Tema 4

Revolución Genética 

Cromosomas

Los cromosomas se descubrieron en 1879 gracias a la mejora en las técnicas de observación con la invención del microscopio. A principios del siglo XX se relacionaron los cromosomas con la división celular.
Cada ser vivo tiene un número característico de cromosomas, porque por ejemplo los humanos tenemos 46, una patata 48, un perro 78 y un helecho 600. Este número se representa con la letra n.

Según el número de cromosomas que tengan podemos encontrar dos tipos de seres vivos:
Organismos aploides. Solo tienen un ejemplar de cada cromosoma. Estos organismos son muy primitivos y escasos. Por ejemplo las bacterias tienen n=5.
Organismos diploides. Tienen dos ejemplares de cada cromosoma. Estos organismos son más evolucionados y más abundantes. Aquí el segundo cromosoma actúa como una "copia de seguridad".

Que un organismo sea diploide influye en la reproducción sexual. En los gametos ocurre una división celular llamada meiosis que divide los cromosomas por la mitad. Los cromosomas que van en el mismo par se llaman homólogos y tienen la misma forma y tamaño y se refieren a los mismos caracteres biológicos, aunque no de la misma forma.

El estudio de los cromosomas es difícil, ya que solo están visibles cuando la célula se va a dividir( esto supone el 0,5% de la vida de la célula ). Para facilitar su estudio, se utilizan sustancias como la colchicina que mantiene a la célula en una división permanente pero sin llegar a dividirse, así los cromosomas quedan fijos y se pueden estudiar. Una vez están fijos, se fotografían, se amplían y  se ordenan por parejas de homólogos( cariotipo ). Cuando tenemos el cariotipo se comprueba en el caso humano que hay 22 parejas de homólogos y dos sexuales X e Y. Los cromosomas se recombinan entre homólogos, menos los sexuales que son los que fijan los sexos.

Genes
Los genes son cada uno de los fragmentos de los que está compuesto un cromosoma y poseen la información necesaria para construir una proteína determinada. Estas proteínas son las que determinan los caracteres biológicos como el color de los ojos, del pelo...

Tipos de caracteres biológicos:
Cualitativos. Son los más sencillos y solo tienen 2 ó 3 formas diferentes. Estos son los que estudió Mendel. Estos caracteres se encuentran en menor proporción.
Cuantitativos. Son más complejos y están en mayor proporción. Para estos hay más de 3 formas diferentes y están determinados por varios genes.

La relación entre los caracteres puede ser de dominancia completa o codominancia.

ADN
El ADN es una sustancia blanquecina formada por 2 cadenas de nucleotidos. Estos nucleotidos están formados por una pentosa que puede ser ribosa o desoxiribosa, un ácido fosfórico. H3PO4 y una base nitrogenada. Adenina, Guanina, Citosina y Timina en el ADN o Uracilo en el ARN.
Estos nucleotidos se nombran por la base nitrogenada que tengan.

El ADN es una molécula formada por 2 cadenas de nucleotidos en forma de doble hélice. Se podría comparar con una escalera de caracol, donde el pasamanos lo forman las pentosas y los ácidos fosfóricos y los peldaños las bases nitrogenadas enfrentadas y enlazadas siempre A con T y G con C porque tienen mayor número de enlaces y así dan mayor estabilidad a la molécula. Estas cadenas son antiparalelas y giran a la derecha.

Características del código genético
Es universal. Para todos los seres vivos es igual por tener el mismo origen.
Tiene tripletes de iniciación y finalización para determinar donde empieza y acaba cada gen.
Es degenerado. Esto quiere decir que varios tripletes pueden ser el mismo aminoácido.
Así es como se explican las mutaciones, que son un cambio en la secuencia de los nucleotidos del ADN, con lo cual cambia  la secuencia de los aminoácidos y esto cambia la forma de la proteina y su función. La mayoría de las mutaciones pasan desapercibidas, otras pueden causar cáncer e incluso la muerte y otras pueden provocar un nuevo carácter biológico que puede ser adaptativo. Esto ultimo es el motor de la evolución.

Transgénicos
Son los organismos modificados geneticamente. Esto se hace mediante la introducción de genes de otra especie en un organismo.
Los primeros transgénicos se hicieron con plantas que se infectaban con la bacteria agrobacterium . Esta bacteria tiene la capacidad de que sus plásmidos se integran en los cromosomas de la planta infectada( tabaco, algodón y petunia ). Esta técnica tiene una limitación,que solo se pueden modificar las plantas que se infectan con esta bacteria.

Para las demás plantas se utilizó otra técnica que consistia en bombardear a la planta con perdigones microscópicos de oro cargados con el gen deseado. Así se han logrado tomates que tardan más en pudrirse y patatas y algodón resistentes a cierto tipo de escarabajos.



Estas plantas pueden servir de alimento, lo que nos lleva al concepto de alimentos transgénicos, que es cualquier alimento que contenga un ingrediente que haya sido modificado geneticamente. Esto crea sus detractores que argumentan que la ingesta de estos alimentos pueden causar efectos inciertos.









Con animales se utiliza otra técnica. Lo que se hace es poner en contacto a embriones de hasta 3 días( debido a su capacidad de asimilar los genes ) con los genes deseados. Con esto se ha conseguido manipular ovejas, cabras y vacas con fines comerciales y médicos.

En el caso de los humanos se utiliza un retrovirus debido a su capacidad de introducir su ADN en el nuestro. Se le introduce el gen deseado al virus y este se pone en contacto con nuestras células. Para evitar posibles efectos nocivos, se buscan virus inocuos para los humanos.


Terapia genética
Hay una serie de enfermedades genéticas causadas por un gen o más defectuosos.
Se toma una célula del enfermo y se le introduce el gen correcto, y cuando esta asimila el gen, se vuelve a introducir en el paciente.

Solo encontramos una pega, buscar un virus inocuo para los humanos.
En 1989 se logró por este medio curar la enfermedad de la deficiencia inmunitaria combinada grave( niños burbuja ).

Tambien se busca una cura para el cáncer, pero es más difícil porque hay más de un gen implicado.
Al contrario que con los transgénicos, esto es apoyado por la mayoría de la sociedad.


Proyecto del genoma humano
Este proyecto es uno de los mayores logros científicos de la década.
Consiste en secuenciar todos los genes humanos.

Esto fue realizado por un consorcio público internacional formado por 1100 investigadores de todo el mundo compitiendo contra una empresa privada. El proyecto duró 10 años.
Esta investigación se realizó a partir de células sanguineas y espermáticas, de las cuales se tomó el ADN, se fragmentó y se secuenció cada fragmento.








Esto fue un proceso muy complejo que se ayudó de potentes ordenadores, por eso fue más rápido.
Con esta técnica se secuenciaron los 3000 millones de genes que tenemos.

Huellas genéticas

Es difícil diferenciarnos genéticamente unos de otros por diferenciarnos solo en un 0,1%.
En 1995  Alec Jeffreys descubrió que existen fragmentos de ADN que se repiten muchas veces. El número de veces que se repite es único para cada individuo y es lo que se llama huella genética.
Esto tiene varias aplicaciones, como para averiguar la paternidad o para ayudar en casos de investigación criminal.

Células madre y clonación
 A partir de la unión entre un gameto masculino y otro femenino, se crea una célula llamada cigoto. Esta célula empieza a dividirse y crea lo que se llama mórula por su forma de mora y luego pasa a ser lo que se denomina blastocito, que es una capa de células con un hueco en el interior donde se encuentran las células madre o embrionarias. Estas células son indiferenciadas sin forma ni función definidas. Estas tienen capacidad para dividirse activamente y transformarse por el proceso de diferenciación celular, en los 200 tipos de células humanas. La diferenciación depende de su posición, contacto con otras y por las sustancias producidas por las otras.

Encontramos varios tipos de células madre:
Totipotentes. Son las que forman al embrión hasta 2 días después de la fecundación.
Pluripotentes. Se dan hasta los 5 días después de la fecundación.
Multipotentes. Se dan a partir de los 5 días y solo pueden generar algunos tejidos.

La clonación es un proceso natural en microorganismos y organismos con reproducción asexual y en el caso de los humanos cuando nacen gemelos.

También puede ser un proceso artificial cuando los humanos manipulamos las células.
El proceso consiste en coger un óvulo y quitarle el núcleo, luego se le mete el núcleo de una célula adulta. Este crea un cigoto y sigue el proceso hasta llegar al embrión. Este embrión se puede implantar en un útero  y desarrollarse hasta conseguir un clon, aunque esto está prohibido.
El primer mamífero clonado fue la oveja Dolly en 1997.

Reproducción asistida
Esta técnica es cada vez más común, ya que cada vez hay más personas estériles y la calidad del esperma ha empeorado durante las ultimas décadas.
El proceso consiste en fecundar varios óvulos e implantarlos en el útero de la madre. Esto permite hacer un diagnostico preimplantacional para seleccionar los embriones libres de enfermedades congénitas.

Con los embriones que no se usan, se congelan para utilizarlos posteriormente o para coger células madre.

Tema 3

Diagnostico y Tratamiento

Un buen médico se podría comparar a un detective ya que los dos observan una serie de "pistas" para llegar a su objetivo.
El medico con estas pistas obtendría el diagnostico.
Tanto uno como otro son maestros de la deducción, por ejemplo, midiendo el pulso, la tensión, la coloración de la piel... puede deducir la enfermedad.

La mayoría de las enfermedades las diagnostican los médicos o médico de cabecera.
Cuando vamos a una consulta con nuestro médico, este nos crea nuestro historial clínico. En el historial aparecerá las causas de la consulta, consultas anteriores, enfermedades ya sufridas, operaciones, si practicas deporte, si consumimos o hemos consumido drogas...
Si algún día cambiáramos de médico deberíamos de llevarle nuestro historial clínico.

Cuando el especialista tiene nuestros datos lo que hace es valorar una serie de signos vitales como el peso, la temperatura, el pulso, la presión sanguínea...
Estos signos suelen ser muy significativos y utilizando unos simples aparatos podemos determinar la dolencia.
El estetoscopio, por ejemplo, detecta afecciones cardiopulmonares, el sonido del corazón, de los pulmones...
O por ejemplo el termómetro que mide la temperatura corporal.

Si el médico, con estos datos obtenidos, no llega a una conclusión se realizan una serie de pruebas especificas para elaborar un diagnostico.
Unos de esos datos son los rayos x (radiaciones ionizantes, luz con mucha energía que altera a la materia orgánica) Los rayos x atraviesan los tejidos menos densos del cuerpo como la piel, la grasa, los músculos...
Aparecen como una zona clara en una placa fotográfica. La radiografía.
En ella los tumores y los huesos, que son tejidos densos, no se dejan atravesar sino que las reflejan, apareciendo en la radiografía como zonas mas oscuras.
Desde su descubrimiento se observó la utilidad que tenían los rayos x para localizar fracturas de hueso, tumores, quistes, piedras en el riñón...

Otra forma de utilizar los rayos x es unir los rayos con la capacidad de tratamientos de muchos datos en  un ordenador. Esto permite crear segmentos en nuestro organismo lo que permite detectar anomalías anatómicas sin penetrar dentro del cuerpo. Esto se conoce como escaner de tomografía axial computarizada: TAC.




Otro sistema sería la resonancia magnética que consiste en someter al paciente a un fuerte campo magnético.

El campo magnético interacciona con los átomos de hidrógeno que tienen todos los tejidos y según sea la respuesta de los distintos tejidos se puede segmentar el organismo en "lonchas" de 1 mm de espesor.

Esta técnica resulta muy útil para detectar tumores pequeños, coagulos de sangre en los basos, discos intervertebrales...







Otro seria el PET (tomografía por emisión de positrones)
Consiste en inyectar al paciente glucosa radioactiva ya que emite positrones (los positrones son antipartículas de los electrones)
Esta glucosa se acumula en los tejidos con mayor actividad metabólica. Los positrones son recogidos por unos detectores produciendo imágenes coloreadas. De esta forma se detectan anomalías que no se ven de ninguna otra manera (tumores y coagulos muy pequeños) e incluso los primeros síntomas de la esquizofrenia, del alzheimer o de la epilepsia.

La cámara de termográfica seria otro método. Es una habitación donde se introduce al paciente y indica la temperatura de todo el cuerpo al mismo tiempo. Esto permite detectar los tumores.

Y por último una técnica, cada vez mas utilizada, es la densitométria ÓSEA.
Consiste en medir la densidad de los huesos mediante bajas dosis de rayos x.

 Permiten detectar la osteoporosis (es una descalificación, afección que presentan el 30% de las mujeres postmenopausicas. De este 30% el 54% tienen muy baja densidad osea, es decir, un alto riesgo de fractura.)

Tratamiento

Una vez hecho el diagnóstico, el médico de cabecera manda un tratamiento, que puede consistir en un simple cambio en el estilo de vida o el uso de una serie de medicamentos.

La mayoría de los medicamentos se sacan de la biodiversidad de las selvas tropicales, lo que supone que si perdemos las selvas tropicales, perdemos la mayor fuente de medicamentos. También podemos obtener medicamentos modificando moléculas ya existentes. La otra forma de obtener medicamentos es mediante la ingeniería genética, que consiste en modificar el ADN de algunas bacterias introduciéndoles genes humanos para que produzcan proteínas humanas como por ejemplo insulina, interferon, interleuquinas...

Actualmente existen medicamentos para casi todas las enfermedades conocidas, pero no pasa lo mismo con las denominadas raras, ya que los afectados son muy pocos y a las farmacéuticas no les resulta rentable.

Recomendaciones para usar medicamentos:
No utilizar los medicamentos cuando no son necesarios.
No auto medicarse, ya que puede ser peligroso porque el propio medicamento es una sustancia química o podemos tomar medicamentos contraindicados para nosotros o para nuestra enfermedad.
Seguir y terminar los tratamientos.

Otra forma de tratamiento consiste en la intervención quirúrgica. Esta intervención se procura que sea lo menos invasiva posible y que el quirófano donde se realize la intervención tenga las maximas condiciones de asepsia, ya que el 10% de las infecciones se cogen en hospitales.

Trasplantes

Cuando una persona muere sin daño para sus órganos, tenía buena salud, era donante y la familia lo acepta, se dispone de un plazo de 24 a 48 horas para trasplantarlo a uno o varios receptores que sean histocompatibles con el donante.
El proceso comienza con comprobar la compatibilidad de donante-receptor, se enfría al donante y sus órganos son transportados en unas neveras lo más rápido posible hasta los hospitales y finalmente se realiza el trasplante.

Inconvenientes:
El principal problema del trasplante es el rechazo por el sistema inmunitario. Esto hace que los pacientes que han sido trasplantados tengan que tomar inmunodepresores de por vida.
Otro problema es que la demanda de órganos es mayor que la oferta.

Otras alternativas:
La búsqueda de donantes vivos.
Sacar órganos de animales como el cerdo que tiene una anatomía parecida a la nuestra. Para esto se modifican genéticamente para que sean lo más compatibles posible.
La utilización de células madre. Estas se utilizan para formar o regenerar los órganos afectados. La ventaja de esto es que al ser células del propio paciente, no se produce rechazo.

Historia de los trasplantes

El padre de los trasplantes es Alexis Carrel( 1873-1944 ) un cirujano francés que invento una técnica para restablecer el riego sanguíneo en el órgano trasplantado cosiendo con aguja e hilo los vasos. La primera vez que hizo un trasplante fue en 1908, le saco los riñones a un perro y se los volvió a meter, sobreviviendo el perro a la operación. Esto le supuso el premio Nobel en 1912 y declaró que la técnica estaba suficientemente desarrollada para los humanos. Luego observó que al trasplantar riñones entre perros distintos estos morían.

Peter Medawar ( 1915-1987 ) descubrió que el rechazo era un proceso inmunitario causado por las desigualdades entre las constituciones donante-receptor y Frank McFarlane Burnet ( 1899-1985 ) hizo una teoría general del sistema inmunitario como principal causante del rechazo.

Baruj Benacerraf, Jean Dausset y George Snell descubrieron que en la membrana plasmática de la célula existen unas proteínas especificas de identificación celular ( antígenos H ) que son específicos para cada especie, individuo y órgano.

En 1990 Joseph E. Murray y Edward D. Thomas descubrieron que mediante irradiación y unas sustancias inmunodepresoras se minimizaban los rechazos. Pero esto tiene un riesgo, al deprimir el sistema inmunitario, aumenta el riesgo de padecer las llamadas infecciones oportunistas.

Sistema inmunitario

Es el principal sistema defensivo de humanos y animales.
Hay dos clases: el general (piel, mucosas, vellosidades, etc...) y el específico:
Ganglios linfáticos. Forman parte del sistema linfático.
Glóbulos blancos. Dentro de estos nos encontramos los linfocitos, ya que se encuentran en el sistema linfático, y son capaces de reconocer lo propio de lo extraño mediante los antígenos de histocompatibilidad. Cuando el linfocito se encuentra con algo extraño, lo ataca formando anticuerpos específicos para ese antígeno. Una vez los anticuerpos se unen con el antígeno se elimina su toxicidad. El proceso puede durar entre 5 ó 7 días y una vez pasado, se conservan unas células de memoria preparadas para actuar en caso de encontrarse ante el mismo antígeno más rapidamente.

Investigación farmacológica

Es una investigación bastante compleja, ya que para comercializar el producto pueden pasar de 8 a 12 años y solo 1 de cada 1000 sustancias estudiadas sirve como medicamento.
Hay una parte de los fármacos de origen artificial. Para su fabricación tiene una parte fundamental la informática, ya que en el ordenador se puede recrear y hacer cambios sin tener que fabricar el medicamento, así que cuando la sustancia tiene el efecto deseado, se fabrica.
La mayoría de los medicamentos son de origen natural porque los sacamos de seres vivos como la penicilina. (Un antibiótico que se saca del hongo penicilium notatum.)

En la investigación nos encontramos con un problema, la experimentación con animales, ya que crea un debate ético sobre si está bien o mal, pero es necesario porque sería una irresponsabilidad probar el fármaco en humanos sin saber los efectos adversos y comercializarlo sin haberlo testado suficientemente como paso con la talidomida.
   
Los experimentos con animales están regulados por una serie de leyes porque antes se experimentaba sin ningún control. Se han buscado sustitutivos ( hacerlos virtualmente, con microorganismos, con organismos más primitivos o con cultivos celulares )pero no reemplazan totalmente la experimentación con animales.

Primero se prueba el fármaco con bacterias para comprobar si produce cáncer. Esto se ve si la bacteria sufre mutaciones.
Una vez comprobado que no es cancerígeno, se prueba su toxicidad con roedores ( si mata a más de la mitad de los sujetos, es toxica ) y su toxicidad a lo largo del tiempo. Finalmente se comprueba a que órganos afecta y sus efectos sobre la fertilidad y daños fetales.

Una vez probado los fármacos con animales, se prueba con personas y pasa por distintas fases:
Se prueba con 20 individuos sanos, informados y que cobran. En esta fase se trata de comprobar la dosis adecuada, como se distribuye por el organismo, como se metaboliza y sus efectos secundarios más frecuentes. Esta fase puede durar un mes.
En esta fase se coge a 100 voluntarios enfermos, informados, con consentimiento y no cobran. Se realiza lo que se llama ensayo doble ciego, ya que se da el fármaco a la mitad de los voluntarios y placebo a los demás sin que lo sepan ni investigadores ni voluntarios con el fin de eliminar las expectativas personales para que no se falseen las pruebas. Esta fase puede durar varios meses.
Finalmente se utilizan miles de voluntarios con las mismas condiciones de antes para averiguar la dosis correcta, posología y seguridad a largo plazo. Esto puede durar varios años.
Una vez el fármaco ha pasado por estas fases, se proporciona la información de los ensayos a las autoridades sanitarias pertinentes para que estas den su visto bueno para la comercialización. Este proceso puede durar unos 2 años.
En algunos casos de enfermedades graves se da el fármaco sin probar a los pacientes bajo su consentimiento. Esto es lo que se llama ensayo experimental y tiene que ser público.

Comercialización

En los países ricos el estado está obligado a velar por la calidad e inocuidad de los bienes de consumo, especialmente los fármacos. Para ello existen unos organismos gubernamentales que autorizan la comercialización como la Agencia Española del Medicamento o Agemed, la FDA americana o la Agencia Europea.

Estas agencias contratan a expertos que miran con lupa toda la investigación y dan el visto bueno o no. Cuando se da el visto bueno, se da la patente a la empresa investigadora durante 20 años para rentabilizar su inversión. Después de esos 20 años, la empresa pierde la patente y cualquier empresa farmacéutica puede fabricar y comercializar el fármaco tras los controles pertinentes. Estos medicamentos se denominan genéricos y se nombran por su principio activo.

Como consecuencia los fármacos son más baratos para pacientes y para sistemas sanitarios.
Alrededor de esto existe una polémica en la cual las empresas descubridoras afirman que no consiguen rentabilizar el medicamento en 20 años y que si no tienen dinero no podran investigar más.


Salud para todos

No podemos negar que la medicina sea cara ( un día en el hospital puede costar entre 300 y 400 euros ), por eso desde 1883 se creó en algunos países un seguro sanitario. Fue en Alemania y consistía en que el estado recaudaba una contribución a cada empresa y trabajador con el fin de afrontar los gastos médicos de los mismos.
Hoy en día hay distintos tipos de seguros: públicos o privados, o de cobertura total o parcial de los gastos.
Todos los sistemas sanitarios tienen problemas como tratar adecuadamente a toda la población o que cuadren las cuentas.

Desde la II Guerra Mundial, los gobiernos empezaron a plantearse como mejorar la salud de sus respectivas poblaciones y encontraron 2 métodos:
Por medio de campañas intensivas. Como por ejemplo la vacunación ( disminuyó la mortalidad por infecciones ), mamografías ( a partir de ciertas edades), citologías ( para el cáncer de útero ) y ecografías ( para el cáncer de próstata ).
Construyendo más infraestructuras locales ( ambulatorios y centros de atención primaria ). En  estos sitios se promueve la medicina preventiva.

En este contexto se creó la OMS con el fin de mejorar el nivel de salud de la población.
Estos métodos no son excluyentes sino complementarios, porque ademas de promover la medicina preventiva, controlar la potabilidad del agua y buen funcionamiento del alcantarillado, dar cuidados a madres y recién nacidos, ser centros de planificación familiar, tambié son los centros donde se realizan las campañas intensivas.

La medicina alternativa
Medicina o terapia alternativa son esas que están fuera del sistema médico oficial porque no han pasado ningún control científico.