La clonación de un mamífero

por para Ciencia Hoy el . Publicado en Ciencia en el Mundo, Número 39.

Una descripción breve y simple de los métodos para clonar animales.

Se denomina clon a una colección de organismos genéticamente idénticos provenientes de un único ancestro. Es fácil imaginar un clon celular, es decir, un grupo de células que han proliferado a partir de una célula aislada.Pero, no es tan simple comprender cómo los científicos pueden clonar mamíferos superiores.

El pasado 27 de febrero, en un artículo publicado por la revista Nature (Wilmut, I, Schnieke, A.E., Mcwhir, J, Kind, AJ & Campbell KHS, 1997 'Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells', Nature, 385:8101), los autores, miembros del Roslin Institute de Edimburgo t de PPL Therapeutics, dieron a conocer los resultados de un experimento que logró demostrar que el material genético de las células de un tejido adulto conserva la capacidad de dar origen a un nuevo organismo.

El pasado 27 de febrero, en un artículo publicado por la revista Nature (Wilmut, I, Schnieke, A.E., Mcwhir, J, Kind, AJ & Campbell KHS, 1997 'Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells', Nature, 385:8101), los autores, miembros del Roslin Institute de Edimburgo t de PPL Therapeutics, dieron a conocer los resultados de un experimento que logró demostrar que el material genético de las células de un tejido adulto conserva la capacidad de dar origen a un nuevo organismo.

El experimento, relatado en forma simple, fue corno sigue: se cultivaron in vitro células de la glándula mamaria – la ubre – de una oveja adulta de raza Finn Dorset que se encontraba en el último trimestre de preñez, Las células fueron posteriormente fusionadas, mediante un shock eléctrico, con ovocitos (óvulos inmaduros) a los que previamente se les había extraído el núcleo (ovocitos anucleados), provenientes de una oveja de raza Scottish Blackface (blanca con cara negra). Estos ovocitos, fertilizados de manera artificial, luego de ser activados con una suave descarga eléctrica, comenzaron a dividirse. Cuando los embriones llegaron a poseer entre ocho y dieciséis células (estadio de mórula), se implantaron en el útero de otras ovejas Scottish Blackface. Transcurridos 148 días nació un cordero de 6,6kg de peso, totalmente blanco, el primer vertebrado obtenido a partir de una célula tomada de un mamífero adulto. Estudios moleculares demostraron que la dotación genética del cordero clonado era similar a la de la oveja de la cual se extrajeron las células de la glándula mamaria, y diferente a la de la oveja utilizada como portadora.

Desde el siglo pasado se sabe que es posible clonar plantas a partir de una única célula tomada de alguna de sus partes (tallo, hoja, raíz, etc.). Sin embargo, salvar la distancia entre la clonación de plantas y la de animales iba a llevar su tiempo. No fue hasta 1967 que John Gurdon, destruyó con radiación ultravioleta el núcleo de huevos no fecundados de una especie de rana africana, Xenopus laevis, e inyectó en ellos núcleos de células intestinales (células ya diferenciadas) de la misma especie de rana. Logró de este modo desarrollar embriones, los cuales, sin embargo, morían sin superar el estadio de renacuajos. Los resultados de Gurdon fueron considerados como una indicación de que las células de tejido adulto conservan el genoma completo, pero con alteraciones importantes.

Los primeros métodos de transferencia nuclear en mamíferos fueron desarrollados en ratones y presentaron inesperadas dificultades, aparentemente relacionadas con el ciclo celular, que es de importancia crucial en la determinación de la compatibilidad entre el núcleo donante y el ovocito receptor.

En lo que se refiere a ovejas y vacas, dos trabajos fueron particularmente relevantes. Durante la década de los ochenta, S. Willadsen, del Institute of Animal Physiology, en Cambridge, logró la producción de clones ovinos adultos fusionando células de un embrión temprano (que contenía de ocho a dieciséis células) con aproximadamente la mitad del citoplasma de un ovocito no fertilizado. Por su parte, N. First, de Madison University, en Wisconsin, tomando una célula de un embrión bovino de seis días de gestación, consiguió su fusión con el citoplasma de un ovocito anucleado, por medio de una descarga eléctrica. Obtuvo así clones viables de bovinos.

En marzo del año pasado, K. Campbell, I. Wilmut y sus colegas del Roslin Institute introdujeron una novedad respecto de las experiencias anteriores. Tomaron las células de un embrión ovino de nueve días y, en lugar de fusionarlas inmediatamente con los ovocitos receptores, las cultivaron in vitro para hacerlas proliferar. Las células fueron posteriormente fusionadas con ovocitos anucleados, originando cinco embriones que se implantaron en los úteros de diferentes ovejas. De esta experiencia nacieron tres corderos que murieron en forma prematura y dos que crecieron normalmente.

Davor Solter, de uno de los institutos Max Planck, dedicado a la inmunobiología, al comentar en Nature de marzo 1996 tales resultados, fue explícito: La clonación de mamíferos a partir de células adultas resultará considerablemente más difícil, pero no debe ser considerada imposible; aclaró que el problema crucial que restaba resolver era el de la compatibilidad entre el citoplasma receptor y el núcleo donante, todavía poco comprendida. En este punto parece radicar el éxito del reciente trabajo de Wilmut y sus colegas, esto es, en el hallazgo de un método que, una vez efectuado el transplante e iniciado el desarrollo, haga compatibles al núcleo donante – tomado de una célula somática de tejido adulto – con el citoplasma del ovocito receptor. Dicha compatibilidad dependería de la posibilidad de sincronizar las fases en las que se encuentren ambos antes de la fusión.

Recordemos que, durante el ciclo vital de una célula – con sus dos estadios, la interfase y la división –, la duplicación del ADN se lleva a cabo durante el período S (o sintético) de la interfase. El período que precede al S es el G1 (de gap, brecha), y el que le sucede, G2. EI ciclo de división celular sigue, entonces, los siguientes pasos: G1, S, G2, mitosis, y recomienza en G1 (Fig. I). La duración del ciclo es regulada por su detención en un punto específico de G1. En ta1 caso, se dice que la célula se ha retirado del ciclo celular, y que se encuentra en el estado GO. Al reanudar el crecimiento, la célula retoma el período G1, en el cual el contenido de ADN es diploide, es decir, tiene el número normal de cromosomas – dos copias de cada uno – ; en el resto de los períodos, es mayor.

FIG 1. CICLO VITAL DE UNA CÉLULA : MUESTRA LOS CAMBIOS EN EL CONTENIDO DE ADN DURANTE LOS DISTINTOS PERÍODOS, EN FUNCIÓN DELTIEMPO. 2C CORRESPONDE A UN CONTENIDO DIPLOIDE DE ADN (DOS COPIAS DE CADA CROMOSOMA) Y 4C A UN CONTENIDO TETRAPLOIDE (CUATRO COPIAS DE CADA CROMOSOMA). LA EXTENSIÓN DE CADA ETAPA DEL CICLO ES PROPIA DE CADA CÉLULA.

FIG 1. CICLO VITAL DE UNA CÉLULA : MUESTRA LOS CAMBIOS EN EL CONTENIDO DE ADN DURANTE LOS DISTINTOS PERÍODOS, EN FUNCIÓN DELTIEMPO. 2C CORRESPONDE A UN CONTENIDO DIPLOIDE DE ADN (DOS COPIAS DE CADA CROMOSOMA) Y 4C A UN CONTENIDO TETRAPLOIDE (CUATRO COPIAS DE CADA CROMOSOMA). LA EXTENSIÓN DE CADA ETAPA DEL CICLO ES PROPIA DE CADA CÉLULA.

En las experiencias previas realizadas con mamíferos, el núcleo tomado de un embrión temprano se encontraba, la mayoría de las veces, en las fases S o G2 (en las que existen más de dos y hasta cuatro copias de cada cromosoma). En estos casos, al ser implantado el núcleo en un ovocito detenido en una fase sólo compatible con núcleos diploides, habría replicaciones adicionales, lo cual impediría el desarrollo normal del embrión. Wilmut y sus colegas lograron evitar esta asincronía reduciendo drásticamente la concentración de nutrientes del medio en el cual se hallaban en cultivo las células que aportarían sus núcleos, Io que inactiva sus ciclos de crecimiento y las detiene en la fase GO (Fig. 2). Así se logró una mejor sincronía en los tiempos de replicación, una vez transplantados los núcleos e iniciado el desarrollo del embrión.

FIG 2. ESQUEMA EXPERIMENTAL QUE PERMITIÓ LA CLONACIÓN DE UN MAMÍFERO A PARTIR DE UNA CÉLULA ADULTA.

FIG 2. ESQUEMA EXPERIMENTAL QUE PERMITIÓ LA CLONACIÓN DE UN MAMÍFERO A PARTIR DE UNA CÉLULA ADULTA.

El trabajo que hemos comentado no sólo representa una importante corroboración de la hipótesis de que el material genético de las células adultas no sufre alteraciones irreversibles durante su desarrollo y diferenciación; también aporta una promisoria técnica de experimentación. En cuanto a las potenciales aplicaciones, la más obvia consiste en la posibilidad de clonar ovejas seleccionadas por sus rasgos preferenciales. Sin embargo, para poner en práctica lo último en gran escala, se deben aún efectuar substanciales mejoras a las técnicas aplicadas. La célebre oveja obtenida de la célula mamaria, bautizada Dolly, representa apenas un 3,4% de efectividad respecto del número total de núcleos transferidos.

Dos sucesos anecdóticos pueden dar una idea del impacto social de estos resultados. El primero se relaciona con el hecho de que dos de los cinco autores que firman el trabajo pertenecen a PPL Therapeutics, compañía que se dedica a la biotecnología e investiga acerca de la crianza de animales con el propósito de fabricar productos medicinales. Al día siguiente de la publicación en un periódico del adelanto de los resultados que aparecerían en Nature, el valor de las acciones del PPL Therapeutics subió de 0,25 a 3,60 libras. El segundo hecho es de orden político: en el editorial del número de Nature mencionado, los editores hicieron saber que un académico de Harvard, al enterarse de que se publicaría el artículo de Wilmut y sus colegas, pidió que se lo retirara de la revista argumentando que: En la medida en que el procedimiento se convierta en algo cada vez más común, su abuso por parte de grupos extralegales o extranjeros es casi inevitable. Si bien publicaron el trabajo, los editores de Nature reconocieron que, más allá de los obstáculos experimentales que aún existen, la clonación de las mamíferos aparece en el horizonte de las posibilidades científicas, y que, como consecuencia, el académico de Harvard estaba en lo cierto cuando señaló que, hasta ese momento, la discusión del tema había sido inadecuada.

El lector interesado en tener acceso gratuito al artículo original de Nature podrá encontrarlo en cualquiera de las siguientes dos páginas: http://www.nature.com y http://www.nature.america.com

Diego Hurtado de Mendoza

Diego Hurtado de Mendoza

Laboratorio de Geofísica, UBA-CONICET