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1 TEMA 4: AVANCES BIOMÉDICOS 1.- TRASPLANTES DE ÓRGANOS Trasplante o injerto en medicina es un tratamiento médico complejo que consiste en trasladar órganos, tejidos o células de una persona a otra. El órgano trasplantado reemplaza y asume la función del órgano dañado del receptor, salvándole la vida o mejorando la calidad de vida. Una variedad de órganos macizos y tejidos pueden ser trasplantados, incluyendo riñones, pulmones, corazones, y precursores hematopoyéticos. Hay algunos riesgos asociados con este procedimiento que dependen del tipo del trasplante, que frecuentemente incluyen infección y rechazo del injerto. El primer trasplante con éxito de nuestra época registrado fue de córnea en 1905, llevado a cabo por Eduard Zirm. El primero de riñón fue en el Peter Bent Brigham Hospital en 1951 y el primero de corazón se realizó el 3 de diciembre de 1967 (45 años). En función de la relación existente entre el donante y el receptor se diferencian varios tipos de trasplantes: Autotrasplante. El donante y el receptor son el mismo individuo. No existe riesgo de rechazo. Ejemplo: autotrasplante de piel en quemados. Isotrasplante. El donante y el receptor son hermanos gemelos. Alotrasplante. El donante y el receptor son genéticamente distintos y de la misma especie. Este es el tipo de trasplante más común de células, tejidos y órganos entre humanos. Para evitar el rechazo generalmente se necesita tener en cuenta la inmunocompatibilidad entre donante y receptor. En la mayoría de casos es necesario tomar fármacos inmunosupresivos para garantizar la vida del injerto. Xenotrasplante. El donante y el receptor son individuos de diferentes especies. Por ejemplo, los reemplazos valvulares pueden usar válvulas bovinas o porcinas. También se han utilizado babuinos. Tipos de donantes: Donante vivo. Se le extrae el órgano mientras el donante está vivo. Para que el donante pueda sobrevivir después del procedimiento, el órgano o tejido extraído debe ser renovable o no esencial para la vida (por ejemplo, un solo riñón de una persona que tiene un par de riñones normales). La sangre, la piel, la médula ósea, los riñones, y los lóbulos del hígado pueden ser trasplantados en esta manera. Donante cadavérico. En este caso el donante puede ser un individuo fallecido en muerte encefálica. Los órganos que se van a trasplantar se mantienen vivos hasta el trasplante mediante técnicas de ventilación artificial y drogas específicas para ello, que permiten que el corazón siga latiendo e irrigando los órganos a ser trasplantados.

2 Por muerte encefálica se entiende el cese irreversible y permanente de las funciones de todas las estructuras cerebrales, lo cual es incompatible con la vida. Para que un paciente se considere en muerte cerebral o encefálica debe ser confirmado por tres médicos no relacionados con el trasplante que se va a llevar a cabo posteriormente. Compatibilidad y rechazo A fin de minimizar el efecto de rechazo, en los trasplantes se tiene en cuenta la compatibilidad entre donante y receptor. Las moléculas expresadas en las superficies de las células pueden ser reconocidas por el sistema inmune. Muchos de estos antígenos existen en variantes múltiples dentro de la población, y cada persona tiene su propia colección de estructuras químicas en sus células que su sistema inmune tiene que tolerar. Es prácticamente imposible que dos personas no genéticamente idénticas tengan los mismos antígenos en sus células, así que un órgano o tejido de un trasplante va a contener antígenos distintos a los del receptor. El sistema inmune reconoce las células del injerto que muestran estas moléculas extrañas como invasoras, y ataca el órgano trasplantado en un proceso llamado rechazo. Para reducir el riesgo y la severidad del rechazo, se busca un donante que comparta con el receptor la mayor cantidad de antígenos que pueden generar una respuesta inmune particularmente fuerte, como el complejo mayor de histocompatibilidad (también llamado sistema HLA en humanos) y las glicoproteínas que determinan el grupo sanguíneo. Posteriormente al trasplante la persona receptora debe recibir fármacos inmunosupresores, para evitar que el órgano sea reconocido como extraño y se produzca un rechazo. Qué son fármacos inmunosupresores? Uno de los principales problemas que presentan los trasplantes es el rechazo del órgano o tejido trasplantado. El rechazo puede ocurrir en dos direcciones. Por un lado, el paciente puede rechazar el injerto, pero también se puede desarrollar una respuesta inmunitaria del injerto contra el receptor. La Organización Nacional de Trasplantes (ONT) es un organismo público español encargado de los asuntos relacionados con trasplantes. Su promotor y actual director es el nefrólogo Rafael Matesanz. Es un organismo coordinador de carácter técnico, fundado en 1989 y perteneciente al Ministerio de Sanidad y Consumo, encargado de desarrollar las funciones relacionadas con la obtención y utilización clínica de órganos, tejidos y células.

3 2.- INGENIERÍA GENÉTICA La ingeniería genética puede definirse como un nuevo campo de la Biología aplicada, que tiene como objetivo cambiar o alterar el material genético de un ser vivo. Algunas aplicaciones de este campo son: la clonación, la terapia génica o la producción de organismos transgénicos. CLONACIÓN Clonar quiere decir hacer copias idénticas de algo. Puede ser un gen, una célula, un órgano o un ser vivo completo. Clonación molecular o génica: se utiliza para conseguir copias de un gen determinado. Tiene aplicaciones en biotecnología. Ejemplos: Obtención de insulina humana a partir de la levadura Sacharomyces cerevisiae, obtención de la vacuna de la hepatitis B, identificación de individuos a partir de muestras biológicas (sangre, semen, piel, pelo), terapia génica para tratamientos de cáncer, producción de organismos transgénicos, etc. Clonación celular: Mediante esta técnica se obtienen cultivos celulares para reponer órganos o tejidos dañados (clonación terapéutica). Clonación de individuos: En investigación se viene realizando durante más de treinta años. En humanos no se considera adecuado realizarla por cuestiones bioéticas. Existen dos técnicas básicas:

4 - Por disgregación de células embrionarias. A partir de un embrión, de modo que cada célula separada funciona como un zigoto y originará un animal. (gemelación). - Por transferencia del núcleo desde una célula embrionaria. Esta técnica consiste en obtener óvulos enucleados (se les ha extraído el núcleo por microsucción) y conseguir introducir un núcleo de una célula diferenciada (especializada), con esta última modalidad se obtuvo la famosa oveja Dolly. 3.- CÉLULAS MADRE Las células madre (o células troncales) son células que no han completado su diferenciación, bien por formar parte de un embrión de pocos días, o por formar parte de las reservas naturales de células inmaduras en el organismo adulto. El cigoto es la primera célula con estas características. Características de las células madre: Autorrenovación, es decir, capacidad de producir más células madre. Originar células que se convierten por diferenciación en distintos tipos celulares especializados. Tipos de células madre: - Células totipotentes. Son células capaces de originar un individuo completo. Además del cigoto, las ocho primeras células que resultan de su división (blastocitos) siguen siendo totipotentes. - Células pluripotentes. No pueden originar un individuo completo pero mantienen la capacidad de originar todos y cada uno de los tipos celulares que lo forman. Se encuentran en una fase más tardía del desarrollo embrionario. - Células multipotentes. Son las llamadas células madre adultas que se encuentran entre los tejidos adultos diferenciados y que tienen como función

5 específica permanecer en el organismo como reserva para la reparación de tejidos y órganos. Se han encontrado en la médula ósea, la piel, el tejido nervioso y el tejido adiposo. En resumen las células madre pueden ser embrionarias (totipotentes y pluripotentes) o adultas (multipotentes). Desde el inicio de las investigaciones con células madre a partir de la existencia de bancos de embriones congelados excedentes de las técnicas de fecundación in vitro se produjo un debate bioético. Resume brevemente las dos posiciones del debate bioético generado por el uso de las células madre.

6 Aplicaciones de las células madre: medicina regenerativa Las enfermedades producidas por el funcionamiento anormal de determinadas células, tejidos u órganos sólo pueden curarse si estos son reemplazados por otros funcionales y compatibles con el enfermo. La medicina regenerativa es una rama biomédica que tiene por objeto fabricar un tejido u órgano funcional que reemplace al afectado. La medicina regenerativa puede suponer en el futuro la alternativa a la técnica actual de trasplantes, pero quedan problemas por superar tanto de orden científico como ético. Los experimentos realizados con las células madre embrionarias, no han dado buenos resultados ya que estas células resultan ser muy tumorales. Debido a esto las líneas de investigación se han centrado en utilizar las células madre adultas. Últimos avances. En 2007 dos equipos científicos lograron revertir el proceso de diferenciación celular, es decir consiguieron células madre embrionarias a partir de células adultas de la piel. Se tomaron células de la piel de una mujer y se introdujeron en su interior cuatro genes que están implicados en el proceso de diferenciación celular. Para introducir estos genes se utilizó como vector un virus. La acción de estos genes puso en marcha un mecanismo de reprogramación que hizo regresar la célula a una fase equivalente a la embrionaria (célula madre i nducida). La célula se convirtió en una célula madre capaz de convertirse de nuevo, no ya en piel, sino en cualquiera de los 220 tipos de células que tiene el organismo.

7 4.- PROYECTO GENOMA HUMANO Genoma es el conjunto de genes de un ser vivo que contiene la información necesaria para el desarrollo básico de ese ser vivo. El proyecto genoma humano consiste en determinar la secuencia de genes en nuestra especie. En 1989 se creó en Estados Unidos el Centro Nacional para la investigación del genoma y al año siguiente se puso en marcha el PGH con la participación de un grupo de laboratorios subvencionados con dinero público y bajo la dirección de James Watson (uno de los descubridores de la estructura del ADN). El fin era descodificar el genoma humano y averiguar el número y la ubicación de todos nuestros genes. El proyecto finalizó en abril de 2003 con la publicación de los resultados. El genoma humano es propiedad pública y patrimonio de la humanidad. Conclusiones del PGH:

8 - Existe un número de genes muy inferior al previsible inicialmente. Aproximadamente Existe una coincidencia del 96% del ADN de un humano y un chimpancé. Con los mamíferos es del 90% y con la mosca del 80%. - Parte de la cadena de ADN no está formada por genes efectivos sino de pseudogenes que no se expresan. - Un gen no codifica solo la síntesis de una proteína sino muchas. Desde que se hizo público el fin del PGH empezaron la controversia y el debate sobre si es lícito patentar los genes. Comenta brevemente tu opinión sobre la patente de los genes 5. HUELLA GENÉTICA Se trata de una técnica de análisis del ADN que permite reconocer a los individuos con un 99,9% de éxito. Tiene varias aplicaciones, entre ellas: - Ciencia forense. Comparar sospechosos con muestras de sangre, cabello, saliva o semen. - Identificación de restos humanos por comparación con muestras de familiares. - Pruebas de Paternidad. - Estudiar la compatibilidad en donaciones de órganos. - Estudios de evolución de poblaciones animales salvajes. Explica las ventajas de la huella genética respecto a las huellas dactilares en la identificación de un individuo.

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