Ingeniería Genética Humana

Este elemento es una expansión del contenido de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] En inglés: Human Genetic Engineering.

La Ingeniería Genética en Humanos

En la ingeniería genética humana se modifican los genes o el ADN de una persona. Esto puede utilizarse para provocar cambios estructurales en los seres humanos. Y lo que es más importante, puede utilizarse para introducir los genes de ciertos rasgos positivos y deseables en los embriones. La ingeniería genética en los seres humanos puede permitir encontrar una cura permanente para muchas enfermedades.

La Genética Humana en General

La genética humana es la disciplina científica que se ocupa de las semejanzas y diferencias determinadas genéticamente entre los seres humanos. La genética humana analiza todos los aspectos de la herencia que se dan en los seres humanos. Aunque el mecanismo por el que opera la herencia fue casi desconocido hasta el siglo XX, la idea de que ciertas características físicas y mentales, normales o anormales, pueden ser “hereditarias” se remonta a la antigüedad. Antes se creía que la genética sólo se ocupaba de la transmisión familiar de características raras e insignificantes, pero ahora es evidente su papel biológico fundamental. Los genes, las unidades de la herencia, tienen dos propiedades únicas: son autorreplicantes y llevan (en su estructura bioquímica) los códigos para la síntesis de proteínas. Por consiguiente, los genes desempeñan el doble papel de transmitir la información genética de generación en generación y de gobernar todas las actividades de las células vivas. Véase también: Bioquímica; Gen; Genoma humano; Proteína

La expansión del conocimiento de la genética humana ha venido de varias direcciones. Por ejemplo, los avances tecnológicos en la visualización de los cromosomas humanos han demostrado que las anomalías en el número o la estructura de los cromosomas son sorprendentemente comunes y de muy diversa índole, y que son la causa de los defectos de nacimiento o las deficiencias mentales de muchos individuos, así como de numerosos abortos espontáneos tempranos. Los avances de la biología molecular han aclarado la estructura molecular de los cromosomas y de los genes que los componen, los mecanismos de síntesis del ácido desoxirribonucleico (ADN) y de la síntesis de las proteínas, y las formas en que el cambio de la estructura molecular de un gen puede dar lugar a una enfermedad. Además, la investigación en genética humana se ha visto estimulada por la preocupación por los posibles daños genéticos provocados por los agentes ambientales, especialmente las radiaciones ionizantes, y por los posibles efectos nocivos de las sustancias peligrosas presentes en el medio ambiente sobre el desarrollo prenatal. Véase también: Ácido desoxirribonucleico (ADN); Enfermedad; Toxicología ambiental; Daños por radiación en plantas y animales

Estructura de los cromosomas y los genes

En los seres humanos normales, el núcleo de cada célula normal contiene 46 cromosomas, que comprenden 23 pares diferentes. De cada par de cromosomas, uno es de origen paterno y el otro de origen materno. A su vez, sólo un miembro de cada par se transmite a través de la célula reproductora (óvulo o espermatozoide) a cada hijo. Así, cada óvulo o espermatozoide sólo tiene 23 cromosomas, el número haploide; la fusión del óvulo y el espermatozoide en la fecundación restablecerá el número cromosómico doble, o diploide, de 46. Véase también: Cromosoma; Fecundación (animal)

La segregación de los pares de cromosomas durante la meiosis permite una gran cantidad de material genético que se transmite de generación en generación. Con 23 pares de cromosomas, el número total posible de combinaciones cromosómicas diferentes en los gametos es de 223, es decir, unos 8 millones. Dos padres pueden proporcionar 223 × 223 combinaciones cromosómicas diferentes. Esta enorme fuente de variación se multiplica aún más por el mecanismo de crossing over, en el que los cromosomas homólogos intercambian segmentos durante la meiosis. Véase también: Cruzamiento (genética); Meiosis

Veintidós de los 23 pares de cromosomas, los autosomas, son iguales en ambos sexos; el otro par comprende los cromosomas sexuales. La hembra tiene un par de cromosomas X; el varón tiene un solo X, que está emparejado con un cromosoma Y que ha heredado de su padre y que transmitirá a cada uno de sus hijos. El sexo se determina en el momento de la fecundación y depende de si el óvulo (que tiene un solo cromosoma X) es fecundado por un espermatozoide portador de X o de Y. Véase también: Determinación del sexo

Todos los cromosomas están compuestos de ADN, y los genes son segmentos de ADN. Hay entre 19.000 y 20.000 genes en los 46 cromosomas humanos, y muchos de ellos han sido asignados a ubicaciones cromosómicas específicas. La información genética está codificada en el ADN en forma de tripletes de cuatro bases: dos purinas, adenina (A) y guanina (G), y dos pirimidinas, timina (T) y citosina (C). Cada combinación de tripletes (codón) codifica un aminoácido específico. La secuencia de bases en un gen específico dicta la secuencia de aminoácidos en la proteína específica codificada por ese gen. Véase también: Aminoácido; Código genético; Mapeo genético

Un gen inicia la síntesis de una proteína mediante la transcripción del ADN en ácido ribonucleico mensajero (ARNm), que es una molécula monocatenaria complementaria del ADN. Tras ser procesado en el núcleo celular, el ARNm pasa al citoplasma, donde se une a los ribosomas. La traducción del ARN en proteína tiene lugar en los ribosomas. Además, un gen típico no es una simple longitud ininterrumpida de ADN. La mayoría de los genes están formados por secuencias codificantes (exones) separadas por regiones no codificantes (secuencias intermedias o intrones). La transcripción del gen en ARN comienza en un sitio de iniciación antes de la primera secuencia codificante y termina más allá del final de la última secuencia. Una vez que todo el segmento de ADN se ha transcrito a ARNm, se eliminan las secuencias intermedias y las secuencias codificantes se empalman antes de que el ARNm se traduzca en un polipéptido. Véase también: Exón; Intrón; Ácido ribonucleico (ARN); Ribosomas

Cualquier gen ocupa una posición cromosómica específica, o locus. Los genes alternativos de un determinado locus se denominan alelos. Si un par de alelos son idénticos, el individuo es homocigoto; si son diferentes, el individuo es heterocigoto. Véase también: Alelo

Mutación

La variación genética tiene su origen en la mutación. Aunque cualquier cambio en el ADN es una mutación (ya sea un cambio detectable al microscopio en la estructura de un cromosoma o un cambio de una sola base en el código genético), el término suele aplicarse a un cambio estable en el ADN que altera el código genético y, por tanto, da lugar a la síntesis de una proteína alterada. Las mutaciones pueden producirse en las células reproductoras o en las somáticas, pero las genéticamente significativas son las que se producen en las células reproductoras y pueden transmitirse a las generaciones futuras. La selección natural actúa sobre la diversidad genética generada por la mutación para preservar las mutaciones beneficiosas y eliminar las deletéreas. Véase también: Mutación

En la población humana existe una gran cantidad de variación genética. Todo el mundo es portador de muchas mutaciones; algunas son de nueva adquisición, pero otras se heredan a través de innumerables generaciones. Aunque se desconoce el número exacto, es probable que todo el mundo sea heterocigoto en numerosos loci, quizás hasta un 20%. Véase también: Genética de poblaciones

Herencia monogénica

Los patrones de herencia de las características determinadas por genes únicos o pares de genes dependen de dos condiciones: (1) si el gen en cuestión está en un autosoma (herencia autosómica) o en el cromosoma X (herencia ligada al cromosoma X); y (2) si el gen es dominante (se expresa en los heterocigotos, cuando está presente en un solo miembro de un par cromosómico y tiene un alelo normal), o es recesivo (se expresa sólo en los homocigotos, cuando está presente en ambos cromosomas). Véase también: Dominancia

Herencia cuantitativa

Un rasgo cuantitativo es aquel que está bajo el control de muchos factores, tanto genéticos como ambientales, y cada uno de ellos contribuye sólo en una pequeña cantidad a la variabilidad total del rasgo. El fenotipo puede mostrar una variación continua (por ejemplo, la altura y el color de la piel) o una variación cuasicontinua (que sólo toma valores enteros, como el número de crestas en una huella dactilar), o puede ser discontinuo [un rasgo de presencia/ausencia, como la diabetes o la discapacidad intelectual (antes denominada retraso mental)].Entre las Líneas En el caso de los rasgos discontinuos, se supone que existe una variable continua subyacente y que los individuos que tienen un valor de esta variable por encima (o por debajo) de un umbral poseen el rasgo.

Se dice que un rasgo que es “hereditario” es familiar. Sin embargo, no todos los rasgos familiares son hereditarios porque los parientes tienden a compartir entornos comunes, además de genes comunes. La principal tarea de la genética cuantitativa es separar los efectos del entorno y de la herencia, pero esta tarea no es fácil en los seres humanos porque los dos factores se confunden a menudo. Una medida aproximada de la importancia relativa de la herencia y el entorno es un índice llamado heredabilidad. La varianza total (una medida estadística de la variabilidad) de un rasgo puede dividirse en una varianza genética y una varianza ambiental, al menos en casos sencillos.

Por ejemplo, la heredabilidad de la estatura en los seres humanos es de aproximadamente 0,75; es decir, alrededor del 75% de la varianza total de la estatura se debe a la variabilidad de los genes que afectan a la estatura y el 25% se debe a la exposición a diferentes entornos.

Enfermedades hereditarias

La genética médica (es decir, el asesoramiento genético, incluido el diagnóstico prenatal) se ha convertido en una parte integral de la medicina preventiva. Ha contribuido cada vez más a la sistemática de las enfermedades, al diagnóstico e incluso a la terapia. Dado que en el mundo moderno se han controlado muchas causas externas de las enfermedades, incluidas las infecciones, los médicos pueden dedicar gran parte de sus conocimientos al tratamiento de las enfermedades de origen interno, es decir, las enfermedades hereditarias o las provocadas por la interacción de las predisposiciones genéticas con determinados factores de estrés en el entorno. Las enfermedades hereditarias pueden subdividirse en tres clases: enfermedades cromosómicas; enfermedades hereditarias con modos de herencia simples, mendelianos; y enfermedades multifactoriales. Véase también: Medicina; Diagnóstico prenatal

Enfermedades cromosómicas

Uno de cada 200 recién nacidos padece una anomalía causada por una desviación visible al microscopio en el número o la estructura de los cromosomas. Estas aberraciones cromosómicas son mucho más frecuentes (aproximadamente el 40%) entre los abortos espontáneos. La anomalía clínica más importante entre los supervivientes es el síndrome de Down, una afección debida a la trisomía del cromosoma 21, uno de los cromosomas humanos más pequeños. El término trisomía significa que este cromosoma está presente tres veces (en lugar de dos); el complemento cromosómico completo comprende, por tanto, 47 (no 46) cromosomas. El síndrome de Down se produce una o dos veces por cada 1.000 nacimientos, y es un buen ejemplo de un patrón característico de anomalías producido por un único defecto genético. Véase también: Aberración cromosómica; Síndrome de Down

Otras aberraciones autosómicas observadas en recién nacidos vivos que dan lugar a síndromes característicos son las trisomías 13 y 18 (ambas muy raras), así como diversas aberraciones estructurales, como las translocaciones (intercambios de segmentos cromosómicos entre distintos cromosomas) y las deleciones (pérdidas de segmentos cromosómicos). Normalmente, las translocaciones no influyen en el estado de salud del individuo si no hay ganancia o pérdida de material cromosómico (se denominan translocaciones equilibradas). Sin embargo, los portadores de translocaciones equilibradas suelen correr un alto riesgo de tener una descendencia “desequilibrada”, es decir, niños en los que la misma translocación provoca la ganancia o la pérdida de material genético y que padecen un síndrome de malformación característico.

Los síndromes clínicos causados por aberraciones específicas varían, pero ciertos signos clínicos son comunes: bajo peso al nacer; una cara peculiar; retraso en el desarrollo general, y especialmente mental, que a menudo conduce a una deficiencia mental grave; y múltiples malformaciones, incluyendo el desarrollo anormal de las extremidades, el corazón y los riñones. Véase también: Anomalías congénitas

Los signos menos graves que los causados por las aberraciones autosómicas se encuentran en individuos con anomalías en el número (y la estructura) de los cromosomas sexuales. Esto se debe a que, en los individuos que tienen más de un cromosoma X, los cromosomas X adicionales se inactivan al principio del embarazo. Por ejemplo, en las mujeres, uno de los dos cromosomas X siempre se inactiva. La inactivación se produce de forma aleatoria, de modo que cada mujer normal es un mosaico de células en las que uno u otro cromosoma X está activo. Los cromosomas X adicionales que pueda haber recibido un individuo también se inactivarán; de este modo, se evita hasta cierto punto el desequilibrio genético. Sin embargo, la inactivación no es completa; por ello, los individuos con trisomías [por ejemplo, XXY (síndrome de Klinefelter), XXX (síndrome de triple X) o XYY] o monosomías (XO; síndrome de Turner) suelen mostrar un desarrollo sexual, una inteligencia o un comportamiento anormales.

Enfermedades con herencia mendeliana

A diferencia de las aberraciones cromosómicas, los defectos genéticos de las enfermedades hereditarias con modos de herencia simples y mendelianos no pueden reconocerse mediante un examen microscópico; por lo general, deben inferirse de forma más indirecta a partir del fenotipo y del patrón de herencia en los pedigríes. Los defectos se encuentran en la estructura molecular del ADN. A menudo, sólo se altera un par de bases, aunque a veces están implicados cambios moleculares más complejos (como deleciones de algunas bases o recombinación anormal). Aproximadamente el 1% de todos los recién nacidos tienen, o desarrollarán durante su vida, una enfermedad hereditaria que muestra un modo de herencia simple y mendeliano. Véase también: Mendelismo

En genética médica, una condición se denomina dominante si los heterocigotos se desvían de forma claramente reconocible de los homocigotos normales, en la mayoría de los casos mostrando una anomalía. Como estas mutaciones dominantes suelen ser raras, casi no se observan homocigotos y su estado clínico suele ser desconocido.Entre las Líneas En casos excepcionales, se han descrito homocigotos para condiciones dominantes; normalmente han mostrado signos clínicos más graves que los heterocigotos.

En algunas enfermedades dominantes, el fenotipo perjudicial puede no expresarse en un portador del gen (lo que se denomina penetrancia incompleta), o los signos clínicos pueden variar en gravedad entre los portadores (lo que se denomina expresividad variable). La penetrancia y la expresividad pueden estar influidas por otros factores genéticos, como el sexo de la persona afectada; en otros casos, se ha implicado la constitución del alelo “normal”.Entre las Líneas En ocasiones, las condiciones ambientales pueden ser importantes. Sin embargo, en la mayoría de los casos se desconocen los motivos.

La herencia también puede producirse de forma autosómica-recesiva. Por ejemplo, el pedigrí de albinismo, es decir, con un rasgo autosómico-recesivo. Los individuos afectados tienen dos alelos mutantes (uno de cada progenitor), y son homocigotos para el gen del albinismo. Por lo tanto, sus padres no afectados deben ser ambos heterocigotos para este alelo. La probabilidad de que dos individuos tengan el mismo alelo aumenta cuando algunos de sus genes proceden de un ancestro común (es decir, cuando son parientes). Un aumento de los apareamientos entre parientes (por ejemplo, primos hermanos) en comparación con la media de la población es característico de las enfermedades raras autosómicas recesivas.

Por último, los modos de herencia ligados al cromosoma X se producen cuando el alelo mutante se localiza en el cromosoma X. El modo de herencia ligado al X más importante es el recesivo.Entre las Líneas En este caso, los machos (denominados hemizigotos, que tienen un solo alelo) están afectados porque no tienen ningún alelo normal.Entre las Líneas En cambio, las hembras heterocigotas no se verán afectadas porque el único alelo normal es suficiente para mantener la función. Un ejemplo clásico es la hemofilia A, en la que uno de los factores séricos necesarios para la coagulación normal de la sangre está inactivo o falta. (La enfermedad puede controlarse ahora mediante la sustitución repetida del factor sanguíneo deficiente; éste es un buen ejemplo de terapia fenotípica de una enfermedad hereditaria mediante la sustitución de un producto génico deficiente). Los miembros masculinos de la familia están afectados, mientras que sus hermanas e hijas, aunque no están afectadas, transmiten el gen mutante a la mitad de sus hijos. Sólo en muy raras ocasiones, cuando un paciente hemofílico se casa con un portador heterocigoto, se observan mujeres homocigotas. Véase también: Hemofilia; Herencia ligada al sexo

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Enfermedades multifactoriales

Hay miles de enfermedades hereditarias con modos de herencia simples y mendelianos, pero la mayoría de las anomalías y enfermedades comunes están influidas por la variabilidad genética en más de un locus génico. La mayoría de las malformaciones congénitas, como las cardiopatías congénitas, el labio y el paladar hendido y los defectos del tubo neural, entran en esta categoría, al igual que las enfermedades constitucionales, como la diabetes mellitus, las cardiopatías coronarias, las anomalías de la respuesta inmunitaria y muchas enfermedades mentales, como la esquizofrenia y los trastornos afectivos. Todas estas afecciones son comunes y suelen aumentar su frecuencia con la edad avanzada. Además, el entorno suele contribuir significativamente al riesgo de enfermedad.

Genética bioquímica

La investigación sobre la genética bioquímica comenzó con el estudio de los errores innatos del metabolismo. Se trata de enfermedades de la química corporal en las que una pequeña molécula, como un azúcar o un aminoácido, se acumula en los fluidos corporales porque una enzima responsable de su descomposición metabólica es deficiente. Este defecto molecular es el resultado de una mutación (o mutaciones) en el gen que codifica la proteína de la enzima. La molécula acumulada, dependiendo de su naturaleza, es responsable de la causación de un patrón de enfermedad muy específico. Además, se ha descubierto que enzimas defectuosas hereditarias similares interfieren en la descomposición de moléculas muy grandes, incluidos los mucopolisacáridos y los lípidos complejos que son componentes tan destacados de la sustancia cerebral. Los trastornos de almacenamiento resultantes se presentan con alteraciones extremas de la morfología y la estructura ósea y con enfermedades neurodegenerativas. Véase también: Enzima; Trastornos metabólicos

Mecanismo de herencia

La mayoría de los trastornos hereditarios del metabolismo se heredan de forma autosómica-recesiva.Entre las Líneas En estas familias, cada progenitor es portador de un único gen mutante en un cromosoma y de un gen normal en el otro. Normalmente, estas mutaciones son poco frecuentes.Entre las Líneas En las poblaciones en las que la consanguinidad es común, las enfermedades recesivas raras se observan con relativa frecuencia, y los individuos afectados son homocigotos para la misma mutación.Entre las Líneas En las poblaciones con más diversidad genética, la mayoría de los individuos afectados son portadores de dos mutaciones diferentes en el mismo gen. Algunas enfermedades metabólicas están codificadas por genes del cromosoma X. La mayoría de estos trastornos son totalmente recesivos; por tanto, los individuos afectados son todos varones, mientras que las mujeres portadoras del gen son clínicamente normales. Los trastornos derivados de mutaciones en el genoma mitocondrial se heredan de forma no mendeliana porque el ADN mitocondrial se hereda sólo de la madre. Los que portan una mutación son heteroplásmicos; es decir, cada uno lleva una población mixta de mitocondrias, algunas con la mutación y otras sin ella.

Errores congénitos del metabolismo de los aminoácidos

La fenilcetonuria (PKU) es un trastorno genético bioquímico prototípico. Es un trastorno autosómico recesivo en el que las mutaciones demostradas en un número considerable de familias conducen, cuando están presentes en los genes de ambos cromosomas, a una actividad defectuosa de la enzima que cataliza el primer paso del metabolismo de la fenilalanina. Esto da lugar a la acumulación de fenilalanina y a una enfermedad clínica reconocible cuya característica más destacada es la discapacidad intelectual grave del desarrollo mental. Véase también: Discapacidad intelectual; Fenilcetonuria

Enfermedad mitocondrial

Las enfermedades que resultan de una mutación en el ADN mitocondrial se han reconocido como tales sólo desde la década de 1990. Son el resultado de mutaciones puntuales, deleciones y otros reordenamientos. Muchos de los trastornos se conocen como miopatías mitocondriales (enfermedades de los músculos) porque la miopatía esquelética o la cardiomiopatía son rasgos característicos. Una enfermedad notable resultante de la mutación en el ADN mitocondrial se conoce como encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica y episodios similares a la apoplejía (MELAS).Entre las Líneas En general, la mayoría de los trastornos se expresan químicamente en concentraciones elevadas de ácido láctico en la sangre o el líquido cefalorraquídeo. Véase también: Mitocondrias.

Datos verificados por: Thompson
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La Ingeniería Genética Humana

La Ingeniería Genética Humana en Bioética

Recursos

La Ingeniería Genética Humana en Inglés

Una traducción de la ingeniería genética humana al idioma inglés es la siguiente: Human genetic engineering.

Véase También

• Biomedicina
• Ética Biomédica
• Derecho Moral
• Bioética Aplicada
• Ética Clínica

Esquema de la Genética Humana
Genética evolutiva humana
Genoma humano
Bioderecho, Biología, biotecnología, Ciencia, Ciencias biológicas, Ciencias naturales y aplicadas, Enfermedades,

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