Desarrollo Embrionario: Primeras Etapas

El desarrollo embrionario temprano comprende una serie de etapas cruciales que ocurren tras la fecundación:

1. Fecundación: Si un espermatozoide encuentra un óvulo en una trompa de Falopio, intenta atravesar su membrana. Si lo consigue, el óvulo produce una cubierta muy resistente que evita la penetración de un segundo espermatozoide. La fecundación concluye cuando los núcleos del espermatozoide y el óvulo se han unido.
2. División del Cigoto: El cigoto, formado por una célula, sigue desplazándose por la trompa en su camino hacia el útero y comienza a dividirse. Al final del segundo día, ya está formado por dos células que se mantienen juntas.
3. Mórula: Las células siguen dividiéndose hasta formar un embrión de 32 células, llamado mórula, debido a su aspecto de mora.
4. Blastocisto Temprano: Se forma una cavidad en el interior de la mórula, que adopta la forma de una pelota hueca. Esta estructura se llama blastocisto temprano.
5. Blastocisto Tardío: Un grupo de células se condensa en el interior del blastocisto y forma una masa compacta dispuesta en un extremo, constituyendo el blastocisto tardío. Las células de la masa interna originarán el embrión propiamente dicho, todos sus tejidos y órganos (los de la futura persona adulta). En cambio, las células de la cubierta producirán las estructuras externas del embrión, como la placenta.
6. Implantación: El embrión se anida en la pared del útero, que se ha preparado para este acontecimiento recubriéndose de una capa llamada endometrio. Este proceso se extiende hasta el día 14 después de la fecundación.

Tipos de Células Madre

Las células madre se clasifican según su potencial de diferenciación:

• Totipotentes: Células capaces de originar un individuo completo. Además del cigoto, las 8 primeras células que resultan de su división siguen siendo totipotentes. Si el grupo se divide en dos, cada grupo originará un individuo completo.
• Pluripotentes: No pueden originar un individuo completo, pero mantienen la capacidad de originar todos y cada uno de los tipos celulares que lo forman. El conjunto de células incluidas en el interior del blastocisto tardío son células madre pluripotentes.
• Multipotentes: Incluso en los adultos existen algunas células que conservan cierta capacidad de originar tipos de células; se las denomina células madre adultas, somáticas o células madre de tejidos. Por ejemplo, en la médula ósea existen células que se pueden transformar en glóbulos rojos, plaquetas y diferentes tipos de glóbulos blancos. Son células madre multipotentes.

Clonación Animal: Técnica de Transferencia Nuclear

La clonación de animales se realiza principalmente mediante la técnica de transferencia nuclear:

1. Se obtiene una célula diferenciada del individuo que se quiere clonar. Esta célula contiene todo el genoma del organismo, como el cigoto, con la diferencia de que se trata de una célula especializada que, en condiciones naturales, ha perdido incluso la capacidad de reproducirse.
2. Se extrae un óvulo de una hembra donante.
3. Se elimina el núcleo del óvulo.
4. Se transfiere el núcleo de la célula diferenciada al óvulo sin núcleo.
5. Se cultiva la célula en el laboratorio en un medio especial hasta que empieza a desarrollarse el embrión.
6. Cuando alcanza el estado de mórula, o algo más tarde, se transfiere al útero de una madre receptora.
7. Tras el periodo de gestación, nace un nuevo individuo que es un clon del que aportó el núcleo, la información genética.

Tipos de Trasplante

Los trasplantes se clasifican según la relación entre donante y receptor:

1. Autotrasplante o Autoinjerto: Donante y receptor son el mismo individuo. Se usa en caso de tejidos o porciones de órganos como piel, hueso, etc. No hay rechazo.
2. Isotrasplante: Donante y receptor son gemelos idénticos. No se produce rechazo.
3. Xenotrasplante: Donante y receptor son de especies distintas (válvulas cardíacas de cerdo en humanos). Existe riesgo de rechazo.
4. Alotrasplante: Donante y receptor son individuos de la misma especie, pero no son genéticamente idénticos. Es el más común. Hay riesgo de rechazo. (El rechazo inmunológico, la escasez de órganos disponibles y la imposibilidad técnica de obtener determinados órganos y tejidos son los principales desafíos).

Terapia Génica

La terapia génica consiste en la posibilidad de sustituir el gen responsable de una enfermedad por el gen normal.

Enfermedades Genéticas

En los trastornos genéticos, un gen o un cromosoma normal sufre cambios o muta y deja de hacer su función habitual. Si el cambio afecta a todas las células del organismo, la enfermedad genética es hereditaria. En ciertas enfermedades, como el cáncer, el SIDA y enfermedades víricas, se producen también cambios en el ADN, aunque no son hereditarios, ya que no afectan a las células reproductoras.

Las enfermedades genéticas hereditarias pueden ser:

• Cromosómicas: Resultado de problemas que afectan a cromosomas completos o a fragmentos del cromosoma.
• Monogénicas: Se deben a cambios en un único gen y se heredan como cualquier otro carácter. La fibrosis quística es causada por un alelo mutante recesivo que está en el cromosoma 7, un autosoma.

Diagnóstico Prenatal

Para determinar enfermedades genéticas, las pruebas están recomendadas cuando hay indicios de que pueda existir algún defecto cromosómico o genético detectable.

• Amniocentesis: Se toma una muestra del líquido amniótico que contiene células fetales en suspensión, usando una aguja hipodérmica. Las células se separan del líquido mediante centrifugación y se cultivan en el laboratorio.
• Biopsia de Vellosidades Coriales: Se toma una muestra del tejido de la placenta en desarrollo, usando un catéter introducido a través de la vagina con la ayuda de una ecografía. Proporciona una mayor cantidad de células que pueden observarse directamente sin cultivarlas. Se hacen estudios cromosómicos, bioquímicos o de ADN.

Ambas técnicas aumentan en un 1% los abortos espontáneos.

Diagnóstico Preimplantacional

En la FIV (Fecundación In Vitro) se hacen diagnósticos del embrión antes de ser implantado, a partir de una de las células de la mórula y mientras el embrión se mantiene congelado. Si no se detecta ninguna anomalía, el embrión se implanta.

Procedimiento de la Terapia Génica

1. Se extraen las células del paciente.
2. Se modifica un virus en el laboratorio de manera que no se pueda reproducir.
3. Se inserta un gen en el virus.
4. Se ponen en contacto las células del paciente con el virus modificado.
5. Hay una modificación genética de las células del paciente.
6. Las células modificadas se inyectan al paciente y empiezan a producir la proteína deseada.

Características del Genoma Humano

• El genoma humano contiene unos 3200 millones de pares de bases.
• Solo el 2% del genoma contiene genes, es decir, información para fabricar proteínas.
• Un porcentaje muy alto está formado por el denominado ADN basura, del que no se conoce con exactitud su función.
• Es casi el mismo para todas las personas; solo el 0.1% nos diferencia unas de otras.
• Contiene unos 25000 genes, un número parecido al que tienen un chimpancé o un ratón, y se desconoce la función de casi la mitad de ellos.

Historia del Proyecto Genoma Humano (PGH)

El PGH comenzó en 1990, liderado por organismos públicos de los EE. UU., bajo la dirección de James Watson, codescubridor de la estructura de la doble hélice. Hubo colaboración de centros de investigación y universidades del Reino Unido, Alemania, Francia y Japón.

Objetivos:

1. Identificar los genes y el lugar que ocupa cada gen en el cromosoma.
2. Determinar la secuencia de nucleótidos de cada gen para identificar la proteína que codifica y sus alteraciones.

Estos estudios son costosos.

Alimentos Transgénicos

Son los alimentos obtenidos a partir de OMG (Organismos Modificados Genéticamente). Los que suelen comercializarse son vegetales como el maíz, la soja, el algodón, etc. En España, solo el maíz Bt para alimentar el ganado.

Etiquetado de Alimentos Transgénicos

Se debe indicar en el envase si:

• Es un alimento transgénico.
• Contiene OMG, como una ensalada con maíz o soja.
• Es un alimento producido a partir de transgénicos, como aceite de maíz.

Excepciones:

• Alimentos que contengan solo un 0.9% de transgénicos.
• Productos de segunda o tercera generación: alimentos de origen animal alimentados con transgénicos.
• Alimentos que empleen microorganismos transgénicos para su fermentación: no se tiene que indicar siempre y cuando el OMG no esté presente en el producto final.

Aplicaciones y Riesgos de los OMG

Biotecnología: Uso de seres vivos o sus productos con fines comerciales o industriales.

• Industria Alimentaria: Obtención de alimentos con características especiales (cereales sin gluten, carne sin colesterol) o mejora del rendimiento de procesos industriales.
• Industria Farmacéutica: Producción de fármacos o vacunas, como animales cuya leche contiene un factor de coagulación sanguínea (para los hemofílicos) o bacterias que ayudan a fabricar insulina u hormonas de crecimiento humanas.
• Agricultura y Ganadería: Mejora de caracteres agronómicos, como la resistencia a plagas o a herbicidas de las plantas, o la mayor producción de leche o carne.
• Medio Ambiente: Eliminación de residuos tóxicos con plantas capaces de resistir la presencia de sustancias tóxicas y que las acumulan en su cuerpo, o producción de combustibles biológicos.
• Investigación Médica: Obtención de órganos para trasplantes, procedentes de animales transgénicos, para evitar el rechazo.

Riesgos de la Biotecnología

• Pérdida de Diversidad Genética: Las plantas transgénicas pueden invadir ecosistemas naturales y desplazar a las plantas autóctonas.
• Salto accidental de los genes transferidos a otras especies silvestres o a los cultivos tradicionales.
• Efectos Perjudiciales para la Salud: Problemas alérgicos derivados de la falta de información en las etiquetas.
• La generalización de cultivos transgénicos en los países en vías de desarrollo podría entorpecer su desarrollo y aumentar su dependencia en los abastecimientos de alimentos.

Organismos Transgénicos

• Planta Transgénica: En España se cultiva una variedad de maíz transgénico (maíz Bt) resistente al ataque de los taladros y larvas de mariposas que destruyen las plantas de maíz al perforar sus tallos.
• Animal Transgénico: En 2001 se patentó el primer animal para consumo humano, un salmón que crece entre 6 y 8 veces más en el mismo tiempo que uno normal (no aprobada su comercialización aún).
• Microorganismos Modificados Genéticamente (MGM): Uno de los primeros resultados de la ingeniería genética fue introducir el gen de una proteína humana (insulina) en el ADN de una bacteria y conseguir que esa bacteria fabricara insulina.

¿Cómo se Obtiene un Organismo Transgénico?

Primera Etapa:

1. Se extrae todo el ADN de la célula en la que se encuentra el gen que interesa transferir.
2. Se localiza el gen y se extrae.
3. Se clona el gen.
4. Se modifica el gen exógeno añadiendo otros fragmentos para facilitar su posterior lectura. El ADN recombinante se denomina transgén.
5. Se introduce el transgén en el núcleo de la célula que se quiere modificar. Se usa un vector.
6. Se comprueba que la célula ha incorporado el transgén y es capaz de expresar la información, fabricando, por ejemplo, el veneno contra el taladro. Se suele incorporar un gen que confiera a la célula resistencia a un antibiótico, un gen marcador.

Segunda Etapa:

Hay que obtener una planta o animal a partir de la célula cuyo genoma se ha modificado. En la práctica, requiere el uso de técnicas de clonación de organismos.

Vocabulario (Inglés-Español)

• Cervix: cérvix, cuello de útero
• Development of the embryo: Desarrollo embrionario
• Egg: óvulo
• Fallopian tube: trompa de Falopio
• Fertilisation: Fecundación
• Foetus: feto
• IVF, in-vitro fertilisation: FVI, fecundación in vitro
• Ovary: Ovario
• Penis: pene
• Semen: semen
• Sperm: esperma
• Testes: testículos
• Uterus: útero
• Vagina: vagina
• Zygote: Cigoto
• Balanced diet: Dieta equilibrada
• Energy: energía
• Fat: Grasa
• Saturated fats: Grasas saturadas
• Unsaturated fats: Grasas insaturadas
• Processed-baked goods: Bollería industrial
• Egg yolk: Yema de huevo
• Dried fruits: Frutos secos
• Seeds: Semillas
• Sunflower: Girasol
• Peanuts: Cacahuetes
• Nuts: Nueces
• Almonds: Almendras
• Glucids: Glúcidos
• Whole wheat: Integral
• Protein: Proteína
• Vitamin: Vitamina
• Iron: Hierro
• Calcium: Calcio
• Phytosterols: Fitoesteroles