en proteómica, mientras que otros equipos trabajan en la caracterización del transcriptoma.

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