Clones en todos los niveles

¿Quién no ha soñado o pensado alguna vez en tener su doble perfecto, similar en cualquier punto (para los que no tienen «verdadero» gemelo)? En ciencia-ficción, pero también en el mundo de la investigación, se habla de clones. Al contrario de la imaginación, el término clon tiene diferentes significaciones para los biólogos. Un mismo sentido los agrupa, se trata de una copia más o menos precisa desde un punto de vista de los genes. Existe la clonación de genes, la clonación celular y la clonación de un individuo.

De la clonación de genes al medicamento del porvenir

La clonación de genes es una técnica corriente y potente en los laboratorios del mundo entero. Ha permitido efectuar progresos en el conocimiento de la «forma», el papel, el control y la actividad de los genes.

Actualmente, varias técnicas se utilizan para realizar clonación de genes. La más corriente, y la más conocida, es la de tomar una bacteria, y más precisamente su plásmido. Un plásmido es un ADN redondo «facultativo» en la bacteria (en general Escherichia coli) y que tiene el poder de multiplicarse solo en el seno de esta.

Esquema de la bacteria Escherichia coli con y sin plásmido

Para efectuar la clonación, seleccionamos el gen que queremos clonar (humano o no) y se inserta (una ligadura) en este plásmido llamado vector (en una región nombrada polylinker). Cultivamos las bacterias dándoles de comer y procurándoles un medio-ambiente agradable para que puedan reproducirse. A partir de allí, se seleccionan las bacterias que contienen los genes que nos interesan : o matando a las bacterias que no los poseen, o coloreándolos.

Esquema de la clonación de un gen en un plásmido en el seno de una bacteria

Esta clonación puede tener varias utilidades, en particular permitir producir, al modificar las bacterias, sustancias de gran valor medicinal y económica como la insulina, que regula el azúcar en la sangre. Una escasa «cantidad» de azúcar puede provocar graves enfermedades como la diabetes de tipo 1. La insulina debe ser inyectada en continuo. Hoy en día, es fabricada de manera industrial y artificial gracias a los genes clonados.

Esta técnica también se utiliza para identificar genes asociados a algunas enfermedades hereditarias (transmitidas genéticamente), como algunos cánceres. También permitió desarrollar nuevas pruebas de infecciones causadas por unos virus. En un futuro próximo, también podría proporcionar componentes de sangre de alta pureza. Las posibilidades son extensas...

Una mujer « inmortal » gracias a la clonación de sus células

No podemos hablar de célula en laboratorio y de clonación de células sin hablar de Henrietta Lacks, una Afro-Americana nacida en agosto de 1920. Cambió el transcurso de la biología. Esta mujer morirá de un cáncer en octubre de 1951 y dejará a la ciencia sus células cancerígenas. Sus células serán cultivadas y multiplicadas (clonadas) en laboratorio. Nacerá así la línea de las células más conocidas y más expandidas del mundo, las HeLa.

Fotografía de Henrietta Lacks (Fuente : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/d7/Henrietta_Lacks_%281920-1951%29.jpg)

Es común en los laboratorios de investigación que estudian las células hacer cultura (como se cultivan las plantas) : vamos a procurar que las células se dividan y se multipliquen para estudiarlas y usarlas para hacer experiencias. Se dice que Henrietta es «inmortal», porque sus células siempre serán usadas.

Esquema de la clonación de células de ratón mediante la cultura de células

La clonación de células está muy extendida en el mundo de la investigación. Se usa para estudiar el comportamiento, la reacción, los mecanismos, la forma... de las células en función de las enfermedades, medicamentos y otros parámetros que quieren estudiar los científicos.

La clonación celular -terapéutica- tiene otras aplicaciones como la «creación» de una nueva piel para un trasplante, efectuado a partir de células del mismo paciente. Lo que disminuye los riesgos de rechazo. La fabricación de nuevas tráqueas a medidas siguiendo el mismo procedimiento también fue realizada. De nuevo, las aplicaciones son diversas y variadas y no paran de evolucionar. 

La clonación de individuos, una falsificación no tan rentable

La última forma de clonación es la clonación de un individuo, dicho reproductivo. El primer mamífero clonado anunciado tuvo lugar en 1997, se trata de la oveja Dolly. El objetivo de este tipo de clonación es entonces producir un nuevo ser vivo idéntico genéticamente al original. Este proceso ya existe en la naturaleza con los gemelos monocigóticos.

Fotografía de Dolly y del investigador que participó en su creación Ian Wilmut (Fuente : Roslin Institute, Royal (Dick) School of Veterinary Studies, University of Edinburgh, Edinburgh.)

De manera artificial, la clonación de un ser vivo se opera al extraer un núcleo de célula y al inyectarlo en una célula huevo (un óvulo) de la cual se quitó el núcleo. Los investigadores provocan entonces el desarrollo del futuro clon. Esta técnica es y será usada en batracios, mascotas, ganado (cerdos, bovinos), plantas (para que algunas sean más resistentes por ejemplo)...

Esquema de la clonación de un individuo por inyección de un núcleo en una célula huevo

Esta aplicación sobre las mascotas es extremadamente costosa y tiene lugar con más frecuencia en Corea del Sur, sin embargo tiene un interés para los científicos. Varias razas de perros sufren enfermedades similares a las del humano, estos clones imperfectos pueden ser una   manera de observarlos. Algunos científicos estudian la tecnología de la clonación para salvar especies en vía de desaparición (el mamut lanoso por ejemplo). La clonación de especies amenazadas planteó varios problemas, en particular a defensores del medio-ambiente y ecologistas que quieren que nos centramos más en la preservación de las especies y de su hábitat.

El proceso de clonación de un individuo sigue siendo muy complicado. En el caso de Dolly la oveja, hubo 270 tentativas, cuya mayoría acabaron en aborto natural. Su vida es a menudo dolorosa, con discapacidades, malformaciones, problemas de órganos... Dolly fue eutanasiada en 2003. Permitió comprender mejor el desarrollo de los mamíferos como demostrar que todas las células del cuerpo que poseen un núcleo tenían los mismos genes, y que no poseían tan solo los genes de su especialidad (las células del hígado solo tendrían genes «útiles» para el hígado, lo que es falso).   

Este procedimiento, útil para el mundo de la investigación y la producción de animales transgénicos se enfrenta sin embargo a varios problemas. Es extremadamente difícil, incluso imposible, obtener un verdadero clon. En nuestras células, nuestro ADN no solo se sitúa en el núcleo, sino también en un elemento que se encuentra fuera de este, la mitocondria (véase el artículo «Ese hermoso legado de nuestras madres»). Es el ADN de esta mitocondria (ADN mitocondrial) quién, al entrar en «competición» con el ADN del clon, crearía a pesar de todo un individuo único. Otro elemento por considerar, el epigenético. El epigenético es la influencia que tiene nuestro medio-ambiente sobre la activación o no de algunos genes (véase el  artículo «Nuestro impacto sobre nuestros genes»). Unos gemelos monocigóticos acaban diferenciándose porque sus genes no van a reaccionar de la misma manera frente al medio-ambiente, la alimentación... Entonces, se puede clonar genes, pero no una persona porque, además de estos parámetros biológicos, el carácter y la personalidad se consideran y esto no está precisamente escrito en nuestro ADN.

Fuentes :

1.   admin. Significant Research Advances Enabled by HeLa Cells. Office of Science Policy https://osp.od.nih.gov/scientific-sharing/hela-cells-timeline/.

2.   Ayala, F. J. Cloning humans? Biological, ethical, and social considerations. Proc Natl Acad Sci U S A 112, 8879–8886 (2015).

3.   Bertero, A., Brown, S. & Vallier, L. Chapter 2 - Methods of Cloning. in Basic Science Methods for Clinical Researchers (eds. Jalali, M., Saldanha, F. Y. L. & Jalali, M.) 19–39 (Academic Press, 2017). doi:10.1016/B978-0-12-803077-6.00002-3.

4.   Cui, K.-H. Three concepts of cloning in human beings. Reproductive BioMedicine Online 11, 16–17 (2005).

5.   Frank, S. A. Cell Lineage History. Dynamics of Cancer: Incidence, Inheritance, and Evolution (Princeton University Press, 2007).

6.   Griffiths, A. J., Gelbart, W. M., Miller, J. H. & Lewontin, R. C. Cloning a Specific Gene. Modern Genetic Analysis (1999).

7.   Harbers, M. The current status of cDNA cloning. Genomics 91, 232–242 (2008).

8.   Karimi, M., De Meyer, B. & Hilson, P. Modular cloning in plant cells. Trends in Plant Science 10, 103–105 (2005).

9.   Lodish, H. et al. DNA Cloning with Plasmid Vectors. Molecular Cell Biology. 4th edition (2000).

10.Lucey, B. P., Nelson-Rees, W. A. & Hutchins, G. M. Henrietta Lacks, HeLa cells, and cell culture contamination. Arch Pathol Lab Med 133, 1463–1467 (2009).

11.  Lucey, B. P., Nelson-Rees, W. A. & Hutchins, G. M. Henrietta Lacks, HeLa cells, and cell culture contamination. Arch Pathol Lab Med 133, 1463–1467 (2009).

12.Nabavizadeh, S. L., Mehrabani, D., Vahedi, Z. & Manafi, F. Cloning: A Review on Bioethics, Legal, Jurisprudence and Regenerative Issues in Iran. World J Plast Surg 5, 213–225 (2016).

13.Sciences (US), N. A. of, Engineering (US), N. A. of, Science, I. of M. (US) and N. R. C. (US) C. on, Engineering & Policy, and P. Cloning: Definitions And Applications. Scientific and Medical Aspects of Human Reproductive Cloning (National Academies Press (US), 2002).

14.Xu, L., Chen, Y., Li, Q., He, T. & Chen, X. Molecular cloning. Fish & Shellfish Immunology 98, 981–987 (2020).

15.Cloning - an overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/cloning.

16.Cloning - an overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/cloning.

17.Cloning - an overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/cloning.

18.Cloning (Cells) - an overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/cloning-cells.

19.Human Cloning - an overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/human-cloning.

20.   Molecular Cloning - an overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/molecular-cloning.