Hay que diferenciar el uso de la palabra clonación en distintos contextos de la biología:
- Si nos referimos al ámbito de la Ingeniería Genética, clonar es aislar y multiplicar en tubo de ensayo un determinado gen o, en general, un trozo de ADN. Sin embargo, Dolly no es producto de Ingeniería Genética.
- En el contexto a que nos referimos, clonar significa obtener uno o varios individuos a partir de una célula somática o de un núcleo de otro individuo, de modo que los individuos clonados son idénticos o casi idénticos al original.
En los animales superiores, la única forma de reproducción es la sexual, por la que dos células germinales o gametos (óvulo y espermatozoide) se unen, formando un zigoto, que se desarrollará hasta dar el individuo adulto. La reproducción sexual fue un invento evolutivo (del que quedaron excluidas las bacterias y muchos organismos unicelulares), que garantiza que en cada generación de una especie van a aparecer nuevas combinaciones de genes en la descendencia, que posteriormente será sometida a la dura prueba de la selección y otros mecanismos evolutivos. Las células de un animal proceden en última instancia de la división repetida y diferenciación del zigoto. Las células somáticas, que constituyen los tejidos del animal adulto, han recorrido un largo camino "sin retorno", de modo que, a diferencia de las células de las primeras fases del embrión, han perdido la capacidad de generar nuevos individuos y cada tipo se ha especializado en una función distinta.
El primer experimento de clonación en vertebrados fue el de Briggs y King (1952), en ranas. En los años 70, Gurdon logró colecciones de sapos de espuelas (Xenopus laevis) idénticos a base de insertar núcleos de células de fases larvarias tempranas en ovocitos (óvulos) a los que se había despojado de sus correspondientes núcleos. Pero el experimento fracasa si se usan como donadoras células de ranas adultas. Desde hace unos años se vienen obteniendo mamíferos clónicos, pero sólo a partir de células embrionarias muy tempranas, debido a que aún no han entrado en diferenciación (y por lo tanto poseen la propiedad de pluripotencia).
No es extraño pues el revuelo científico cuando el equipo de Ian Wilmut, del Instituto Roslin de Edimburgo comunicó que habían logrado una oveja por clonación a partir de una célula diferenciada de un adulto. Esencialmente el método (que aún presenta una alta tasa de fracasos) consiste en obtener un óvulo de oveja, eliminarle su núcleo, sustituirlo por un núcleo de célula de oveja adulta, e implantarlo en una tercera oveja que sirve como “madre de alquiler” para llevar el embarazo. Así pues, Dolly carece de padre y es el producto de tres "madres": la donadora del óvulo contribuye con el citoplasma (que contiene, además mitocondrias que llevan un poco de material genético), la donadora del núcleo (que es la que aporta la inmensa mayoría del ADN), y la que parió, que genéticamente no aporta nada. Científicamente se trata de un logro muy interesante, ya que demuestra que, al menos bajo determinadas circunstancias es posible "reprogramar" el material genético nuclear de una célula diferenciada (algo así como volver a poner a cero su reloj, de modo que se comporta como el de un zigoto). De este modo, este núcleo comienza a "dialogar" adecuadamente con el citoplasma del óvulo y desencadena todo el complejo proceso del desarrollo intrauterino.
2. Desarrollo embrionario
El cigoto formado tras la fecundación de un óvulo por un espermatozoide es una célula capaz de generar un nuevo individuo completo. Se trata, pues, de una célula totipotente: capaz de producir un espécimen completo con todos sus tejidos.
Entre los días primero al cuarto del desarrollo embrionario, la célula original va dividiéndose en varias células más. Cada una de estas células, si es separada del resto, es capaz de producir un individuo completo. Son también células totipotentes.
A partir del cuarto día del desarrollo embrionario humano se forma el blastocito. El blastocito está formado por dos tipos de células y una gran cavidad interior:
- Capa externa: forma la placenta y las envolturas embrionarias. Es el trofoblasto.
- Masa celular: formará todos los tejidos del cuerpo humano. Se denomina embrioblasto.
Las células de un blastocisto ya no son totipotentes, puesto que una sola de estas células ya no es capaz de generar un individuo completo. Las células de la masa celular interna del blastocistoson células pluripotentes.
Estas células pluripotentes del interior del blastocisto son las células madre embrionarias, y tienen capacidad de originar cualquier tipo de tejido.
Embrión humano en fase de 4 células
Embrión humano de 12 células
Embrión humano en fase de mórula (masa compacta de células de tamaño similar)
El embrión se convierte en blastocisto, por cavitación (obsérvese la cavidad, aún pequeña)
Blastocisto en expansión
Blastocisto expandido. Obsérvese la gran cavidad y la masa celular interna
- Gemelos dizigóticos (no idénticos): se originan por la fecundación de dos o más óvulos por distintos espermatozoides. Tasa de 0.6-1-1%nacimientos. Gran heredabilidad e incidencia de factores ambientales (nutrición, edad, etc.)
- Gemelos monozigóticos (idénticos): por fisión de un embrión temprano. 0.3-0.4% de nacimimientos.
Tipos de clonación según el método
- Partición (fisión) de embriones tempranos: analogía con la gemelación natural. Los individuos son muy semejantes entre sí, pero diferentes a sus padres. Es preferible emplear la expresión gemelación artificial, y no debe considerarse como clonación en sentido estricto.
- Paraclonación: transferencia de núcleos procedentes de blastómeros embrionarios o de células fetales en cultivo a óvulos no fecundados enucleados y a veces, a zigotos enucleados. El “progenitor” de los clones es el embrión o feto.
- Clonación verdadera: transferencia de núcleos de células de individuos ya nacidos a óvulos o zigotos enucleados. Se originan individuos casi idénticos entre sí (salvo mutaciones somáticas) y muy parecidos al donante (del que se diferencian en mutaciones somáticas y en el genoma mitocondrial, que procede del óvulo receptor).
5. ¿Un protocolo universal para clonación reproductiva?
El grupo de Wakayama, en el artículo reciente que informa sobre clonación de ratones a partir de núcleos de células madre, propone un posible esquema que permitiría la clonación ilimitada a partir de casi cualquier célula del organismo (al menos en esta especie):
- Transferencia por microinyección de un núcleo de célula somática a un óvulo enucleado.
- Se dejaría desarrollar el embrión in vitro hasta una fase previa a la de implantación.
- A partir de las células de la masa interna del blastocisto se pueden establecer cultivos estables (inmortales) de células madre (ES). Todas esas células contendrían el mismo genoma nuclear que el individuo donante, genoma que quedaría de esta forma “inmortalizado”.
- Las células madre pueden servir a su vez para:
- Terapias celulares
- Clonación reproductiva
- Manipulación genética: se podrían generar ratones mutantes, incluso en homozigosis, en una sola generación, sin pasar por la generación intermedia de quimeras. Ello permitiría analizar las funciones complejas que dependen de varios genes.
- Combinación de b) y c) para producir individuos clónicos transgénicos.
En animales:
- Investigación básica
- Mejora de FIV
- Mejora de fertilidad de las especies empleadas.
En humanos:
- En FIV, para mejorar resultados en mujeres con pobre estimulación ovárica
- Gemelos idénticos separados en el tiempo
En animales:
- Individuos idénticos para investigación
- Producción ganadera
- Junto con clonación, para biotecnología: tejidos “humanizados”, granjas farmacéuticas
- Fuentes de tejidos, para xenotrasplantes
En humanos:
- ¿investigación básica y aplicada?
- ¿Terapia? Para enfermedades mitocondriales que producen ceguera o epilepsia: transferencia del núcleo del embrión hasta un óvulo-zigoto receptor.
En animales:
- mejora de conocimientos en biomedicina
- modelos de enfermedades
- con transgénesis: producción de medicamentos
- órganos para xenotrasplantes evitándose el rechazo hiperagudo del injerto.
- Ganadería:
- Obtención de animales transgénicos. Recombinación homóloga para generar animales noqueados con genes inactivados y sustituidos. Producción de proteínas terapéuticas. Algunas empresas:
- PPL Therapeuthics, ha logrado ovejas simultáneamente clónicas y transgénicas que segregan en su leche esa proteína de la que carecen los enfermos del enfisema pulmonar congénito.
- Genzyme Transgenics: estudios con cabras.
- Idealmente se necesita método de transferencia no quirúrgica de embriones. Rápida propagación de fenotipos probados en el sector ganadero. ¿Venta y distribución cómoda de embriones? Evitar la falta de diversidad genética, limitando el número de individuos de un mismo clon en cada rebaño.
- Intentos de salvar in extremis a especies de la extinción. Incluso alguien está intentando "resucitar" especies extinguidas de las que hay material biológico conservado.
- En enero de 2001 nació en los EE.UU. un gaur clónico, pero murió a los dos días a causa de una disentería.
- En octubre de 2001, se comunicó el nacimiento en Italia de un muflón clónico, a partir de células de hembras muertas de la isla de Cerdeña.
En humanos, la clonación verdadera podría tener dos usos diferentes:
- Clonación reproductiva: tal como se describe arriba, para crear un individuo clónico. Posibles situaciones:
- Como técnica de reproducción asistida excepcional, no convencional.
- Qué riesgos podría tener?
- Datos sobre la “edad celular”
- Otros efectos (cáncer).
- ¿Solucionar cuestiones de seguridad?
- Cuestiones de eficiencia:
- si se tuviera la eficiencia del caso Dolly, necesitaríamos 200 mujeres.
- Pero recientemente se ha visto que con el líquido de aspiración del folículo ovárico se pueden obtener muchos folículos preantrales que se pueden madurar en laboratorio hasta ovocitos maduros.
- Desarrollo de folículos ováricos humanos en ratones scid e hipogonádicos. ¿Ratones produciendo óvulos humanos?
- Cuestiones de seguridad:
- Incidencia de nacimientos muertos y abortos.
- ¿Qué edad genética tiene el clon? ¿Corresponde a la edad de la célula donante? Los datos actuales parecen indicar que la transferencia nuclear no revierte la edad genética.
- ¿Supone esto mayor peligro de acumulación de mutaciones y de envejecimiento celular?
- Clonación no reproductiva: se realiza la manipulación celular como en la anterior, pero el embrión no se implanta en útero, sino que puede servir a distintos objetivos, principalmente de investigación:
- Sobre fertilidad, anticoncepción, etc.
- Desarrollo embrionario
- Obtención de células madre e inducción de diferenciación a diferentes tejidos.
6. EJEMPLOS
CLONAR UN MAMUT EN UN PLAZO DE CUATRO AÑOS: ¿REALIDAD O CIENCIA FICCIÓN?
Los mamuts podrían volver a pisar la tierra en un plazo de tan sólo cuatro años, afirma un científico japonés. La fantástica reaparición de estos animales prehistóricos podría hacerse realidad gracias a las tecnologías de clonación.
Ya a principios de los 90 los científicos trataron de regalarles una segunda vida a los mamuts, extrayendo el material genético de la piel y los músculos de los animales hallados en la región siberiana de hielos eternos e intentando hacer que las células se multiplicasen. Pero en aquel entonces todos los intentos fracasaron. Las células del animal que había permanecido en el hielo durante miles de años resultaron inservibles.
No obstante, en 2008 el científico japonés, Terujiko Vakayama del Centro de Biología del Desarrollo Riken, pudo clonar un ratón a partir de las células de otro ratón que había permanecido congelado por 16 años.
Ahora otro investigador japonés, Akira Iritani, un profesor de la Universidad de Kioto, quiere ocuparse de los organismos que han permanecido en los hielos eternos durante 5.000 años. “Ya hemos superado las dificultades técnicas. Ahora lo que necesitamos es obtener una buena muestra de tejidos blandos de un mamut congelado”, señaló Iritani al diario The Daily Telegraph.
El científico planea extraer en primer lugar los núcleos de las células del mamut, luego seleccionar las más “sanas”. Después los núcleos se colocarán en los óvulos de una hembra de elefante africano que será una madre 'sustituta' para el mamut. Según el profesor japonés, habrá que trabajar mucho durante aproximadamente 2 años antes de que la concepción se realice con éxito, y habrá que esperar otros 600 días hasta que el pequeño mamut vea la luz.
En verano de 2011 Iritani planea viajar a Siberia para buscar el material biológico adecuado, o sea, encontrar un mamut para sacar las muestras de piel y músculos. Un trozo de piel de 3 centímetros cuadrados sería suficiente para extraer las células necesarias.
“Hace poco la posibilidad de un resultado positivo de la clonación de animales era muy baja, pero actualmente este índice es de un 30%”, explicó el científico. “Creo que tenemos chance para triunfar, y en 4 o 5 años ya habrá posibilidad de que nazca un pequeño mamut sano”, concluyó Iritani.
Cabe mencionar que en 2007 unos cazadores encontraron en el noreste de Siberia el cadáver de una cría de mamut en perfectas condiciones. Por casualidad, meses después esta cría cayó en manos de unos científicos que buscaban los restos de este animal prehistórico en el norte de Rusia. El hallazgo de Liuba (como llamaron a la cría) impresionó a toda la comunidad científica. Los especialistas estudian la posibilidad de clonarla.
LA OVEJA DOLLY
El 23 de febrero, un equipo científico de Escocia presentó a la primera oveja creada por la técnica de donación a partir de una sola célula de la madre.
Un año antes, el mismo equipo, dirigido por Ian Wilmut, había conseguido cinco ovejas por donación de un único embrión.
La diferencia en el caso de Dolly es que ahora no fue necesaria la fertilización con un espermatozoide.
Dolly fue creada con una célula de la ubre de la oveja y un óvulo que permitió leer la información genética que trae el núcleo de la célula.
Aunque hubo otros experimentos similares (la primera vaca por donación fue creada en 1986, se realizaron experimentos similares con ranas y la técnica es de 1967), la aparición de Dolly provocó un amplio debate sobre los alcances de la donación.
Esta técnica fue calificada de «profanación genética» por la Iglesia Católica y muchos gobiernos la criticaron. Ante la atemorizante perspectiva de contar con «dobles» de personas, Wilmut aseguró que la donación era imposible en humanos.
Pero la genética y la biotecnología podrían constituir la base para formidables negocios en las áreas del agro, la ganadería y la industria farmacéutica, entre otras.
Meses después del nacimiento de Dolly, apareció la primera oveja transgénica (que posee un gen humano): Polly. Un afio después de este experimento, Dolly tuvo cría. Se trata de Bonnie, de 2,7 kilos, que nació el 13 de abril de 1998 (Dolly había sido apareada naturalmente con un carnero a fines de 1997).
En 1998 hubo más casos de donación. Entre ellos, el de la ternerita Marguerite, que nació el 20 de febrero de ese año. Fue donada por un grupo de científicos franceses a partir de la célula de un feto de 60 días. También nacieron terneros donados en Estados Unidos y hubo experimentos similares con monos y ratones.
Para esa misma época, los responsables de la creación de Dolly, miembros del Instituto Roslin de Escocia, que habían recibido varias críticas de sus colegas, admitían la posibilidad de que se trate de un clon obtenido con una célula de un feto y no de un animal adulto
7. LINKS
Esta es una presentación en formato swf resumida sobre la clonación.
http://estaticos.elmundo.es/elmundo/2001/graficos/noviembre/semana4/clon/clonacion.swf
Gracias al desarrollo de