INGENIERÍA SUBCELULAR

Intentar mirar la bola de cristal es acaso la más arriesgada de las ocupaciones. Desgraciadamente, es también una de las más subyugantes. Cuando se tiene la oportunidad de profetizar, sólo los más fuertes y equilibrados pueden resistir la tentación. En este aspecto, yo no soy muy fuerte, por lo que, cruzando los dedos, voy a tratar de indagar en el futuro.

En estos momentos estamos en el umbral de lo que promete ser la era más fecunda en las ciencias de la vida. Problemas que hace veinte años parecían insolubles están resueltos; avances que sólo en sueños parecían factibles son una realidad, y la investigación sigue adelante con un ímpetu cada vez mayor.

Los bioquímicos, utilizando fragmentos de células, han conseguido fabricar determinadas proteínas. Nada impide creer que otro tanto pueda hacerse para obtener cualquier proteína. Esta facultad —una facultad que ahora ya poseemos— es esencialmente una declaración de independencia de las formas de la vida.

Tomemos la molécula de insulina. Ésta es una sustancia necesaria para el control de la enfermedad de la diabetes melitus. Millones de diabéticos dependen de la insulina para poder desarrollar una vida normal. En la actualidad, se obtiene del páncreas del ganado. El numero de animales sacrificados para alimentación es suficiente para abastecer al mundo de toda la insulina que necesita.

Ahora bien, supongamos que el aumento de la población obliga a las futuras generaciones a alimentarse en mayor proporción con productos vegetales. Ello supondría una disminución de las disponibilidades de insulina.

Pero ¿y si obtuviéramos un suministro de células productoras de insulina de páncreas de buey, aisláramos el ADN y los ribosomas correspondientes y reuniéramos el resto del equipo correspondiente? Entonces podríamos montar una «fabrica química» en la que por un lado entrasen los aminoácidos y por el otro saliera la insulina, sin necesidad de disponer de animales vivos, ni siquiera de páncreas completos.

Por supuesto, no podríamos prescindir enteramente del buey. El primer Suministro de ADN y ribosomas procederían de un páncreas vivo; pero, en lugar de contar sólo con la cantidad de insulina existente en las células en el momento del sacrificio, podríamos mantener el equipo subcelular funcionando indefinidamente y la cantidad de insulina obtenida por páncreas aumentaría de modo considerable las necesidades de buey serían mucho menores.

Tal vez incluso fuera posible hacer que el ADN se reprodujera por si mismo y tal vez negara el día en que sólo hubiera que recurrir al páncreas una vez y el sistema, debidamente atendido, 1o perpetuara por si mismo.

Y quizás ese día haya empezado a amanecer, pues en agosto de 1962, George W. Cochran, de la Universidad del Estado de Utah anunció que había conseguido fabricar una molécula de ácido nucleico de los nucleótidos, utilizando para ello fragmentos subcelulares, sin células intactas. El ácido nucleico producido era un buen espécimen biológico, pues era ácido nucleico del virus del mosaico del tabaco y Cochran produjo moléculas infectadas.

Pero la insulina no tiene por qué ser la única proteína que se produzca así. Existen muchas reacciones químicas de importancia industrial que son provocadas por medios enzimáticos. Generalmente, ello se hace aprovechando la facultad de fermento y síntesis de bacterias, mohos y otros microorganismos. Ahora bien, cada microorganismo está ocupado en mil reacciones, las cuales sirven a sus propios fines, que le distraen de la reacción concreta que a nosotros nos interesa.

Si pudiéramos formar sistemas compuestos de ácido nucleico y enzimas que realizaran el trabajo específico necesario para esa reacción, dispondríamos de algo así como un microorganismo superespecializado sin necesidades propias, un abnegado esclavo molecular que trabajaría para nosotros infatigablemente. Entonces podría crearse una nueva rama del conocimiento, la «ingeniería subcelular», cuya tarea sería la preparación y control de tales sistemas.

Tal vez incluso aprendiéramos a crear nuevas especialidades. Los ácidos nucleicos de que disponemos pueden alterarse cuidadosamente mediante calor, radiación o química, y los ácidos nucleicos modificados producirán proteínas modificadas. Desde luego, la gran mayoría de estas proteínas resultarán inútiles; pero es posible que, de vez en cuando, se obtenga una proteína alterada útil (una «neoproteína»). La neoproteína puede desempeñar su antigua función con mayor eficacia o dedicarse a una función totalmente nueva.

Si existen especialistas que se dedican con esmero a la cría de plantas y animales en una búsqueda constante de especies nuevas y mejoradas, algún día puede haber especialistas en ingeniería subcelular cuyo objetivo sea la búsqueda de nuevas variedades de neoproteínas.

Y quizá, con el tiempo, la producción de neoproteínas ya no dependa del azar. Si estudiamos suficientemente la estructura de las proteínas, tal vez incluso podamos deducir qué estructura de proteína específica se necesita para alcanzar un fin determinado que no pueden alcanzar las proteínas existentes en la Naturaleza. Nuestros conocimientos del código genético nos permitirían saber con exactitud qué ácido nucleico se necesita para construir tal proteína. Entonces, si conseguimos producir la síntesis de cierta cantidad de este ácido nucleico, por pequeña que sea, estaremos «lanzados» y podremos fabricar la nueva proteína en grandes cantidades.

En ciertos aspectos, la situación actual es análoga a la de 1820. Aquel año podía predecirse que los químicos aprenderían a fabricar compuestos orgánicos; que fabricarían miles y miles de compuestos sintéticos y que incluso fabricarían compuestos cuya aplicación se conocería de antemano. Aquel año hubiera podido pronosticarse que, antes de un siglo y medio, serían de uso generalizado tintes, fibras, plásticos y productos farmacéuticos sintéticos muy superiores, en sus aplicaciones específicas, a los productos naturales. Pero tales predicciones hubieran sido calificadas de fantásticas.

Ahora podemos hacer un vaticinio similar, aunque en el campo más sofisticado, asombroso e intrincado de la Química Proteínica. ¿También resulta fantástico?

EL OBJETIVO FINAL

La perspectiva del futuro no abarca únicamente a nuevas industrias químicas. El conocimiento engendra nuevo conocimiento y la promesa de las investigaciones actuales en la Biología Molecular es fabulosa.

Si se aísla una cantidad suficiente de un ARN mensajero determinado y se identifica la enzima que controla, ese ARN mensajero podrá utilizarse para identificar la molécula de ADN que lo formó. Se engancharía a la parte de un cromosoma aislado que fuera su complemento exacto y a la que se podría unir firmemente por enlaces de hidrógeno.

Entonces se podría pasar a trazar la exacta «Cartografía de los cromosomas». Naturalmente, ello no sería fácil. De todos modos, ya se ha empezado. En 1962, Robert S. Edgar, del Instituto de Tecnología de California, anunció haber localizado aproximadamente la mitad de 1os genes existentes en un virus determinado, al estudiar la naturaleza de la enzima producida por cada uno. Desde luego, Edgar no utilizó para este fin ARN mensajero sino técnicas más antiguas, basadas en mutaciones. Además, un virus sólo tiene un centenar de genes en total, mientras que el hombre puede tener hasta 150.000 De todos modos, es un comienzo. Por análogos medios, podrían llegar a identificarse todas las moléculas de ADN existentes en cada cromosoma.

A partir de aquí, los avances podrían continuar en distintas direcciones. Por, ejemplo, podrían localizarse los cromosomas de células de distintos tejidos, a fin de resolver el irritante problema de qué es lo que hace a un tejido diferente de otro.

Al fin y al cabo, incluso un organismo tan complejo como el ser humano empieza su existencia como una simple célula fecundada; dotada, eso sí, de un doble lote de genes. De esta célula original proceden más de cincuenta billones de células humanas y, aunque el índice de proliferación parezca enorme, pueden producirse mediante sólo 47 divisiones sucesivas.

Pueden ustedes comprobarlo, considerando que, a la primera división, la célula original se convierte en dos. A la segunda división, éstas se convierten en cuatro. A la tercera, las cuatro células pasarán a ser ocho. Repitan la operación 47 veces, si tienen paciencia para ello, y anoten el resultado.

Los cromosomas se reproducen en cada caso, por lo que sería de esperar que todas las células del ser humano adulto tuvieran genes idénticos. Sin embargo, ello significaría que todos tendrían enzimas idénticas y, por lo tanto, mecanismos celulares y propiedades idénticas.

La realidad es muy distinta. Las células de cada órgano y de cada tejido de un órgano tienen su propia composición enzimática característica, sus facultades y sus propiedades. Una célula nerviosa, una célula muscular, una célula ósea, una célula renal, una célula de glándula salivar, distan 47 divisiones de un mismo óvulo fertilizado y, no obstante, son totalmente diferentes entre sí.

Hasta ahora no ha empezado a comprenderse, poco a poco, la base química de esta diferenciación de tejidos. Recientemente, aún no se sabía si los distintos tejidos se forman porque, en el curso de la división Celular, determinados grupos de células pierden unos genes determinados o si cada célula contiene juegos de genes completos y neutraliza o inhibe la acción de algunos de ellos.

Los resultados de por lo menos dos experimentos realizados últimamente parecen apoyar la segunda alternativa. En la Universidad de Oxford, los investigadores mataban con rayos ultra violeta el núcleo de huevos de rana, que posteriormente eran sustituidos por núcleos de embrión de rana o, incluso, de sapo. Fue suficiente el treinta por ciento de los núcleos de los embriones para permitir la división de la célula del huevo y producir ranas adultas normales. El cuatro por ciento de los núcleos de las células intestinales de un sapo recién nacido hizo otro tanto. Por lo visto, pues, incluso después de bastante avanzado el proceso de diferenciación el núcleo de una célula de rana contenía todos los genes necesarios para producir una rana completa.

Aquí se acopla también el trabajo realizado por Ruchih C. Huang y James Bonner en el Instituto de Tecnología de California. Estos dos investigadores estudiaron los componentes proteínicos de los cromosomas y descubrieron que, en algunos casos, podían aumentar la velocidad a la que se produce el ARN mensajero, al eliminar ciertas variedades de proteína existentes en el cromosoma. Por lo tanto, es posible que algunas proteínas actúen de «cerrojo» bloqueando la acción de determinadas moléculas de ácido nucleico. En tal caso, toda célula, por especializada que sea, puede seguir conteniendo todos los genes y poseer su propio cuadro de proteína de bloqueo que neutralice a determinados genes de las células nerviosas, musculares, etcétera.

De ser así, es posible que un día aprendamos a desbloquear los genes. Entonces, ¿no podríamos estimular el muñón de un brazo amputado a desarrollar un brazo nuevo, localizando sus células, haciéndolas trabajar y volviéndolas a neutralizar? ¿U obtener fragmentos de tejido embrionario o de óvulos fertilizados y ponerlos a producir sólo corazones o riñones para utilizarlos en los trasplantes?

Tampoco hay que pararse en la posibilidad de las reparaciones físicas. También podríamos corregir deficiencias generales, compensando desequilibrios hormonales o anulando por completo el peligro del cáncer.

En los cromosomas pueden detectarse la localización de las deficiencias que provocan determinadas enfermedades hereditarias y trastornos de los mecanismos químicos de la célula. Ello podría permitir el diagnóstico precoz de afecciones que generalmente se manifiestan a cabo de los años. Incluso podría ser posible detectar la presencia en un individuo de un defecto que, neutralizado en él por la presencia de una molécula de ADN normal en el cromosoma afectado, podría manifestarse en su descendencia.

Y también cabría esperar un futuro lejano en el que los individuos se sometieran periódicamente a los «análisis génicos» del mismo modo que hoy nos vacunamos. Ello podría conducir al desarrollo de una base racional de la eugenesia, es decir, la acción dirigida a eliminar los seres nocivos y fomentar la propagación de los saludables.

Tal vez el análisis génico masivo de la población nos de algún día la información necesaria para descubrir la raíz física de las enfermedades mentales. Tal va incluso lleguemos a descubrir las combinaciones de genes que determinan propiedades tales como la gran inteligencia, la creatividad artística y esas cualidades que constituyen la esencia de la Humanidad en su forma más noble y elevada.

¿Llegará entonces el día en que podamos alcanzar el supremo objetivo de gobernar nuestra evolución, inteligente y resueltamente, a fin de desarrollar una forma de vida mejor y más avanzada?