Y yo quiero ser...Bióloga Molecular
(Por
Marta Dueñas Porto)
Como muchas
niñas en su momento quise ser Bailarina, Cantante, Enfermera y, durante muchos
años, Médico. Desde que tengo uso de razón se me dieron mejor las asignaturas
de ciencias (Mates, Física, Química y Biología) y ya en el instituto al conocer
la biografía de Marie Curie soñé idílicamente ser como ella. Me gustaba mucho
la química, me fascinaban los laboratorios y en aquel (hoy muy lejano)
entonces, comenzaba la revolución científica y tecnológica que haría familiares
los términos de Biología Molecular e Ingeniería Genética. Fue entonces,
entrando en Bachillerato, que decidí que iba a estudiar para ser investigadora
en los nuevos campos que se abrían con esas nuevas herramientas en el campo de
la Biomedicina. Me enamoré del descubrimiento de la doble hélice, el código
genético, el dogma central de la biología y de todas las esperanzas que se
gestaban en el conocimiento de estas bases moleculares y el diagnóstico y la
cura de muchas enfermedades hereditarias.
Ahí surgió un
dilema, ¿Qué carrera universitaria debía cursar para dedicarme a estos
estudios? Con todo el estrés que lleva el último año de bachillerato, en el
poco tiempo que me quedaba libre, intentaba averiguar qué debía estudiar:
¿Biología?, ¿Bioquímica?, ¿Medicina?, ¿Química? (en aquel entonces no existían
carreras como la Ingeniería Genética y otras de nueva generación…). No era
tarea fácil, de todas me gustaba algo y todas me daban miedo, me quedaban
enormes, me parecía que el enfoque de la Medicina era un perfil formativo muy
clínico y yo quería hacer investigación en un laboratorio sacado del mejor
libro de ciencia ficción; Química me parecía que se alejaba mucho del área de
la biomedicina, hasta que finalmente tomé la decisión de estudiar Biología y
esa decisión, aún hoy me hace muy, muy feliz. Sé que uno de los mayores
objetivos de este libro es motivar a chicas y chicos, adolescentes y jóvenes a
hacer investigación e intentaré hacerlo. Aunque pueda parecer muy visceral, he
de confesarles que una vida dedicada a la investigación es una vida de grandes
sacrificios y aún mayor dedicación pero que el descubrimiento y ser capaz de
encontrar explicaciones científicas a aquello que nos preguntamos, genera una
satisfacción tan enorme que compensa con creces todos los sacrificios
personales y el tiempo que invertimos en generarlos y si además, logramos con
ello abrir nuevas rutas de terapias y diagnósticos que alivien a pacientes y
familiares pues ya esa satisfacción es inconmensurable.
¿Qué es la Biología Molecular?
La Biología Molecular es una
disciplina científica que tiene como objetivo el estudio de los procesos que se
desarrollan en los seres vivos desde un punto de vista molecular. Dentro del
Proyecto Genoma Humano se define como: El estudio de la estructura, función y
composición de moléculas biológicamente importantes. Está relacionada con otros
campos de la Biología y la Química, particularmente con la Genética y la Bioquímica.
La biología molecular concierne principalmente a la comprensión de las
interacciones de los diferentes sistemas celulares, lo que incluye muchísimas
relaciones, entre ellas las del ADN con el ARN, la síntesis de proteínas, el
metabolismo en general, y estudiar y comprender cómo todas esas interacciones
son reguladas para conseguir un correcto funcionamiento de la célula y en
última instancia, el organismo.
Al estudiar el
comportamiento biológico de las moléculas que componen las células vivas, la biología
molecular interacciona con otras ciencias que abordan temas similares: así, p.
ej., junto a la genética estudia la estructura y funcionamiento de los genes y su
regulación (inducción y represión). Por otro lado, en común con la bioquímica estudia las rutas metabólicas, la
composición y mecanismo de acción de las enzimas, los tipos de catálisis
enzimática, etc. También se relaciona con la filogenética al estudiar la
composición detallada de determinadas moléculas en las distintas especies de
seres vivos, aportando valiosos datos para el conocimiento de los procesos
evolutivos.
Por
consiguiente, definir barreras entre las diferentes disciplinas de
investigación es muy artificial y complicado. A día de hoy, la inmensa mayoría
de grupos de investigación, tanto los que se dedican a la investigación más
básica como los de perfiles de investigación más aplicada, se conforman de
diversos perfiles formativos que trabajan en un proyecto común y en el que cada
cual aporta todo su ingenio y conocimiento para responder las preguntas más
elementales de cualquier proceso investigativo, ¿Por qué?, ¿Cómo? y ¿Para qué?
¿Con qué herramientas contamos cuándo hablamos de Ingeniería Genética,
Biología Molecular o Medicina Personalizada?
El desarrollo
tecnológico de las dos últimas décadas ha proporcionado un salto cuantitativo y
cualitativo en la forma de abordar la investigación de procesos biológicos. La
Biología y la Medicina han experimentado un proceso de “molecularización” que
trata de entender las bases moleculares que sustentan todos los procesos
biológicos. Proyectos tan revolucionarios como el Proyecto del Genoma Humano
han generado que la biología molecular no se circunscriba únicamente a un área
de investigación biomédica, sino que abre nuevos campos de actuación
directamente en la clínica en forma de sistemas diagnósticos, pronósticos y
terapéuticos basados en herramientas moleculares. Es por ello que se hace
imprescindible que las nuevas generaciones, al igual que se han ido
familiarizando con la era digital en todo ámbito de la vida diaria, vengan
también familiarizadas con términos como “Medicina Personalizada” que no es más
que el empleo de técnicas de biología molecular en la rutina médica diaria.
Partir de una
sola célula o de un corte de una micra de un tejido humano y ser capaces de
extraer toda la información genética, epigenética y metabólica del mismo parece
sacado de una película americana del futuro, pero hoy es posible hacer todo
esto y más aplicando técnicas que, en su gran mayoría, son sólo copias
ingeniosamente adaptadas de mecanismos que existen en la gran diversidad de
nuestra naturaleza. La técnica más elemental de la ingeniería genética (que
consiste fundamentalmente en extraer ADN de un organismo y transferirlo y
expresarlo en otro) consiste en amplificar genes empleando la “reacción en
cadena de la polimerasa” o sus ya muy reconocidas siglas en inglés “PCR”, logro
que supuso la concesión del premio Nobel de Química en 1993 a Kary Mullis
consiste en copiar los mecanismos que emplean los organismos vivos para
replicar el material genético incluyendo todo lo aprendido de aquellos
organismos que viven en condiciones extremas, pues la enzima que se emplea hoy en día para
copiar el ADN en cada ciclo de amplificación proviene de un organismo que es
capaz de vivir a temperaturas comprendidas entre 50 y 80 °C, gracias a que sus
enzimas resisten tales condiciones. Normalmente, a esas temperaturas las proteínas constitutivas
de la mayoría de los seres vivos se desnaturalizan y no vuelven a ser
funcionales.
Otro ejemplo
del empleo de tecnología que muy recientemente se ha implementado en nuestros
laboratorios y que ha revolucionado metodológicamente la investigación
biomédica es la tecnología del CRISPR. Esta tecnología es una herramienta
molecular utilizada para “editar” el genoma de cualquier célula, incluidas.,
por supuesto, las células humanas. Sería algo así como unas tijeras moleculares
que son capaces de cortar cualquier molécula de ADN, haciéndolo además de una
manera muy precisa y totalmente controlada. Esa capacidad de cortar el ADN es
lo que permite modificar su secuencia, eliminando o insertando nuevo ADN. Esta
tecnología que ya ha comenzado a dar sus frutos en nuevas investigaciones tiene
su origen en el sistema de defensa, ante infecciones virales, de una bacteria
llamada Streptococcus pyogenes. Estas bacterias tienen enzimas capaces de
diferenciar el ADN de la bacteria y el del virus y, una vez hecha la
distinción, destruyen al material genético del virus. Aún no hay terapias
disponibles empleando esta tecnología, pero es sólo cuestión de tiempo pues
desde Octubre de 2016 ya hay aprobados varios ensayos clínicos que utilizan
esta tecnología para “corregir” células de pacientes. Sin embargo, si ha sido
empleada exitosamente en la generación de modelos de animales transgénicos así
como en modelos celulares.
(Modificado de NatRevMicrobiol. 2013 Oct;11(10):675-87.
doi:10.1038/nrmicro3096.Epub 2013 Aug 27)
¿Sabías qué…?
-Toda la raza humana,
independientemente de color de la piel, aspecto físico u origen geográfico
somos 99,9% idénticos? De hecho, los seres humanos y los chimpancés (nuestros
vecinos más cercanos en el árbol de la vida) tenemos más de un 98% de similitud
en nuestras moléculas de ADN.
-De los 8 premios Nobel otorgados
a ciudadanos españoles, dos han sido en Medicina? En 1906 al médico Santiago
Ramón y Cajal por sus trabajos y aportaciones a la neurociencia y en 1959 al
biólogo molecular Severo Ochoa de Albornoz por sus descubrimientos sobre el mecanismo
de la síntesis biológica del ácido ribonucleico (ARN) y del ácido
desoxirribonucleico (ADN).
-El investigador español Francis
Mojica fue el descubridor del mecanismo CRISPR/Cas cuando a principios de los
90 estudiaba unas bacterias que viven en las salinas de Santa Pola (Alicante)
llamadas Haloferax mediterranei y descubrió que eran capaces de
incorporar a su propio ADN el de otras bacterias o virus que las atacan para
inmunizarse contra ellos? Por este descubrimiento ha sido postulado para el premio
Nobel en el año 2017.
-Mediante el empleo de la
tecnología CRISPR, científicos han deleccionado el gen responsable de que los
champiñones se pongan marrones al contacto con el aire (gen que codifica para
la enzima Polifenol Oxidasa). Este procedimiento no deja huella en los
organismos generados, por lo que no se consideran transgénicos.
Marta Dueñas Porto
Doctor
en Ciencias Biológicas
Investigadora Titulada
Superior en la Unidad de Oncología Molecular (CIEMAT), Madrid, España.
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