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Historia de la clonación y características

Historia de la clonación y características

Introducción

La historia de la clonación y características han ido evolucionando a lo largo del tiempo, avanzando y dando lugar a la clonación moderna, en este articulo repasaremos su evolución y cómo se aplica actualmente

La clonación es una técnica que utilizan los científicos para hacer copias genéticas exactas de seres vivos. Se pueden clonar genes, células, tejidos e incluso animales enteros.

En los seres humanos, los gemelos idénticos son similares a los clones. Comparten casi exactamente los mismos genes. Los gemelos idénticos se crean cuando un óvulo fecundado se divide en dos.

La clonación es el proceso de tomar la información genética de un ser vivo y crear copias idénticas del mismo. El material copiado se llama clon. Los genetistas han clonado células, tejidos, genes y animales enteros.

Aunque este proceso pueda parecer futurista, la naturaleza lleva haciéndolo desde hace millones de años. Por ejemplo, los gemelos idénticos tienen un ADN casi idéntico, y la reproducción asexual en algunas plantas y organismos puede producir una descendencia genéticamente idéntica. Y los científicos hacen dobles genéticos en el laboratorio, aunque el proceso es un poco diferente.

El primer estudio de clonación tuvo lugar en 1885, cuando el científico alemán Hans Adolf Eduard Driesch comenzó a investigar la reproducción. En 1902, logró crear un conjunto de salamandras gemelas dividiendo un embrión en dos embriones separados y viables, según el Centro de Aprendizaje de Ciencias Genéticas. Desde entonces, ha habido muchos avances en la clonación.

¿Cómo funciona la clonación?

La clonación es el proceso de producción de organismos individuales con ADN idéntico o prácticamente idéntico, ya sea por medios naturales o artificiales.

En el campo de la biotecnología, la clonación es el proceso de creación de organismos clonados (copias) de células y de fragmentos de ADN (clonación molecular).

Existen tres tipos diferentes de clonación, según el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI):

  • La clonación de genes, también llamada clonación de ADN, crea copias de genes, o segmentos de ADN.
  • La clonación reproductiva crea duplicados de animales enteros.
  • La clonación terapéutica crea células madre embrionarias, que se utilizan para crear tejidos que pueden reparar o sustituir tejidos dañados.

Historia de la clonación

El primer estudio de clonación tuvo lugar en 1885, cuando el científico alemán Hans Adolf Eduard Driesch comenzó a investigar la reproducción. En 1902, logró crear un conjunto de salamandras gemelas dividiendo un embrión en dos embriones separados y viables, según el Centro de Aprendizaje de Ciencias Genéticas. Desde entonces, ha habido muchos avances en la clonación.

En 1958, el biólogo británico John Gurdon clonó ranas a partir de células de la piel de ranas adultas. El 5 de julio de 1996, una oveja hembra dio a luz a la ya famosa Dolly, un cordero de Finn Dorset -el primer mamífero clonado a partir de las células de un animal adulto- en el Instituto Roslin de Escocia.

El nacimiento de Dolly y la nueva comprensión de la posibilidad de cambiar el funcionamiento de las células hizo que los investigadores se plantearan otras posibles formas de modificarlas“, declaró a Live Science Ian Wilmut, el científico que dirigió el equipo que creó a Dolly.

Desde Dolly, han nacido muchos más clones de animales, y el proceso se está generalizando. También se ha investigado la clonación de células humanas. En 2013, científicos de la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón tomaron el ADN de un donante de 8 meses con una rara enfermedad genética y clonaron con éxito células madre embrionarias humanas por primera vez.

Por desgracia, los investigadores no extrajeron las células para salvar al niño. El proyecto consistía en demostrar que las células maduras de los donantes podían utilizarse para producir otras nuevas. Esta investigación ha evolucionado hacia el uso de células madre para muchas aplicaciones diferentes, como el crecimiento del cabello, tratamientos para quemaduras y más.

1885 - Primera demostración de hermanamiento artificial de embriones

Hans Adolf Eduard Driesch

El erizo de mar es un organismo relativamente sencillo que resulta útil para estudiar el desarrollo. Dreisch demostró que, con sólo agitar los embriones de erizo de mar de dos células, era posible separarlas. Una vez separadas, cada célula crecía hasta convertirse en un erizo de mar completo.

Este experimento demostró que cada célula del embrión temprano tiene su propio conjunto completo de instrucciones genéticas y puede crecer hasta convertirse en un organismo completo.

clonación 1855

1902 - Gemelación artificial de embriones en un vertebrado

Hans Spemann

El primer reto de Spemann fue averiguar cómo dividir las dos células de un embrión mucho más pegajoso que las del erizo de mar. Spemann creó un pequeño lazo con un mechón de pelo de bebé y lo apretó entre dos células de un embrión de salamandra hasta que se separaron.

Cada célula se convirtió en una salamandra adulta. Spemann también intentó dividir embriones de salamandra más avanzados con este método, pero descubrió que las células de estos embriones no tenían tanto éxito a la hora de convertirse en salamandras adultas.

Este experimento demostró que los embriones de un animal más complejo también pueden “hermanarse” para formar múltiples organismos idénticos, pero sólo hasta una determinada fase del desarrollo.

clonación 1902

1928 - El núcleo celular controla el desarrollo embrionario

Hans Spemann

Utilizando de nuevo un mechón de pelo de bebé atado en un lazo, Spemann apretó temporalmente un huevo de salamandra fecundado para empujar el núcleo hacia un lado del citoplasma.

El óvulo se dividió en células, pero sólo en el lado del núcleo. Después de cuatro divisiones celulares, que dieron lugar a 16 células, Spemann aflojó el lazo, dejando que el núcleo de una de las células se deslizara de nuevo hacia el lado no dividido del óvulo. Utilizó el lazo para separar esta “nueva” célula del resto del embrión. La célula única creció hasta convertirse en un nuevo embrión de salamandra, al igual que el resto de las células separadas.

Este experimento, que es el primer caso de transferencia nuclear, demostró que el núcleo de una célula embrionaria temprana dirige el crecimiento completo de una salamandra, sustituyendo de hecho al núcleo de un óvulo fecundado.

clonación 1928

1952 - Primera transferencia nuclear con éxito

Robert Briggs y Thomas King

Briggs y King transfirieron el núcleo de un embrión de renacuajo temprano a un huevo de rana enucleado (un huevo de rana al que se le había quitado el núcleo). La célula resultante se convirtió en un renacuajo.

Los científicos crearon muchos clones de renacuajos normales utilizando núcleos de embriones tempranos. Pero, al igual que en los experimentos con salamandras de Spemann, la clonación tuvo menos éxito con núcleos de donantes de embriones más avanzados: los pocos renacuajos clonados que sobrevivieron crecieron de forma anormal.

Lo más importante es que este experimento demostró que la transferencia nuclear era una técnica de clonación viable. También reforzó dos observaciones anteriores.

En primer lugar, el núcleo dirige el crecimiento celular y, en última instancia, el desarrollo de un organismo. En segundo lugar, las células embrionarias en las primeras etapas del desarrollo son mejores para la clonación que las células en etapas posteriores.

clonación 1952

1958 - Transferencia nuclear de una célula diferenciada

John Gurdon

Gurdon trasplantó el núcleo de una célula intestinal de renacuajo a un huevo de rana enucleado. De este modo, creó renacuajos genéticamente idénticos a aquel del que se había tomado la célula intestinal.

Este experimento demostró que, a pesar de los fracasos anteriores, los núcleos de las células somáticas de un animal completamente desarrollado podían utilizarse para la clonación. Y, lo que es más importante, sugirió que las células conservan todo su material genético incluso cuando se dividen y diferencian (aunque algunos se preguntaron si el ADN del donante procedía de una célula madre, que puede diferenciarse en múltiples tipos de células).

clonación 1958

1996 - Transferencia nuclear a partir de células de laboratorio

Ian Wilmut y Keith Campbell

Todos los experimentos de clonación anteriores utilizaban núcleos donantes de células de embriones tempranos. En este experimento, los núcleos donantes procedían de una fuente ligeramente diferente: células de oveja cultivadas, que se mantenían vivas en el laboratorio.

Wilmut y Campbell transfirieron los núcleos de las células cultivadas a óvulos de oveja enucleados. Los corderos nacidos de este procedimiento se llamaron Megan y Morag.

Este experimento demostró que las células cultivadas pueden suministrar núcleos donantes para la clonación por transferencia nuclear. Como los científicos ya habían aprendido a transferir genes a las células cultivadas, este experimento demostró que podría ser posible utilizar esas células modificadas para crear animales transgénicos, como vacas que pudieran producir insulina para diabéticos en su leche.

clonación 1996

1996 - Dolly: Primer mamífero creado por transferencia nuclear de células somáticas

Ian Wilmut y Keith Campbell

En este experimento histórico, Wilmut y Campbell crearon un cordero transfiriendo el núcleo de una célula de la ubre de una oveja adulta a un óvulo enucleado. Nunca antes se había clonado un mamífero a partir de una célula somática adulta. ¿Cuál era el problema?

El núcleo de cada célula contiene un conjunto completo de información genética. Sin embargo, mientras que las células embrionarias están preparadas para activar cualquier gen, las células adultas diferenciadas han desactivado los genes que no necesitan para sus funciones específicas. Cuando se utiliza el núcleo de una célula adulta como donante, su información genética debe restablecerse al estado embrionario. A menudo, el proceso de restablecimiento es incompleto y los embriones no se desarrollan.

De 277 intentos, sólo uno produjo un embrión que llegó a término en una madre de alquiler. Esta famosa oveja, llamada Dolly, puso la clonación en el punto de mira. Su llegada dio lugar a conversaciones sobre las implicaciones de la clonación, y puso de manifiesto las controversias sobre la clonación humana y la investigación con células madre.

clonación 1996 2

1997 - Primer primate creado por transferencia nuclear de células embrionarias

Li Meng, John Ely, Richard Stouffer y Don Wolf

Los primates son buenos modelos para estudiar los trastornos humanos. La clonación de primates idénticos reduciría la variación genética de los animales de investigación y, por tanto, el número de animales necesarios en los estudios de investigación.

Al igual que en anteriores experimentos de clonación, el equipo de científicos de Wolf fusionó células embrionarias en fase inicial con óvulos de mono enucleados mediante una pequeña descarga eléctrica. Los embriones resultantes se implantaron en madres de alquiler. De los 29 embriones clonados, nacieron dos monos. Uno era una hembra llamada Neti y el otro un macho llamado Ditto.

Este experimento demostró que los primates, los parientes más cercanos de los humanos, pueden ser clonados.

clonación 1997

1997 - Transferencia nuclear a partir de células de laboratorio modificadas genéticamente

Angelika Schnieke, Keith Campbell, Ian Wilmut

Este experimento fue una emocionante combinación de resultados de trabajos anteriores. Campbell y Wilmut ya habían creado un clon utilizando el núcleo de una célula cultivada. Esta vez, los investigadores introdujeron el gen del Factor IX humano (“factor nueve”) en el genoma de células de piel de oveja cultivadas en una placa de laboratorio. El factor IX codifica una proteína que ayuda a la coagulación de la sangre y se utiliza para tratar la hemofilia, un trastorno genético en el que la sangre no forma coágulos adecuados.

Para crear la oveja transgénica, los científicos realizaron una transferencia nuclear utilizando el ADN donante de las células transgénicas cultivadas. El resultado fue Polly, una oveja que producía la proteína del Factor IX en su leche.

Este experimento demostró que las ovejas podían ser modificadas para producir proteínas terapéuticas y otras útiles en su leche, lo que pone de manifiesto los posibles usos médicos y comerciales de la clonación.

clonación 1997 2

1998-1999 - Más mamíferos clonados por transferencia nuclear de células somáticas

Múltiples grupos

Tras los éxitos cosechados por Dolly y Polly, otros científicos quisieron ver si se podían utilizar técnicas similares para clonar otras especies de mamíferos. En poco tiempo, se clonaron con éxito varios animales más. Entre ellos había animales transgénicos, clones hechos a partir de células fetales y adultas, y un ratón macho; todos los clones anteriores habían sido hembras.

Para crear la oveja transgénica, los científicos realizaron una transferencia nuclear utilizando el ADN donante de las células transgénicas cultivadas. El resultado fue Polly, una oveja que producía la proteína del Factor IX en su leche.

Este experimento demostró que las ovejas podían ser modificadas para producir proteínas terapéuticas y otras útiles en su leche, lo que pone de manifiesto los posibles usos médicos y comerciales de la clonación.

clonación 1998

2001 - Animales en peligro de extinción clonados por transferencia nuclear de células somáticas

Varios grupos

A medida que crecía la lista de animales clonados con éxito, los científicos empezaron a explorar la clonación como una forma de crear animales pertenecientes a especies en peligro o extinguidas. Uno de los retos de la clonación de especies en peligro de extinción es encontrar animales estrechamente emparentados que sirvan de donantes de óvulos y sustitutos. El gaur y el muflón fueron elegidos en parte porque son parientes cercanos del ganado vacuno y de las ovejas domésticas, respectivamente.

En 2009, utilizando cabras como donantes de óvulos y sustitutos, otro grupo de investigadores clonó el primer animal extinto, una cabra montés española llamada bucardo. Lamentablemente, el único cabrito que sobrevivió a la gestación murió poco después de nacer debido a un defecto pulmonar.

clonación 2001

2007 - Células madre embrionarias de primates creadas por transferencia nuclear de células somáticas

Shoukhrat Mitalipov y colegas

Los investigadores tomaron una célula de un mono adulto y la fusionaron con un óvulo enucleado. Dejaron que el embrión se desarrollara durante un tiempo y luego cultivaron sus células en una placa de cultivo. Estas células, al poder diferenciarse para formar cualquier tipo de célula, se denominan células madre embrionarias.

Este experimento demostró que la transferencia nuclear en un primate, que los investigadores habían intentado durante años sin éxito, era posible. Abrió la puerta a la posibilidad de la clonación terapéutica humana: la creación de células madre específicas para cada individuo que podrían utilizarse para tratar o estudiar enfermedades.

clonación 2007

2013 - Células madre embrionarias humanas creadas por transferencia nuclear de células somáticas

Shoukhrat Mitalipov y colegas

Superando décadas de dificultades técnicas, Mitalipov y sus colegas fueron los primeros en utilizar la transferencia nuclear de células somáticas para crear un embrión humano que pudiera utilizarse como fuente de células madre embrionarias. Las líneas de células madre resultantes eran específicas para el paciente del que procedían, un bebé con un raro trastorno genético.

En este experimento, los investigadores tomaron una célula de la piel del paciente y la fusionaron con un óvulo donado. La clave del éxito del experimento fueron las modificaciones en el líquido de cultivo en el que se realizó el procedimiento y en la serie de pulsos eléctricos utilizados para estimular al óvulo para que comenzara a dividirse.

Tras la polémica sobre la clonación de 2004-2005, en la que científicos surcoreanos afirmaron falsamente haber utilizado la transferencia nuclear de células somáticas para crear líneas de células madre embrionarias, la comunidad científica exigió pruebas mucho más sólidas de que el procedimiento había tenido realmente éxito.

clonación 2013

Vectores de clonación

Los vectores de clonación o vector molecular son moléculas transportadoras que transfieren y replican fragmentos de ADN que llevan insertados mediante técnicas de ADN recombinante. Para que sirva de vector, una molécula debe ser capaz de replicarse junto con el fragmento de ADN que transporta. También tiene que tener secuencias de reconocimiento que permitan la inserción del fragmento de ADN a clonar.

Características de la clonación

  • Un vector de clonación debe poseer un origen de replicación para que pueda autorreplicarse dentro de la célula huésped.
  • Debe estar restringido para la inserción del ADN objetivo.
  • Debe tener un marcador seleccionable con un gen de resistencia a los antibióticos que ayude a seleccionar el organismo recombinante.
  • Debe ser de pequeño tamaño para que pueda integrarse fácilmente en la célula huésped.
  • Debe ser capaz de insertar un segmento de ADN de gran tamaño.
  • Debe poseer múltiples sitios de clonación.
  • El origen de replicación es una propiedad importante del diseño del vector. Su presencia guía la replicación adecuada que ayuda a mantener el número de copias alto en el huésped.
  • El tamaño de un vector debe ser menor (menos de 10kb). Cuanto menor sea el tamaño, mayor será la posibilidad de que se inserte un gen más grande y se transforme fácilmente en el huésped.
  • Debe ser capaz de trabajar en los sistemas procariota y eucariota.

Aplicaciones de la clonación

Varias empresas ofrecen actualmente servicios que utilizan la tecnología de la clonación. Por ejemplo, Sooam Biotech, con sede en Corea del Sur, clona mascotas por unos 100.000 dólares. Y una empresa de Texas, Viagen Pets, clona gatos por 25.000 dólares y perros por 50.000 dólares.

Incluso se clonan plantas. Una empresa está clonando árboles de arce para suministrar madera a los fabricantes de guitarras, con el objetivo de duplicar una cualidad de la madera, llamada “figuración”, que da a la guitarra una especie de aspecto brillante.

Hay muchas otras aplicaciones de la clonación. La película “Parque Jurásico” despertó la imaginación del público y planteó la siguiente pregunta: “¿Podemos utilizar la clonación para recuperar especies extinguidas mediante la clonación?” Para que este proceso tenga éxito, los científicos necesitarían ADN vivo del animal extinguido y un huevo de animal vivo que esté estrechamente relacionado con la criatura extinguida.

El 30 de julio de 2003, un grupo de científicos dirigido por José Folch en el Centro de Tecnología e Investigación Alimentaria de Aragón, en el norte de España, trajo de vuelta una cabra salvaje extinguida llamada bucardo, o cabra montés de los Pirineos.

El animal clonado sólo vivió 10 minutos, según National Geographic, pero los científicos demostraron que se puede recuperar un animal extinguido. Los investigadores de Harvard trabajan actualmente en la clonación de mamuts lanudos, y dicen que deberían poder hacerlo en 2019.

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