Hoy se puede afirmar que todas las enfermedades están inscritas en nuestros genes, aun las que pueden aparecer a lo largo de la vida. En ocasiones es un solo gene el que emite una información incorrecta, generando con ello una proteína incorrecta que no puede desempeñar su función, lo que bloquea el proceso metabólico correspondiente. Se produce así alguna enfermedad que se denomina monogenéticas, a diferencia de otras enfermedades en que hay varios genes comprometidos. Se conocen más de cinco mil enfermedades monogenéticas diferentes. En ellas, por lo general, los síntomas se inician ya desde el momento de nacer. Tal es el caso, entre otras, de la "fibrosis quística" o la "oligofrenia fenilpiruvica". En ellas, es un nucleótido (una base del DNA) del gene, el que se ha mutado y como consecuencia de lo cual la proteína que codifica es anómala (Salud, enfermedad y genética).

Son éstas las enfermedades que en la actualidad se han estado tratando de corregir mediante la introducción a la célula del gene correcto (terapia génica), lo que no siempre ha tenido resultados satisfactorios. Pero ahora, en la reciente reunión de la American Society of Gene Therapy, celebrada en Junio en la ciudad de Washington, varios trabajos presentados confirman la posibilidad, ya no de agregar el gene normal completo, sino que corregir el error producido por "un nucleótido" en el gene, y que es la causa de la enfermedad. La técnica utilizada se ha llamado "quimeroplastia", porque se basa en el uso de una molécula híbrida de DNA y RNA (una quimera). Lo interesante es que esta quimera puede engañar al mecanismo que normalmente repara los errores genéticos e inducirlo a que cambie el nucleótido aberrante por el nucleótido correcto (Science, Julio 16, 1999, pág. 316).

Ello puede significar un gran avance en relación a la actual terapia génica, que trata de introducir a la célula un gene completo. Para ello, por lo general se ha utilizado un virus, al cual se le adiciona el gene correcto, el que es capaz de "infectar" una célula determinada, lográndose de este modo insertar el gene en el genoma correspondiente. Pero desgraciadamente el gene puede quedar injertado en cualquier parte del genoma, y no quedar sujeto a los mecanismos de regulación del gene normal. Ello significa que el nuevo gene se puede activar en un tiempo equivocado y en cantidades anormales.

En cambio, la quimeroplastia no necesita de un virus. Basta una pequeña envoltura sintética de una capa bilipídica, llamada liposoma, para envolver y transportar la molécula quimérica DNA-RNA. Esta, al penetrar la pared celular, se une al lugar específico del gene, induciendo a la maquinaria correctora para que cambie la base correspondiente.

La tecnología empleada no sólo permite corregir un error, sino también puede inducirse en animales experimentales, un error a propósito de un gene (una mutación), y así preparar animales que tengan una determinada enfermedad, lo que es muy útil como modelo para estudiar enfermedades correspondientes en humanos. Lo que es también muy interesante es que esta técnica no sólo funciona en las células animales, sino también en las plantas, lo que permite con ello crear nuevas mutaciones específicas que les proporcionen características deseadas, como retrasar la madurez o incrementar la resistencia a herbicidas.


Como se ha logrado

El proceso requiere que previamente se conozca la estructura del gene alterado, y dentro de el, conocer cuál es el nucleótido que provocó la mutación, y dónde está ubicado en el genoma. Así se puede preparar un pequeño trozo complementario del DNA, en que la única diferencia esté en el nucleótido que se desea cambiar. La molécula quimérica a utilizar se prepara con cinco bases de DNA y dos segmentos de RNA de 10 bases, también complementarias. Este se envuelve en un ribosoma, que va a penetrar a la célula. Ya dentro del núcleo, el trozo del DNA, va a buscar el trozo complementario en el genoma y se va a unir a él.

Quien primero vio que esto funcionaba fue Eric Kmiec de Thomas Jefferson University, en Philadelphia. Su experimento lo realizó con el gene llamado "ras", que desde hace algún tiempo se sabe que puede convertirse en un gene causante de cáncer, al cambiarle en un lugar determinado una base (timina), por otra (guanina). Kmiec introdujo a células que contenían el gene ras, la molécula quimérica correspondiente, con lo que se produjo el cambio exacto de la base en el gen ras, observando que al poco tiempo estas células comenzaban a transformarse en cancerosas.

Más tarde, Kyonggeun Yoon, un químico y biólogo molecular del mismo laboratorio de Kmiec, observó que, usando la quimera DNA-RNA no sólo se podía corregir mutaciones de una sola base, sino que también podía producir mutaciones. Ello lo logró en un gene humano que previamente había introducido a un cuy. Se trataba del gene que codifica la enzima fosfatasa alcalina. Para su sorpresa, la mutación se producía en un 30% de las células tratadas, lo que con la terapia génica convencional no pasaba del 2%.

Luego investigadores del mismo laboratorio extendieron el trabajo mostrando que también se podían corregir mutaciones de una sola base en el gene de la hemoglobina en células de pacientes con "anemia de células falciformes" (Science, Septiembre 6, 1996, pág. 1386). El 10% de las células normalizaban su gene.

Todo esto parecía demasiado bueno como para que fuera verdad, por lo que hubo muchas reacciones escépticas. Sin embargo, Yoon despejó todas las dudas con una serie de experimentos que publicó recientemente en Nature Biothecnology (Diciembre 1998). Introdujo moléculas quiméricas DNA-RNA en células de ratas albinas que genéticamente están imposibilitadas de producir el pigmento melanina, debido a la mutación. La carencia de este pigmento hace que las ratas sean blancas, pero al cultivarlas con la quimera, éstas se volvieron negras, ya que se restableció la función del gene.

Kmiec trata de explicarse todo el proceso del cambio específico de una base inducido por la quimera pensando que es ella la que induce el reemplazo de la base específica, engañando al normal mecanismo reparador. Este, según el modelo del DNA de la quimera, restablece la base original que calza perfectamente en la molécula de DNA.


De las células, al animal entero

En el año recién pasado, Clifford Steer y colaboradores de la Universidad de Minneapolis, mostraron que podían producir ratas con una enfermedad semejante a la hemofilia al introducirles una mutación al gene que codifica un factor necesario para inducir la coagulación. Ellos lo lograron introduciendo moléculas quiméricas que fueron transportadas en liposomas. Luego hicieron la experiencia al revés, revirtiendo la hemofilia de perros con una quimera apropiada, logrando así que el gen se normalizara y codificara el factor de coagulación normal.

En el Congreso recién pasado de la American Society of Gene Therapy (1999), Li-Wen Lai, una gentista y bióloga molecular del Health Sciences Center de la Universidad de Arizona, en Tucson, señaló que ella y su esposo, el nefrólogo Yeong-Hau Lien, habían usado una quimera DNA-RNA para corregir un defecto metabólico en rata. Se trataba de una enfermedad que imposibilita la producción de una enzima llamada anhidraza carbónica II, lo que dificulta la regulación del pH en la sangre del animal. La quimera envuelta en liposoma la introdujeron a través de los uréteres de la rata. El gene se corrigió en el 15% de las células de sus riñones, lo que posiblemente bastaría para que se regulara el pH sanguíneo.

En otro trabajo, el grupo de Steer mostró los resultados de un experimento realizado en las ratas Gunn, que tienen un gene alterado que imposibilita la producción de una enzima que degrada la bilirrubina. Estas ratas sirven como modelo para una rara enfermedad en humanos que se denomina enfermedad de Crigler-Najjar, en la que el paciente no puede metabolizar la bilirrubina, elevándose ésta en la sangre hasta alcanzar niveles tóxicos que dañan el cerebro. El paciente tiene una ictericia intensa por lo que debe estar entre 12 a 14 horas diarias bajo una luz azul, la que promueve la degradación de la bilirrubina.

Steer trata a estas ratas Gunn mediante una quimera apropiada, con lo que consigue corregir el defecto genético en más del 40% de sus células hepáticas, mediante lo cual se normaliza la bilirrubina. En este caso, la quimera la encapsula en liposomas, en cuya superficie llevan además una molécula específica que calza con receptores de células hepáticas. En esta forma los liposomas entran exclusivamente a dichas células. "En el Congreso, algunos me dijeron que no creían en mis resultados", señala Steer. "Pero más y más laboratorios están obteniendo éxitos similares y la gente comienza a aceptarlos".

En base a todos estos antecedentes, Steer espera iniciar un tratamiento en tres pacientes con la enfermedad de Crigler-Najjar. Para ello deberán previamente lograr la aprobación del Food and Drug Administration. Si todo anda bien, esta fantástica tecnología abriría grandes posibilidades para tratar muchas otras enfermedades metabólicas del hígado que afectan al tejido hepático.


La técnica llega a la agricultura

En la actualidad ya son numerosas las variedades de semillas manipuladas genéticamente que ya están en plena producción. Ellas se han modificado introduciéndoles genes con lo que adquieren diversas condiciones beneficiosas, como resistencia a herbicidas, mayor tolerancia a plagas o logran en ellas la elaboración de diversos productos (Science, vol. 285, Junio 16, 1999, pág. 367). Así por ejemplo, se planifica que en el año 1999, en Estados Unidos el 40% del cultivo de maíz, el 50% de algodón y el 45% de la soya, se cultivara con semillas genéticamente modificadas por este método convencional. Sin embargo, en muchos países de la Comunidad Europea, los activistas están cuestionando la manipulación genética de plantas, porque afirman que introducirles genes puede ser peligroso por posibles efectos nocivos aún desconocidos.

En el caso de las quimeras, no se estarían introduciendo genes externos, por lo que se espera que no despierte tanta resistencia. Serían sólo pequeñas moléculas las que introducirían y producirían los cambios. Así se podrían inactivar genes en algunas plantas, o inducirlas a que produzcan determinadas sustancias nutritivas, y que adquirieran otras condiciones.

Así por ejemplo, Gregory May del Samuel Roberts Noble Foundation, mediante la técnica de quimeras logra células de tabaco resistentes al herbicida sulfonilurea. La quimera, al cambiar una base del gene que codifica la enzima acetolactato sintetasa, inhibe la respuesta de sensibilidad al insecticida. Como éste, muchos otros trabajos están ya en ejecución para producir mutaciones que inactiven diversos genes.