Los genes son responsables de todas nuestras características: el crecimiento, el desarrollo, el color de nuestro pelo, el largo y hasta la forma de la nariz, el color de nuestros ojos, la forma de nuestras manos. Esta regulación se ejerce a través de la síntesis de las proteínas, que son las que en definitiva controlan todo el proceso metabólico.

En la medida que avanza el conocimiento de la genética, más se convencen los científicos que una buena parte de nuestras enfermedades dependen de algún modo de errores de nuestros genes, aun aquellas cuyos síntomas aparecen cuando el individuo ya es adulto. Se sabe, por ejemplo, que si se ingiere mucha sal, algunos individuos desarrollan hipertensión. En cambio otros, que ingieren mucha sal, no sufren la enfermedad. Esta diferencia es genética. Lo mismo sucede con la ateroesclerosis. Es así como en muchos individuos, que comen grasas saturadas, sufren un aumento del colesterol sanguíneo que se deposita posteriormente en las paredes de las arterias. Otros en cambio, aun cuando comen exceso de grasas saturadas, su colesterol es normal. La regulación del nivel del colesterol sanguíneo está dada por cinco a seis genes distintos, siendo éstos los responsables de la susceptibilidad a la ateroesclerosis.

Muchos individuos son fumadores y a algunos les produce cáncer y a otros, no. Muchos individuos comen en exceso y algunos son obesos y otros, no. En ciertas personas los genes son tan eficientes, que contrarrestan el factor nocivo. En otros, en cambio, el factor nocivo supera la eficiencia de los genes y aparece la enfermedad.

Mucho queda aún por conocer la forma de cómo actúan estos diversos genes y cómo condicionan la mayor a menor susceptibilidad a diversas enfermedades. Junto a estas patologías, cuya causa depende de la interacción de muchos genes, existen otras en que la alteración es de un solo gen. Este gen alterado condiciona la síntesis de una proteína anormal que no es capaz de desempeñar su función normal, la que finalmente termina por la aparición de una determinada enfermedad. En otras condiciones el gen no transcribe nada y sencillamente falta la proteína. Tal es el caso de la gamma globulinemia, en que no se sintetiza la gamma globulina y el paciente padece de continuas infecciones. Otras veces, el error es más pequeño y la proteína se sintetiza, pero hay una modificación en su constitución y por lo tanto es ineficiente para desempeñar su función. Tal es el caso de muchas enzimas.

Se conocen más de tres mil de estas enfermedades, debidas al error en un gen. Cada una de ellas, de escasa prevalencia, pero todas, en su conjunto constituyen un serio problema médico. Muchas veces producen limitaciones graves y su tratamiento, siempre paliativo, es muy costoso.

Un ejemplo, es la fenilquetonuria, una enfermedad muy cruel, en la que el niño nace sano, pero poco a poco se le va lesionando su cerebro, hasta producir un daño profundo.

Su causa es la alteración de un gen, que codifica la síntesis de la enzima, la fenilalanina hidroxilasa, que es indispensable para metabolizar el aminoácido fenilalanina. Al no poderse degradar la fenilalanina, ésta se eleva en la sangre, causando un daño cerebral. El único tratamiento que existe es paliativo. Hay que realizar el diagnóstico en el mismo momento de nacer y desde allí en adelante, hay que alimentarlo para siempre, con una dieta sintética que no contenga fenilalanina. Esto es muy difícil, porque la fenilalanina está presente en todas las proteínas de los alimentos.

Con los avances de la manipulación genética, los científicos se han visto tentados a estudiar la posibilidad de reemplazar el gen defectuoso por otro normal. Si así fuera, sería el tratamiento radical de la enfermedad. Para esto habría que conocer muy bien cuál es el gen alterado y cuál es la falla específica que produce para posteriormente actuar sobre ese gen en todas las células del organismo o al menos, en todas las células de un determinado órgano. Muchos creen que estamos aún muy lejos de lograrlo, sin embargo, otros piensan que es posible en los próximos años, lograr la terapia génica. Veamos dónde estamos.

En 1982, Spradling y Rubin, consiguieron por primera vez corregir un gen defectuoso en la mosca drosófila. Para introducir el gen a la célula, usaron un rotavirus, al que le acoplaron el gen correcto. Una vez dentro de la célula, el gen comenzó a codificar la proteína adecuada y de este modo se curó la enfermedad de la mosca. El primer y gran obstáculo para la terapia génica era poder entrar con el gen correcto al interior de las células. Estos virus parecían como los más adecuados, debido a que son capaces de entrar a las células e insertar su información genética en un cromosoma celular.

También ha sido posible introducir, experimentalmente, un gen a células de mamíferos aisladas, utilizando un rotavirus obtenido de un sarcoma de rata, que portaba un gen de resistencia al antibiótico neomicina. Se infectaron con este virus células precursoras de granulocitos extraídos de la médula de ratones, las cuales, posteriormente, se inocularon a ratones irradiados con lo que se destruyeron sus células sanguíneas de la médula. Posteriormente, en el bazo del ratón irradiado, se comprobó la resistencia a la neomicina, lo que demuestra el éxito de la trasferencia genética (figura 1).

¿Es posible introducir genes a células humanas y que posteriormente funcionen como tal?. Por ahora, las investigaciones se han orientado hacia aquellas enfermedades genéticas que afectan a células más accesibles, como son por ejemplo, las células de la médula ósea. Una de las características más relevantes del proceso hematopoyético es que sólo una fracción muy pequeña, menos del 1%, de las células poseen capacidad de autorenovación, esto es, la propiedad que - por división celular- son capaces de generar dos células hijas perfectamente iguales a la progenitora, siendo éstas las células troncales. Naturalmente, ésta seria la célula ideal para introducir genes exógenos, ya que asegura que el nuevo gen va a ser incorporado en forma uniforme a todas las células que se diferencian a partir de ésta. El 99% restante de las células de la médula corresponde a células en distintos estados de diferenciación.

De este modo, si pudiéramos contar con una muestra adecuada de células troncales, se les podría introducir el gen correcto, cultivarlas y luego devolverlas a la médula. Así se podrían tratar enfermedades que afectan a la síntesis de la hemoglobina, ya que los glóbulos rojos se originan en la médula ósea se generan de estas mismas células troncales. Una de estas enfermedades es la B talasemia, que consiste en que existe anormalidad en una de las cadenas de la hemoglobina, la que podría corregirse introduciendo el gen correcto en las células progenitoras que sintetizan la hemoglobina.

Aún más, un tratamiento que se vislumbra como altamente satisfactorio está ya disponible para la B-talasemia. Costantini y sus colaboradores de la Universidad de Columbia, USA, han utilizado un modelo animal de esta enfermedad en ratones para demostrar que el defecto genético puede ser corregido por medio de la trasferencia del gen normal a células genéticamente deficientes. Así, han clonado los genes de la B-globina humana o de ratón (es parte de la molécula de hemoglobina), y lo han inyectado en el óvulo fertilizado de ratón, colocando luego estos óvulos en madres adoptivas. Los hijos así nacidos tuvieron el gen normal, por lo que sintetizan la cadena normal de B-globina, desapareciendo los síntomas de la anemia. Curiosamente, este mejoramiento de los ratones es más evidente si se inyectan los genes humanos en vez de los del ratón. Aunque este tratamiento no puede usarse directamente en humanos, el experimento demuestra que un gen puede substituir al gen defectuoso y así aliviar la enfermedad.

Un importante escollo que es necesario salvar en esta tecnología es la selección del vector adecuado. En este sentido, los virus DNA aparecen como los mejores candidatos ya que pueden aceptar trozos de DNA foráneos. Por supuesto, es necesario previamente asegurarse que el virus preparado de este modo no sea patógeno como virus, evitando así que el remedio sea peor que la enfermedad.

Se ha estado investigando también con otros probables transportadores. En lugar de los virus, se han ensayado agentes químicos, como el fosfato de calcio. En este sentido han trabajado Graham y Van der Eb y, posteriormente, Richard Axel, en el perfeccionamiento del método. Ello ha permitido incorporar el gen que confiere resistencia al metotrexato a células de la médula ósea en cultivo. Este compuesto, que es utilizado en la quimioterapia del cáncer como agente antifólico, no alteraría el funcionamiento normal de las células hematopoyéticas.

Muchas variables se han ensayado, pero en definitiva, todas ellas consisten en poner físicamente el gen dentro de la célula, como por ejemplo, mediante una microinyección. Mediante esta técnica, recientemente, Hammer en Inglaterra, consiguió introducir el gen de la hormona de crecimiento hipofisiaria en el óvulo fecundado de ratas por deficiencia genética de esta hormona. El gen funcionó y el resultado fue que la rata nació y creció casi el doble del tamaño de una rata normal, siendo la primera vez que un gen introducido en una célula de mamífero funcionaba coma tal (figura 2).

Este hecho de gran trascendencia, ha despertado un enorme interés entre los investigadores que se dedican al estudio del crecimiento animal, como son aquellos que se realizan con cerdos y ovejas y que ya han tenido éxito, logrando animales de rápido crecimiento (figura 3).

Con la misma técnica de inyectar genes en huevos fertilizados, recientemente (marzo 1987), investigadores del Instituto Tecnológico de California y de La Universidad de Harvard (Leroy Hood y cols), publicaron un trabajo en que dicen haber sido capaces de curar una enfermedad genética y fatal de las ratas, llamada mutación de tiritones, mediante el trasplante de genes. La enfermedad es causada por la ausencia genética de una proteína que envuelve los nervios en el cerebro y la médula. Se trata de una proteína de la mielina. Ellos pudieron aislar el gen (trozo de DNA), que codifica a esta proteína y lo pudieron introducir a huevos fertilizados provenientes de ratas que tenían la enfermedad, y luego los implantaron en una rata, madre sustituta. Nació así una rata sin la enfermedad y con su mielina normal. Posteriormente, al cruzarse estas ratas, pudieron observar que el gen introducido se trasmitía a las próximas generaciones. (figura 4).

Indudablemente, este nuevo campo de la medicina y la tecnología, produce reservas a muchas personas. Para muchos la aplicación de esta nueva tecnología puede constituir un gran peligro, ya que podría producir cambios imposibles de prever. Sin embargo, aquí hay que establecer una diferencia fundamental. Es diferente tratar por terapia génica a enfermedades que afectan a las células somáticas, que tratar de modificar los genes de las células reproductoras, como son las casos de las ratas, cerdos y ovejas recién descritos. En el primer caso, es una corrección que se introduce al material genético, y sólo afectarla al individuo en cuestión y por lo tanto no se trasmitiría a las siguientes generaciones. En el segundo caso, el gen se incorporaría a las células germinales y se transmitirían a las próximas generaciones. Hasta ahora, las investigaciones van dirigidas al primer caso y es difícil que se detengan, porque los pacientes que padecen de enfermedades genéticas, en la actualidad, no tienen ninguna esperanza y el trasplante de genes sería su única posibilidad.

En resumen, los conocimientos de la regulación genética y el desarrollo de las tecnologías de manipulación de genes, han abierto las expectativas de corrección de deficiencias genéticas que producen enfermedades, que hasta ahora no tenían una posibilidad real de tratamiento. Investigadores de todo el mundo están alertas a esto y hace algunos años (1983), se celebró una reunión en el Laboratorio de Cold Spring Harbor, USA, para discutir las perspectivas reales de la terapia génica. Los distintos exponentes, se mostraron más bien escépticos. Sin embargo, desde entonces hasta ahora se han producido nuevos avances, y probablemente los mismos expositores, en alguna medida, han modificado ya su posición. Con todo, no podemos decir cuán cerca o cuán lejos estamos de esa realidad.
La terapia génica presenta aún varios problemas que se están resolviendo.

1)Es necesario identificar al gen defectuoso, responsable de la codificación de una proteína alterada. Ahora es posible, porque las metodologías de manipulación genética han sido descritas y de hecho, en algunas enfermedades, esos genes ya se han identificado. Se requiere sí, de mucho trabajo rutinario y de mucha investigación que consume tiempo, esfuerzos y recursos, para llegar a idividualizarlos todos. En mayo de 1987, el Senado de USA, aprobó un presupuesto de 5 años, por un total de 2000 millones de dólares, para identificar al genoma humano completo.

2) De acuerdo a la información anterior, es posible sintetizar un gen correcto, porque ya existe la maquinaria y los procedimientos de laboratorios para hacerlo.

3) Luego, ese gen tiene que introducirse dentro de las células del organismo, utilizando un virus como vector. Sin embargo, es distinto introducir un gen en una célula aislada, que introducir el mismo gen en todas las células de un tejido. Una posibilidad es utilizar como vectores a proteínas sanguíneas que normalmente entran a las células, como es el caso de lipoproteínas, de vitaminas o de proteínas transportadoras de iones, tales como fierro, cobre u otros. Existen proteínas receptoras en la membrana celular, que reconocen estas proteínas transportadoras y reaccionan produciendo una invaginación de la pared, para dejarlas entrar. Esto aún no ha sido explorado, pero el largo trayecto que separa la membrana celular del núcleo y la gran cantidad de nucleasas intracelulares nos hacen ser escépticos, al menos por ahora.

4) Si el gen puede entrar al interior de la célula, no significa necesariamente que vaya a ejercer su funcionamiento en forma efectiva. De hecho, el proceso de regulación de la expresión genética, es extraordinariamente complejo, y en la célula están lejos de conocerse con toda claridad. No se sabe con exactitud aún como se realiza la regulación genética, o qué hace que un gen se exprese en determinado momento y en otro no. Existen indicios, pero aún no está el proceso clarificado. Finalmente, la célula en su interior, con sus intrincadas infraestructuras, podría impedir que un gen incorporado a la célula, pueda trabajar eficientemente a que su expresión sea adecuadamente regulada.

Todos estos aspectos, están aún lejos de tener una respuesta clara, sin embargo, por los conocimientos actuales podemos pensar que la posibilidad existe, y también podemos decir que los avances de los conocimientos están superando nuestra imaginación.