3. Objetivos: Aplicaciones
La Biotecnología incluye "cualquier técnica que utilice organismos vivos o parte
de los organismos para fabricar o modificar productos, mejorar plantas o animales o
desarrollar microorganismos para usos específicos" (Rodríguez-Villanueva, 1986).
La potencialidad de la biotecnología estriba en producir cantidades ilimitadas de:
- Substancias de las que nunca se había dispuesto con anterioridad
- Productos que se obtenían en pequeñas cantidades
- Abaratamiento de los costes de producción
- Mayor seguridad en los productos obtenidos
- Nuevas materias primas, más abundantes y menos caras
Dentro de este contexto general, la Biotecnología ha incorporado la transgénesis
animal con los fines que se indican a continuación:
- Mejora de caracteres productivos
- Resistencia a enfermedades
- Modelos animales de enfermedades humanas (por ejemplo, ratones knockout)
- Animales transgénicos como biorreactores para la síntesis de proteínas de alto valor
(proteínas terapéuticas): Las "granjas farmacéuticas" o "granjas
moleculares"
- Donación de órganos: Xenotransplantes
De todos ellos, en lo que sigue se hará referencia únicamente a los dos últimos.
3.1. Las granjas farmacéuticas
La Biotecnología ha aplicado estas técnicas experimentales de transgénesis y ya hoy
se están estableciendo las primeras granjas farmacéuticas en las que se crían ovejas,
cabras, vacas o cerdos transgénicos que producen en su leche proteínas terapéuticas
humanas (ver Velander et al., 1997).
La manipulación genética de un mamífero doméstico transgénico consiste, en primer
lugar, en preparar el fragmento de ADN que contiene el gen humano, uniéndolo a otro
fragmento de ADN correspondiente a un elemento regulador (promotor) procedente de un gen
que promueve la síntesis de una proteína de la leche (por ejemplo, la b -lactoglobulina,
la caseína, etc.). De esta manera se asegura que el gen humano sólo se expresará en las
células de las glándulas mamarias del animal transgénico (oveja, cabra, vaca, cerdo)
obtenido tras la inyección del ADN manipulado en el pronúcleo masculino de un cigoto
producido por fecundación in vitro. Sin embargo, actualmente, la utilización de la
técnica de clonación por transferencia de núcleos de células genéticamente
modificadas resulta más ventajosa. Con esta última técnica, los investigadores del
Roslin Institute de Edinburgo obtuvieron por vez primera en 1997 ovejas transgénicas
procedentes de núcleos de fibroblastos fetales a los que se les había introducido el gen
humano que codifica para el factor IX de coagulación de la sangre (Schnieke et al.,
1997). Los resultados de estos autores demostraron además que la utilización de la
técnica de clonación de los núcleos modificados genéticamente es mucho más eficaz que
la técnica original de microinyección de ADN en los pronúcleos de los cigotos.
Posteriormente, con estas técnicas se ha conseguido que la leche de las hembras
transgénicas contenga también otras proteínas terapéuticas humanas (a -1-antitripsina,
proteína C, factor VIII de coagulación, antitrombina III, etc.) que pueden luego ser
fácilmente separadas de las restantes proteínas propias del animal. Además es
importante señalar que el animal transgénico no se ve perjudicado en su desarrollo
porque el gen humano sólo se expresa en las células de las glándulas mamarias debido al
regulador específico al que se le ha asociado y, por tanto, en las restantes células del
animal no se sintetiza la proteína humana al estar silenciado el gen humano. En
consecuencia, el animal doméstico ha sido convertido en un gran biorreactor sin perjuicio
aparente para él.
Las primeras granjas farmacéuticas fueron establecidas por compañías
biotecnológicas como Pharmaceutical Proteins Ltd (PPL) en Escocia (1500 ovejas), Genzyme
Transgenics en Estados Unidos (1000 cabras), Gene Pharming Europe en Holanda (vacas), etc.
Otros grupos de investigación son partidarios de la utilización de las granjas de cerdos
transgénicos dado su corto tiempo de gestación (cuatro meses), el intervalo generacional
(un año) y el mayor tamaño de las camadas (10 a 12 lechones), teniendo en cuenta además
que una cerda lactante produce unos 300 litros de leche al año.
Las cifras económicas demuestran la importancia futura de las granjas
farmacéuticas : el mercado de proteínas terapéuticas, que actualmente se obtienen
principalmente mediante fermentación o cultivo celulares, se estima en unos 7.600
millones de dólares anuales y se calcula que podrá llegar a ser de 18.500 millones de
dólares el año 2000 (ver Postel-Vinay y Millet, 1997 para una versión divulgadora de
los experimentos de clonación y de animales transgénicos).
Las cifras expresadas parecerían justificar las enormes inversiones que es necesario
hacer para obtener animales transgénicos, tal como se indica en el cuadro adjunto:
PRODUCCIÓN DE MAMÍFEROS TRANSGÉNICOS EN DIFERENTES ESPECIES
Especie |
Animales transgénicos
producidos |
Meses para obtener la F2 |
Coste en $ estimado de cada animal transgénico |
Proteína producida en la leche (por lactación) |
% descendencia |
% embriones inyectados y transferidos |
Ratón |
17,3 |
2,6 |
7,5 |
121 $ |
1 g |
Conejo |
12,8 |
1,5 |
17 |
|
1 Kg |
Porcino |
9,2 |
0,9 |
38 |
25.000 $ |
|
Ovino |
8,3 |
0,9 |
52 |
60.000 $ |
100 Kg |
Bovino |
3,6 |
0,7 |
100 |
546.000 $ |
1.000 Kg |
Fuente: A. Sánchez Bonastre, 1999 |
De la última columna del cuadro anterior se deduce el valor económico de los rebaños
de animales transgénicos. Indicaremos a continuación algunas realizaciones prácticas:
Ovejas transgénicas
Los pacientes de enfisema hereditario necesitan ingerir grandes dosis de a
-1-antitripsina para suplir su deficiencia en plasma, donde la concentración es de 2
mg/ml. Pues bien, en el Roslin Institute de Edinburgo, en colaboración con la empresa
PPL, se han obtenido por diversos procedimientos ovejas transgénicas portadoras del gen
humano que codifica para la a -1-antitripsina (unido al promotor de la b -lactoglobulina
para que se exprese exclusivamente en las células de la glándula mamaria. Así, el grupo
que dirige el Dr. Ian Wilmut microinyectaron 549 cigotos con el ADN del gen humano unido
al promotor del gen de la b -lactoglobulina de oveja, obteniendo 113 individuos de los que
cinco (un cordero y cuatro ovejas) eran transgénicos. Las ovejas producían más de 1
mg/ml de a -1-antitripsina en la leche e, incluso, una de ellas, que presentaba un mayor
número de copias del transgén integradas en el genoma, llegó a producir hasta 63 mg/ml
durante la primera semana, pero luego se estabilizó en 35 mg/ml (Wright et al., 1991).
El mismo grupo de investigación ha obtenido también ovejas transgénicas portadoras
del gen humano que codifica para el factor IX de coagulación de la sangre
(antihemofílico), primero mediante la técnica de microinyección en el pronúcleo del
cigoto del correspondiente gen humano (ADNc) unido al promotor del gen de la b
-lactoglobulina de la oveja (Clark et al., 1989) y más tarde mediante la técnica de
clonación: transferencia de núcleos de fibroblastos fetales genéticamente modificados
(Schnieke et al., 1997).
Cabras transgénicas
Las cabras también pueden constituir unos buenos biorreactores de proteínas humanas
puesto que producen 4 litros/día de leche y sus períodos de gestación y de desarrollo
son cortos (5 y 8 meses, respectivamente). Así, Ebert et al. (1991) obtuvieron cabras
transgénicas portadoras del gen humano que codifica para el activador tisular de
plasminógeno (AtPH) que, al estar unido al promotor del gen de la b -caseína de la
cabra, producía hasta 2-3 mg/ml de AtPH en la leche del animal. La proteína podía ser
aislada con una pureza del 98% y una actividad específica de 610.000 U/mg (Denman et al.,
1991) (Ver figura 1).
Vacas transgénicas
La gran producción lechera de las vacas (10.000 litros/año, 35 g proteína/litro de
leche) las convierte en poderosos biorreactores de proteínas humanas. En 1991, tres
grupos de investigación de Holanda (la Universidad de Leiden, la empresa Gene Pharming
Europe y el Instituto de Producción Animal de Zeist) obtuvieron vacas transgénicas
portadoras del gen humano de la lactoferrina que se sintetizaba en la leche del animal por
estar unido al promotor de la a -S1-caseína bovina. Así, Krimpenfort et al. (1991)
inyectaron 1.154 pronúcleos de otros tantos cigotos obtenidos por fecundación in vitro,
de los cuales sobrevivieron 981. A los 9 días transfirieron 129 embriones a vacas
estimuladas hormonalmente (pseudopreñez), quedando 21 de ellas preñadas y sólo 16
llevaron a término la gestación. Se obtuvo un macho y una hembra (que era un mosaico).
El macho dio positivo para la presencia del gen humano en todos los tejidos analizados
(placenta, oreja y sangre), estimándose que era portador de 5 a 10 copias del gen humano.
Más tarde, otro grupo de investigación (Cibelli et al., 1998) obtuvo tres terneros
clónicos transgénicos que llevaban el trasgén híbrido b -gal-neo que se expresaba con
un promotor muy potente del citomegalovirus.
En el caso de las vacas, otros objetivos pueden ser la aplicación de la técnica
conocida como "modelo de la glándula mamaria" para reducir la lactosa (para los
casos de intolerancia) o fabricar "in vivo" leche maternizada, suprimiendo
mediante la técnica de "knockout" del gen de la b -lactoglobulina de la leche
de vaca para imitar a la leche humana que no la tiene.
3.2. Xenotrasplantes
Desde que el Doctor Christiaan Barnard hiciera su primer trasplante de corazón, la
técnica de trasplante de órganos se ha generalizado en la práctica médica, habiendo
alcanzado altísimos niveles de perfección. Sin embargo, uno de los retos pendientes es
el de la oferta y la demanda: desgraciadamente muchos pacientes mueren antes de tener
acceso al trasplante deseado. Por ello la posibilidad de recurrir a especies animales como
donantes de órganos se planteó hace ya muchos años. De hecho, entre los años 1964 y
1995 se han realizado 32 xenotrasplantes de riñón, corazón, hígado y médula ósea
procedentes mayoritariamente de chimpancé y mandril con un resultado negativo en todos
los casos, tal como se indica en el cuadro adjunto:
TRASPLANTES DE ÓRGANOS DE ANIMALES A
HUMANOS |
Donante |
Organo |
Supervivencia |
Número de trasplantes |
Autor |
Año |
Chimpancé |
Riñón |
Un paciente, nueve meses |
12 |
Reemtsma |
1964 |
Mono mico |
Riñón |
10 días |
1 |
Reemtsma |
1964 |
Mandril |
Riñón |
4 días y medio |
1 |
Hitchcok |
1964 |
Mandril |
Riñón |
Un paciente, dos meses |
6 |
Starzl |
1964 |
Chimpancé |
Corazón |
Extirpado |
1 |
Hardy |
1964 |
Chimpancé |
Hígado |
Un paciente, 14 días |
3 |
Starzl |
1969-74 |
Mono |
Corazón |
Fracasó (sin datos) |
1 |
Yacoub |
1975 |
Mandril |
Corazón |
Rechazo agudo |
1 |
Barnard |
1977 |
Chimpancé |
Corazón |
4 días |
1 |
Barnard |
1977 |
Mandril |
Corazón |
3 semanas |
1 |
Bailey |
1985 |
Mandril |
Hígado |
70 días |
1 |
Starzl |
1992 |
Cerdo |
Hígado |
34 horas |
1 |
Nakowka |
1992 |
Mandril |
Hígado |
26 días |
1 |
Starzl |
1993 |
Mandril |
Médula ósea |
El paciente vive, pero el trasplante
fracasó |
1 |
Deeks e Ildstat |
1995 |
Fuente: Unidad de trasplantes
del Hospital General de Massachussetts, USA |
Total: 32 |
La utilización de órganos procedentes de monos tenía la lógica de su proximidad
evolutiva con la especie humana, pero la diferencia de tamaños de los órganos entre las
especies suponía un serio inconveniente. Por eso se pensó en el cerdo como posible
donante. Por otro lado, una causa importante del fracaso de los xenotrasplantes es el
rechazo hiperagudo que se produce cuando el organismo humano reconoce la presencia del
órgano de otra especie. De ahí surgió la idea de utilizar cerdos transgénicos como
posibles donantes.
Respecto a la utilización de cerdos transgénicos como reservorio de órganos para
posibles trasplantes (xenotrasplantes) de corazón, riñón o hígado a pacientes humanos
hay que ser todavía muy cauto en relación con las expectativas creadas. El primer paso
que se ha dado ha consistido en la obtención de cerdos transgénicos capaces de expresar
el antígeno regulatorio del complemento humano, evitando así el rechazo hiperagudo (Dr.
David J.G. White, en Cambridge, en 1992). No obstante, quedan por resolver aún numerosos
interrogantes, entre ellos la posibilidad de que se transmitan al hombre infecciones
virales de origen animal (Le Tissier et al. 1997). De ahí la importancia que tendría la
posible utilización de cerdos transgénicos ante la demanda creciente de órganos y las
correspondientes listas de espera. Para una revisión de los xenotrasplantes ver Lanza et
al. (1997) y Cooper et al. (1997)
4. Aspectos bioéticos
En un contexto bioético quizá podría ser conveniente hacer una valoración general
sobre lo que significa la introducción de genes humanos en organismos no humanos. Habría
que distinguir dos situaciones diferentes: la primera, cuando la transferencia del gen
humano al organismo no humano se hace en beneficio del propio hombre, y la segunda cuando
la transferencia del gen humano al organismo no humano se hace exclusivamente en beneficio
(o perjuicio) de este último.
Desde el punto de vista bioético, la situación creada por la obtención de mamíferos
transgénicos portadores de genes humanos para la obtención de proteínas terapéuticas
humanas no es esencialmente nueva ya que, desde los primeros tiempos de la ingeniería
genética molecular, se han introducido genes humanos en células bacterianas para obtener
proteínas humanas (insulina, hormona de crecimiento, interferón, etc.). Tanto en el caso
de las bacterias como de los animales transgénicos que se convierten en factorías
naturales (biorreactores) de proteínas humanas, la valoración ética es positiva. En
este último caso es importante señalar además que, al quedar restringida la expresión
del gen humano a las células de la glándula mamaria, la fisiología y desarrollo del
animal no se ven alterados y por tanto se evita cualquier daño a éste, quedando
protegidos así los derechos de los animales.
En el segundo caso planteado, cuando la transferencia del transgén humano se realiza
con el único propósito de influir en el desarrollo del animal, la valoración ética
puede ser negativa si se producen anomalías importantes en su fisiología, como ocurrió
en los cerdos que habían incorporado el gen humano de la hormona del crecimiento.
Finalmente, en este contexto ¿podría decirse que algún gen humano concreto en
definitiva, un trozo de ADN merecería un tratamiento o valoración ética
diferente al resto? La respuesta lógica sería negativa, so pena de caer en una
sacralización del ADN humano.
Fuente: J.R.LACADENA
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