Ya conocemos el genoma de diversos animales y también el genoma humano. Pero para llegar a beneficiarse de estos nuevos conocimientos no basta conocer la secuencia de los miles de millones de bases del DNA que lo constituyen. Mas allá de ello, es necesario descifrar los mensajes que contiene esas secuencias de cuatro letras, y dentro de ella individualizar a cada uno de los miles de genes que constituyen la secuencia, para luego llegar a conocer la función que desempeña cada uno dentro del proceso de crecimiento y desarrollo, e incluso llegar a conocer su rol a nivel molecular. Hasta hace poco tiempo se veía como una tarea muy difícil. Era como tratar de buscar agujas en un pajar. Sin embargo se han ido desarrollado nuevas técnicas y procedimientos que permiten individualizar un determinado gene y conocer su estructura y luego bloqueando su actividad, observar el impacto que produce, ya sea en el animal entero o en alguno de sus órganos o tejidos. Para esto último se está utilizando una técnica que se ha llamado "knock out", que está siendo ampliamente utilizada por numerosos centros de genética (Pequeñas moléculas de RNA son capaces de anular genes). Por la descripción de esta trascendente técnica sus autores han sido recientemente galardonados con el premio Nobel de Fisiología y Medicina del año 2007. Se trata de Mario Capecchi, investigador del Howard Hughes Medical Institute de la universidad de Utha en Salt Lake City, Oliver Smithies de la Universidad de Carolina del Norte y Martin Evans de Cardiff University de Inglaterra (fig. 1).

Se trata de una técnica realmente revolucionaria para el estudio de la biología de los mamíferos. Los biólogos para estudiar el funcionamiento en el organismo de los mamíferos habían estado trabajando por mucho tiempo con métodos poco precisos y de confusos resultados. Se habían tenido que limitar a estudiar roedores a los que se les había alterado al azar su DNA, ya sea por mutaciones naturales o porque habían sido sometido a la aplicación de sustancias químicas mutagénicas, sin saber exactamente que gene había sido el afectado. Para ese entonces la posibilidad de llegar a cambiar un gene específico para estudiar su efecto, era un sueño inalcanzable.


El knock-out

Capechi y Smithies, trabajando en forma separada pudieron colocar un trozo de DNA conocido en un lugar específico del cromosoma de una célula cultivada en el laboratorio. Más adelante pudieron provocar una mutación en un trozo de DNA y colocarlo en la levadura mediante el proceso llamado de "recombinación homóloga". Claro que había una diferencia muy grande en colocar ese mismo gene, no en un organismo unicelular, sino en un lugar preciso de la célula de un mamífero. Tanto fue así, que a Capechi le rechazaron un grant en el NIH cuando propuso esa investigación, recomendándole que se olvidara de esa idea que era irrealizable. Sin embargo siguió porfiadamente adelante y rasguñando algunos dineros de otros grants, llegó a demostrar que por la técnica de recombinación homóloga era posible modificar genes en células de mamíferos. Claro que en un comienzo fue en células de mamíferos cultivadas en el laboratorio y no en animales enteros.

Mientras tanto Martin Evans había estado trabajando con células troncales de embriones de lauchas, que como se sabe pueden llegar a diferenciarse en cualquier tipo de tejido, pudo observar que estas también podrían cultivarse en el laboratorio y que por la misma técnica de recombinación homóloga, se podían llegar a modificar genes específicos en su interior. Unos pocos años más tarde, el mismo Evans y sus colaboradores demostraron que podían llegar a tener lauchas a las que previamente, en la etapa de embrión, se les había inyectado células troncales de otro animal. El resultado era una quimera, un animal cuyos tejidos era una mezcla de células troncales, mezcladas con las células normales del embrión huésped. Observaron que en muchas de estas quimeras, por el azar, las células troncales habían llegado a producir espermios u óvulos, y cuando estas quimeras se cruzaban, algunos de sus descendientes tenían sus tejidos enteramente constituidos por células genes provenientes de las células troncales.

Capecchi y Smities pronto se dieron cuenta que con estas quimeras era muy posible que las células troncales, con la mutación deseada, llegaran a constituir todos los tejidos de la laucha, asegurándose que todas las células del organismo tuviesen la mutación deseada. Es decir, lograrían una laucha con un gene específico totalmente bloqueado. Una vez logrado esto, con el cruzamiento de estos animales entre si se podría crear una cepa de lauchas con el bloqueo completo de un determinado gene (figura 2).

Habiéndose demostrado que la técnica funcionaba, pronto cada biólogo quiso disponer de una cepa de lauchas con el gene de su interés absolutamente bloqueado (noqueado). El tiempo ha transcurrido y por el uso de esta tecnología ya se ha conseguido bloquear 11.000 genes diferentes en lauchas. En cada caso los investigadores han podido observar qué sucede de anómalo en ausencia de cada uno de esos genes, ya sea en el proceso de crecimiento, y de maduración tanto desde el punto de vista morfológico o metabólico. Es así como se ha ido conociendo cual era la función normal de cada uno de esos genes, extrapolando estos hallazgos a la especie humana. Así se han podido reproducir y estudiar diversas enfermedades monogenéticas que afectan a los seres humanos, como por ejemplo fibrosis quística y muchas otras. También en lauchas noqueadas se ha observado deformaciones de las extremidades o alteraciones en diferentes órganos. Mirando hacia el futuro, ya está programado llegar a bloquear cada uno del total de genes que forma el genoma de la laucha, llegando así a conocer la función de cada uno y todos los genes de la laucha (Science, Junio 30 del 2006).