lunes, 3 de septiembre de 2007

Obj. 2-b: Principios de Genética para Profesionales de la Salud




Introducción

La publicación de la NCHPEG titulada Conceptos Básicos en Genética para los Profesionales de la Salud (Enero del 2001) sigue siendo una referencia útil para un grupo grande de personal de salud dedicado al desarrollo de iniciativas educativas en el área de la genética médica. El presente documento titulado Principios de Genética para Profesionales de la Salud, es una respuesta detallada relacionada con los contenidos básicos que deberían ser incluidos en actividades educativas relacionadas con la genética médica. Estos Principios se localizan primariamente en áreas de ciencias básicas relativas a la genética.
Tópicos relacionados con los aspectos prácticos aplicables a los pacientes concretos serán desarrollados posteriormente.
Esperamos que estos principios sirvan para desarrollar los contenidos de clases, cursos, grupos de discusión o cualquier otra actividad educativa vinculada a la genética. Desde ya, cada profesional profundizará los contenidos, de acuerdo al tipo de necesidades que desee resolver.

A. Principios relacionados con la diversidad biológica

1. La genética básicamente estudia las variaciones biológicas hereditarias.
2. La genética en el marco de la salud se refiere al impacto que estas variaciones tienen sobre la salud de los pacientes
3. La biología molecular estudia la estructura y función de las macromoléculas como los ácidos nucleicos y las proteínas.
4. “Genómica” es el estudio de la composición genética de los individuos (genoma)
5. “Proteómica” es el estudio de la estructura y función de las proteínas codificadas en los genes que componen el genoma.
6. Las variaciones genéticas individuales son las responsables de la variabilidad molecular y bioquímica de los individuos. Esta variabilidad se debe en parte a la composición variable de la secuencia del ADN. Y por ende de la composición de las bases que lo componen.
7. Las mutaciones son otro factor agregado que puede aumentar la variabilidad. Sin embargo, no todas las mutaciones poseen significado biológico. Algunas pueden ser deletéreas, otras pueden ser neutras y algunas pueden conferir ventajas evolutivas. Sin variación y sin mutaciones no habría diversidad y consecuentemente no habría evolución.
Estos principios ayudan a entender la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos, así como las obvias diferencias entre los seres humanos.
8. Las variaciones en los seres humanos son el resultado de la interacción entre los genes y el medio ambiente, las cuales varían entre personas en forma, cantidad y a lo largo del tiempo. Las variaciones tienen una expresión molecular en las secuencias diferentes de amino ácidos en las proteínas y en consecuencia en la estructura y función de las mismas. Ellas también se manifiestan en la enfermedad, la cual desde este punto de vista podría verse como un desbalance en la relación homeostática normal entre el genoma y el medio ambiente. Desde esta perspectiva, la genética y el estudio del genoma formarían las bases científicas del conocimiento necesario para la educación de los proveedores de la salud.
9. No existe un tipo fijo – un individuo arquetípico – en ninguna especie incluyendo al Homo sapiens. Una especie esta compuesta por una población de individuos únicos los cuales varían en cada una de sus cualidades. Estas incluyen sus rasgos, su metabolismo, sus respuestas inmunes, su estructura y su comportamiento. Todas estas cualidades, por extensión, modificarán la expresión de la enfermedad en cada individuo.
10. No existen límites genéticos definidos entre poblaciones alrededor del mundo y en realidad existe mayor variabilidad genética dentro de un mismo grupo que entre grupos. Desde este punto de vista es completamente irracional e insostenible usar esta información para separar o clasificar razas considerando su apariencia (fenotipo).
11. El genotipo para una determinada característica es el gen o genes asociados con esa característica. La expresión de estas características sé realice a través de los productos del gen que interactúan con el medio ambiente. Los mecanismos generales se expresan durante el desarrollo, la madurez y la vejez.
12. Algunas características (rasgos) humanos, incluyendo las enfermedades, resultan esencialmente de la acción del producto de un gen en particular. Otras, incluyendo la mayoría de las enfermedades comunes (p.ej. diabetes, hipertensión), resultan de la interacción de los productos de varios genes y el ambiente. Estas interacciones varían en el tipo, la duración y la intensidad a lo largo del tiempo.
13. El desarrollo de las enfermedades se puede entender a lo largo de tres períodos diferentes, aunque complementarios: a) la historia evolutiva de nuestra especie – en el sentido biológico y cultural -, la cual ha dado origen al genoma humano común a todos; b) la historia evolutiva individual de cada persona que resulta de la interacción de los genes y el medio; y c) la expresión actual de la enfermedad que resulta de la suma de los factores previos mas la interacción con factores específicos del momento.
13. La frase, “el gen para”, como en el caso “el gen para la fenilcetonuria” puede generar interpretaciones confusas. Puede implicar erróneamente que solamente factores genéticos son responsables de la enfermedad, dejando de lado las influencias del medio ambiente. La frase también puede sugerir que solo un gen es responsable de la enfermedad cuando en realidad mas de un gen puede ser el responsable o distintas variantes del mismo gen pueden estar involucradas (heterogeneidad genética y de locus. Los grupos sanguíneos y las variantes de hemoglobina son buenos ejemplos de heterogeneidad.
14. La provisión de servicios de Saluda basada en los avances de la genética, la cual incluye el estudio del genoma, se encuentra en una situación privilegiada desde el punto de vista de la prevención ya que estos conocimientos permiten analizar la interacción de los factores genéticos y del medio ambiente en un paciente en particular. Los cuidados basados en la genética se localizan primariamente en el individuo y no en la enfermedad en sí. La pregunta clave es “porqué esta persona padece esta enfermedad en este momento de su vida?”. Este tipo de cuidado reconoce la importancia de las variaciones individuales desde el punto genético, así como la historia personal del paciente sumadas a las influencias del medio ambiente, todo lo cual se conjuga para generar un determinado fenotipo que de alguna manera es la versión personal de una determinada enfermedad para un paciente particular.

B. Principios relacionados con la biología celular

1. La teoría celular clásica sostiene que cualquier tipo de vida está basada en la célula y que todas las células provienen de una célula original.
2. Las células pasan normalmente por una serie de etapas funcionales conocidas como ciclo celular. El ciclo celular, que incluye los procesos que llevan a la división de la célula, se encuentra bajo control genético. El cáncer, según esta teoría, resultaría de defectos en el ciclo celular. Debido a que estos defectos usualmente ocurren al nivel de los genes de las células somáticas, se suele decir que el cáncer es una enfermedad genética. Sin embargo como no todas las células germinales poseen los defectos, no todos los cánceres son hereditarios.
3. La división celular produce nuevas células.
4. La mitosis, un tipo de división celular, asegura la continuidad del material genético de una generación a la siguiente. La células somáticas contienen 46 cromosomas (el número diploide): 22 pares de autosomas y un par sexual (X y Y). Las células germinales humanas, ovocitos y espermatozoides, contienen 23 cromosomas (el número haploide). Un tipo especial de división celular – la meiosis – ocurre en la línea germinal. La meiosis posee dos efectos biológicos principales: reduce el número de cromosomas a 23 y aumenta la variabilidad genética a través de la segregación independiente y a través del intercambio del material genético entre los cromosomas homólogos (entrecruzamiento. Defectos en el mecanismo de la meiosis pueden resultar en anormalidades en el número estructura de los cromosomas.
6. El Homo sapiens y otros animales, los hongos, y las plantas poseen núcleos en sus células en los cuales se encuentran los cromosomas. Los cromosomas están compuestos por proteínas y ADN, el cual posee la información genética.
7. Las células humanas poseen mitocondrias. Las mitocondrias poseen su propio ADN (aparentemente como vestigio de ancestros de vida independiente). Este ADN posee información para una serie de proteínas útiles para las células. Mutaciones en el ADN mitocondrial son potenciales causas de enfermedades humanas.

C. Principios relacionados con la Genética Clásica (Mendeliana)

1. Nuestro conocimiento sobre el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis, permite realizar predicciones relacionadas con el genoptipo de una generación a la siguiente.
2. Algunos rasgos (características) se heredan siguiendo un patrón autosómico dominante. Otros lo hacen siguiendo un patrón autosómico recesivo. Finalmente, algunos relacionados con el cromosoma X lo hacen siguiendo un patrón especial denominado ligado al sexo.
3. Los rasgos o característica son dominantes o recesivos. Los genes no lo son. Si bien es común referirse a los genes como dominantes o recesivos, estrictamente hablando es un concepto erróneo y debería dejar de usarse.
4. Las aberraciones en el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis pueden resultar en anomalías numéricas que pueden tener serias consecuencias en el desarrollo y en el crecimiento. Algunas de estas alteraciones son más comunes en los hijos de madres añosas. Otros son más comunes durante la formación de los espermatozoides. La mayoría de las aberraciones cromosómicas pueden detectarse prenatalmente. Estas alteraciones son responsables de un número importante de muertes fetales, en menor medida de mortalidad infantil.
5. Nuestros conocimientos sobre el comportamiento de los genes en las poblaciones permiten realizar predicciones acerca de la presencia de genes específicos en una determinada población y por lo tanto realizar estimaciones de la frecuencia de los distintos fenotipos relacionados con estos genes.
6. Las últimas dos décadas ha mostrado una explosión en el entendimiento de formas no tradicionales de herencia ( no mendelianas) ayudando a comprender observaciones inexplicables. Estos mecanismos incluyen impronta genómica, repeticiones de trinuclótidos y epigénesis.

D. Bases moleculares de la genética

1. El ADN y el ARN son moléculas biológicas que poseen información codificada en forma digital. Este sistema de codificación es el código genético.
2. El ADN es la molécula primaria con información biológica común para casi todas las formas de vida en la tierra. Este hecho es un indicio de la continuidad de la vida a lo largo de la evolución.
3. El ADN por si mismo es incapaz de realizar mucho. Es el sistema de almacenamiento de la información genética, pero necesita de las proteínas para poner la información en acción. La trascripción y la traducción de la información contenida en el ADN se realizan con la ayuda de mecanismos celulares que emplean proteínas. Las proteínas participan en las funciones de los órganos y sistemas del cuerpo. Las propiedades que estas proteínas poseen difícilmente puedan ser entendidas o predichas utilizando la información contenida en el ADN sin la ayuda de conocimientos adicionales.
4. La estructura del ADN es la base para su propia duplicación. Esta se realiza habitualmente con gran precisión lo cual es crítico para la transmisión fidedigna de la información de una célula a la siguiente generación y de organismo en organismo entre generaciones sucesivas.
5. De vez en cuando durante la duplicación del ADN se producen errores. Las células poseen mecanismos que previenen y corrigen estos errores. De hecho muchos de estos mecanismos se han conservado desde bacterias hasta el hombre. Cuando los mecanismos de control fallan las mutaciones se producen. Algunas permanecen y son la base de los cambios evolutivos.
6. En la mayoría de los sistemas biológicos el flujo de la información sigue el siguiente flujo: ADN -> ARN -> proteínas. Los procesos involucrados son: duplicación del ADN, trascripción del ADN en ARN y traducción del ARN mensajero en proteína.
7. El ADN es susceptible de padecer errores causados por agentes del medio ambiente como la radiación y ciertas sustancias químicas. Este daño progresivo del ADN a lo largo de la vida contribuye de alguna manera al envejecimiento y a la generación del cáncer. Los errores que se generan en los testículos y los ovarios y que involucran las líneas germinales no son siempre correctamente reparados. Si estos errores persisten de una generación a la siguiente, cambios evolutivos pueden ser posibles.
8. Un gen es un segmento de ADN. Algunos genes poseen información para proteínas estructurales (p.ej. colágeno) y otros para enzimas (p.ej. lactasa). Otros genes poseen
funciones regulatorias las cuales son importantes para el control normal del desarrollo embrionario y para el adecuado funcionamiento celular.
9. Los genes ocupan lugares específicos en los cromosomas (los loci). Un gen puede tener 2 o más formas alternativas llamadas alelos, pero solamente un alelo al mismo tiempo puede ocupar un solo locus.
10. En sentido estricto las interacciones entre el ambiente y los genes son en realidad interacciones entre las proteínas (los productos de los genes) y el ambiente.

E. Principios relacionados con el desarrollo

1. Durante la vida los humanos pasan por tres fases básicas, el desarrollo que incluye la etapa embrionaria y la postnatal hasta alcanzar la madurez, la madurez y finalmente el envejecimiento. El pasaje de una etapa a la otra es un proceso continuo y en líneas generales, excepto por el nacimiento, es difícil decir cuando una etapa termina y la siguiente empieza.
2. Aunque todos los seres humanos pasan por todas las etapas, existen diferencias individuales en el ritmo con que los cambios ocurren.
3. El desarrollo embrionario comienza con la unión del espermatozoide y el ovocito II.
Este evento reestablece el número diploide de cromosomas de la especie e inicia una serie de complejos cambios que llevan al aumento del número de células así como la complejidad de las mismas lo cual permite el desarrollo de los tejidos, de los órganos y sistemas y finalmente del organismo completo.
4. El desarrollo embrionario se encuentra bajo control genético. Este se realiza a través de la activación e inactivación selectiva de los genes en tiempos y lugares específicos a lo largo del desarrollo.
5. El desarrollo, por otro lado, no es solamente el resultado de la acción de los genes.
Involucra la interacción de los genes con otros genes, con el ADN mitocondrial, con factores reguladores así como la acción coordinada de mecanismos celulares como la comunicación, migración, etc. Las interacciones de todos estos factores con el cambiante medio ambiente son también parte del proceso del desarrollo. La variabilidad de todos estos procesos, dentro de cierto rango de normalidad, hace posible la diversidad entre los individuos, la cual por otro lado es una característica distintiva de los seres vivos.
6. Los genes homeóticos, dentro de los genes involucrados con el desarrollo, parecen ser claves para el desarrollo normal ya que juegan un papel central en el establecimiento del plan general del desarrollo. Estos genes han sido conservados a través de la escala biológica incluyendo gusanos, moscas, ratones y humanos entre otros. La ubicación topográfica en los cromosomas esta conservada lo cual resalta el valor clave de estos genes. Estas propiedades han permitido que estudios en otras especies puedan, de alguna forma, ser utilizados para entender mejor el desarrollo humano.
7. Los logros del Proyecto de Genoma Humano a través del secuenciamiento del ADN, han posibilitado, y lo seguirá haciendo en el futuro, un entendimiento mas acabado de la estructura, función y regulación de los genes. De la misma forma el estudio de las proteínas involucradas con el desarrollo mejorara nuestra comprensión de los mecanismos involucrados en la creación de un nuevo individuo.
8. Los cambios evolutivos que llevan al desarrollo de una nueva especie, están sin duda relacionados con la partición de cambios en durante el desarrollo embrionario. Estos cambios son usualmente infrecuentes y muy raros, pero de vez en cuanto permiten el surgimiento a especies nuevas. La mayoría de los cambios no son muy drásticos de lo contrario serían no tolerados por el embrión y el desarrollo no sería viable.
9. La acción de factores ambientales tales como radiaciones, drogas o toxinas pueden interferir con el desarrollo normal produciendo la muerte del embrión o generando distintos tipos de malformaciones. El uso de diversas tecnologías permite hoy en día detectar prenatalmente estas alteraciones.
10. A diferencia de otras especies en las cuales los recién nacidos ya están maduros, el desarrollo del Homo sapiens continúa a lo largo de la infancia y la juventud es extendida. Esta característica presupone un cuidado muy particular e intensivo por parte de los padres y por otro lado expone al nuevo individuo a las potenciales agresiones del medio ambiente las cuales pueden interferir con el desarrollo.
11. Los cambios se suceden a lo largo de la vida en la madurez y en el envejecimiento.
Estos cambios están condicionados por la etapa previa y a su vez son la base para la etapa subsiguiente.
12. Algunas enfermedades que se manifiestan a partir de la madurez o inclusive en la vejez tienen su origen en cambios que ocurrieron previamente en la historia evolutiva del individuo.

F. Principios relacionados con las nuevas tecnologías de la genética

1. Los avances de la tecnología hacen posible que los genes puedan ser analizados y modificados en formas totalmente impensadas en el pasado reciente.
2. estas tecnologías permiten actualmente identificar, aislar y probar el funcionamiento de genes involucrados con las enfermedades. Es también posible realizar el mismo análisis para rasgos genéticos sin real significado clínico o por lo menos sin evidencia concreta del mismo. .
3. Al igual que otras tecnologías, las utilizadas en genética pueden funcionar mal, dar falsos resultados, ser utilizadas de manera deshonesta e inclusive ser utilizadas en contra de los pacientes por terceras partes interesadas en ello.
4. El crecimiento de las tecnologías relacionadas a la genética y la nueva información generada son poderosas herramientas para la comprensión de los factores genéticos relacionados con la salud humana tanto desde el punto de la investigación básica como de las aplicaciones clínicas. Finalmente es importante mencionar que esta misma tecnología y sus alcances trae aparejados reales riesgos relacionados con el uso indebido de la información genética generada por las mismas.



Desarrollado por:

Joseph D. McInerney, MA, MS
Director Ejecutivo, NCHPEG
y
Barton Childs, MD
Profesor Emérito de Pediatría
The Johns Hopkins School of Medicine

Revisado por el grupo de trabajo y educación de la NCHPEG’s

Traducido por Alejandro Iglesias, MD
Division of Genetics, Department of Pediatrics
Beth Israel Medical Center, New York

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