Fundamentos de los genes y de las enfermedades genéticas

¿Te ha dicho alguien alguna vez: "lo llevas en los genes"? Probablemente estaría pensando en una característica física, un rasgo de personalidad o una aptitud que compartes con otros miembros de tu familia.

Sabemos que los genes desempeñan un papel importante, moldeando nuestro aspecto físico y nuestro comportamiento e, influyendo, incluso, en si enfermamos o no. Ahora los científicos intentan utilizar estos conocimientos de formas nuevas y apasionantes, como para tratar algunos problemas de salud.

¿Qué es un gen?

Para entender cómo funcionan los genes, repasaremos algunos aspectos básicos de la biología. La mayoría de los seres vivos están compuestos por células que contienen una sustancia denominada ácido desoxirribonucleico (ADN).

El ADN contiene cuatro sustancias químicas (adenina, timina, citosina y guanina, que se conocen por sus respectivas iniciales: A, T, C y G, para abreviar). Estas sustancias están ensartadas, formando patrones específicos, en unos filamentos, enrollados y extremadamente finos, contenidos en los núcleos de las células. ¿Cómo de finos son estos filamentos? Las células son diminutas (invisibles al ojo humano) y cada célula del organismo contiene unos 1,80 metros (aproximadamente 6 pies) de ADN, lo que hace que todo tu cuerpo contenga más de 4.800 millones de km de ADN (unos 3 mil millones de millas).

¿Y qué pintan los genes en todo esto? Los genes se fabrican con ADN, y distintos patrones de A,T,G y C codifican las instrucciones necesarias para fabricar elementos que tu organismo necesita para funcionar con normalidad (como las enzimas, que permiten digerir los alimentos, o el pigmento que da color a tu ojos). Cuando tus células se duplican, trasmiten esta información genética a las células nuevas que generan.

El ADN está enrollado o retorcido sobre sí mismo, formando unas estructuras denominadas cromosomas. La mayoría de las células del cuerpo humano tienen 23 pares de cromosomas, sumando un total de 46. Sin embargo, las células reproductoras: los espermatozoides y los ovocitos, contienen solamente 23 cromosomas. Tú recibiste la mitad de los cromosomas del ovocito de tu madre y la otra mitad del espermatozoide de tu padre. Los niños reciben un cromosoma X de su madre y un cromosoma Y de su padre, mientras que las niñas reciben un cromosoma X de cada uno de sus progenitores.

Los genes son pequeños segmentos o fragmentos de ADN contenidos en los cromosomas que determinan características humanas específicas, como la estatura o el color del pelo. Puesto que tienes un par de cada uno de tus cromosoma, tienes dos copias de cada gen (exceptuando algunos genes contenidos en los cromosomas X e Y en los niños, que solo tienen uno de cada).

Algunos rasgos dependen de un solo gen, mientras que otros dependen de combinaciones de genes. Puesto que cada persona tiene aproximadamente 25.000 genes diferentes, ¡hay una cantidad casi infinita de combinaciones posibles!

Genes y herencia

La herencia es la transmisión de genes de una generación a la siguiente. Tú has heredado los genes de tus progenitores. La herencia te ayuda a ser la persona que eres: alto o bajo, rubio o moreno, de ojos verdes o azules.

¿Pueden acaso tus genes determinar si vas a convertirte en un alumno de sobresalientes o en un gran atleta? La herencia desempeña un papel importante, pero el ambiente en que vives (que incluye aspectos como los alimentos que ingieres y la gente con quien te relacionas) también influye en tus habilidades e intereses.

Una persona puede experimentar cambios (o mutaciones) en sus genes, que pueden tener sus consecuencias. A veces estos cambios solo afectan a rasgos de escasa importancia, como el color del pelo, pero otras veces, las mutaciones genéticas pueden provocar problemas de salud.

Una mutación genética suele conllevar que una de las copias de un gen en concreto no desempeñe bien su función. Puesto que tenemos dos copias de cada gen, generalmente todavía quedará una copia "normal" de ese gen que podrá desempeñar bien su función. En estos casos, no suele ocurrir nada fuera de lo común y el cuerpo puede seguir funcionando con normalidad. Se trata de un ejemplo de herencia autosómica recesiva.

Para que una persona presente un rasgo recesivo o desarrolle una enfermedad recesiva, deberá tener una mutación genética en ambas copias del mismo gen, lo que determinará que el organismo no disponga de copias funcionales de ese gen en particular.

Los genes pueden ser dominantes o recesivos. Los genes dominantes manifiestan su efecto incluso aunque solo haya una mutación en una sola copia del gen. La mutación "domina" a la copia de seguridad normal del gen, de modo que la persona que la presente, manifestará el rasgo o desarrollará la enfermedad.

Una persona puede nacer con mutaciones genéticas o estas pueden ocurrir a lo largo de su vida. Las mutaciones ocurren en células envejecidas o que se han expuesto a determinadas sustancias químicas o a radiaciones. Afortunadamente, las células suelen reconocer este tipo de mutaciones y se reparan a sí mismas. Pero hay otras veces en que las mutaciones pueden provocar enfermedades, como algunos tipos de cánceres.

Si la mutación genética existe en el ovocito materno o en el espermatozoide paterno, los hijos heredarán esa mutación. Cuando la mutación afecta a todas las células del cuerpo (lo que significa que el niño ha nacido con ella), su organismo no podrá "reparar" los genes mutados.

¿Qué son las enfermedades genéticas?

Los investigadores han identificado más de 4.000 enfermedades causadas por mutaciones genéticas. Pero el hecho de que una persona presente una mutación genética que puede provocar una enfermedad o afección médica no implica necesariamente que vaya a desarrollar esa enfermedad o afección.

Lo más probable es que, como promedio, todo el mundo sea portador de cinco a diez genes mutados o defectuosos en cada una de sus células. Los problemas surgen cuando el gen de la enfermedad es dominante o cuando la mutación afecta a ambas copias del mismo gen (herencia recesiva). También puede haber problemas cuando varias variantes genéticas interactúan entre sí, o con el ambiente, lo que incrementa la susceptibilidad a desarrollar ciertas enfermedades.

Si una persona tiene el gen dominante de una enfermedad, lo más habitual es que la desarrolle. Y cada uno de sus hijos tendrá un 50% de probabilidades (una entre dos) de heredar el gen y de padecer la enfermedad. Las enfermedades y afecciones médicas causadas por genes dominantes incluyen la acondroplasia (un tipo de de enanismo), el síndrome de Marfan (una enfermedad del tejido conjuntivo) y la corea de Huntington (una enfermedad degenerativa del sistema nervioso).

Las personas que presentan una mutación solo en una copia del gen recesivo de una enfermedad, se denominan "portadoras". Generalmente no padecen la enfermedad porque tienen un gen normal dentro del par que puede desempeñar correctamente su función. Pero, cuando dos portadores tienen descendencia, sus hijos tienen un 25% de probabilidades (una entre cuatro) de heredar genes mutados de ambos progenitores, padeciendo, por lo tanto, la enfermedad. La fibrosis quística (una enfermedad que afecta a los pulmones), la anemia falciforme (una trastorno de la sangre) y la enfermedad de Tay-Sachs (que cursa con problemas neurológicos) se deben a la presencia de dos copias mutadas en el mismo gen recesivo, procedentes de ambos progenitores.

En relación a las mutaciones genéticas recesivas presentes en el cromosoma X, generalmente solo los hombres pueden desarrollar la enfermedad porque solo heredan un cromosoma X. Las mujeres tienen dos cromosomas X, de modo que disponen de una copia se seguridad en el otro cromosoma X y, por lo tanto, no suelen presentar los rasgos propios de las enfermedades ligadas a este cromosoma. Entre estas enfermedades, se incluyen el trastorno de la coagulación denominado hemofilia y la ceguera a los colores o daltonismo.

A veces, cuando se unen un ovocito y un espermatozoide, la nueva célula recibe demasiados cromosomas o bien demasiado pocos, lo que puede tener importantes consecuencias para la descendencia. Por ejemplo, la mayoría de los niños nacidos con síndrome de Down tienen un cromosoma 21 de más.

A veces, aquellas personas a quienes les preocupa la posibilidad de ser portadoras de genes mutados pueden someterse a pruebas genéticas para conocer el riesgo de que sus hijos hereden determinada enfermedad genética. Las mujeres embarazadas también se pueden someter a pruebas para saber si el feto podría presentar determinadas enfermedades genéticas. Estas pruebas genéticas suelen implicar extraer una muestra de sangre, piel o líquido amniótico para detectar posibles marcadores de las enfermedades genéticas que son motivo de preocupación.

Modificar genes

A veces los científicos alteran determinados genes a propósito. Durante muchos años, los investigadores han alterado genes en algunas plantas para producir descendencia con características especiales, como una mayor resistencia a las enfermedades y a las plagas o la capacidad de crecer en ambientes difíciles. Esto se denomina ingeniería genética.

La terapia génica es un campo de investigación médica novedoso y prometedor. En la terapia génica, los investigadores intentan sustituir genes mutados, defectuosos o ausentes por copias de genes sanos para que los genes "buenos" (o funcionales) tomen las riendas. A menudo se utilizan virus para transportar los genes sanos e introducirlos en las células diana (afectadas por la mutación) porque muchos virus son capaces de insertar su propio ADN en estas células.

Pero la terapia génica también entraña algunos problemas. Los científicos todavía no saben qué es lo que hace cada uno de los genes del cuerpo humano. El enorme esfuerzo de muchos científicos, como los que participan en el Proyecto Genoma Humano y en otros proyectos relacionados, ha permitido completar el mapa del genoma humano (todo el material genético presente en los cromosomas de un ser humano), pero se tardarán muchos más años en averiguar qué hace cada gen y cómo interactúan los distintos genes entre sí. En la mayoría de las enfermedades, los científicos todavía no saben si los genes desempeñan o no algún papel ni cómo lo desempeñan. Además, existen grandes dificultades para insertar genes normales en las células adecuadas sin provocar problemas en el resto del organismo.

También preocupa la posibilidad de que la gente pueda intentar modificar genes por razones éticamente cuestionables, como tener hijos más inteligentes o más atléticos. Nadie sabe cuáles serían los efectos a largo plazo de este tipo de manipulaciones.

De todos modos, muchas personas que padecen enfermedades genéticas, ven la terapia génica como una esperanza para que ellos (o sus hijos) puedan llevar vidas mejores y más sanas.