Desarrollos tecnológicos en
Medicina Molecular
Para poder analizar la información contenida en las largas cadenas de ADN que forman los cromosomas, hay que realizar "mapas" que zonifiquen la información y que permitan estimar cambios que puedan ser responsables de enfermedad. Los mapas cromosomales sólo dan una idea general de la morfología y número de los mismos sin reflejar detalles moleculares que permitan dar una idea de la estructura y contenido de la información genética.
Al finalizar la década de los ’60 y al comienzo de los ’70, Smith, Nathans y Arber aislaron unas enzimas provenientes de bacterias que llamaron "endonucleasas de restricción". La característica que hacía a estas enzimas tan especiales era que podían cortar el ADN en secuencias específicas de nucleótidos, funcionaban como un bisturí molecular. Podemos usar endonucleasas de restricción para elaborar mapas de restricción de una muestra de ADN y compararlo con otra muestra de ADN donde se sospecha que ha sucedido una mutación. Si la mutación afecta la secuencia de un sitio de restricción entonces este desaparece y el patrón de digestión del ADN cambia.
También por este tiempo se descubre otra enzima llamada ADN ligasa, la cual se encarga de unir pedazos de ADN, como especie de suturas moleculares. No es difícil imaginar que sucedió luego al combinar estas dos tecnologías, la posibilidad de hacer "ADN recombinante"; al unir pedazos de ADN que no necesariamente provienen del mismos organismo. En 1972, Berg realiza la primera molécula de ADN recombinante y nace la "Ingeniería Genética" una forma de cirugía molecular. En este mismo año Cohen y sus colegas demostraron que fragmentos de ADN pueden ser ligados a fragmentos circulares de ADN de origen bacteriano llamados "Plásmidos", que luego son reintroducidos en bacterias y son replicados ilimitadamente, es decir "clonados". El primer gen eucariota en ser clonado fue la b globulina de conejo en 1976.
Otra forma de analizar el ADN es estudiando su estructura primaria, es decir leer las bases que lo componen. Esto fue posible gracias a dos métodos de secuenciación desarrollados en 1975 y 1977 por F. Sanger y W. Gilbert. Al analizar algunos genes se observó que en eucariotas estos son discontinuos, es decir, las secuencias codificantes son interrumpidas por segmentos espaciadores que no son traducidos. Para distinguir entre estos dos tipos de secuencias, en 1978 Gilbert acuño los términos de "exon" e "intron".
El desarrollo de sondas moleculares, a mediados de los años ’60, surgió a partir de la observación de que las dos hebras de ADN pueden ser separadas y luego re-hibridizadas en base a la propiedad de complementariedad de los ácidos nucleicos. Las sondas moleculares son pequeños fragmentos, generalmente de ADN, que pueden ser marcados. De esta manera podemos digerir muestras de ADN con enzimas de restricción, separar los distintos fragmentos generados en base a sus diferencias en tamaño en una electroforesis, transferir los fragmentos a membranas sólidas e hibridizar con la sonda molecular marcada. Este proceso fue desarrollado por E. M. Southern en 1975 y es conocido como Southern blotting y es de mucha utilidad hoy día en el diagnóstico molecular.
Basados también en la propiedad de
complementariedad de los ácidos nucleicos y en la síntesis in
vitro de ADN usando ADN polimerasa, en 1985 K. Mullis y colegas desarrollaron una poderosa técnica de
amplificación específica de fragmentos de ADN. Esta técnica es
mejor conocida como la reacción en cadena de la polimerasa (Polimerase
Chain Reaction) o PCR.
En un corto período de tiempo, la PCR se ha convertido en una
pieza importante en el diagnóstico y en la investigación en la
biología molecular. Hoy día es posible amplificar fragmentos de
ADN provenientes de una sola célula.
Variaciones y combinaciones de estas técnicas y conocimientos provenientes de la biología molecular, han desencadenado innumerables estrategias para estudiar el material genético y la información contenida en el mismo. Cabe destacar en este momento uno de los proyectos de mas alta envergadura en la medicina molecular, el "Proyecto Genoma Humano".
El Proyecto Genoma Humano es una iniciativa multidiciplinaria e internacional iniciada por el Departamento de Energía y el Instituto Nacional de la Salud de los Estados Unidos de Norteamérica que comenzó a operar en 1988. El objetivo de este proyecto es el clonar y secuenciar por completo el genoma humano antes del año 2005. Dos componentes esenciales en este proyecto son el realizar mapas genéticos y físicos en el ser humano. El otro componente fundamental es la Informática, es decir, como los datos generados son almacenados y distribuídos rápidamente a la comunidad científica para su análisis y el desarrollo de herramientas que faciliten el mismo.
