Després de l'ostentació tecnològica que va fer possible el
coneixement de l'organització del genoma humà, culminat en el 2003,
el Projecte Genoma Humà ha estat el banc de proves del qual s'han
derivat importants avenços en el coneixement dels misteris de la
vida, sobretot en haver-se desenvolupat noves tecnologies que han
permès avançar en el coneixement de com estan organitzats els
genomes (nombre de gens, funcions de cada gen, factors que depèn la
seva expressió, funcionament interactiu dels gens, etc.). En pocs
anys hem passat d'un desconeixement de l'organització de la
informació genètica a comptar amb les claus per revelar els misteris
de la vida de cents d'espècies de virus, bacteris, fongs, plantes i
animals. Tanmateix, el fet fins aquí, amb ser molt important, no és
suficient, i el camí a recórrer en la interpretació del «llibre
d'instruccions» que ens hem donat és llarg però apassionant per
continuar sorprenent-nos de la extraordinària i aparentment
inesgotable deu de la vida, que va fer la seva aparició sobre la faç
de la Terra fa més de 3.500 milions d'anys.
Les perspectives del Projecte Genoma Humà
En relació al Projecte Genoma Humà, tot s'ha sobredimensionat i
exagerat des del seu abordatge a començaments dels anys noranta. Ja
llavors es parlava de descobrir la «pedra roseta de la vida», i ara
estem convençuts que el que hem après ens permetrà entendre la
biodiversitat, saber més sobre l'origen evolutiu de la nostra
espècie, aprendre com té lloc el desenvolupament morfogenètic de
l'ésser humà i de les altres espècies d'organització multicel·lular
de complexitat semblant, desenvolupar mètodes de diagnòstic i
teràpia de les malalties genètiques, i en particular del càncer, i
explotar els recursos que ens ofereixen les altres espècies
mitjançant experiments dirigits de modificació genètica de les seves
propietats.
Amb els peus al terra, i sense desestimar res del fet, el Projecte
Genoma Humà en si mateix, és més fruit de l'extraordinari avenç
tecnològic en Biologia Molecular i Bioinformàtica, que d'idees
necessitades de demostracions empíriques. L'investigador Richard
Lewontin, un important genetista evolutiu americà, afirma que «en
realitat el Projecte Genoma Humà s'assembla més a una organització
administrativa i financera que a un projecte d'investigació en el
sentit usual d'aquests termes». El cert és que el meticulós i
complex treball necessari, ha exigit probablement més tecnologia que
talent. El que s'ha fet en realitat és fragmentar en peces petites
un genoma de 3.100 milions de parells de bases d'ADN, per
clonar-les, emmagatzemar-les, aïllar-les i analitzar-les d'una a una
al màxim detall, per a després recompondre el puzle, interpretant el
significat i la lògica de cada part i de tot el conjunt. La reducció
del tot a les parts, per a després integrar les parts en el tot, és
un pur exercici de reduccionisme molt habitual en l'experimentació
científica i possible gràcies a les noves tècniques, per la qual
cosa el treball realitzat es mereix abans el qualificatiu de
tecnologia en gran (big-technology), que de ciència al gran
(big-science).
Craig Venter, avui al capdavant del Laboratori de l'Institut del seu
mateix nom, a Rockville, Maryland, va coordinar les investigacions
del Projecte Genoma Humà que implicava al grup privat Celera
Genomics , i va impulsar l'estudi del genoma a partir de l'expressió
directa dels gens. La seva aproximació tecnològica, a diferència de
la duta a terme per Francis Collins, coordinador del Consorci
Internacional del Projecte Genoma Humà, va consistir en l'anàlisi
dels gens actius (l'ADN) a les cèl·lules especialitzades, a partir
dels missatgers (ARN-m), que se sintetitzen només en el moment en
què s'expressen els gens, durant el desenvolupament i/o en el teixit
que correspon fer-ho. Aquest treball, el va dur a terme l'equip del
Dr. Venter en l'Institut d'Investigació Gnòmica (TIGR) de
Gaithersburg, a Maryland. D'aquesta manera, a diferència del mètode
propugnat pel Dr Collins es rendabilitzava l'estudi del genoma, en
estudiar de forma preferent les seqüències codificants (gens)
deixant per a una posterior aproximació regions del genoma menys
interessants. La idea de Venter, ha servit per avançar en el vessant
funcional dels gens i gràcies al seu treball avui sabem mol,t no
només sobre l'organització de les seqüències del genoma humà, sinó
–sobretot- del paper funcional de cada gen. Avui podem afirmar que
les conseqüències del Projecte Genoma Humà per al futur de la
biomedicina són extraordinàries en les sevess vessants diagnòstica,
farmacològica i terapèutica.
El «genoma mínim»
El 1999, gairebé a punt de concloure la seqüenciació de l'Esborrany
del genoma humà, el Dr. Venter i el seu equip es va embarcar en una
altra investigació enormement interessant i d'un gran calat per
entendre l'origen i l'evolució dels éssers vius. Es tractava
d'indagar les característiques genètiques mínimes que ha de contenir
un organisme, és a dir, el tipus de gens o funcions mínimes
necessàries per suportar una vida cel·lular, o dit d'una altra
manera el «genoma mínim» que ha de contenir un ésser viu. Quin tipus
de gens, quants i quines funcions són necessaris per sostenir la
vida cel·lular? Les respostes a aquestes preguntes tenen un gran
interès per a la biologia de començaments del segle XXI, i la seva
aproximació experimental es refereix als éssers més senzills de la
naturalesa, els bacteris. Els objectius d'aquesta línia
d'investigació les expressava el propi Venter de la següent forma a
la revista Science: «No penso que hi hagi molts biòlegs tractant de
contestar a la pregunta què és la vida?... Nosaltres estem
treballant des d'una perspectiva reduccionista, provant el
coneixement del genoma més petit possible, a fi d'entendre com
treballen junts els gens per sostenir la vida.» Aquesta seria la
idea inicial de partida cap a la síntesi d'un «genoma artificial»,
mitjançant l'encadellat lineal dels gens que es consideressin
indispensables.
Una forma d'abordar el coneixement del genoma mínim va consistir en
l'anàlisi genòmic comparatiu, per a la qual cosa va caldre esperar a
tenir tota la informació de diversos genomes de bacteris i estudiar
els gens comuns i no comuns. La idea es va polaritzar cap als
micoplasmes per constituir el grup de microorganismes més senzills
que es coneixen. Es tracta d'un grup molt divers de bacteris, que
manquen de paret cel·lular i que, a causa de la seva senzillesa
estructural i deficiències funcionals en el medi natural en el qual
viuen, aprofiten els sistemes cel·lulars dels organismes hoste i
utilitzen la maquinària bioquímica de les cèl·lules que envaeixen
per produir la seva pròpia font d'energia. Aquests microorganismes
es poden cultivar en mitjans in vitro, encara que mostren una
extrema dependència de l'ambient requerint l'addició de diversos
nutrients, proteïnes animals, sèrum sanguini, esterol i extractes
complexos per al seu creixement. De per si ja resultava atractiva la
idea de conèixer quins gens són necessaris en les diferents
condicions de cultiu en comparació amb les indispensables al tracte
urogenital de l'hoste humà que parasiten.
L’any 1995, Fraser i els seus col·laboradors de la universitat de
North Carolina, havien culminat a l'estudi complet de les seqüències
de l'ADN del genoma del Mycoplasma genitalium, que té una mida una
mica superior a 580.000 parells de bases (pb) nucleòtiques i una
capacitat de codificació d'unes 485 proteïnes. Un any més tard
s'havia publicat el genoma complet del seu parent més pròxim,
Mycoplasma pneumoniae, que té un genoma substancialment major, de
816.394 pb i posteriorment s'han publicat més de 200 genomes
d'espècies bacterianes, per la qual cosa, avui en dia, existeix una
gran quantitat d'informació per abordar una anàlisi comparativa de
tots aquests genomes i deduir quins gens són comuns a totes elles,
quins poden considerar-se obligats i quins són dispensables.
El camí a seguir per satisfer la curiositat sobre el «genoma mínim»
consistiria a investigar tots els gens de totes aquestes espècies i
fer un repertori dels que compleixen funcions vitals i són presents
en totes elles. Malgrat l'aparent senzillesa del mètode, l'abordatge
no és tan simple per una sèrie de circumstàncies, però especialment
per l'elevat nombre de gens que diferencien unes espècies de
d'altres, i per la relativitat de la seva necessitat en dependència
dels diferents ambients en els què viuen.
El grup d'investigació de l'Institut Craig Venter, va centrar el seu
treball exclusivament en el genoma del M. genitalium, i va arribar a
la conclusió que aquesta espècie és per si mateix mateixa un
subproducte derivada del M. pneumoniae, que té més de 200 gens extra
dispensables en la primera. El que es posa en evidència amb aquest
tipus d'anàlisi són les possibilitats que ofereixen aquest tipus
d'anàlisi per arribar a conèixer la història evolutiva de les
espècies i en particular per a l'estudi del paper funcional
individual i integral dels gens.
La síntesi del primer «genoma artificial»
En la mateixa direcció, i ratllant en el que podríem considerar
ciència-ficció, Hamilton Smith, Premi Nobel de Medicina el 1978 i
Premi Príncep d'Astúries d'Investigació Científica i Tècnica al
costat de Collins i Venter en el 2001, i els seus col·laboradors de
l'institut Craig Venter, es va plantejar la síntesi artificial d'un
genoma que contingués el genoma mínim, mitjançant l'aïllament previ
i acoblat artificial del repertori dels gens que es consideressin
essencials per a la vida, que s'inseriria com a peces dins d'una
cèl·lula. Lògicament el model que es va elegir va ser el del genoma
bacterià més senzill conegut, i aquest seria el de M. genitalium.
Un pas important en aquesta direcció ho suposà la publicació el
24 de gener de 2008
de la culminació de la síntesi química completa, l'encadellat i la
clonació d'un genoma idèntic al del Mycoplasma genitalium
sintetitzat artificialment. Es tracta d'una altra ostentació
tecnològica del món de la Genètica Molecular, cosa que suposa no ja
la síntesi de les seqüències dels centenars de gens, sinó de la seva
unió longitudinal fins a constituir una rèplica sintetitzada del
genoma d'un bacteri, per al qual es va fer necessari anar unint
seqüències de diversos gens per constituir fragments del genoma, que
al seu torn s'unien entre si per constituir regions majors, i així
fins i tot completar l'encadellat de tot el genoma. Per aconseguir
això va haver-se d'assajar vectors de clonació (alguna cosa així com
transportadors de fragments d’ADN amb capacitat de replicació) en
sistemes biològics de capacitat creixent d'emmagatzemament.
En concret, aquests investigadors partien de petites peces de ADN
sintetitzades, d'una mida d'uns 5.000 a 7.000 pb, que s'anaven unint
mitjançant tècniques de recombinació in vitro per constituir
fragments més llargs, de 24.000, 72.000 i 144.000 pb (1/4 del genoma
total), que una vegada empalmades eren introduïdes en uns vectors
anomenats BACs (Bacterial Artificial Chromosomes) per a la seva
clonació en el bacteri Escherichia coli. Aquests vectors són molt
coneguts en el camp de la genòmica i havien estat desenvolupats per
mantenir els llargs fragments del genoma humà. Tanmateix, el seu
límit de capacitat de transport de fragments de l'ADN és inferior a
la longitud de la mida total del genoma del Mycoplasma genitalium,
cosa per la qual en el seu treball els investigadors de l'Institut
Venter van haver de recórrer al trasllat de les quatre quartes parts
del genoma mantingudes a E. coli, a un segon tipus de vectors i
microorganismes de major capacitat. D'aquesta manera, van procedir a
l'encadellat de les quatre parts mitjançant la transformació
associada a la recombinació de llevats de l'espècie Saccharomyces
cerevisiae, utilitzant com a vehicle un tipus de vectors de major
capacitat, els YACs (Yeast Artificial Chromosomes). D'entre els
diversos intents almenys un va donar lloc a un genoma sintètic que
alineava de forma correcta les quatre peces procedents dels BACs.
El gran desafiament, l'ostentació tecnològica d'aquesta
investigació, consisteix en l'assoliment de la síntesi artificial, o
més apropiadament la resíntesi d'un genoma prèviament existent en la
naturalesa. Però és important destacar que no es tracta de res
semblant al disseny d'un genoma, o a la síntesi d'una forma de vida,
sinó a la recreació d'una cosa que ja existeix i el coneixement
detallat de la qual, conseqüència del Projectes Genoma, ens ha
permès sintetitzar una còpia. Els mateixos investigadors que l'han
creat assenyalen com a passa a seguir a continuació, la demostració
que aquest genoma és capaç de funcionar, en substitució d'un genoma
natural. Això suposarà diversos anys, amb sort diversos mesos de
nous experiments.
Sintetitzar un genoma no significa «crear vida»
La qüestió important que sorgeix a continuació es refereix
lògicament a la finalitat d'aquestes investigacions. En realitat,
lluny de crear un ésser viu al laboratori, una espècie de
Frankenstein a escala microbiana, el que havia animat al grup de
Venter era estudiar les necessitats mínimes d'informació genètica
que ha de posseir l'ésser viu més senzill, i en el seu cas utilitzar
els microorganismes que s'obtinguessin després de la seva
incorporació mitjançant la substitució del genoma natural pel
sintètic, per a aplicacions biotecnològiques.
En les seves investigacions, assenyalen els autors, que dels 485
gens codificants de proteïnes que posseeix el bacteri Mycoplasma
genitalium, n'hi ha almenys 100 que de forma individual no semblen
indispensables en les condicions de cultiu de laboratori, encara que
queda per saber quins i quants d'aquests gens serien simultàniament
dispensables. Una vegada aconseguida la síntesi del genoma
artificial, el camir a seguir és intentar la síntesi de nous
genomes, mitjançant l'eliminació alternativa d'alguns gens, o la
seva substitució per altres que conferixin als bacteris propietats
d'interès recreades per a la seva explotació comercial o industrial.
Avui és prematur predir com acabaran totes aquestes investigacions,
i si serviran per desembrollar els secrets de l'evolució microbiana,
el control del metabolisme dels microorganismes o la seva explotació
en diferents direccions. El que sí podem assenyalar és que la
producció d'un genoma mínim sintètic permet pensar en el disseny de
genomes que continguin un repertori de gens necessaris per a la vida
amb autonomia suficient per a la seva supervivència i reproducció en
ambients artificials i sota condicions molt controlades. D'elles es
pot esperar l'obtenció de productes útils per a l'home, substàncies
químiques o fàrmacs d'interès terapèutic com a la insulina, els
factors de coagulació de la sang, vacunes, anticossos monoclonals,
etc. Es podrien dissenyar organismes dotats d'un genoma mínim per
reduir el consum d'energia o produir menor quantitat de residus
contaminants que els bacteris naturals d'ús industrial, eliminar els
que dificultin l'obtenció d'un producte gènic desitjat, realitzar
tasques específiques, com la degradació de toxines ambientals,
produir biocombustibles, etc.
Malgrat el gran èxit aconseguit és absurd assenyalar, com s'ha
arribat a dir, que el pas donat amb les investigacions de l'Institut
J. Craig Venter, demostra que es pot «crear vida» al laboratori. El
cert és que fins ara, l'únic que s'ha fet és produir un genoma
sintètic d'imitació. La resíntesi d'un genoma bacterià és molt lluny
de la creació d'un organisme viu i sens dubte és impensable a una
escala superior al del bacteri. Pensem que el genoma humà és com a
mínim 6.000 vegades més gran i conté prop de 60 vegades més gens que
el genoma sintètic produït a imitació del micoplasma, i que el
nivell de simplicitat d'aquest no té res a veure amb la complexa
estructura dels cromosomes humans, on a part de l’ADN s'acoblen
centenars de proteïnes de les quals depèn la seva organització i el
funcionament dels gens (per sobre de 25.000).
La història es repeteix, i aquest mateix tipus de pretensions ja va
sorgir fa uns trenta anys quan a mitjan els setanta els
investigadors van desenvolupar la tecnologia de l'ADN recombinant,
consistent a acoblar de forma dirigida gens procedents de diferents
soques de bacteris. En aquell llavors, l'escenari va ser la
Universitat de Stanford, i l'equip impulsor estava dirigit per
l'investigador americà Paul Berg, Premi Nobel de Química el 1980.
Aquelles investigacions, com les actuals, van promoure una especial
polèmica perquè se suposava que els investigadors es llançaven a
l'aventura de «jugar a déu» i pels riscs biològics potencials que
podien plantejar els microorganismes recombinants.
És important recordar que, davant de la incertesa que plantejaven
les derivacions d'aquelles investigacions, es va establir una
moratòria en espera d'un control adequat dels riscs potencials. En
realitat, són pocs els exemples en la història de la ciència en la
qual els científics implicats, davant d'una eventual resposta
inesperada o contraproduent de les seves investigacions, decidiren
unànimement detenir els seus experiments. Tanmateix, tan insòlit fet
es va donar llavors, en les començaments de la tecnologia de la
«enginyeria genètica» conduint a l'obtenció dels organismes
modificats genèticament, comunament denominats «transgènics». El
febrer de 1975 es van reunir més de cent biòlegs moleculars en el
centre de conferències de la ciutat californiana d'Asilomar, la
majoria americans i la resta pertanyents a uns altres 16 països.
Entre ells es trobava Paul Berg i molts altres importants
investigadors. En aquella reunió es va decidir l'establiment d'una
sèrie de pautes de precaució, a les quals s'obligaven tots els
científics que havien iniciat experiments de l'ADN recombinant. Es
van estudiar els diferents tipus d'assaigs en marxa i se'ls va
assignar un nivell del risc: mínim, baix, moderat o alt. Per a cada
nivell de risc es va establir un compromís menor o major de
contenció dels experiments, de manera que s'evités la possibilitat
que els vectors portadors de l'ADN recombinant, es poguessin escapar
dels organismes sota experimentació a altres del seu entorn
ambiental, on podrien potencialment arribar a danyar als éssers
humans o crear problemes en els ecosistemes. Aquesta moratòria va
ser respectada i va complida rigorosament durant anys, fins que van
aparèixer nous procediments d'obtenció de l'ADN recombinant i
vectors més segurs i més ben controlats.
En aquell moment, es va qüestionar si seria ètic transferir gens
entre organismes que no són de la mateixa espècie i alterar
d'aquesta manera el contingut genètic resultant del procés de
l'evolució per selecció natural. En el moment present en què s'ha
arribat a recrear un genoma semblant al d'un bacteri es repeteix la
mateixa pregunta no és això jugar a déu? Tanmateix, plantejar-se
així les coses és exagerat i improcedent. Per molt que modifiquem o
reinventem genèticament un genoma què representen aquests petits
passos de la ciència respecte a la immensa i inabastable obra de la
creació? Allò a què més podem aspirar és a descobrir i imitar algun
fenomen natural com conseqüència de la contemplació de la naturalesa
i això no significa crear una cosa nova, ni suplantar Déu, ni
ascendir en no se sap quina pretensiosa escala fins a considerar-nos
al seu nivell.
Arran d'aquestes investigacions es tendeix a donar regna solta a la
imaginació i és especialment freqüent escoltar comentaris que
enalteixen el poder il·limitat de l'home i rebaixen la mà de Déu a
la inexistència. Tanmateix, hem de situar els avenços en seu just
terme i no sobredimensionar el valor dels «petits passos per a
l'home, encara que siguin grans passos per a la humanitat». Francis
Collins, copartícip de l’èxit del coneixement del Genoma Humà
confessa el seu agnosticisme fins als 27 anys al seu recent llibre
Com parla Déu i assenyala com el descobriment del genoma humà l'ha
portat a entreveure el treball de Déu en la naturalesa. Afirma
Collins que «cada pas endavant en l'avenç científic, és un moment
d'especial alegria intel·lectual, però també un moment on se sent la
proximitat del Creador, en el sentit d'estar percebent una cosa que
cap humà no sabia abans, però que Déu sí que la coneixia des de
sempre,» tot això el porta a concloure que hi ha bases racionals per
a un Creador i que els descobriments científics, lluny
d'allunyar-lo, porten l'home més a prop de Déu.
Tota provisió de coneixements sobre els fenòmens naturals, unida a
la impressionant escalada en la capacitat tecnològica per modificar
gens o acoblar genomes, ens eleva a tot estirar a la categoria de
bons imitadors de la naturalesa, però això no és una novetat. El
descobrir i fins i tot imitar la naturalesa és el que ve fent l'home
des que es va despertar en la nostra espècie la portentosa i
singular qualitat de pensar i dominar el món que l'envolta. I lluny
de jugar a ser Déu, el que en el context de la tradició
judeo-cristiana estem fent és complir amb els designis que Déu va
assignar a l'home des d'un principi, un pla perfectament traçat al
Gènesi: «Fem l'home a imatge nostra, segons la nostra semblança, i
domini els peixos del mar, les aus del cel, els ramats i totes les
bèsties, i en tota serp que s’arrossega a la terra».
Per tant, tornant al terreny humà, el que és cert és que es tracta
d'unes investigacions difícils i arriscades que poden donar lloc a
diverses aplicacions d'interès, les implicacions de caràcter social
de les quals, comercials, ètiques i legals han de ser analitzades.
Això vol dir que la producció de genomes sintètics de disseny ens ha
de situar davant d'un important debat ètic, ja que, al marge
d'altres consideracions i dels potencials beneficis, no sempre es
poden predir les conseqüències o les desviacions posteriors
derivades de la utilització dels presumibles bacteris que arribessin
a produir-se. L'experiència de les últimes dècades demostra que,
fins i tot petites alteracions genètiques a organismes senzills,
poden derivar cap a conseqüències imprevistes. Encara que els
organismes produïts mitjançant la síntesi de genomes mínims no tenen
necessàriament per què plantejar més riscs que els organismes
modificats genèticament per tècniques d'enginyeria genètica
convencional, aquesta tecnologia podria accelerar el pas cap a
l'obtenció d'organismes cada vegada més complexos que podrien
obligar-nos a fer front a riscs impredictibles, o fins i tot en la
utilització amb finalitats tan negatives com la «guerra
bacteriològica». Però això tampoc no és la primera vegada que ocorre
en la història de la Ciència i la Tecnologia.
Precisament per això, aquestes investigacions ens situen davant d'un
nou repte al qual ha de fer front la societat. Com en els casos
anteriors és d'esperar una regulació jurídica que estableixi el marc
en el qual els experts en bioètica jutgin lícit investigar en
benefici de la societat. És lògic pensar que, per evitar situacions
de risc, la societat ha de conèixer la transcendència d'aquestes
investigacions i, en el seu cas, establir normes de compliment
obligat, basades en la seguretat de les noves tecnologies, haurien
de ser els científics els primers en identificar i assenyalar.
Dr. Nicolás Jouve de la Barreda
BioeticaWeb; 31/I/08
