La medicina del siglo XXI

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1 V TEMA 5 La medicina del siglo XXI Qué le pedimos a la medicina? Hasta ahora le hemos pedido que cure nuestras enfermedades y nos permita llegar a la vejez en unas condiciones aceptables. Lo ha conseguido. La medicina ha alargado nuestra esperanza de vida y ha erradicado en gran medida la muerte prematura. Hoy día, las técnicas de diagnóstico y de cirugía permiten tratar la enfermedad con rapidez y sin agresividad. Pero el ser humano siempre está insatisfecho. Los avances en el campo de la genética están abriendo nuevas puertas. Quizás el envejecimiento no sea inevitable, quizás esté programado en nuestro genoma y podamos evitarlo. Pero cuántos años de vida queremos? Pensar que vamos a eliminar la enfermedad de la faz de la Tierra o que la vida se puede prolongar indefinidamente es un deseo constante e irracional de la sociedad afirma el médico Diego Gracia, especialista en Bioética. Por otro lado, por qué conformarnos con erradicar la enfermedad? Si podemos sustituir un gen defectuoso por uno normal, por qué no sustituir un gen normal por uno perfecto? Si estuviera en nuestras manos, no querríamos hijos guapos, inteligentes y con talento musical? En la novela Un mundo feliz, escrita en 1932 por Aldous Huxley, se describe una sociedad futurista Dominada por una tecnología avanzada, los ciudadanos son felices. Los gobernantes utilizan la genética y la clonación para controlar y organizar la sociedad La familia ha sido abolida. El proceso de reproducción se realiza in vitro Todos los niños son programados de nacimiento para desarrollar una función social. Llevan una vida sin enfermedad, sin violencia y de igual duración: unos 80 años. Mueren sin envejecer y sin sufrimientos. Cualquier atisbo de problema es solucionado con soma, la droga de la felicidad. El mundo se llama Utopía. Es lo que queremos? Ideas previas Índice El diagnóstico de la enfermedad El tratamiento de la enfermedad La reproducción humana asistida La revolución genética y sus aplicaciones terapéuticas 1 Qué diferencia hay entre una densitometría y una radiografía? Comenta el dibujo. Para que se usan los corticoides? Problemas de los trasplantes Qué son las células madre?

2 1. EL DIAGNÓSTICO DE LAS ENFERMEDADES 1.1. Las fases del diagnóstico El diagnóstico es el procedimiento por el que se identifica la enfermedad que aqueja a un paciente y se determina cual es su causa principal. El pronóstico es una predicción del posible desarrollo de la enfermedad, de su posible duración y de las posibilidades de curación. Es realizada por el médico tras el diagnóstico y se realiza en base a la experiencia anterior de casos similares. El diagnóstico es un proceso con varios pasos: 1.2. La consulta médica Tiene como finalidad la entrevista clínica del paciente por el médico, de cara a recoger los datos que permitan establecer el diagnóstico. Durante esta entrevista: La entrevista personal aporta al médico una valiosa información sobre el paciente: carácter, costumbres, trabajo, etc. Dicen algunos profesionales que es más importante saber que clase de paciente tiene la enfermedad que saber la clase de enfermedad que tiene el paciente. El paciente describe al médico las molestias subjetivas (síntomas) que le aquejan. El médico realiza la exploración física del paciente o recogida de información mediante los sentidos, ayudados si es necesario por aparatos sencillos (medida de la temperatura y de la presión arterial, sonidos pectorales, etc.). Esta exploración aporta datos objetivos o signos. Consulta o elaboración de la historia clínica del paciente, documento donde se incluye información relativa a enfermedades significativas padecidas por los familiares del paciente o por él mismo en el pasado, tratamiento y recuperación de las mismas, exploraciones médicas de interés anteriores al momento de la consulta, etc. Cada médico debe elaborar la historia clínica de sus pacientes. Actualmente, en muchos sistemas de salud las historias clínicas están informatizadas, lo que permite unificar todos los datos recogidos por los distintos profesionales. Esto hace la historia clínica más rica. Dado que es una información muy personal, todo el personal sanitario que trata con los datos personales de los pacientes está obligado a mantener el secreto de dicha información. 2

3 Con los datos recogidos en la consulta médica el médico establece un diagnóstico. Si lo cree conveniente, puede solicitar exploraciones complementarias que permitan confirmar y concretar este diagnóstico provisional. Solicitar más exploraciones de las estrictamente necesarias es un error, pues éstas pueden ser costosas, molestas (o peligrosas) y confundir al médico con datos innecesarios Exploraciones complementarias En la actualidad, los médicos cuentan con una tecnología puntera para realizar su diagnóstico, que va desde los clásicos análisis de sangre (que permiten identificar cada vez más sustancias) hasta sofisticadas técnicas de imagen que muestran los rincones más ocultos del cuerpo. Análisis de sangre Esta prueba diagnóstica consiste en extraer sangre del paciente para realizar un análisis de diversos parámetros, principalmente el estudio de las células sanguíneas, la concentración de las diversas sustancias del plasma y pruebas inmunológicas que permitan detectar infecciones (sida, hepatitis). Además, existen otras pruebas de laboratorio que permiten realizar cultivos e identificar patógenos en sangre o en otros productos corporales (esputos, heces, etc.) 3

4 Técnicas de diagnóstico por imagen Se trata de diversas técnicas que permiten obtener imágenes de gran calidad de los órganos internos del cuerpo. Cada una de las técnicas es más apropiada para ciertos usos y reviste determinados riesgos que el médico evalúa. 4

5 Técnicas endoscópicas Con estas técnicas se consigue ver realmente el interior del cuerpo (y no a través de imágenes interpretadas por un ordenador como en el caso anterior). Consisten en introducir un aparato llamado endoscopio a través de un orificio natural o una pequeña incisión quirúrgica. El endoscopio es un tubo fino, largo y flexible, que lleva en su extremo una cámara y una lámpara, de modo que capta la imagen del interior de cavidades corporales y órganos huecos y la muestra en una pantalla en tiempo real. La colonoscopia visualiza el colon, la gatroscopia el estómago, la fibrobroncoscopia los bronquios y la laparoscopia la cavidad abdominal. El endoscopio puede también tomar muestras de tejidos corporales La biopsia es el estudio de los mismos con la ayuda de un microscopio. La muestra se puede también obtener por otros medios, desde una simple aguja a una operación quirúrgica. Técnicas de registro de la actividad eléctrica Las células musculares y las neuronas, entre otras, producen pequeñas diferencias de potencial eléctrico con su actividad. Existen diversas técnicas con las que se logra captar y estas señales: Electrocardiograma (EEC). Registra gráficamente la actividad eléctrica de las células cardíacas. Electroencefalograma (EEG). Registra la actividad eléctrica de las neuronas del cerebro. Electromiograma (EMG). Registra la actividad eléctrica de los músculos y fibras nerviosas. ACTIVIDADES 1. Indica el nombre de los aparatos utilizados para a. Escuchar el pecho b. medir la presión arterial c. Ver el interior del oído 2. Distingue entre: a. Diagnóstico y pronóstico b. Síntoma y signo. c. Exploración clínica e historia clínica, Analiza los datos de estos tres análisis de sangre y responde: a. Qué problemas se detecta en cada uno? b. Cuáles son las causas de esas enfermedades? c. Relaciona cada análisis con un personaje. Indica las técnicas de diagnóstico por imagen que utilicen radiación y sus inconvenientes. El dibujo corresponde a un registro de ECG: a. Calcula la frecuencia cardíaca y saca conclusiones b. Cómo es el ECG cuando un corazón se para? 5

6 2. EL TRATAMIENTO DE LA ENFERMEDAD La forma ideal de combatir las enfermedades consiste en evitar su aparición mediante una prevención adecuada. Pero si la enfermedad aparece, es preciso seguir un tratamiento para conseguir su curación, o al menos, para aliviarla El uso de medicamentos: la quimioterapia Los medicamentos son sustancias químicas que empleamos para curar, aliviar o prevenir una enfermedad. La quimioterapia combate las enfermedades mediante medicamentos. Los medicamentos contienen uno o varios principios activos que hacen que los medicamentos tengan sus propiedades curativas. El resto del medicamento son sustancias que potencian la actividad de los principios activos, o son meros rellenos que facilitan su conservación e ingestión. Todos los medicamentos pueden dar lugar a reacciones adversas, es decir, efectos negativos, no deseados, de los medicamentos. Para poder comercializar un medicamento, las autoridades sanitarias deben verificar que sus beneficios superan las posibles reacciones adversas. Cada medicamento se debe de tomar en la dosis adecuada. Por encima de esa dosis, no aumentan los beneficios del medicamento y, en cambio, se incrementa la posibilidad de reacciones adversas. Tipos de medicamentos Los medicamentos se pueden clasificar por su modo de acción. A modo de ejemplo citamos algunos: analgésicos, que calman el dolor; antipiréticos, que bajan la fiebre; antiinflamatorios, que reducen la inflamación; antisépticos, que eliminan los microbios de una herida; antibióticos, que destruyen o impiden el crecimiento de bacterias dentro del organismo; ansiolíticos, que disminuyen la ansiedad... Con frecuencia algunos medicamentos combinan varias propiedades. Por ejemplo, los corticoides son, a la vez, antiinflamatorios e inmunosupresores (bajan nuestras defensas). Una determinada propiedad de un medicamento puede ser deseada en unos casos e indeseada en otros: suprimir las defensas es necesario para evitar el rechazo de los trasplantes pero favorece las infecciones. La investigación farmacéutica Hay una amplísima cantidad de sustancias con propiedades terapéuticas. Los medicamentos pueden tener un origen natural o ser creados artificialmente, con frecuencia imitando y modificando principios activos naturales. Los seres vivos son una fuente inagotable de medicamentos. A modo de ejemplo: los antibióticos proceden de hongos; el AZT, que combate el sida, procede del esperma de arenque y la corteza de quina combate la malaria. La biodiversidad mundial es un almacén de medicamentos. Cada vez que desaparece una especie, se pierde un potencial medicamento. La investigación farmacológica se lleva a cabo en instituciones públicas y, sobre todo, privadas. Las industrias farmacéuticas son importantes multinacionales que invierten ingentes cantidades de dinero en investigación. El desarrollo de un nuevo fármaco es un proceso largo y costoso, que puede durar de siete a doce años. Los medicamentos son objeto de controles muy severos antes de ser autorizados. Solo una molécula de cada cien mil llega a ser comercializada. No son raros los aspirantes, con interesantes propiedades que son desechados. Las pruebas para que un medicamento sea aceptado comienzan en los organismos más sencillos y continúan gradualmente en organismos más complejos, hasta finalizar en el hombre: 6

7 Fase de descubrimiento o de búsqueda, donde se prueba la actividad terapéutica de miles de sustancias. Los ensayos en bacterias permiten comprobar si los compuestos inducen mutaciones. Ensayos preclínicos. Los siguientes ensayos se realizan sobre ratones y, más tarde, en animales no roedores. En algunas pruebas se administran grandes dosis de medicamento y se observan que órganos son afectados. En otras, dosis bajas en periodos largos, para determinar la toxicidad a largo plazo. Los efectos cancerígenos o sobre la reproducción son particularmente importantes. Ensayos clínicos. Los ensayos sobre seres humanos pasan por dos fases. En la primera se realizan sobre personas sanas que son informadas del riesgo y reciben un incentivo económico. En la segunda, sobre un grupo de enfermos, la mitad de los cuales recibirán un placebo. Es el ensayo doble ciego donde ni médicos ni pacientes saben quien está tomando el medicamento real. Si se demuestra que un medicamento es efectivo y seguro, se inicia su comercialización. El desarrollo de una nueva medicina cuesta hoy, por término medio, unos 65 millones de euros. Cuando una empresa crea un nuevo fármaco, solicita una patente. Esta patente le autoriza a ser el único fabricante y comercializador del fármaco durante un período de veinte años. Pasado este plazo, la patente expira y otros laboratorios pueden fabricar el mismo fármaco, que recibe el nombre de genérico. Los medicamentos genéricos tienen el mismo principio activo, pero son más baratos, tanto para el paciente como para la economía del país. Dilemas éticos El tiempo de espera necesario para permitir la comercialización de un medicamento es muy largo. Emplear una medicina sin pasar todos los ensayos clínicos implica un elevado riesgo, pero no lo es menos que los años necesarios para completar todos los ensayos pueden ser un asunto de vida o muerte para algunos enfermos, como ha sucedido con los enfermos de SIDA. Otro dilema surge con las patentes. Los nuevos medicamentos que se emplean en el tratamiento del SIDA, que la convierten en la práctica en una enfermedad crónica, están protegidos por patentes. En los países del tercer mundo se concentra la mayor parte de los pacientes afectados pero para ellos resulta imposible pagar el alto precio de estos medicamentos. Si se emplearan genéricos, los tratamientos serían más baratos, pero las empresas farmacéuticas no están dispuestas a renunciar a sus patentes, pues con ellas se costea el alto precio de la investigación y los ensayos clínicos Uso racional de los medicamentos Con la finalidad de que los medicamentos sean realmente eficaces y que el gasto farmacéutico no se dispare, es preciso hacer un uso racional de los medicamentos. Para conseguirlo se recomienda: Evitar la automedicación y rechazar los consejos de personas no cualificadas. Cada individuo responde de manera diferente a un medicamento. Debe ingerirse el medicamento siguiendo las observaciones del médico: tomar las dosis marcadas en los horarios establecidos y completar el tratamiento. No se deben acumular medicamentos ni retirar medicamentos que no necesitemos realmente. Tener en cuenta las contraindicaciones en ciertas situaciones o pacientes. Por ejemplo, un analgésico puede provocar a la vez somnolencia, que puede ser peligrosa si se va a conducir. Algunos medicamentos interaccionan con los alimentos. Así, algunos conviene tomarlos en ayunas para facilitar su absorción; otros con la comida, pues en ayunas causarían irritación Algunos medicamentos interaccionan entre sí, a veces uno anula a otro, otras veces se potencian o crean reacciones peligrosas. Informar al médico de otros tratamientos que estemos siguiendo. 7

8 Viagra: historia de una chiripa científica El descubrimiento de un nuevo medicamento puede ser fruto de la casualidad. A veces, medicinas diseñadas con un objetivo resulta ser útiles para otro. Ha sido el caso de la famosa Viagra Poco imaginaban Simon Campbell y David Roberts, químicos de la empresa farmacéutica Pfizer, el alcance que iba a tener las investigaciones que iniciaron en 1985 con el fin de encontrar un fármaco contra la hipertensión. Varios años después, en 1991, llegó el momento de realizar ensayos clínicos con el sildenafil, el nuevo compuesto que actuaba como vasodilatador coronario, en voluntarios sanos y analizar sus efectos. Se administraron incluso dosis altas para detectar los posibles efectos secundarios, registrándose dolores de cabeza, problemas visuales y estomacales... Pero además, y para sorpresa de todos, los voluntarios manifestaron que habían tenido un aumento en la frecuencia e intensidad de las erecciones. El laboratorio se dio cuenta de la suerte que habían tenido, y no tardaron en reconvertir aquella búsqueda de un vasodilatador coronario en el primer fármaco oral para el tratamiento de la impotencia. En 1998 salió al mercado norteamericano bajo el nombre comercial de Viagra y se llegaron a vender dosis en la primera semana. En la actualidad se cuentan por millones los usuarios de píldoras contra la impotencia. Aunque el fármaco facilita la erección en términos fisiológicos, es necesaria la estimulación sexual para que sea eficaz. No es por tanto un afrodisíaco ni hace a nadie más viril, pues no potencia su capacidad sexual ni tampoco evita la eyaculación precoz. o padecen disfunciones eréctiles; a veces debido a la errónea creencia de que así mejoraban sus relaciones sexuales, y otras para compensar los efectos antagónicos de otras drogas o del alcohol. Los médicos advierten de lo peligroso que resulta este cóctel, pues puede causar muerte súbita al producirse fuertes cambios en la tensión que terminen en accidentes cardiovasculares de consecuencias fatales La cirugía La cirugía consiste en la manipulación directa del organismo para establecer un diagnóstico preciso o para reparar los daños anatómicos producidos en los órganos por una enfermedad Se suele hablar de dos tipos de cirugía: Cirugía menor incluye aquellas intervenciones sencillas, de corta duración, que se realizan en tejidos superficiales y accesibles. Puede ser realizada en un ambulatorio y el paciente vuelve a casa tras la intervención, que no suele tener complicaciones. Cirugía mayor requiere acceder a órganos internos a través de incisiones u orificios que luego deben unirse y cicatrizar. Debe ser realizada en hospital. Viene precedida por unos estudios preoperatorios y seguida por unos cuidados postoperatorios. Puede tener serias complicaciones. Hoy día, los avances en cirugía han permitido establecer una tercer tipo de cirugía, la cirugía mayor ambulatoria. Se trata de intervenciones quirúrgicas que tradicionalmente requerían hospitalización. Ahora, en cambio, el paciente acude al hospital, es intervenido y regresa a casa a las pocas horas de la intervención. Un ejemplo es la operación de cataratas. Para que un paciente pueda ser intervenido quirúrgicamente es necesario administrarle un fármaco (anestésico) que elimine la sensibilidad al dolor. A este procedimiento se le llama anestesia. Puede ser anestesia local, que elimina la sensibilidad en una pequeña región del cuerpo (varias muelas, por ejemplo), anestesia regional, que elimina la sensibilidad en una amplia región del cuerpo (por ejemplo, un miembro completo) y anestesia general, que provoca la pérdida de consciencia del paciente. 8

9 Nuevos procedimientos quirúrgicos La cirugía se ha caracterizado tradicionalmente por ser un método agresivo. Algunos de los nuevos procedimientos pretenden reducir esta agresividad, a fin de reducir la posibilidad de complicaciones y el tiempo de recuperación del paciente. Algunos de los nuevos procedimientos son: Cirugía endoscópica. Se realiza a través de pequeños orificios por los que se introducen instrumentos quirúrgicos que se controlan desde el exterior. Con esta técnica se realizan intervenciones en las articulaciones (artroscopia) y en el abdomen (laparoscopia) Angioplastia. Se emplea para ensanchar arterias que se hayan estrechado. Consiste en la introducción de un pequeño tubo (catéter) en una arteria accesible desde el exterior, que se hace llegar hasta la arteria obstruida. Allí se infla un pequeño globo, que luego se desinfla para sacarlo, o bien se coloca una pequeña malla de alambre o sent para mantener la arteria abierta. Cirugía robótica. Emplea robots que ayudan al cirujano en tareas de precisión. Hoy día, los avances en informática y óptica, permiten realizar operaciones a distancia El trasplante de órganos Un trasplante es una técnica quirúrgica que consiste en la sustitución de un órgano dañado irreversiblemente por otro procedente de un donante. No siempre es necesario sustituir el órgano completo, a veces basta con trasplantar parte del órgano, un tejido o simplemente células. El trasplante de órganos fue uno de los grandes éxitos de la medicina del siglo XX. En 1954 se realizó con éxito el primer trasplante de riñón, pero fue en 1967 cuando el profesor Christian Barnard, en un hospital de Ciudad del Cabo (Sudáfrica), asombró al mundo trasplantando el órgano más simbólico, el corazón. Hoy día, el gran avance experimentado por la cirugía y por las técnicas de extracción y conservación de órganos, permiten realizar trasplantes en la mayor parte de los hospitales del mundo. Es una técnica muy desarrollada que salva la vida o mejora la calidad de vida en los receptores Tipos de trasplantes Existen cuatro tipos de trasplantes: Autotrasplantes, en los que los tejidos u órganos trasplantados proceden del mismo individuo. Isotrasplantes, en los que los que el receptor y el donante son genéticamente idénticos, como es el caso de los gemelos. Alotrasplantes, aquellos en los que el donante y el receptor son ambos de la misma especie pero genéticamente distintos. Xenotrasplantes, en los que el donante y el receptor son de especies diferentes. 9

10 Qué problemas presentan los trasplantes? El rechazo inmunológico. Es una respuesta desencadenada por el sistema inmunitario del organismo receptor, el cual reconoce como extraños a los antígenos de las células del órgano trasplantado y trata de destruirlo. El rechazo no se da en el caso de los autotrasplantes ni en los isotrasplantes. Para evitar el rechazo se administran fármacos inmunosupresores, que disminuyen la respuesta de defensa de receptor pero lo dejan expuesto a las más diversas infecciones oportunistas. Por ello, antes de aprobar la donación para un receptor, los médicos comprueban el grado de compatibilidad entre el donante y el posible receptor. A mayor grado de compatibilidad, menor cantidad de inmunosupresores serán necesarios. La escasez de órganos disponibles. Como consecuencia de los éxitos en el trasplante de órganos, la demanda va muy por delante de la disponibilidad. España es el país con mayor índice de donantes, 33 donantes por millón, frente a los 19 de la media europea. Aún así, alrededor de 5000 enfermos aguardan en lista de espera. Entre un 10 y un 15 % de los pacientes en espera de un corazón o un hígado muere antes de recibir el trasplante. La imposibilidad técnica de obtener determinados órganos y tejidos. Hoy día no es posible obtener células nerviosas que podrían curar las lesiones de la médula espinal o enfermedades neurodegenerativas como el parkinson y el alzhéimer A pesar del éxito de los trasplantes, los problemas planteados son difíciles de resolver. Por eso, los científicos tienen puestas sus esperanzas en el desarrollo de nuevas terapias basadas en la utilización de las células madre y cuyo objetivo es regenerar cualquiera de los tejidos u órganos que no funcionan sin provocar daños en el enfermo. Es la llamada medicina regenerativa Condiciones para ser donante El donante ha de hallarse en situación de muerte cerebral, es decir, ser una persona cuyo cerebro ha dejado de funcionar (electroencefalograma plano). No es preciso esperar, como antes, a que el corazón deje de latir, pues con la espera muchos órganos dejan de ser trasplantables. Además, es preciso que el donante haya expresado en vida la voluntad de donar sus órganos. Lo puede dejar por escrito en la llamada tarjeta de donante de órganos; en caso contrario, la decisión recae en el familiar más próximo La donación de órganos es un acto solidario, que si se generalizase entre la población, permitiría salvar millones de vidas en el mundo, y ello considerando solamente la donación de órganos procedentes de personas fallecidas. 6. La gráfica muestra la relación entre consumo de medicamentos y edad; se expresa en % de población. a. En qué grupo de edad se observa mayor diferencia entre hombres y mujeres? b. A partir de que edad aumenta el consumo de medicamentos? c. Porcentaje de jóvenes de 16 años, de cada sexo, que consume medicamentos. 7. Describe que es el ensayo doble ciego y explica por qué se realiza. 8. Lee el texto sobre la viagra y responde: a. Cuáles pueden ser los efectos de las drogas sobre los vasos sanguíneos? b. Cuáles son las falsos ideas que tienen los jóvenes sobre la viagra? 10

11 3. REPRODUCCIÓN HUMANA ASISTIDA Es frecuente que un hombre y una mujer que desean tener hijos no puedan concebirlos. Las causas de infertilidad en una pareja son muy diversas y en ocasiones no se llega a saber cual es el motivo de ella La reproducción humana asistida tiene como objetivo ayudar a las personas que tienen un problema de esterilidad y desean tener hijos Fecundación y desarrollo embrionario Para comprender mejor las técnicas de reproducción asistida así como el papel que desempeñan las células madre en la medicina regenerativa, debemos estudiar antes los procesos de fecundación y de desarrollo embrionario. La fecundación. Es la unión de un óvulo y un espermatozoide y se produce en el interior del aparato genital femenino, en un conducto denominado trompa de Falopio. El resultado es la formación de la célula huevo o cigoto. La trompa de Falopio conecta el ovario, donde se ha producido el óvulo, con el útero, donde va a tener lugar el desarrollo embrionario. El desarrollo embrionario. Es el conjunto de cambios que trasforman el cigoto en un ser humano completo. Finaliza en el momento del parto. Sus primeras etapas son las siguientes: Etapa 1. Un espermatozoide encuentra un óvulo en una trompa y atraviesa su membrana. Inmediatamente el óvulo se rodea de una cubierta que impide la entrada de nuevos espermatozoides. La fecundación concluye cuando se funden los núcleos del óvulo y del espermatozoide, Etapa 2. El cigoto comienza a dividirse a la vez que es desplazado gradualmente hacia el útero. Etapa 3. Las células continúan dividiéndose hasta formar un embrión de 32 células, llamado mórula debido a su aspecto de mora o de pelota maciza. Etapa 4. Se forma una cavidad en el interior de la mórula que adopta la forma de una pelota hueca. Esta estructura se denomina blastocisto temprano. Etapa 5. Un grupo de células forma una masa compacta dispuesta en un extremo; esta estructura es el blastocisto tardío. Las células de la masa interna originarán el embrión propiamente dicho, es decir, todos sus tejidos y órganos. En cambio, las células de la cubierta producirán las estructuras externas al embrión, como la placenta, el cordón umbilical, etc., que nutren al embrión, lo protegen y lo unen al útero materno. Etapa 6. El embrión, 14 días después de la fecundación, anida (se implanta) en la pared del útero. 11

12 3.2. Técnicas de reproducción asistida Entre las diversas técnicas de reproducción humana asistida, cabe destacar las siguientes: Inseminación artificial. Consiste en depositar el semen en el útero de la mujer tras estimular el ovario mediante sustancias que inducen la ovulación. El semen es preparado previamente con el fin de seleccionar y concentrar los espermatozoides dotados de mayor movilidad. Esta técnica es útil en casos de infertilidad masculina originada por un bajo porcentaje de espermatozoides viables o en el caso de mujeres sin pareja que deseen ser fertilizadas por el semen de un donante anónimo. Fecundación in vitro. La fecundación se realiza fuera del cuerpo de la mujer, en el laboratorio. Es una técnica utilizada cuando las trompas de la mujer están bloqueadas o cuando se aconseja la selección de embriones para prevenir anomalías genéticas. Esta técnica da lugar a un gran número de preembriones que son conservados para su posible utilización futura. Se desarrolla en tres etapas: a. Obtención de óvulos. Mediante tratamiento hormonal se estimula la producción de óvulos en los ovarios de la mujer. Se logra que maduren entre 5 y 10 óvulos en un ciclo. Los óvulos se recuperan directamente de los ovarios, vía vaginal, antes de ser liberados a las trompas. b. Fecundación. Los óvulos extraídos son fecundados por los espermatozoides, previamente obtenidos del varón, en un tubo de ensayo en el laboratorio. Los óvulos fecundados se dejan desarrollar in vitro dos o tres días, hasta el estado de mórula formada por dos a ocho células. c. Transferencia de embriones. Los embriones se introducen en el útero. Cuando alcanzan el estado de blastocisto tardío se implantarán en el endometrio, tal y como ocurre de forma natural. Inyección intracitoplasmática de espermatozoides. Es utilizada en caso de infertilidad masculina severa. Consiste en inyectar directamente un espermatozoide en un óvulo, que después será implantado para su desarrollo en el útero de la mujer. La selección del espermatozoide se hace al azar, valorando únicamente que tenga un aspecto y movilidad normales. 12

13 3.3. Diagnóstico preimplantacional y prenatal En cada ciclo de fecundación in vitro se utilizan varios óvulos y como resultado se obtienen varios embriones. La selección de uno de ellos para su implantación en una mujer requiere la realización de un diagnóstico previo. El diagnóstico preimplantacional es el estudio genético de un preembrión con el objetivo de detectar posibles enfermedades hereditarias u otras alteraciones que afectaría a su viabilidad Las pruebas se hacen a partir de unas de las células de la mórula y, mientras tanto, el preembrión se mantiene congelado. Si no se detecta ninguna anomalía, el preembrión se implanta. Este diagnóstico está especialmente indicado en personas con alteraciones genéticas o antecedentes familiares y cuando la mujer es mayor de 35 años, edad a partir de la cual la probabilidad de estas anomalías es mayor. Está abierta además la posibilidad de un diagnóstico con fines terapéuticos, cuya finalidad es comprobar la compatibilidad del embrión para su aplicación en terceras personas. Existe una segunda modalidad de diagnóstico genético, el diagnóstico prenatal o el estudio genético de un feto dentro del útero. Se realiza mediante dos técnicas, la amniocentesis y la toma de muestras de vellosidades coriónicas, que puedes ver descritas en la ilustración inferior. Ambas técnicas tienen el inconveniente de incrementar ligeramente (1%) la tasa de abortos espontáneos. Observaciones finales sobre las técnicas de fecundación in vitro y transferencia de embriones (FIVTE). La mayor parte de los óvulos que se obtienen tras la estimulación ovárica es fecundada por los espermatozoides. Los embriones que no han sido transferidos se congelan en nitrógeno líquido a -160 ºC. Así se logra una parada en las funciones vitales del embrión que no comporta su muerte. Se calcula que existen, al menos, embriones congelados procedentes de los excedentes de la fecundación in vitro. Se pueden transferir a un útero, en los cinco años siguientes. Si los padres biológicos dan su consentimiento pueden ser donados a otra pareja o, si han pasado ya los cinco años, ser destinados a investigación. Si no se da ninguna de estas posibilidades, serían destruidos. Normalmente sólo se transfieren dos embriones al útero, con la idea de que al menos uno anide. El 30% de los embarazos generados por fecundación in vitro es múltiple, generalmente gemelos no idénticos. Sucede cuando ambos embriones anidan o se han implantado más embriones (se pueden transferir hasta 4 embriones) 9. Esta pareja ha engendrado un hijo que pueda convertirse en donante de su hermano enfermo de leucemia a. Diferencias entre el proceso representado y una FIVTE normal. qué el niño enfermo no puede recibir b. Por el trasplante de otra persona? 10. Se trata igual una infertilidad masculina moderada que una severa? 13

14 4. LA REVOLUCIÓN GENÉTICA Y SUS APLICACIONES TERAPÉUTICAS El descubrimiento por James Watson y Francis Crick, en abril de 1953, de la estructura molecular del ADN, marcó el inicio de una nueva revolución científica: la revolución genética o del ADN. La doble hélice del ADN se considera el mayor descubrimiento biológico del siglo XX. Fue el punto de partida de una avalancha de nuevos descubrimientos científicos y del desarrollo de nuevas tecnologías, que englobamos bajo el nombre de biotecnología. Desde entonces, hemos comprendido como se almacena y se expresa la información biológica del ADN, hemos aprendido a manipularla creando los organismos transgénicos, estamos aprendiendo a leer nuestro propio ADN, algo así como leer nuestro futuro, y estamos aprendiendo a curar graves enfermedades mediante la terapia genética y la utilización de células madre Conceptos básicos de genética Estructura y composición de los ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos son largas cadenas formadas por la unión de otras moléculas más simples, denominadas nucleótidos. Cada nucleótido está formado por: Una base nitrogenada. Hay cinco bases diferentes: adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) y uracilo (U). Un azúcar de cinco átomos de carbono, que puede ser la ribosa o la desoxirribosa. Un grupo fosfato. Que es un derivado del ácido fosfórico, H3PO4 Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ARN o ácido ribonucleico y el ADN o ácido desoxirribonucleico. Estos ácidos se diferencian en el tipo de azúcar y en las bases que contienen (ver cuadro) así como en su localización. El ARN se localiza tanto en el núcleo como en el citoplasma celular; el ADN en los cromosomas del núcleo. El ARN, generalmente, consta de una sola cadena de nucleótidos, relativamente corta y rectilínea. La estructura del ADN o modelo de la doble hélice del ADN, tiene las siguientes características El ADN está formado por dos largas cadenas de nucleótidos, dispuestas una paralela a la otra y enrolladas en forma de hélice. Las bases nitrogenadas se sitúan en el interior de la cadena; la sucesión fosfato-azúcar en el exterior. La unión entre las dos cadenas se realiza a través de las bases nitrogenadas. Las bases de una cadena están enfrentadas a las de la otra, siempre del mismo modo: adenina frente a timina y citosina frente a guanina. Estas bases que forman una pareja se denominan complementarias. 14

15 Las funciones del ADN El ADN es el portador de la información genética. Esta información se halla contenida en la secuencia u orden de bases a lo largo de su cadena. Las cuatro bases del ADN son como las letras con las que se escribe el texto que contiene las claves de cada ser vivo. El texto es diferente para cada uno, pero se escribe con las mismas cuatro letras: A, C, G y T. A la unidad de información genética le llamamos gen. Cada gen es responsable de un carácter corporal. Llamamos carácter a cada uno de los rasgos corporales que pueden diferenciar a un organismo de otro. Un individuo no puede manifestar un carácter, como ser del grupo sanguíneo A o tener los ojos verdes, si no posee el gen correspondiente. Pero para que aparezca el carácter es necesario que ese individuo sintetice una proteína que es diferente en cada caso. Las enzimas, son un tipo de proteínas que controlan las reacciones metabólicas. Para que se fabrique el pigmento verde de los ojos o en antígeno A de los glóbulos rojos es necesario disponer de la enzima que regula la reacción metabólica correspondiente. El ADN contiene las instrucciones que la célula necesita para fabricar sus propias proteínas. Un gen es un segmento de ADN que contiene la información necesaria para construir una determinada proteína, que a su vez controla la aparición de un carácter. Por ello, cada gen codifica la información para un carácter. El paso de ADN a proteínas es un proceso complejo. Las proteínas son cadenas de moléculas más sencillas, los aminoácidos. Hay 20 aminoácidos distintos que debemos codificar con las cuatro bases del ADN. El código genético es la clave que permite el paso de una secuencia de nucleótidos a una secuencia de aminoácidos: cada triplete de nucleótidos o codón codifica un aminoácido concreto (algunos codones son codifican ninguno y se suelen situar al principio y final de cada gen). 15

16 La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas del citoplasma. El ADN no puede salir del núcleo. Por ello precisa de la colaboración del ARN mensajero. El proceso se realiza en dos etapas: Transcripción. Tiene lugar en el núcleo. La información contenida en un gen se copia en una molécula de ARN mensajero (ARNm) Traducción. Tiene lugar en el citoplasma. El ARN mensajero sale del núcleo y se une a un ribosoma, donde se fabrica la proteína uniendo los aminoácidos según el orden marcado por el ARNm La duplicación del ADN. El modelo de ADN de Watson y Crick explica con facilidad como la información genética de una célula pasa a sus descendientes durante el proceso de división celular. Al inicio del proceso, se separan las dos cadenas del ADN y cada una de ellas puede servir de molde para recuperar la misma secuencia de bases que tenía la molécula inicial (sabemos que cada A tenía unida una T y cada C tenía emparejada una G) La organización del material hereditario en los organismos eucariotas En el núcleo de una célula eucariota se observa una red de fibrillas denominada cromatina. Cada fibrilla es una molécula de ADN. Cuando la célula entra en división, la cromatina sufre una serie de empaquetamientos, se hace cada vez más corta y gruesa, y se visualiza al microscopio en forma de unos pequeños bastoncillos llamados cromosomas. Cada especie tiene un número de cromosomas que es característico y constante. Las células humanas tienen 46 cromosomas. El número de cromosomas no tiene relación con la complejidad del ser vivo: algunos helechos tienen 600 cromosomas y el perro tiene 78. La mayor parte de los seres vivos tienen en cada célula un número par de cromosomas. Son células diploides. Sus cromosomas forman parejas de homólogos, iguales entre sí en forma y tamaño pero distintos a los demás. En cada pareja de homólogos, uno procede del padre y otro de la madre. Cada cromosoma contiene una cantidad distinta de genes. Cuando existe una sola serie de cromosomas, las células son haploides. Todas las células de un organismo pluricelular suelen ser diploides salvo las células reproductoras o gametos, que son haploides. El conjunto de cromosomas ordenados por parejas y de mayor a menor se llama cariotipo. El ser humano tiene 22 parejas de cromosomas homólogos y una pareja de cromosomas sexuales, diferentes en el hombre (XY) y homólogos en la mujer (XX). Tanto los espermatozoides como los óvulos humanos tienen 23 cromosomas, pero el cigoto formado ya tiene los 23 pares de cromosomas que serán idénticos en todas las células en que se vaya multiplicando. 16

17 4.2. La Ingeniería genética La Ingeniería genética agrupa un conjunto de técnicas que permiten retirar, modificar o agregar genes a una molécula de ADN de un organismo con el fin de cambiar su información genética. Los genes incorporados pueden proceder de un organismo de la misma especie o de otra. También se la conoce como tecnología del ADN recombinante. Su inicio está asociado al descubrimiento de unas enzimas indispensables para construir nuevas combinaciones de fragmentos de ADN que no se encuentran juntas de manera natural. Entre estas enzimas destacan: Enzimas de restricción. Cortan los fragmentos de ADN en puntos concretos. Una combinación adecuada de este tipo de enzimas permite cortar un trozo de ADN por donde nos interesa. ADN ligasas. Unen distintos fragmentos de ADN pegando sus extremos. ADN polimerasas. Aceleran el proceso de formación de ADN a partir de nucleótidos aislados. Con la misma enzima de restricción se corta el ADN de dos organismos distintos. Las ligasas pegan los extremos y los fragmentos se unen. Se forma una molécula de ADN recombinante A ellas hay que unir la utilización de sondas de ADN, fragmentos artificiales de ADN de cadena sencilla y cuya secuencia de nucleótidos es complementaria a la secuencia del ADN que se desea detectar. Las sondas de ADN nos permiten detectar un gen concreto en una larga cadena de ADN. Las aplicaciones prácticas de estas y otras técnicas son numerosas. Además de su aplicación terapéutica, que veremos más adelante, nos permiten la obtención de organismos transgénicos. Los organismos transgénicos Los organismos genéticamente modificados (OGM) o trasngénicos son todos aquellos seres vivos que contienen un gen procedente de otro organismo o transgén. Para introducir un transgen en un organismo determinado se utilizan vectores de expresión o vehículos de transporte, como algunos virus o plásmidos bacterianos, en los que se ha insertado los genes de un organismo y que posteriormente se usan para introducir dichos genes en otro organismo. Cuando el transgén se expresa, elabora la misma proteína en el organismo transgénico que la que elaboraba en el organismo del que ha sido transferido. Los virus tienen la virtud de estar diseñados para insertar su ácido nucleico en el ADN de otra célula. Cuando se utiliza un virus como vector, además de insertar el transgén deseado, es preciso eliminar la capacidad patógena del virus. Por su parte, los plásmidos bacterianos son segmentos accesorios de ADN que en las bacterias acompañan al cromosoma bacteriano. Las bacterias poseen la capacidad de absorber plásmidos que encuentren en su entorno. 17

18 Uno de los primeros resultados de la ingeniería genética fue introducir el gen de una proteína humana, la insulina, en el ADN de una bacteria y conseguir que ésta fabricara insulina. Este caso nos ilustra los procedimientos de la ingeniería genética. Aplicaciones de los organismos transgénicos Las aplicaciones de los OMG son muy diversas. Entre ellas cabe destacar: Mejora del medio ambiente. La utilización de seres vivos para eliminar la contaminación ambiental recibe el nombre de biorremediación. Existen bacterias capaces de digerir los hidrocarburos del petróleo y colaborar en la eliminación de las mareas negras, o plantas capaces de resistir la presencia de sustancias tóxicas en los suelos y acumularlas en su cuerpo. También se OGM (levaduras, plantas, algas) para la producción de biocombustibles. Agricultura. A algunas plantas se les ha insertado genes que confieren resistencia contra un herbicida (las malas hierbas mueren) o resistencia contra plagas gracias a que sus hojas o frutos contienen una toxina. Otros genes aumentan la resistencia a las heladas o las sequías Ganadería. Se han creado animales que crecen con más rapidez o que producen más carne o leche Industria alimentaria. Obtención de animales o plantas con características nutritivas especiales, como cereales sin gluten o carnes pobres en colesterol. Mejora del rendimiento de procesos industriales, como la fabricación del pan y la cerveza, en los que intervienen microorganismos. Industria farmaceútica. Los organismos transgénicos pueden producir una gran cantidad de fármacos que por otros medios sería difícil conseguir en gran cantidad. Proteínas humanas, como la insulina o la hormona del crecimiento, son producidas por bacterias o por animales como vacas y ovejas, que las secretan en su leche, de donde se extrae y purifica. Investigación médica. Obtención de órganos para trasplantes, procedentes de animales transgénicos, que no plantean problemas de rechazo. O utilización de ratones knock out (K.O.) para investigación, en los que se inutiliza un gen para investigar su función en el organismo. 18

19 Los riesgos de los organismos transgénicos A pesar de sus indudables ventajas, la utilización de OGM tiene riesgos potenciales: Efectos perjudiciales sobre la salud. El consumo de alimentos transgénicos puede provocar reacciones alérgicas en algunas personas. Por ejemplo, las fresas resistentes a las heladas, que llevan un gen procedente de un pez ártico, no serían toleradas por personas alérgicas al pescado. Pérdida de diversidad genética. Las plantas transgénicas pueden invadir ecosistemas naturales y desplazar a las plantas autóctonas. Las orugas de la mariposa monarca presentan mayor índice de mortalidad cuando se alimentan del polen del maíz transgénico que sintetiza un insecticida. Transferencia de genes a otras especies. Las plantas cultivadas se hibridan con las silvestres. Podría surgir maleza resistente a los herbicidas o bacterias patógenas que incorporaran los genes resistentes a los antibióticos utilizados como marcadores. Monopolio de la alimentación por multinacionales. Los cultivos tradicionales pueden ser sustituidos por cultivos transgénicos, cuyas semillas son propiedad de las empresas biotecnológicas. Con frecuencia, las plantas transgénicas producen semillas estériles, para obligar a los agricultores a comprar simiente todos los años, al precio exigida por estas empresas 4.3. El proyecto genoma humano (PGH) Durante la década de 1980 los científicos empezaron a utilizar la tecnología del ADN recombinante para el estudio de genomas completos; así nació la genómica. Primero se secuenciaron genomas de virus, de solo 6000 nucleótidos. Pero el rápido desarrollo de los métodos de secuenciación hizo posible abordar el estudio de genomas más complejos. A finales de 1980, los científicos se embarcaron en uno de los más ambiciosos proyectos de investigación emprendidos: el Proyecto Genoma Humano El genoma humano es el conjunto de todos los genes que posee nuestra especie distribuidos entre los 23 pares de cromosomas que tenemos en nuestras células La historia del PGH El PGH empezó en 1990 liderado por los Estados Unidos y bajo la dirección de James Watson, el codescubridor de la estructura del ADN. Al proyecto se unieron muy pronto Reino Unido, Alemania, Francia y Japón. El plazo estimado fue de 15 años. El proyecto se concibió con dos objetivos: Identificar cuales son los genes existentes y determinar en qué cromosoma, y en qué lugar de ese cromosoma, se localiza cada uno de ellos. Determinar la secuencia exacta de nucleótidos de cada gen, con el objetivo de poder conocer la proteína que codifica y sus posibles alteraciones. El proyecto nació como consorcio público, pero en 1996 uno de los fundadores del PGH, Craig Venter, fundó Celera Genomics. Esta empresa, financiada con fondos privados, inició en 1999 la secuencia del genoma utilizando una estrategia diferente. Debido a la colaboración internacional, a los avances informáticos, y a la competencia feroz entre ambos consorcios el PGH finalizó dos años antes de lo previsto. El 14 de abril de 2003, 50 años después del descubrimiento del modelo de la doble hélice del ADN, el PGH anunció la secuenciación completa del genoma humano. Aunque hubo un cruce de reproches, se pactó que el éxito había sido simultáneo y publicaron de forma conjunta sus resultados 19

20 Características del genoma humano El genoma humano contiene unos 3200 millones de pares de bases. Contiene unos genes, muchos menos de los que se esperaban. Un chimpancé o un ratón tienen un número similar. Se desconoce la función de casi la mitad de los genes humanos. Sólo el 5% del genoma contiene genes, es decir, información para fabricar proteínas. Existen largos espacios vacíos entre los genes, ocupados por secuencias en apariencia inservibles (ADN basura) pero que quizás juegue un papel importante en la regulación de los genes. Sólo el 0,01 % del genoma humano nos diferencia de unas personas a otras. El 96% lo compartimos con el chimpancé. Tener secuenciado el genoma humano es como tener todas las páginas del manual que se necesita para hacer un cuerpo humano. Ahora el desafío es descifrar y comprender plenamente este manual. Si los beneficios del genoma sólo son accesibles a los más ricos, las desigualdades crecerán enormemente Beneficios derivados del genoma humano. Del conocimiento de nuestro genoma se derivan aplicaciones directas en el campo de la salud y otros. Farmacogenómica. Los medicamentos funcionan bien en algunos pacientes mientras que en otros son ineficaces o causan reacciones adversas, incluso mortales. Esto podría deberse, en parte, a las pequeñas diferencias genéticas ente las personas. Por ello, las compañías farmacéuticas están trabajando en el diseño de medicamentos a la medida del perfil genético del cliente. Prevención de enfermedades hereditarias. El diagnóstico genético prenatal puede decidir acerca de la conveniencia de parar un embarazo. Y en todo caso, el diagnóstico de la predisposición hereditaria a ciertas enfermedades permitirá llevar unos hábitos de vida preventivos y el diagnóstico precoz de las enfermedades si llegan a aparecer. La huella genética. El 0,01% de nuestro genoma nos distingue de los demás. La huella genética es una técnica que, a partir de muestras de ADN, crea una especie de código de barras que identifica a cualquier ser vivo. Es muy útil en investigaciones criminales y pruebas de paternidad Diagnóstico genético y derechos de la persona Conforme los análisis genéticos puedan identificar cada vez más enfermedades hereditarias, resultará especialmente importante el diagnóstico prenatal. Decidir o no la continuación de un embarazo dependerá del resbaladizo concepto genéticamente sano. Somos capaces de definirlo? Numerosos genes muestran tan solo una predisposición hereditaria a una enfermedad, que estará muy influenciada por el entorno en el que se viva. Mientras tanto, la alarma social se centra en la posible discriminación que se pueda realizar por el perfil genético de la persona, por ejemplo, para seleccionar un trabajador. Se debería descartar a una persona sana, genéticamente predispuesta a la epilepsia, para piloto de avión? Contratarías a un trabajador con una predisposición al alcoholismo? Discriminaciones similares pueden llevarse a cabo en otros ámbitos. Los seguros médicos podrían descartar, o encarecer, la cobertura médica a personas con una predisposición a padecer enfermedades que les resultara económicamente costosas, como la esclerosis múltiple o el Alzheimer. Por otro lado, Quién tiene derecho a conocer el diagnóstico genético de una persona? Lo puede exigir uno de los miembros de una pareja si en la familia de su compañero/a hay antecedentes de una enfermedad grave? Lo querrías conocer tú si esa enfermedad no tiene cura y es 20muy incapacitante?

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