Tomado del CAPITULO 12. Dopaje Genético."¿Hay algo nuevo en dopaje? ISBN
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Por el Dr. Juan Carlos López Corbalán y el Dr. José María Esteban Fernández
Dopaje genético.
Se define el mismo el “uso no terapéutico de genes, elementos genéticos o células que tengan la capacidad de incrementar el rendimiento deportivo”.
Podríamos decir que en la continua lucha contra el dopaje, sin caer en un mazdeísmo innecesario, los laboratorios de control y el legislador van siempre muy por detrás de los tramposos. Pero si tocamos el tema del dopaje genético, entonces ya estamos hablando de distancias insalvables para el laboratorio de control
Este capítulo no es ciencia ficción. Intentaremos describir en el mismo algunos conceptos básicos de aproximación al problema que tiene el dopaje genético, pero no es ciencia ficción el decir que hoy día es relativamente sencillo introducir material genético (por ejemplo en formas galénicas sofisticadas como liposomas) en el interior de un organismo y conseguir la expresión de una determinada proteína.
Hoy día el ambicioso proyecto de estudio, clonación y secuenciación del Genoma Humano no es una entelequia de laboratorio. Desde que la empresa Celera y Craig Venter y demás gurús de la genética se pusieron en marcha, el Proyecto Genoma Humano es una realidad que incluso la información sobre el mismo esta abierta y disponible a los grupos de investigación.
El proyecto Genoma Humano (HGP) no es ya sólo ciencia, ya se han implicado en el los poderes políticos (hay una serie de anatemas implicados en él) y también las compañías que quieren rentabilizarlo económicamente… la rapidez con que esta revolución tecnológica se está implantando es rápida.
Los primeros experimentos con DNA recombinate datan de 1972-1974. Los métodos para secuenciar el DNA eclosionaron en 1974-75 (que lejos quedan los tiempos de SANGER, mediante el lento y labopriosísimo método de vez un aminoácido seriado detrás de otro, es la Prehistoria de la Bioquímica). Los primeros aparatos de secuenciación automática empezaron en 1983. La técnica de PCR o reacción de la polimerasa en cadena apareció en 1986 por medio de un extravagante bioquímico californiano. Hoy día no hay más barreras que las económicas para la secuenciación de un determinado gen. Y hemos dicho bien: económicas. Ya veremos como algunos proyectos sobre “enfermedades huérfanas” sencillamente no se enfocan sus características fármaco genéticas por que no es rentable y la escasa vida media de las patentes en el mercado farmacéutico mundial.
La farmacogenética podría ser descrita como la aplicación de la tecnología de alta sofisticación para emular las estrategias de investigación del genoma Humano, reducir la incidencia de una enfermedad mediante el diseño de fármacos específicamente designados para combatir una determinada lacra genética.
El genoma humano se compone de 2,9 BILLONES de nucleótidos. Hace unos años se especulaba que estaría formado el genoma Humano por unos 100.000 genes. Hoy día sabemos que es un número considerablemente más pequeño, entre 28.000 y 32.000 genes.
A finales de l 2001 se ha completado el 96 % del Genoma Humano. De manera especial se ha profundizado el estudio de los llamados SNP (polimorfismos) de los que hablaremos a continuación y los OFR 8 acrónimos en inglés de “open reading frames2) o lo que es lo mismo: regiones codificadas de la cadena de ADN que forman parte de los genes. Ya hemos citado que hoy día se habla de entre 27.000 y 32.000 genes, muy inferiores a los cerca de 100.000 genes de los que profetizaba el profesor Sweetly, bioquímico austriaco cuando se doctoró honoris causa en la Universidad de granada, mi “alma mater”. Hoy día otros autores de tanto prestigio como Goffeau y Liang hablan de cerca de 65.000 genes. No entendemos muy bien porqué se dice que se ha secuenciado la Mayor parte del genoma humano y sin embargo salgan tal cantidad de discrepancias en el número de genes del hombre. Pero independientemente de a quien se crea, lo cierto es que también cerca del 50 % de las proteínas expresadas por dichos genes en la actualidad desconocemos exactamente su función y significado. Además algunos genes generan un número de diferentes transcripciones y estas transcripciones luego se expresan codificando proteínas de diferentes funciones. Quizás aquí la causa de la discordancia del numero total de genes. Nosotros nos inclinamos a seguir los criterios de Craig Venter y el número de genes humanos estaría sobre los 27.000.
En la estrategia para el desarrollo de los mapas genéticos se ha tenido en cuenta la técnica llamada de mapeo de microsatélite, que consiste a grandes rasgos en identificar clones que contengan más de 8-10 copias del tándem de pares de bases que buscamos. Luego se completa con la técnica de PCR y se calcula el alcance de la variación genética en la población estudiada. Evidentemente éste sistema es muy inexacto porque, por motivos puramente económicos, ninguna compañía puede afrontar los gastos de clonar y secuenciar a 2000 individuos para buscar una mutación que tenga una frecuencia de aparición muy baja. Lo que se hace es trabajar de forma rutinaria con 300-400 marcadores y se presta especial atención a los llamados SNP (single nucleotide polimorphism). Las técnicas actuales hacen posible la búsqueda o screening en amplias regiones del genoma humano para identificar variaciones en la secuencia de SNP. En la actualidad hay un Banco de datos de aproximadamente 1,42 millones de SNP. (Datos del año 2001). Los cálculos más aceptados es que hay un SNP cada 1000-1500 nucleótidos.
Además se han completado también el genoma de otras especies, como el ratón y está muy avanzado el de la rata. Eso si nos limitamos a hablar de mamíferos. En la tabla siguiente se expresan los genomas de diversas especies de microorganismos expresándolas en millones de pares de bases y número de genes, así como su porcentaje de COG: (clusters o racimos de grupos ortólogos de proteínas), que es un término acuñado por los genetistas para emular el ya desfasado concepto de “loci” o “gen”. Podríamos considerar éstos “COG” como proteínas de diferentes especies, que están encriptadas o codificadas por una serie de genes que vienen de una escala filogenética “vertical”. (En el más puro estilo Darviniano del término), y que mantienen interespecies el mismo tipo de funcionalidad. Si Darwin levantara la cabeza... Vamos a ver como filogenéticamente va a existir relativamente muy poca diferencia porcentual entre especies, y que una característica muy sui generis del genoma humano es que hay una gran parte de esas cadenas de DNA bicatenario que no parecen tener una utilidad específica, pero que se van a repetir de forma aleatoria y repetitiva formando lo que se llama en terminología anglosajona RFPL (fragmentos polimórficos de restricción: restriction fragments lenght polymorphism. Lo que más tarde Alec Jeffreys definiría como la “huella digital genética” del individuo, pues servirán para poder identificar fuera de duda razonable la identidad de un individuo basándose en la escasa posibilidad de que se repitan idénticamente estos fragmentos RFPL.
Hablaremos, aunque sea muy superficialmente (este no es un libro de texto de genética ni nos consideramos con unos requisitos técnicos adecuados para ello. El hecho de haber pasado unos meses en una institución como el Farmakologiska Institujionen. Pa Goteborg no nos califica inmediatamente para autotitularnos expertos de nada. No obstante sí que podemos decir que hoy día la utilización de los Oligodeoxinucleótidos puede ser una de las formas más sencilla de introducir material genético en el interior del organismo.
¿Es posible el dopaje genético?
¿Podemos “meter” dentro de nuestro genoma una proteína extraña que nos convierta en un “superatleta”?
Para contestar a ésta pregunta habría que hacer una serie de consideraciones.
Para triunfar en el mundo Deporte Profesional hay que cumplir fundamentalmente cuatro pilares básicos.
A) Un 10-15% del éxito se basa en el entrenamiento concienzudo y meticuloso. Llegando siempre al fallo muscular .Determinados deportes de fuerza posiblemente necesitan menos entrenamiento que los deportes aeróbicos. Un corredor de maratón necesita mas de 200 km. a la semana y probablemente el factor a) es mas de un 20%. Por el contrario los deportes de fuerza, posiblemente no sea el entrenamiento un factor altamente determinante en mas de un sexto de porcentaje total. Un velocista como Carl Lewis se reía de los velocistas blancos diciendo que entrenaban demasiado y a que a él le sobraba con un par de horas al día. Eso se llama predisposición genética. (Anécdota contada por Carlos Sala - ex plusmarquista español de 110 metros vallas-, cuando me entrenaba con él hace miles de años. Cuando todavía no se pagaba un duro por entrenar en el Estadio Municipal de Monte Romero. (Época del Pleistoceno).
B) Una adecuada dieta con los suplementos nutraceúticos adecuados, siempre bajo la dirección de un profesional sanitario. (Un 20%). Sobre dopaje químico farmacológico, si nos lo permiten, hablamos otro día, que hoy no toca.
C) Una base genética con un cariotipo adecuadamente establecido, que dará lugar a un fenotipo adecuado. (Un 65-70 %).
D) Determinados deportes requieren habilidades especiales, este proceso es el cúmulo de la selección eugenésica de generaciones. Este campo es peligroso desde el punto de vista ético. Cuando la Ley de Eugenesia positiva se implantó en el Tercer Reich, se eliminaron y castraron a muchas personas con problemas y defectos genéticos. Y todo el mundo protestó. Es el concepto acuñado por Fiedrich Niestzche del “super hombre” (No era demasiado superhombre el filósofo de Rücken, Sajonia, pues el se pasó los últimos 11 años de su vida como una puta cabra en un frenopático, completamente desquiciado). Cuando los suecos hicieron algo parecido en un ensayo clínico en el año 1947, nadie dijo nada. Como dice el axioma: La Historia la escriben los vencedores. El verdadero impulsor de la Eugenesia positiva, es decir, el generar una “mejora” de la raza fue Galton y, sobre todo Davenport.
Galton era nieto de Charles Darwin, que postulaba el concepto de selección natural y publicó su conocido libro del Origen de las Especies en 1859, después de su expedición con el barco Beagle a las Islas Galápagos. Galton era primo de Darwin, tiene defensores a muerte que dicen que era un aficionado, mientras que sus detractores (que también tenía, y muchos) decía que era un aficionado Aunque el verdadero creador de la Genética fue un monje al que nadie dio títulos ni honores, ni gloria, y ni siquiera un título de profesor, pues le suspendieron.... en genética. Se llamaba Gregorio Méndel y en 1865 sentó las bases de la genética.
En la especie humana el número de genes existentes se pensaba que era de 300,000 cuando por vez primera escuché al Profesor Sweetly de la Universidad de Viena, en su discurso como Doctor Honoris Causa en Granada decía que el DNA era como una inmensa biblioteca con más de 3000 libros y cada libro con unas mil paginas. Posteriormente, a mitad de los años 90, cuando publiqué mi primer trabajo sobre oligonucleotidos antisense en Suecia, andábamos por los 100.000 genes, y en la actualidad, en el último libro de James D Watson, se habla de 35.000 genes. Se calcula que en el genoma humano hay unas 3000 pares de bases o tres millones de kilobases. El cromosoma 1 (autosoma) contienen cerca de 250 millones de bases, mientras que el cromosoma sexual contiene la quinta parte, aproximadamente. Una gran cantidad, pero si lo comparamos con otros organismos vivos mucho mas pequeños y modestos que el hombre nos encontramos que no es tanta la diferencia pues son 27.000 los genes de la Arabidopsis thaliana o planta de la mostaza, o los 20.000 del Caernorhabditis elegans (un gusano nematodo), los 14.336 de la mosca de la fruta (la famosa Drosophila melanogaster, posiblemente el insecto más estudiado por los genetistas), los 6000 genes de la Levadura o los humildes 4000 genes de la bacteria intestinal Escherichia coli.
Otras cepas de Escherichica coli andan sobre los 5416 genes. El Helycobactrer pylori (una bacteria comensal de nuestro estómago que parece ser el causante de las úlceras pépticas tienen 1578 genes. El Campylobacter jejuni, una bacteria que produce unas diarreas espantosas anda por los 1634 genes. El temible bacilo piociánico (Pseudomonas aeruginosa tienen 5567 genes. El agente etiológicos del cólera (Vibrión colérico) tiene 3828 genes. El meningococo (Neisseria meningitis) tiene 2081 genes. El agente de la tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis) tiene 3924 genes. El bacilo de Hansen que produce la lepra (Mycobacterium leprae tienen 1604 genes). Las Chlamydias, unos agentes que producen un gran número de enfermedades sexuales y enfermedad inflamatoria pélvica tienen entre 680 y 1053 genes. El agente de la sífilis, una espiroqueta que es muy difícil de visualizar al microscopio por lo tenue y frágil que es, tiene 1036 genes. El agente causante de las neumonías atípicas o Mycoplasma pneumonie tiene 680 genes. La temible Rickettsia prowazecki causante del tifus tiene 836 genes. El temible protozoo que causa la malaria tiene alrededor de 6000 genes y sólo 30 Megabases (Mb).
Frente a todos estos datos, nos encontramos que la especie humana va a tener unos 2900 Mbp (1 Mgp es igual que UN MILLON de nucleótidos), que se distribuyen en unos 27.000 genes. Y sabemos que solamente un 1 % de ése genoma humano son “exones”, mientras que un 25 % aproximadamente son “intrones”. (Exones: serían la parte o porción de un gen que va a codificar una determinada proteína; mientras que los “intrones” serían la secuencia de bases de DNA que están entre los exones. Las secuencias intrónicas se transcribirían como RNA mensajero, pero se “separarían” de la molécula de RNA antes del proceso de translación de RNA a proteínas. Y luego nos encontraríamos con un 75%, una enorme cantidad de DNA que formaría un inmenso espacio “hueco” o “mudo” puesto que no parece tener una función específica claramente determinada (o mejor dicho: de la cual no hemos sabido traducir íntegramente o discernir plenamente cuál es su función), es lo que se llama “DNA intergenético”. Así pues, podríamos formular el atrevido símil de que los genes están ocupando una pequeña parte y son como “oasis” en medio de un mudo desierto de DNA intergenes que no parecen tener una misión concreta, salvo complicar considerablemente la situación y el entendimiento. Esa gigantesca porción de genoma humano cuya función todavía es un misterio hace que, en el fondo y visto con los ojos especiales de los genetistas, no existan tantas diferencias filogenéticas entre razas.
En el hombre el DNA va a estar formando unos “grumos”, “condensaciones” o “apelotonamientos” denominados cromosomas. En la especie humana el Mayor de los autosomas (o cromosomas no relacionados con el género sexual del individuo) es el cromosoma 22, con casi 34 millones de bases (casi el 1% del total de nuestro DNA) y 545 genes. Mientras que el cromosoma 21, el responsable del mongolismo cuando aparece uno de más, contiene unos 236 genes, por lo que también podemos ver como el reparto de los genes no es equitativo dentro de nuestro mapa genético, como se ha demostrado con el proceso del Genoma Humano.
El proyecto genoma Humano introduce un concepto fundamental para el estudio del mismo. Es lo que denominan SNP o acrónimos de “Single Nucleotide Polymorphisms”. Aquí en éste concepto incluiríamos aquellas variaciones en la secuencia observada en un individuo o conjunto de individuos. Los polimorfismos incluirían sustituciones de nucleótidos, inserciones de los mismos, delecciones y microsatelización. Estos polimorfismos van a ser funcionales (es decir, su aparición produciría un determinado “efecto”) o no (en éste caso serían SNP“silentes”, y no serían detectados al producirse la expresión de ése gen originando la correspondiente proteína. Cuanto más próximos estén éstos “marcadores” o “SNP “o “polimorfismos a secas”, como queramos llamarlos, más baja será la posibilidad de que se separen durante el proceso de replicación del DNA. Por lo tanto, cuanto más próximos estén estos marcadores, más posibilidades de que se hereden juntos
Sabemos que hay un SNP cada 1,91 Kb, y solamente un 4% del genoma humano tiene “huecos” o zonas de ADN en su genoma Mayores de 80 Kb. (Esto lo estudio la Compañía Celera Genomic, pero no por amor al arte, sino para sacarle rendimiento comercial) Ellos desarrollaron un mapeo sistemático del genoma humano conteniendo más de 2,1 millones de SNP. La frecuencia de aparición de éstos SNP parece ser bastante homogénea, a excepción de los cromosomas humanos implicados en el sexo (en los cuales esta biodiversidad es mucho más baja). Ellos (nos referimos a su cerebro ejecutivo, Craig Venter) indicaron que estos polimorfismos o mutaciones no ocurrían de modo aleatorio e independiente, sino que hasta que un 94 % de los loci en los genes iban a contener un SNP y que el 85 % de los exones estaban a menos de 5 Kb uno de otro. Por lo tanto se iba a poder analizar con detalle todo el genoma humano utilizando la tecnología de la PCR (reacción de polimerasa en cadena), los ODN (sondas de oligonucleótidos), técnicas de prosecuenciación, y MALDI_TOF-MS (matrix assisted lasser desoprtion ionization, time of flight, mass spectrometry). Ellos calcularon la presencia de un marcador (SNP) cada 30 Kb. (estaban equivocados, estudios recientes pasan a estimarlo, con prudencia, en un SNP por cada 3,4 Kilobases) Lo que sería un SNP cada 185 nucleótidos. Eso supondría que para poder comercializar un nuevo medicamento habría que genotipar, clonar y secuenciar unos 100.000. Cada uno de éstos genotipos les costaba a celera genomics (la compañía de Biotecnología) un dólar por unidad SNP, lo que para cualquier ensayo clínico en fase II, sería un costo inaceptable de unos 100 millones de dólares. Lo que lo hacía absolutamente prohibitivo teniendo en cuenta el corto tiempo de vida media de un medicamento bajo la protección de la patente americana y que el largo y costoso proceso desde que se investiga una sustancia hasta que se aprueba por la Administración americana l hacen que cueste unos 800 millones de dólares poner en el mercado un medicamento. Todo esto lo estudia la Farmacogenómica o la Farmacogenética, dos términos acuñados recientemente y que nos indican como se están utilizando ya de forma industrial éstas técnicas para el diseño de fármacos para curar y prevenir determinadas enfermedades.
